生态系统生态学

第四部分生态系统生态学

生态系统 ecosystem 就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（生物群落）与其环境之间由于不断地进行着物质循环和能量流动。

生态系统的组成：

非生物环境：无机物、有机物、气候环境

生命部分：按照在生态系统中执行的功能划分：生产者、消费者、分解者

生产者：能够以简单的无机物制造食物的自养生物，包括所有绿色植物、化能合成细菌

消费者：异养生物，提高了生产效率，起到了传递作用使得双向依赖

食草动物，一级消费者；食肉动物（以食草动物为食）二级消费者；顶级食肉动物（以食肉动物为食），三级消费者。级别越高可食的食物种类就越多

分解者：异养生物，以死的有机质为食，（分为消费者和还原者：细菌、真菌）

三者分工协调使得生态系统得以正常的运转。

食物链：能量在生态系统中通过吃与被吃的关系流动的过程。

生态系统中的食物链彼此交错连接，形成一个网状结构，这就是食物网。

食物链和食物网是物种和物种之间的营养关系，这种关系错中复杂，无法用图解的方法完全表示，为了便于进行定量的能流和物质循环研究，生态学家提出了营养级的概念，一个营养级是指处于食物链某一环节上的所用生物种的总和。

生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是逐渐减少的，减少的原因是1）各营养级消费者不可能百分之百的利用前一营养级的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者所利用；2）各营养级的同化率也不是百分之百，总有一部分会变成排泄物而留于环境中被分解者所利用3）各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量，这部分能量变成热能而耗散掉（热沉）

能量通过营养级逐渐减少，如果把通过各营养级的能量流，由低到高画成图，就成为一个金字塔形，称为能量锥体或金字塔。同样如果以生物量或个体数来表示，就可以得到生物量锥体和数量锥体，三类锥体合称为生态锥体。

生态效率

摄食量：I 表示一个生物所摄取的能量

同化量：A

呼吸量：R 指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量

生产量：P

同化效率：植物吸收的日光中能被光合作用所固定的能量比例，或被动物摄食的能量中同化了的能量比例。A e=An/I

生产效率：指形成的新生物量的生产能量占同化能量的百分比

生产效率=n营养级的净生产量/n营养级的同化能量P e=Pn/An

消费效率：指n+1营养级消费（即摄食）的能量占n营养级净生产量的比例。

消费效率=n+1营养级消费能量/n营养级的净生产量C e=In+1/Pn

林德曼效率：指n+1营养级所获得的能量占n营养级获得的能量之比。

肉料比、谷草比

初级生产：绿色植物的光合作用对于太阳能的固定的过程

初级生产力：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质的能力

初级生产量：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质的量。

总初级生产量GP 呼吸所消耗的能量 R 净初级生产量 NP GP=NP+R

生物量和生产量

两个是不同的概念，生产量含有速率的概念，是指单位时间单位面积上的有机物质生产量，而生物量是指调查始点上单位面积上积存的有机物质

生产量是生物量的前提，生物量是过去累年净生产量的累积，因此又称为现存量

dB/dt=NP-R-H-D dB/dt代表某一时期内生物量的变化，H 代表被较高营养级所取食的生物量，D代表因死亡而损失的生物量。

次级生产的普适模型

生态系统的分解是死有机物质的逐步讲解过程

所有参加分解过程的生物为分解者生物

分解过程包括：碎裂、异化和淋溶3个过程

碎裂：把尸体分解为颗粒状的碎屑，一般是大型食腐动物。

异化：有机物质变为无机物质的过程，是最重要的步骤，真正意义的还原者做这个步骤

淋溶：可溶性物质被水所淋洗出，是一种纯物理过程

影响分解者分解效率的因素

1）分解者生物：分解者生物种类越多，分工越细，主要取决与生活型（进食策略）

2）待分解物的资源质量：

3）分解环境的条件：温度、湿度、pH值湿度大、温度高、弱酸性分解速率高

分室动力学：研究物质循环、把生态系统若干组分分离，将每一组分视为一个亚系统，视为一个分室

库存量：小室中所要研究的物质的含量

流通量：单位时间内通过单位面积/体积的库物质

库：含有一定量的某物质的生态系统的一个组分

库存量/流通量=周转时间：库物质更新一次所需的时间

用库、流通量来表征物质循环

能量流动是单向的，物质循环是循环反复的，能流离不开物流。生物固定的日光能量流过生态系统通常只有一次，并且逐渐地以热的形式耗散，而物质在生态系统的生物成员中能被反复得利用全球水循环、全球碳循环、生命重要物质：N P S的循环

一、生态学六律

物物相关、相生相克、能流物复、负载有额、协调稳定、时空有益

二、相互制约相互依存的互生规律；相互补偿相互协调的共生规律；物质循环转化的再生规律；相互适应与选择的协同进化规律；物质输入输出的平衡规律

三、多效应原理、相互联系原理、不干扰定律

四、环境问题实质

资源代谢在时间空间上的滞留和耗竭；系统耦合在结构功能关系上的错位和失调；社会行为在经济和生态关系上的冲突和失调

生态是自然地经济管理学，哪些事情可以做，怎样做？

5R准则：

Recycle 分类回收、循环再生；Reduce 节约资源、减少污染

Reevaluate 绿色生活、环保选购；Reuse 重复使用，多级利用Rescue 保护自然万物共存

应用：生态环境（基础理论研究）、生态产业、生态文明