第四章草地生态与草地生态系统管理

第三章 草地生物群落生态学
•
•
第一节 草地生物群落的基本特征
生物群落：就是一定地段或生境上各种生物种群 构成的结构单元。 一、 生物群落是生物种群的复杂集合体： 在一个稳定的生物群落中，植物的种类组成通常 表现多样性、恒定的以及在季节和年度间表现一定的 规律变化 二、生物群落使有机体在生态上的相互联系： 组成生物群落的每个生物种，在一定程度上有其 结构和功能上的独特性。但是，他们必须对由群落中 其他生物中所制约的环境，做出相应的反应。 三、生物群落中各物种的区诺学作用不同： 先锋种、附属种 四、生物群落是生物与其生存环境的统一体： 旱生环境；湿生环境
（二）组分相互之间的关系
两个过程：第一性生产（primary production），生产者的生产过程；第二性生产： 消费者的再生产过程；分解者的分解过程也非常 重要，是生态系统的重要功能。
二、 草地生态学的性质和内容
（一）性质： • 草地生态学是生态学的分支学科，属于应用生态 学范畴； • 它以生物学、地学和普通生态学为基础； • 与农业生态学和景观生态学相联系和渗透； • 为草地畜牧业及自然资源的管理和环境保护提供 草地生态学的基础理论和相应的技术。
• 4. 生态系统能流 生态系统能流是指太阳辐射能被生态系统中 的生产者转化为化学能并储藏在含能产品中，再 通过取食关系使能量沿食物链营养级被各级消费 者逐级利用，最后通过分解者的分解活动将能量 释放于环境之中。 • 5. 能量流动的金字塔现象 能量金字塔：把通过各营养级的能量按顺序 绘制成图，形成一个金字塔形状的图形，叫能量 金字塔。
（三）草地生态和人类发展的历史渊源： • 原始社会人类对草地生态的干扰较小； • 农业发展后，加大了对草地的开发利用，破坏了 草地生态； • 现代社会，一方面，由于人口的激增，和生活水 平的提高，加大了草地破坏程度；另一方面，许 多国家开展牧草育种，草地改良，建立人工草地， 将自然的草地生态系统发展为高效、稳定、持续 发展的人工自然混合的生态系统，即获得了很好 的生态效益，又获得了经济利益。
三、 草地生态学的发展历史
（一）国外： • 60年代以前：草地管理、利用 • 20世纪60年以来，生态学、系统学的发展孕育了 草地生态学的诞生。 • 1962年，和Humphrey编写《range ecology》； 1971，spedding编写的《grassland ecology》 • 80年代以来，草地生态学迅速发展，进行了多层 次的研究。 • 草地植物生态学、种群生态学、群落结构和动态； 等等 （二）国内： • 70年代：从事草地管理和利用的研究。 • 80年代：快速发展，翻译《range ecology》。
澳大利亚草地
（三） 世界草地分布： • 热带草原、温带草原（欧亚（steppes）、非洲 （savannahs）、北美（prairies）、南美 (pampas)、澳大利亚（australia））和草甸 （meadow）、次生草地（secondary grassland）稀疏灌丛占世界面积33.5% • 我国：草地占国土面积41%。 • 羊草为广旱生根茎禾草，由羊草作为建群种而形 成的羊草草原被认为是欧亚大陆草原区东部所特 有的一种草原类型。我国内蒙古东部以及东北地 区，蒙古东部以及中部和俄罗斯外贝加尔地区广 泛的分布羊草草原。
第二节 草地生态系统的物质循环
• 物质循环总是处于周而复始往复循环之中。 库：物质在草地生态系统中的循环，通常用库 德概念历来表示，它代表摩中物质的贮存量。 生物地球化学循环：生物圈水平上物质传递， 即在生物圈中的生物体的物质代谢与生物圈中的 化学循环连接起来，称为“生物地球化学循环”。 • 三种主要的循环类型： 水循环、气态循环、沉积循环。
（二）、 碎屑食物链： • 1. 碎屑—细菌、真菌—原生动物—线虫、蚯蚓— 肉食动物； • 2. 碎屑—线虫、蚯蚓—食肉动物。 • 碎屑食物链消耗第一生产力能量的56.4%。 （三）、食物网
• 三、能量流动的过程及基本类型
（一）、 能量流动的通用模式 • 能量的总流入=未被利用的能量+同化的能量 • 同化的能量=代谢消耗的能量+用于生产的能量 • 用于生产的能量=用于生长的能量+用于贮存的能 量+排泄的能量 • 同化率：同化的能量与总能量的比值
（三）草地生态系统的概念： 草地生态系统：（Grassland ecosystem）是 在一定草地空间范围内共同生存于其中的所有生 物与其环境之间不断进行着物质循环、能量流转 和信息传递的综合自然整体。
• 二、 草地生态系统的组分和基本结构
（一）组分： 1. 非生物因素： 非生物环境：基质、参加循环的物质 2. 生物因素： • 生产者（producers）：绿色植物，属于自养 生物（autotrophs）； • 消费者（consumer来自百度文库）：动物，属于异养生 物（heterotrophs）； • 分解者（decomposers）：微生物，属于异 养生物。
第四节 草地生态平衡
• 一、草地生态平衡的概念 草地生态平衡：是指生态系统中生物系统的相 对平衡，是把生物间的相互联系与物理的、化学 的环境条件，通过能量的流动和物质循环以及信 息传递等过程联系起来的一个整体。 系统的三种状态： 增长的系统—稳定的平衡系统—衰老系统 • 二、草地生态系统自我调节作用于草地生态平衡 的关系 多样性导致稳定性
（二）、能量流动的基本类型 • 1. 草地生物个体能流
功 幼仔
能量或者食 物
吸收、取 食
总生产
净生产
生长
辐射和蒸发
呼吸作用
分泌 排尿 排粪
产量
腐食动物
植食动物
• 总生产的转移途径：呼吸代谢产生乙醇、乳酸和 二氧化碳； 含氮化合物作为废物被排泄掉 有机体完成移动负荷的功 结合在还原碳中的能量进一步形成各种含能 产品，即净生产。 • 含能产品的消失：繁殖后代、脱落物、分泌物； • 同化效率的比较： 植物：1%—5%； 植食动物：30%—40% 肉食动物：63%—80%
第三节 草地生态系统与人类的关系
一、草地生态系统是人类获取动物产品和发展草地 畜牧业的基地； 二、草地生态系统自然保护区和人类关系 （一） 草地生态系统自然保护区的意义 研究自然生态规律， 观光旅游，合理开发自然 资源。
（二） 草地生态系统自然保护区的类型和主要内 容 • 1. 保护具有代表性的典型生态系统： 东北 高草草原、高寒草原、内蒙古典型草原。 • 2. 保护和发展特有、珍稀、濒危生物资源： 丹顶鹤、黄羊，野马、野驴； • 3. 草地特殊自然景观的保护：湿地，黑龙江 的三江湿地，扎龙湿地； （三）草地生态系统自然保护区的基本特点和要 求 • 人类影响小，资源丰富，代表典型等 （四）草地自然保护区与科学研究 • 探索在自然状态下的生物平衡，动植物的自 然演化 三、 草地生态系统与运动和旅游观光 • 民族运动，民族风情
• 2. 草地生物种群能流 种群是草地生态系统能量流动的基本单位。 种群的能量流动常常决定整个生态系统的能流 密度。 通常的做法是分别测定出某一具有代表性若干 动物的能流，然后按年龄结构和种群密度等方面 的校正和间接进行计算。 • 3. 群落能量 从能量的角度来看，不同的种群通过能量的关 系而在三维空间中形成一种彼此依赖、相互作用 的营养结构。
第四章 草地生态与 草地生态系统管理
四川师范大学生命科学学院 宗浩
第一章 草地生态系统概论
• 第一节 草地生态系统的基本概念和特征
• 一、 草地生态系统的定义 （一）系统：是由相互联系相互作用的事物所构 成，并具有一定功能的集合体。 （二）系统的特征： 1. 系统是由若干组分构成； 2. 各组分相互联系、相互作用； 3. 系统的组分以整体的形式共同完成一定的功 能
• 四 能量流动的生态效率 C-Fu=A=P+R 生态效率：营养级n获得的能量/营养级n-1获 得的能量 摄食效率：营养级n摄食能量/营养级n-1摄食 能量 利用效率：营养级n同化能量/营养级n-1同化 能量 生产效率：营养级n生产能量/营养级n-1生产 能量 十分之一定律：在自然生态系统中，两个营养 级之能量的传递效率平均近似10%，这是一个经 验值。
第二章 草地生态系统的功能
• 第一节 草地生态系统的能量流动
在特定的时间和空间范围内，能量在草地生态 系统各组分内河组分间的运动与转移是一种连续 的动态过程。 • 一、 能量流动的特点 单向流动，最终耗散，能量既不能消失，也不 能增加；草地生态系统是一个能量开放的系统。
• 二、 能量流动的渠道 （一）、 食物链：生物之间通过采食与被采食、 捕食与被捕食的食物关系，相互结成一个整体， 就像一环扣一环的链条，叫食物链。 • 1. 绿色植物是草地生态系统的生产者，是生命物 质的基本来源，为第一营养级。 • 2. 草食动物直接以植物为食，属于一级消费者， 为第二营养级； • 3. 以草食动物为食的肉食动物是二级消费者，为 第三营养级； • 4. 以肉食动物为食物的肉食动物是三级消费者， 为第四营养级； • 5. 分解者为第五营养级
• 一、 水循环 水是生命存在的物质条件，能量和物质循环的 媒介 通过蒸腾作用带动物质在体内的流动 • 二 、营养物质的循环 （一）碳循环：碳的循环途径；速度；碳库容量 （二）氮循环：氮的来源；循环途径 （三）磷的循环：磷的来源与循环的特殊性
第三节 草地生态系统的信息传递
• 信息流主要有物理信息、化学信息、营养信息和 行为信息。 • 一、物理信息 光、声音、温度、颜色等 • 二、化学信息 代谢物质、信息素 • 三、营养信息 对养分的追求 • 四、行为信息 生物钟、动作
内蒙古典型草原
黄羊
丹顶鹤
野马
黑龙江三江湿地
扎龙湿地
第四节 草地生态系统的形成和发展
推动草地形成和发展的机制是系统内、外物质 的运动，特别是生命物质的运动起主导和决定性 作用。 • 一、非生命物质运动对草地生态系统环境的影响 （一）地表物质运动与草地地貌的形成和发展 • 1. 重力作用和重力地貌 • 2. 地表流水与水成地貌 • 3. 风蚀与风成地貌
（二）气候与草地生态系统的环境塑造 不同气候带，草原明显存在差异；气候的节律 性变化，会引起草地的演变。 • 二、 生命物质运动与草地生态系统的形成和发展 生物包括植物、动物、微生物，他们推动草地 生态系统的形成和发展。 微生物-地衣-先锋植物-适应新环境的植物种草食动物• 三、人类活动与草地生态系统的发展 与前述相似
• 三、生态平衡的指标 生态稳定性：群落忍受干扰补偿变化的能力 指标一：恒定性 指标二：复原性 指标三：抗性 指标四：弹性 • 四 生态阈阀 生态阈阀：草地生态系统虽然具有自我调整的 能力，但有一定的生态范围和条件，如果干扰过 大，超过了生态系统本身的调节能力的限度，草 地生态平衡就会破坏，这个临界限度，称为生态 阈阀。
世界草地分布图
• • • • •
禾本科植物是草地上主要植物种 1. 调节气候涵养水分； 2. 防风固沙，保持水土 3. 改良土壤培肥地力 4. 净化空气，美化环境 ——摘自《中国草地资源》 三、天然生物种质资源库和物种演化场地 • 我国禾本科植物有225属，1200余种；莎草科有 30余属，670余种；药用植物300余种
•
• •
第二节 草地生物群落的结构
• 一、草地生物群落的空间结构 （一）、垂直结构：草本层 （二）、水平结构 （三）、均匀分布格局；团块分布格局；随机分布格局 二、生物群落的时间结构 年度变化、大时间尺度的演替 三、草地生物群落交错区和边缘效应 交错区：不同群落的交界区域称为群落交错区 （ecotone），实际上是一个过渡地带。过渡地带有 的狭，有的宽，有的变化很突然，有的则表现为逐渐 地过渡，两个甚至多个群落相互交错形成镶嵌状，前 者称为断裂状边缘，后者称为镶嵌状边缘。 边缘效应：由于群落交错区的环境条件比较复杂， 其植物的种类更加丰富多样，从而能为更多的动物提 供营巢、隐蔽和摄食条件。因而在群落的交错区内， 单位面积内的生物种类和种群密度较之于相邻群落有 所增加，这种现象称边缘效应（edge effect）。
四、草地生态学的发展前景
• 在我国草地生态面临的问题很多，需要做的事情 也很多，包括草地区划、改良等，如何结合我国 的国情建设我国的草地时我们需要研究的主要问 题。
第二节 草地生态系统在自然界的地位和作用
• 一、生物圈的功能单位 海洋、森林、草地、荒漠占地球陆地 面积33%。 • 二、稳定陆地环境保护： 南美的潘帕斯，澳大利亚草地，欧亚 的斯太普，北美普列利；非洲萨王纳