生态系统的基本结构

第一节生态系统的基本概念第二节生态系统的组成与结构第三节食物链和食物网第四节营养级和生态金字塔第五节生态效率第六节生态系统的反馈调节和生态平衡第一节生态系统的基本概念英国植物生态学家A.G.Tansley，在1935年提出生态系统（ecosystem)的概念——生物与环境形成一个自然系统生态系统就是在一定的空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与环境之间通过不断的物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。第二节生态系统的组成与结构生态系统的基本组成可以概括为：非生物部分（生命支持系统）、生产者、消费者和分解者任何一个生态系统都是由生物系统和环境系统共同组成，二者缺一不可。如果没有非生物环境，生物就没有生存的空间。一、生态系统的基本组成（一）非生物环境非生物环境包括能源、气候、基质和介质（岩石。土壤、水、空气等），以及参与物质循环的无机元素和化合物（C、N、CO2、O2、Ca、P、K），联系生物和非生物成分的有机物质（蛋白质、糖类、脂质和腐殖质）等。（二）生产者生产者（producer）是指以简单无机物制造食物的自养生物（autotroph），包括所有的绿色植物和可进行光能和化能自养的细菌。生产者是生态系统中最基础的成分。（三）消费者消费者是指不能用无机物直接制造有机物、直接或间接地依赖于生产者锁制造的有机物的异养生物。食草动物---一级消费者食肉动物---二级消费者大型食肉动物或顶级食肉动物---三级消费者（四）分解者分解者都是异养生物，包括细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物等。其作用恰好与生产者相反。分解作用不是一类所能完成的，往往有一系列复杂的过程，各个阶段由不同的生物完成。二、生态系统的结构特征结构是生态系统内各要素相互联系、相互作用的方式，是生态系统的基础属性（一）空间结构水域生态系统（池塘）垂直结构陆生生态系统垂直结构水平结构生态系统生态系统中生物的种类、密度等在二维平面中的不均匀配置，使群落表现为斑块相同的分布格局，称为镶嵌性。生态系统内部环境因子不均匀性形成镶嵌的主要外因。镶嵌性提高了生物对水平空间的利用效率（二）时间结构三个时间度量一是长时间度量，以生态系统进化为主要内容二是中等时间度量，以群落演替为主要内容三是昼夜、季节等短时间的变化不同年度之间，生态系统外貌和结构也有变化。有的是有规律的，也可能无规则可循。规律性变化是由生态系统内生节律（反馈作用）引起，如狼兔草的周期性振荡，竹林集中开花引起的生态系统结构奔溃，等等。不规律波动往往是由于所在地气候条件的无规律引起变化的第三节食物链和食物网一、食物链和食物网生物能量和物质通过一系列取食与被取食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链几个拥有相同生物的食物链，形成错综复杂的关系网，使它们彼此间都有某种直接或间接的关系，称之为食物网。食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力越强；食物网越简单，生态系统越容易发生大的波动甚至奔溃食物网理论可用于有毒物质沿食物链的积累、引种和有害生物防治、自然保护区的设计等实践中。有毒物质沿食物链和食物网的等级增加，而在生物体内的逐步浓缩积累，称为生物扩大作用。二、食物链的类型牧食食物链又称为捕食食物链，是以活的绿色植物为基础，从食草动物开始的食物链，其构成方式是：植物植食性动物肉食性动物寄生食物链是以活的动植物有机体为基础，从某种专门营寄生生活的动植物开始的食物链。寄生物是消费者碎屑食物、和某些土壤动物又称为分接链，是以死的动植物残体为基础，从真菌、细菌开始的食物链。第五节生态效率各种资源在营养级之间或营养级内部转移过程中的比值关系，常以百分数表示，被称为生态效率，或转移。由于能量的可比性和便利性，所以一般以能量为基础计算。生态效率是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系一、常用的几个能量参数摄取能（I）：表示一个生物（生产者、消费者或腐食者）所摄取的能量；对植物来说，I代表被光合作用色素所吸收的太阳能，对动物来说，I代表动物吃进的食物能。同化量（A）：表示在动物消化道内被吸收的能量（吃进的食物不一定都能吸收）。对分解者来说是指细胞外产物的吸收；对植物来说是指在光合作用中所固定的日光能，即总初级生产量（GP）。呼吸量（R）：指在呼吸等新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。生产量（P）：代表呼吸消耗后所净剩的能量值，它以有机物质的形式累积在生态系统中。对植物来说，它是指净初级生产量（NP）；对动物来说，它是同化量扣除维持消耗后的生产量，即P=A-R二、营养级位内的生态效率（一）同化效率同化效率指植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量的比例，或被动物摄食的能量中被同化了的能量的比例。同化效率=被植物光合固定的能量／植物吸收的日光能或同化效率=被动物消化吸收的能量／动物摄食的能量即Ae=An／In式中n——营养级数。（二）生长效率生长效率包括组织生长和生态生长效率组织生长效率=n营养级的净生产量n营养级的同化能量即TGe=NPnAn生态生长效率=n营养级的净生产量n营养级的摄入量即EGe=NPnIn三、营养级之间的生态效率消费效率=（一）消费效率（或利用效率）n+1营养级的摄入量n营养级净生产能量利用效率=（n+1）营养级的同化量n营养级的净生产量Ue=An+1NPn（二）林德曼效率所谓林德曼效率，它相当于同化效率、生产效率和消费效率的乘积林德曼效率=(n+1)营养级摄取的食物／n营养级摄取的食物Le=An+1/An第六节生态系统的反馈调节和生态平衡生态系统是一中开放系统，即系统与环境直接存在着物质和能量的交换。开放系统必须依赖外界环境的输入，如果输入一旦停止，系统也就失去了功能。开放系统如果具有调节器其能的反馈机制，改系统就成为了控制系统。反馈分正反馈和负反馈。负反馈控制可使系统保持稳定，正反馈是偏离加剧生态平衡----是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。生态平衡是一种动态平衡，因为能量流动和物质循环总在不间断的进行，生物个体也在不断的进行更新。自然条件下，生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化和功能完善化的方向发展，直到使生态系统达到成熟的最稳定状态为止。生态系统的自我调节功能是有一定限度的。当外来干扰因素超过一定限度，生态系统自我调节功能本身受到损害，调节就不再起作用，系统就会受到损害甚至破坏，而不能恢复到原初状态时，称之生态失调，或生态平衡的破坏。甚至导致发生生态危机。