生態(tài)學(xué)11--生態(tài)系統(tǒng)的一般特征

1、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第十一章：生態(tài)系統(tǒng)的一般特征第十一章：生態(tài)系統(tǒng)的一般特征一、生態(tài)系統(tǒng)的概念一、生態(tài)系統(tǒng)的概念 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)(ecosystem)就是在一定空間中共同棲居就是在一定空間中共同棲居著的所有生物著的所有生物( (即生物群落即生物群落) )與其環(huán)境之間由于不斷地與其環(huán)境之間由于不斷地進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程而形成的統(tǒng)一整體。進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)過程而形成的統(tǒng)一整體。 biosphere 2 ( science, v.302, 19 December 2003, p2053)二、生態(tài)系統(tǒng)的特征二、生態(tài)系統(tǒng)的特征1，生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)

2、和功能單位。，生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能單位。2，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力。，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、物種數(shù)目越多，自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、物種數(shù)目越多，自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)。3，能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三，能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三 大功能。大功能。4，生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級(jí)的數(shù)目通常不會(huì)超過，生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級(jí)的數(shù)目通常不會(huì)超過56個(gè)。個(gè)。5，生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。，生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。 三、生態(tài)系統(tǒng)的組成三、生態(tài)系統(tǒng)的組成1，生產(chǎn)者生產(chǎn)者(producers) ：綠色植物、藍(lán)綠藻和光合細(xì)菌綠色植物、藍(lán)綠藻和光合細(xì)菌2，消費(fèi)

3、者消費(fèi)者(consumers)：包括雜食動(dòng)物、寄生生物包括雜食動(dòng)物、寄生生物 食草動(dòng)物食草動(dòng)物(herbivores) (herbivores) 食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物(carnivores)(carnivores) 大型食肉動(dòng)物或頂級(jí)食肉動(dòng)物大型食肉動(dòng)物或頂級(jí)食肉動(dòng)物(top carnivores):(top carnivores):3，分解者分解者(decomposer) 分解者主要是細(xì)菌和真菌，也包括某些原生動(dòng)物和蚯蚓、白蟻以及禿鷲等大型腐食性動(dòng)物。4，非生物環(huán)境，非生物環(huán)境 無機(jī)物質(zhì)無機(jī)物質(zhì) 有機(jī)化合物：有機(jī)化合物： 如蛋白質(zhì)、糖類脂類和腐殖質(zhì)。如蛋白質(zhì)、糖類脂類和腐殖質(zhì)。 氣候因素氣候因素

4、四、食物鏈和食物網(wǎng)四、食物鏈和食物網(wǎng)1，概念，概念 各種生物按其取食和被食的關(guān)系而排列的鏈各種生物按其取食和被食的關(guān)系而排列的鏈狀順序稱為食物鏈狀順序稱為食物鏈(food chain) (food chain) 。如：。如：浮游植物浮游植物浮游動(dòng)物浮游動(dòng)物食草性魚類食草性魚類食肉性魚類。食肉性魚類。 植物植物蝴蝶蝴蝶蜻蜓蜻蜓蛇蛇鷹。鷹。 生物擴(kuò)大作用生物擴(kuò)大作用(biological magnification) 如：如：DDTDDT在海水中濃度為在海水中濃度為5.05.01010-11-11g g，浮游植物含，浮游植物含4.04.01010-8-8g g，蛤中，蛤中4.24.21010-7-

5、7g g，到銀鷗達(dá)，到銀鷗達(dá)75.575.51010-6-6g g，擴(kuò)大了百萬倍。營養(yǎng)級(jí)越高，積累劑量越大。擴(kuò)大了百萬倍。營養(yǎng)級(jí)越高，積累劑量越大。 食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強(qiáng)，反之食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強(qiáng)，反之亦然。亦然。2，食物鏈的類型，食物鏈的類型 捕食食物鏈捕食食物鏈(grazing food chain) (grazing food chain) 以吃活的動(dòng)植物為起點(diǎn)的食物鏈以吃活的動(dòng)植物為起點(diǎn)的食物鏈 。 碎屑食物鏈碎屑食物鏈(detrital food chain) (detrital food chain) 以吃死生物或腐屑為起點(diǎn)的食物

6、鏈以吃死生物或腐屑為起點(diǎn)的食物鏈 。3，食物鏈的特點(diǎn)，食物鏈的特點(diǎn) 陸地和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，能流是以碎屑食物鏈為主。陸地和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，能流是以碎屑食物鏈為主。 陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級(jí)生產(chǎn)量只有很少一部分通陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級(jí)生產(chǎn)量只有很少一部分通 向捕食食物鏈。向捕食食物鏈。 只在某些水生生態(tài)系統(tǒng)中，捕食食物鏈才會(huì)成為能只在某些水生生態(tài)系統(tǒng)中，捕食食物鏈才會(huì)成為能 流的主要渠道。流的主要渠道。 寄生食物鏈（寄生食物鏈（parasitic chainparasitic chain） 沿著食物鏈動(dòng)物個(gè)體越來越大的概念，只適用于一般情況。沿著食物鏈動(dòng)物個(gè)體越來越大的概念，只適用于一般情況。五、營

7、養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔五、營養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔1，營養(yǎng)級(jí)（，營養(yǎng)級(jí)（trophic level） 一個(gè)營養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生一個(gè)營養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。物種的總和。 如，作為生產(chǎn)者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起如，作為生產(chǎn)者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點(diǎn)，共同構(gòu)成第一營養(yǎng)級(jí)。所有以生產(chǎn)者點(diǎn)，共同構(gòu)成第一營養(yǎng)級(jí)。所有以生產(chǎn)者(主要是綠色植物主要是綠色植物)為為食的動(dòng)物都屬于第二營養(yǎng)級(jí)，即植食動(dòng)物營養(yǎng)級(jí)。第三營養(yǎng)級(jí)食的動(dòng)物都屬于第二營養(yǎng)級(jí)，即植食動(dòng)物營養(yǎng)級(jí)。第三營養(yǎng)級(jí)包括所有以植食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物。以此類推，還可以有第包括所有以植食動(dòng)物為食

8、的肉食動(dòng)物。以此類推，還可以有第四營養(yǎng)級(jí)四營養(yǎng)級(jí)(即二級(jí)肉食動(dòng)物營養(yǎng)級(jí)即二級(jí)肉食動(dòng)物營養(yǎng)級(jí))和第五營養(yǎng)級(jí)。和第五營養(yǎng)級(jí)。 營養(yǎng)級(jí)的位置越高，歸屬于這個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物種類和數(shù)量營養(yǎng)級(jí)的位置越高，歸屬于這個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物種類和數(shù)量就越少。就越少。 離基本能源越近的營養(yǎng)級(jí)，其中的生物受到取食和捕食的壓離基本能源越近的營養(yǎng)級(jí)，其中的生物受到取食和捕食的壓力也越大，因而這些生物的種類和數(shù)量也就越多，生殖能力也力也越大，因而這些生物的種類和數(shù)量也就越多，生殖能力也越強(qiáng)。越強(qiáng)。2，生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔(ecological pyramid) 指各個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)量關(guān)系?？捎蒙锪俊⒛芰亢蛡€(gè)體指各個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)

9、量關(guān)系?？捎蒙锪?、能量和個(gè)體單位來表示。單位來表示。六、生態(tài)效率（六、生態(tài)效率（ecological efficiencies） 指各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營養(yǎng)級(jí)之間或指各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營養(yǎng)級(jí)之間或營養(yǎng)級(jí)內(nèi)部的比值關(guān)系。營養(yǎng)級(jí)內(nèi)部的比值關(guān)系。各種能流參數(shù)如下：1 1，攝食量（，攝食量（I）: 表示一個(gè)生物所攝取的能量。對(duì)于植物來說，它代表光合作用所吸收的日光能；對(duì)于動(dòng)物來說，它代表動(dòng)物吃進(jìn)的食物的能量。 2，同化量（同化量（A）: 對(duì)于動(dòng)物來說，它是消化后吸收的能量，對(duì)分解者是指對(duì)細(xì)胞外的吸收能量；對(duì)于植物來說，它指在光合作用中所固定的能量，常常以總初級(jí)生產(chǎn)量表示。 3，

10、呼吸量（呼吸量（R）: 指生物在呼吸等新陳代謝和各種活動(dòng)中消耗的全部能量。 4，生產(chǎn)量（生產(chǎn)量（P）: 指生物在呼吸消耗后凈剩的同化能量值，它以有機(jī)物質(zhì)的形式累積在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。對(duì)于植物來說，它是凈初級(jí)生產(chǎn)量。對(duì)于動(dòng)物來說，它是同化量扣除呼吸量以后的凈剩的能量值 。同化效率同化效率 = = 被植物固定的能量被植物固定的能量 / / 植物吸收的日光能植物吸收的日光能 = = 被動(dòng)物消化吸收的能量被動(dòng)物消化吸收的能量 / / 動(dòng)物攝食的能量動(dòng)物攝食的能量 即即 Ae = An / In； 生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率= n= n營養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量營養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量 / n/ n營養(yǎng)級(jí)的同化能量營養(yǎng)級(jí)的同化

11、能量 即即 Pe = Pn / An 消費(fèi)效率消費(fèi)效率= n+1= n+1營養(yǎng)級(jí)的消費(fèi)能量營養(yǎng)級(jí)的消費(fèi)能量/ n/ n營養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量營養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量 即即 Ce = In+1 / Pn； 林德曼效率林德曼效率=n+1=n+1營養(yǎng)級(jí)所獲得的能量營養(yǎng)級(jí)所獲得的能量/n/n營養(yǎng)級(jí)獲得能量營養(yǎng)級(jí)獲得能量 大型動(dòng)物的生長(zhǎng)率低于小型動(dòng)物。大型動(dòng)物的生長(zhǎng)率低于小型動(dòng)物。 老年動(dòng)物的生長(zhǎng)率低于幼年動(dòng)物。老年動(dòng)物的生長(zhǎng)率低于幼年動(dòng)物。 肉食動(dòng)物的同化效率高于植食動(dòng)物。肉食動(dòng)物的同化效率高于植食動(dòng)物。 草原生態(tài)系統(tǒng)中的植食動(dòng)物比森林生態(tài)系統(tǒng)中的植草原生態(tài)系統(tǒng)中的植食動(dòng)物比森林生態(tài)系統(tǒng)中的植 食動(dòng)物能利用較多的初級(jí)生產(chǎn)量。食動(dòng)物能利用較多的初級(jí)生產(chǎn)量。 恒溫動(dòng)物的同化效率很高，但生長(zhǎng)效率極低。恒溫動(dòng)物的同化效率很高，但生長(zhǎng)效率極低。 變溫動(dòng)物的同化效率比較低，但生長(zhǎng)效率極高。變溫動(dòng)物的同化效率比較低，但生長(zhǎng)效率極高。 變溫動(dòng)物的總能量轉(zhuǎn)化效率要比恒溫動(dòng)物高的多。變溫動(dòng)物的總能量轉(zhuǎn)化效率要比恒溫動(dòng)物高的多。 變溫動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)中更有效的變溫動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)中更有效的“生產(chǎn)者生