第四讲 生态系统生态学

二、生态系统的组成
非生物成分
由非生物成分组成的生物生存所必需的空间和场所 称为非生物环境，又叫无机环境。主要包括三个部分：
气候因子：能源和热量等，包括风、温度和湿度等。
生物生长的基质与介质：包 括土壤、空气、水、岩石和砂砾 等。
生物生长代谢的原料：水、二氧化 碳、氧气、无机盐类和有机物（蛋 白质、糖类、脂类、腐殖质）等。
❖ 关键种：珍稀、特有、庞大的对其他物种具有 不成比例影响的物种，在维护生物多样性和生 态系统稳定方面起着重要作用，一旦消失或削 弱，整个生态系统就可能要发生根本性的变化。
❖ 冗余种：物种的去处不会引起生态系统内其他 物种的丢失，对整个群落和生态系统的结构和Hale Waihona Puke Baidu功能不会造成太大影响。
❖ 物种在生态系统中的作用：
❖ 生物地理群落：由生物群落本身及其地理 环境所组成的一个生态功能单位。
❖ 1965年在丹麦哥本哈根会议上决定生态系 统和生物地理群落是同义词。
❖ 生态系统（ecosystem）:在一定空间范围内，植 物、动物、真菌、微生物群落与其非生命环境， 通过能量流动和物质循环而形成的相互作用、 相互依存的动态复合体。
澳大利亚进口屎克螂
因牛粪覆盖每年损毁牧场3600万亩 60年代，澳大利亚引入了 羚羊粪蜣(Onthophagus gazella)和 神农蜣螂(Catharsius molossus)等异地 金龟，对分解牛粪发挥了明显的作用。
三、生态系统的结构
1 生态系统的物种结构 2 生态系统的营养结构 3 生态系统的空间结构 4 生态系统的时间结构
消费者 三级消费者 次级消费者
初级消费者
❖ 分解者（composers），指利用动植物残体 及其它有机物为食的小型异养生物，主要有真 菌、细菌、放线菌等微生物。小型消费者使构 成有机成分的元素和贮备的能量通过分解作用 又释放到无机环境中去。
分解者
将有机物分解为 无机物供生产者再 次利用。包括细菌 和真菌等腐生生物。
❖食物链（food chain） 各种生物基于生产者和消费者之间的营养关
系，构成了生态系统中的食物关系即食物链。 食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系
中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和 能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食 肉动物。
一个食物链的例子
植物
蝉
(初级消费者)
螳螂
(二级消费者)
食物网
❖食物网 (food web)：生态系统中的食 物链很少是单条、孤立出现的，它往往 是交叉链索，形成复杂的网络结构－食 物网。
❖ 反映了生态系统中各生物有机体之间的 营养位置和相互关系。
铆钉假说
冗余假说
2.营养结构
营养结构
❖ 营养结构是指生态系统中各种生物成分之间或 生态系统中各生态功能群——生产者、消费者 和分解者之间，通过吃与被吃的食物关系以营 养为纽带依次连接而成的食物链网结构，以及 营养物质在食物链网中不同环节的组配结构。
❖ 营养结构是生态系统中物质循环、能量流动和 转化、信息传递的主要途径。
碎食食物→ 碎食食物消费者 →小型肉食性动物 →大型 肉食动物
食物链的类型
➢ 腐食食物链：以动、植物残体为起点，从死 亡的有机体或腐屑开始，被土壤和水体中的 微生物分解。 动植物残体→ 细菌和真菌微生物
➢ 寄生型食物链：以活的生物为寄主，夺取寄 主的物质和能量来维持生存。体型越来越小， 数量越来越多。 植物 →动物 →寄生物 →更小的寄生物
能量因子：太阳辐射能（热能）、 化学能、潮汐能、风能、核能、 机械能等。
生物成分
❖ 生产者（producers）又称初级生产者 （primary producers），指自养生物， 主要指绿色植物，也包括一些化能合成细 菌。这些生物能利用无机物合成有机物， 并把环境中的太阳能以生物化学能的形式 第一次固定到生物有机体中。初级生产者 也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转 化为生物化学能的媒介。
生态系统生态学
主要内容
1 生态系统的概念及特征 2 生态系统的组成 3 生态系统的结构 4 生态系统的基本功能 5 生态系统生态学的基本原理
一、生态系统的概念及特征
❖ 英国植物生态学家A.G.Tansley于1936年首 先提出生态系统一词。
❖ 前苏联地植物学家V.N.Sucachev从地植物 学的研究出发，提出了生物地理群落的概念。
1.物种结构
❖ 优势种：对群落的结构和群落环境的形成起主要作用 的生物；
❖ 亚优势种：个体数量与作用都次于优势种，但在决定 群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用。
❖ 伴生种：与优势种相伴存在，不起主要作用； ❖ 偶见种或罕见种：出现频率很低，多为濒临灭绝物种。
❖ 同一物种在不同的群落中能以不同的群落成员型出 现。
黄雀
(三级消费者)
鹰
(四级消费者) (顶极食肉动物)
“螳螂捕蝉，黄雀在后”
食物链的类型
食物链的类型
➢ 捕食食物链：以活的动植物为起点的食物链，如 草食动物、各级食肉动物。
牧草→ 羊、牛→ 狼
以绿色植物为起点，是活的生物体。 又可分为陆域型和水域型。 ➢ 碎食食物链：以碎食食物为基础，碎食是指高等 植物的枯枝落叶等被其他生物利用，分解成碎屑， 然后再被多种动物吃掉。
❖ 生态系统主要在于强调一定地域中各种生物相 互之间、它们与环境之间功能上的统一性。
❖ 生态系统是功能上的单位，不是生物学中分类 学的单位。
生态系统的特征
❖ 以生物为主体，具有整体性特征 ❖ 复杂、有序的层级结构 ❖ 开放的、远离平衡态的热力学系统 ❖ 具有明确的功能 ❖ 受环境深刻的影响 ❖ 环境的演变与生物进化相联系 ❖ 具有自维持、自调控功能 ❖ 具有一定的负荷力 ❖ 具有动态的、生命的特征 ❖ 具有健康、可持续发展特性
❖ 生态系统中最基本和最关键的成分。
生产者
光能自养型
绿色植物、光合细菌
化能自养型
铁细菌、硫细菌等
❖消费者 不能利用无机物质制造有机物质，而是 直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质。它 们属于异养生物。
❖ 食草动物
❖ 食肉动物
❖ 杂食动物
❖ 腐食动物
❖ 寄生动物
不仅对初级生产者起着加工、再生产的作用， 而且许多消费者对其他生物种群数量起着重要的调 控作用。