林业生态学第一章

第五章森林生态系统生态学

生态系统基本概念和基本特征、组成机构、生态效率、营养级概念、生态系统的反馈调节、生态系统中的能量流动及能流定律，生产力的概念、初级和次级生产、生态系统的分解、能流模型、物质循环及其特点、三大循环的特征、生态系统稳定性维持理论、退化生态系统的概念、生态恢复的基本理论、盖亚假说等基本概念、术语以及理论体系。

一、生态系统基本概念：在自然界，任何生物群落都不是孤立存在的，它们总是通过能量和物质的交换与其生存的环境不可分割地相互联系相互作用着，共同形成一种统一的整体，这样的整体就是生态系统。换句话说，生态系统就是在一定地区内，生物和它们的非生物环境（物理环境）之间进行着连续的能量和物质交换所形成的一个生态学功能单位。生态系统的概念是由英国生态学家坦斯利

(A.G.Tansley,1871—1955)在1935年提出来的,

二、生态系统基本特征：

1.具有自我调节能力。

2.能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。

3.生态系统中营养级数目一般不会超过4～5个。

4.生态系统是一个半开放的动态系统，要经历一个从简单到复杂，从不成熟到成熟的演变过程，其早期阶段和晚期阶段具有不同特性

三、生态系统组成机构：

（一）非生物环境

非生物环境（abiotic environment）包括参加物质循环的无机元素和化合物，联系生物和非生物成分的有机物质（如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等）和气候或其他物理条件（如温度、压力）。

（二）生产者

生产者（producers）指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物（autotroph），主要包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物。这些生物可以通过光合作用把水和二氧化碳等无机物合成为碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机化合物，并把太阳辐射能转化为化学能，贮存在合成有机物的分子键中。植物的光合作用只有在叶绿体内才能进行，而且必须是在阳光的照射下。但是当绿色植物进一步合成蛋白质和脂肪的时候，还需要有氮、磷、硫、镁等15种或更多种元素和无机物参与。生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量，而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。生态系统中的消费者和分解者是直接或间接依赖生产者为生的，没有生产者也就不会有消费者和分解者。可见，生产者是生态系统中最基本和最关键的生物成分。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统，然后再被其他生物所利用。

（三）消费者

所谓消费者（consumers）是针对生产者而言，即它们不能从无机物质制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属于异养生物（heterotroph）。消费者归根结底都是依靠植物为食（直接取食植物或间接取食以植物为食的动物）。直接吃植物的动物叫植食动物（herbivores），又叫一级消费者（如蝗虫、兔、马等）；以植食动物为食的动物叫肉食动物（carnivores），也叫二级消费者，如食野兔的狐和猎捕羚羊的猎豹等；以后还有三级消费者（或二级肉食动物）、四级消费者（或叫三级肉食动物），直

到顶位肉食动物。消费者也包括那些既吃植物也吃动物的杂食动物（omnivores），有些鱼类是杂食性的，它们吃水藻、水草，也吃水生无脊椎动物。有许多动物的食性是随着季节和年龄而变化的，麻雀在秋季和冬季以吃植物为主，但是到夏季的生殖季节就以吃昆虫为主，所有这些食性较杂的动物都是消费者。食碎屑者（detritivores）也应属于消费者，它们的特点是只吃死的动植物残体。消费者还应当包括寄生生物。寄生生物靠取食其他生物的组织、营养物和分泌物为生。主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。

（四）分解者

分解者（decomposers）是异养生物，它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。分解者主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。

分解者在生态系统中的基本功能是把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物，最终分解为最简单的无机物并把它们释放到环境中去，供生产者重新吸收和利用。由于分解过程对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义，所以分解者在任何生态系统中都是不可缺少的组成成分。如果生态系统中没有分解者，动植物遗体和残遗有机物很快就会堆积起来，影响物质的再循环过程，生态系统中的各种营养物质很快就会发生短缺并导致整个生态系统的瓦解和崩溃。由于有机物质的分解过程是一个复杂的逐步降解的过程，因此除了细菌和真菌两类主要的分解者之外，其他大大小小以动植物残体和腐殖质为食的各种动物在物质分解的总过程中都在不同程度上发挥着作用，如专吃兽尸的兀鹫，食朽木、粪便和腐烂物质的甲虫、白蚁、皮蠹、粪金龟子、蚯蚓和软体动物等。有人则把这些动物称为大分解者，而把细菌和真菌称为小分解者。

生态系统中的非生物成分和生物成分是密切交织在一起、彼此相互作用的，土壤系统就是这种相互作用的一个很好实例。土壤的结构和化学性质决定着什么植物能够在它上面生长、什么动物能够在它里面居住。但是植物的根系对土壤也有很大的固定作用，并能大大减缓土壤的侵蚀过程。动植物的残体经过细菌、真菌和无脊椎动物的分解作用而变为土壤中的腐殖质，增加了土壤的肥沃性，反过来又为植物根系的发育提供了各种营养物质。缺乏植物保护的土壤（包括那些受到人类破坏的土壤）很快就会遭到侵蚀和淋溶，变为不毛之地。

四、生态系统生态效率：生态效率它是产出与投入的比值。其中“产出"是指企业生产或经济体提供的产品和服务的价值；“投入"是指企业生产或经济体消耗的资源和能源及它们所造成的环境负荷(EnvironmentalLoading)。在生物学中，生态效率是指生态系统中各营养级生物对太阳能或其前一营养级生物所含能量的利用、转化效率，以能流线上不同点之间的比值来表示。生态效率一般分为两类：一类是本营养级与前一级相比，另一类是同一营养级内不同阶段间相比。

五、生态系统营养级概念：营养级，是指生物在生态系统食物链中所处的层次。生态系统的食物能量流通过程中，按食物链环节所处位置而划分不同的等级。自养生物所固定的能量和合成的有机物质是生态系统中最初有机营养源，称为初级生产。沿着食物链，这些能量和营养逐级传递。在食物链中距离初级生产距离相等的不同物种的组合称为生态系统该距离级别的营养级。营养级可分为：由无机化合物合成有机化合物的生产者，直接捕食初级生产者的初级消