第4章 生态系统生态学(1-2)生态系统的结构、基本功能【海洋环境生态学课件】
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三、生态系统的营养结构
1. 食物链 2. 食物网 3. 营养级和生态金字塔
12
1. 食物链
食物链（food chain）：指生物之 间通过捕食与被食形成一环套一 环的链状营养关系。
捕食食 物链和 碎屑食 物链是 最主要 的两大 类型。
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2. 食物网
生态系统中许多食物链
纵横交错，形成网状营
9
1. 物种结构
（2）冗余种 在一些生物群落中有些种是冗余的，这些种的去除不会引起 生态系统内其他物种的丢失，同时对整个群落和生态系统的 结构和功能不会造成太大的影响。 Gitary等（1996）指出，在生态系统中，有许多物种成群地结 合在一起，扮演着相同的角色，这些物种必然有几个是冗余 种。
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3. 分解者： 微生物（细菌、真菌等）、原生动物、 小型无脊椎动物
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二、生态系统的物种结构 1. 物种结构 2. 物种在生态系统中的作用
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1. 物种结构 生态系统中，除了在生物群落中介绍的优势种、 建群种、伴生种及偶见种外，关键种和冗余种 也对生态系统结构和功能的稳定具有重要的意 义。
8
1. 物种结构
小型
源自文库
3
中上层鱼类
（如鳀鱼、黄鲫
）
2
浮游动物
长尾类
（如褐虾）
底栖生物
1
浮游植物
营养层次
黄海简化食物网和营养结构 （根据1985~1986年主要资源种群生物量绘制，Tang，1993）
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2. 食物网
根据物种在食物网中所处的位置可以分为三种基本类型： ①顶位种 ②中位种 ③基位种
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2. 食物网
（2）食物网的控制机理 ➢“自上而下”（top-down）
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3. 营养级和生态金字塔
（1）营养级（trophic level）
营养级，指食物链上的各个环节，也可指处于食物链某一 环节上的所有生物种的总和。
2. 物种在生态系统中的作用
（1）铆钉假说
Ehrlich等（1981）提出了铆钉假说（river-popper hypothesis）。 该假说认为生态系统中每个物种具有同样重要的功能，一个 铆钉或一个关键种的丢失或灭绝都会导致严重事故或系统的 变故。
（2）冗余假说
Walker（1992） 首 次 提 出 了 冗 余 假 说 （ redundancy hypothesis）。Walker（1992，1995）指出，生态系统中物种 作用有显著地不同，某些物种在生态功能上有相当程度的重 叠。从物种的角度看，一个生态系统中物种的作用是不同的。 冗余是生态系统功能丧失的一种保险。
海 洋 生
物质代谢 原料
CO2、H2O、DO等 无机营养盐（矿物质原料） 碳水化合物、蛋白质、脂肪、腐殖质等 （连接生物和非生物部分的有机物）
态
1、生产者： 浮游植物、大型海藻、光合细 菌、
系
化能细菌等
统
生物部分
食草动物：浮游动物、草食性鱼类等
2. 消费者 食肉动物：肉食性鱼类、海洋哺乳类等
杂食动物：杂食性鱼类、螺类、贝类等
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2. 食物网
【 举 例 】 Steele （1974） 分 析 北 海 食物网，包括四个 营养层次，其中的 种类仅归划到大类 （如上层鱼类、底 层鱼类、大鱼等）， 并且划出两个营养 通道。
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2. 食物网
顶级
人类捕捞
4
大型 中上层鱼类
（如蓝点马鲛）
头足类 （如日本枪乌贼） 梭鱼
底层鱼类
（如小黄鱼、鲆鲽类）
（1）关键种
不同的物种在生态系统中所处的地位不同，一些珍稀、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。如果它们消失或削 弱，整个生态系统就可能要发生根本性的变化，这样的物种 称为关键种。
【举例】加利福尼亚浅海生态系统：如果海 獭消失，将会永远改变加利福尼亚浅海生态 系统。这是因为海獭主要以一种多刺、硬壳 的海胆为食物，海胆以茂密的海草为食物。 如果海獭不能控制海胆的数量，海胆将会过 量啃吃海草，造成一片贫瘠的海底世界。
第四章 生态系统生态学
生态系统生态学介绍的是关于生态系统的基础 知识和概念。 掌握这些知识，有利于我们全面、综合地认识 包括人类本身在内的生物、环境以及它们的相 互关系。 生态系统是生态工程的理论指导和技术基础。 对于当前的恢复生态学、生态系统管理等应用 领域而言，仍是其基础核心。
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第四章 生态系统生态学
养结构。
齿鲸
食物网更真实地反映生 态系统内各种生物有机
须鲸 鹈鹕
鲨鱼
海牛
体之间的营养位置和相 企鹅 互关系。
海龟 海豹
鱼
食物网越复杂，生态系
水母
统抵抗外力干扰的能力
磷虾
就越强，食物网越简单，
桡足类
箭虫
生态系统就越容易发生 波动和毁灭。
浮游植物
鱼类、软体动物 等的幼体
鳗草 海藻
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2. 食物网
（1）食物网的结构特点 简化食物网： 将一些具有相似功能地位（生态位）的等值种（equivalent species）归为一类，称为功能群（functional group），或同 资源种团（guild），即将同样食性且具有同样捕食者的不 同物种归并为一个营养物种（trophic species），以营养物 种来描绘食物网结构。
➢ 生态系统这个概念主要在 于强调生物与环境的整体 性，它在生态学思想中的 主要功能在于强调相互关 系、相互依存和因果联系。
4
一、生态系统的组成要素及功能
5
一、生态系统的组成要素及功能
能源：
太阳能、其他能源
理化条件： 光照、水温、盐度、海流等
非生物部分
基质和介质： 海水、底泥、岩石、沙等
（非生物环境）
第一节 生态系统的结构 第二节 生态系统的基本功能 第三节 海洋生态系统的主要类型
2
第一节 生态系统的结构
一、生态系统的组成要素及功能 二、生态系统的物种结构 三、生态系统的营养结构 四、生态系统的空间和时间结构
3
一、生态系统的组成要素及功能
➢ 生态系统就是在一定空间 中共同栖居着的所有生物 （即生物群落）与其环境 之间由于不断地进行物质 循环和能量流动而形成的 统一整体。
指较低营养阶层的种群结构（数量、生物量、物种多样性等）依赖于 较高营养阶层物种（捕食者控制）的影响，称为下行效应（top-down effect）。
➢“自下而上”（bottom-top）
指较低营养阶层的密度、生物量等（由资源限制）决定较高营养阶层 的种群结构，称为上行效应（bottom-up effect）。
三、生态系统的营养结构
1. 食物链 2. 食物网 3. 营养级和生态金字塔
12
1. 食物链
食物链（food chain）：指生物之 间通过捕食与被食形成一环套一 环的链状营养关系。
捕食食 物链和 碎屑食 物链是 最主要 的两大 类型。
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2. 食物网
生态系统中许多食物链
纵横交错，形成网状营
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1. 物种结构
（2）冗余种 在一些生物群落中有些种是冗余的，这些种的去除不会引起 生态系统内其他物种的丢失，同时对整个群落和生态系统的 结构和功能不会造成太大的影响。 Gitary等（1996）指出，在生态系统中，有许多物种成群地结 合在一起，扮演着相同的角色，这些物种必然有几个是冗余 种。
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3. 分解者： 微生物（细菌、真菌等）、原生动物、 小型无脊椎动物
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二、生态系统的物种结构 1. 物种结构 2. 物种在生态系统中的作用
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1. 物种结构 生态系统中，除了在生物群落中介绍的优势种、 建群种、伴生种及偶见种外，关键种和冗余种 也对生态系统结构和功能的稳定具有重要的意 义。
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1. 物种结构
小型
源自文库
3
中上层鱼类
（如鳀鱼、黄鲫
）
2
浮游动物
长尾类
（如褐虾）
底栖生物
1
浮游植物
营养层次
黄海简化食物网和营养结构 （根据1985~1986年主要资源种群生物量绘制，Tang，1993）
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2. 食物网
根据物种在食物网中所处的位置可以分为三种基本类型： ①顶位种 ②中位种 ③基位种
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2. 食物网
（2）食物网的控制机理 ➢“自上而下”（top-down）
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3. 营养级和生态金字塔
（1）营养级（trophic level）
营养级，指食物链上的各个环节，也可指处于食物链某一 环节上的所有生物种的总和。
2. 物种在生态系统中的作用
（1）铆钉假说
Ehrlich等（1981）提出了铆钉假说（river-popper hypothesis）。 该假说认为生态系统中每个物种具有同样重要的功能，一个 铆钉或一个关键种的丢失或灭绝都会导致严重事故或系统的 变故。
（2）冗余假说
Walker（1992） 首 次 提 出 了 冗 余 假 说 （ redundancy hypothesis）。Walker（1992，1995）指出，生态系统中物种 作用有显著地不同，某些物种在生态功能上有相当程度的重 叠。从物种的角度看，一个生态系统中物种的作用是不同的。 冗余是生态系统功能丧失的一种保险。
海 洋 生
物质代谢 原料
CO2、H2O、DO等 无机营养盐（矿物质原料） 碳水化合物、蛋白质、脂肪、腐殖质等 （连接生物和非生物部分的有机物）
态
1、生产者： 浮游植物、大型海藻、光合细 菌、
系
化能细菌等
统
生物部分
食草动物：浮游动物、草食性鱼类等
2. 消费者 食肉动物：肉食性鱼类、海洋哺乳类等
杂食动物：杂食性鱼类、螺类、贝类等
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2. 食物网
【 举 例 】 Steele （1974） 分 析 北 海 食物网，包括四个 营养层次，其中的 种类仅归划到大类 （如上层鱼类、底 层鱼类、大鱼等）， 并且划出两个营养 通道。
16
2. 食物网
顶级
人类捕捞
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大型 中上层鱼类
（如蓝点马鲛）
头足类 （如日本枪乌贼） 梭鱼
底层鱼类
（如小黄鱼、鲆鲽类）
（1）关键种
不同的物种在生态系统中所处的地位不同，一些珍稀、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。如果它们消失或削 弱，整个生态系统就可能要发生根本性的变化，这样的物种 称为关键种。
【举例】加利福尼亚浅海生态系统：如果海 獭消失，将会永远改变加利福尼亚浅海生态 系统。这是因为海獭主要以一种多刺、硬壳 的海胆为食物，海胆以茂密的海草为食物。 如果海獭不能控制海胆的数量，海胆将会过 量啃吃海草，造成一片贫瘠的海底世界。
第四章 生态系统生态学
生态系统生态学介绍的是关于生态系统的基础 知识和概念。 掌握这些知识，有利于我们全面、综合地认识 包括人类本身在内的生物、环境以及它们的相 互关系。 生态系统是生态工程的理论指导和技术基础。 对于当前的恢复生态学、生态系统管理等应用 领域而言，仍是其基础核心。
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第四章 生态系统生态学
养结构。
齿鲸
食物网更真实地反映生 态系统内各种生物有机
须鲸 鹈鹕
鲨鱼
海牛
体之间的营养位置和相 企鹅 互关系。
海龟 海豹
鱼
食物网越复杂，生态系
水母
统抵抗外力干扰的能力
磷虾
就越强，食物网越简单，
桡足类
箭虫
生态系统就越容易发生 波动和毁灭。
浮游植物
鱼类、软体动物 等的幼体
鳗草 海藻
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2. 食物网
（1）食物网的结构特点 简化食物网： 将一些具有相似功能地位（生态位）的等值种（equivalent species）归为一类，称为功能群（functional group），或同 资源种团（guild），即将同样食性且具有同样捕食者的不 同物种归并为一个营养物种（trophic species），以营养物 种来描绘食物网结构。
➢ 生态系统这个概念主要在 于强调生物与环境的整体 性，它在生态学思想中的 主要功能在于强调相互关 系、相互依存和因果联系。
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一、生态系统的组成要素及功能
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一、生态系统的组成要素及功能
能源：
太阳能、其他能源
理化条件： 光照、水温、盐度、海流等
非生物部分
基质和介质： 海水、底泥、岩石、沙等
（非生物环境）
第一节 生态系统的结构 第二节 生态系统的基本功能 第三节 海洋生态系统的主要类型
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第一节 生态系统的结构
一、生态系统的组成要素及功能 二、生态系统的物种结构 三、生态系统的营养结构 四、生态系统的空间和时间结构
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一、生态系统的组成要素及功能
➢ 生态系统就是在一定空间 中共同栖居着的所有生物 （即生物群落）与其环境 之间由于不断地进行物质 循环和能量流动而形成的 统一整体。
指较低营养阶层的种群结构（数量、生物量、物种多样性等）依赖于 较高营养阶层物种（捕食者控制）的影响，称为下行效应（top-down effect）。
➢“自下而上”（bottom-top）
指较低营养阶层的密度、生物量等（由资源限制）决定较高营养阶层 的种群结构，称为上行效应（bottom-up effect）。