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88微生物生态学基础微生物生态学基础8.18.1生态系统与生态平衡生态系统与生态平衡8.28.2土壤微生物生态土壤微生物生态8.38.3空气微生物生态空气微生物生态8.48.4水体微生物生态水体微生物生态8.58.5极端环境中的微生物极端环境中的微生物8.68.6生态因子及其作用的基本规律生态因子及其作用的基本规律8.78.7微生物种群的生存竞争微生物种群的生存竞争8.88.8微生物的群落演替微生物的群落演替8.98.9水的卫生细菌学水的卫生细菌学复习题复习题8.18.1生态系统与生态平衡生态系统与生态平衡一、一、生态系统的概念与功能生态系统的概念与功能二二、、生态系统的平衡及其调节机制生态系统的平衡及其调节机制三三、、微生物在生态系统中的重要作用微生物在生态系统中的重要作用一、生态系统的概念与功能一、生态系统的概念与功能（一）（一）生态系统的概念生态系统的概念（二）（二）生态系统的组成结构生态系统的组成结构（三）（三）生态系统的基本特征生态系统的基本特征（四）（四）生态系统的功能生态系统的功能（五）（五）生态系统的分类生态系统的分类（一）生态系统的概念（一）生态系统的概念生态系统（生态系统（ecosystemecosystem））就是指一定空间就是指一定空间内生存的所有生物和环境相互作用的，具内生存的所有生物和环境相互作用的，具有能量转换、物质循环代谢和信息传递功有能量转换、物质循环代谢和信息传递功能的统一体。能的统一体。（参考教材（参考教材P171P171））生态系统主要是个功能单位生态系统主要是个功能单位而不是生物学而不是生物学的分类单位，因为它所强调的是系统中各的分类单位，因为它所强调的是系统中各成分之间，包括生物与生物、生物与环境成分之间，包括生物与生物、生物与环境以及环境各因素之间在功能上的统一性。以及环境各因素之间在功能上的统一性。生态系统是有边界、有范围、有层次的。生态系统是有边界、有范围、有层次的。一个生一个生态系统可以是含有微生物的一滴水，也可以是整态系统可以是含有微生物的一滴水，也可以是整个生物圈个生物圈(biosphere)(biosphere)。不同大小的生态系统只。不同大小的生态系统只是研究的空间范围及其复杂程度不同，小的生态是研究的空间范围及其复杂程度不同，小的生态系统联合成大的生态系统，简单的生态系统组合系统联合成大的生态系统，简单的生态系统组合成复杂的生态系统，而生物圈是地球上昀大、昀成复杂的生态系统，而生物圈是地球上昀大、昀复杂的生态系统，从地球表面向上复杂的生态系统，从地球表面向上2323公里的高公里的高空，向下空，向下1111公里的海洋深处（太平洋昀深的海公里的海洋深处（太平洋昀深的海槽），都属于生物圈的范围。槽），都属于生物圈的范围。（二）生态系统的组成结构（二）生态系统的组成结构（（11）生态系统的组成成分）生态系统的组成成分（（22）生态系统的结构）生态系统的结构（参考教材（参考教材P184P184--185185））（（11）生态系统的组成成分）生态系统的组成成分能源：太阳辐射生物代谢物质：CO2、H2O、O2、无机盐媒质：水、大气、土壤基质：泥土、岩石、砂环境因子：温度、pH值、氧化还原电位、渗透压等等消费者：包括草食动物、肉食动物等在内的动物群落分解者或转化者：包括异养微生物、原生动物、微型后生动物等非生物成分（环境条件）生物成分（生物群落）生产者：包括绿色植物、藻类、光合细菌、化能自养细菌等生态系统（（22）生态系统的结构）生态系统的结构生态系统的结构包括生态系统的结构包括物种结构物种结构、、营养结构营养结构和和空间结构空间结构。。主要是从营养功能上划分主要是从营养功能上划分。简单地讲，食。简单地讲，食物网及其相互关系就是生态系统的物网及其相互关系就是生态系统的营养结营养结构构。。生态系统的组成成分及其相互关系光照绿色植物食草动物寄生动物食肉动物食腐动物食渣动物分解者营养盐类转换者无生命的成分有生命的成分生产者消费者基本成分非基本成分（三）生态系统的基本特征（三）生态系统的基本特征任何任何““系统系统””都是具有一定结构，各组分之都是具有一定结构，各组分之间发生一定联系并执行一定功能的有序整间发生一定联系并执行一定功能的有序整体，所以生态系统与物理学上的系统具有体，所以生态系统与物理学上的系统具有基本的相似性。但生物成分的存在决定了基本的相似性。但生物成分的存在决定了生态系统具有不同于机械系统的许多特生态系统具有不同于机械系统的许多特征。征。(1)(1)动态特征动态特征生态系统具有有机体的一系列生物学特性，生态系统具有有机体的一系列生物学特性，如发育、代谢、繁殖、生长与衰老等。这就如发育、代谢、繁殖、生长与衰老等。这就意味着生态系统具有内在的动态变化能力，意味着生态系统具有内在的动态变化能力，任何一个生态系统总是处于不断发展、进化任何一个生态系统总是处于不断发展、进化和演变之中，这就是和演变之中，这就是生态演替现象生态演替现象。人们可。人们可根据根据生态系统的发育状况将其分为幼年期、生态系统的发育状况将其分为幼年期、成长期、成熟期等不同发育阶段，处在不同成长期、成熟期等不同发育阶段，处在不同发育阶段的生态系统在结构和功能上也都各发育阶段的生态系统在结构和功能上也都各具特点具特点。。(2)(2)区域特征区域特征生态系统都与特定的空间相联系生态系统都与特定的空间相联系，包含一，包含一定地区和范围的空间概念。在不同的空间定地区和范围的空间概念。在不同的空间范围内，栖息着与其生态条件相适应的生范围内，栖息着与其生态条件相适应的生物类群，因此生态系统的物类群，因此生态系统的结构和功能反映结构和功能反映了一定的地区特性了一定的地区特性。。(3)(3)““自维持自维持””特性特性自然生态系统所需要的能源是自然生态系统所需要的能源是生产者生产者对光能的转对光能的转化，化，消费者消费者取食植物，而动、植物残体以及它们的取食植物，而动、植物残体以及它们的代谢排泄物通过代谢排泄物通过分解者分解者作用，使结合在复杂有机物作用，使结合在复杂有机物中矿质元素又归还给环境，重新供生产者利用，这中矿质元素又归还给环境，重新供生产者利用，这个过程个过程往复循环往复循环，从而，从而不断地进行着能量和物质的不断地进行着能量和物质的交换与转移，保证了生态系统的发生、运行和功能交换与转移，保证了生态系统的发生、运行和功能的发挥的发挥。生产者、消费者和分解者三是生态系统。生产者、消费者和分解者三是生态系统““自维持自维持””(self(self--maintenance)maintenance)的的结构基础结构基础。。(4)(4)自动调节功能自动调节功能生态系统的自动调节功能是生态系统的自动调节功能是指生态系统在指生态系统在受到外来干扰而使稳定状态发生改变时，受到外来干扰而使稳定状态发生改变时，系统靠自身内部的机制再返回稳定、协调系统靠自身内部的机制再返回稳定、协调状态的能力。生态系统自动调节功能状态的能力。生态系统自动调节功能表现表现在三个方面在三个方面，即同种生物，即同种生物种群密度调节种群密度调节，，异种生物种群间的异种生物种群间的数量调节数量调节，，生物与环境生物与环境之间相互适应的调节之间相互适应的调节。。（四）生态系统的功能（四）生态系统的功能生态系统的基本功能包括生态系统的基本功能包括生物生产生物生产、、能量能量流动流动、、物质循环物质循环和和信息传递信息传递。这些基本功。这些基本功能是由生态系统中的生物群落具体实现能是由生态系统中的生物群落具体实现的，相互联系，紧密结合。的，相互联系，紧密结合。（参考教材（参考教材P172P172--173173））（（11）生物生产）生物生产生态系统中的生物生产包括初级生产生态系统中的生物生产包括初级生产(primaryproduction)(primaryproduction)和次级生产和次级生产(secondaryproduction)(secondaryproduction)两个过程。在一两个过程。在一个生态系统中，这两个生产过程彼此联个生态系统中，这两个生产过程彼此联系，但又是分别独立进行的。系，但又是分别独立进行的。次级生产又称动物性生产，是指消费者次级生产又称动物性生产，是指消费者((主主要是动物要是动物))和分解者利用初级生产物质进行和分解者利用初级生产物质进行同化作用建造自身和繁衍后代的过程，也同化作用建造自身和繁衍后代的过程，也就是异养生物对初级生产物质的利用和再就是异养生物对初级生产物质的利用和再生产过程。生产过程。初级生产又称植物性生产，是指生态系统初级生产又称植物性生产，是指生态系统的生产者（主要是绿色植物）把太阳能转的生产者（主要是绿色植物）把太阳能转变为化学能，将简单无机物转变为复杂的变为化学能，将简单无机物转变为复杂的有机物的过程，实质上是是绿色植物进行有机物的过程，实质上是是绿色植物进行光合作用的过程。光合作用的过程。相关的几个概念相关的几个概念总初级生产量、净初级生产量，消耗量、总初级生产量、净初级生产量，消耗量、同化量，生物群落净生产量等。同化量，生物群落净生产量等。请自己查阅相关资料！请自己查阅相关资料！生态系统次级生产过程模式图未被采食量可利用食物被摄食量消耗量同化量生产量未利用物质粪尿量呼吸量（（22）能量流动）能量流动生态系统的能量流动（生态系统的能量流动（energyflowenergyflowecosystemecosystem）是指能量通过食物网络在系）是指能量通过食物网络在系统内传递和耗散的过程，始于生产者的初统内传递和耗散的过程，始于生产者的初级生产，止于分解者功能的完成。整个过级生产，止于分解者功能的完成。整个过程包括能量载体形态的转变，能量的转程包括能量载体形态的转变，能量的转移、利用和耗散。移、利用和耗散。生态系统中的能量包括动能和势能两种形生态系统中的能量包括动能和势能两种形式式::生物与环境之间以传递和对流的形式相生物与环境之间以传递和对流的形式相互传递与转化的能量是动能，包括热能和互传递与转化的能量是动能，包括热能和光能；而通过食物链在生物之间传递与转光能；而通过食物链在生物之间传递与转化的能量就是势能。化的能量就是势能。每一营养层次中的生物所含的能量可能有四个去每一营养层次中的生物所含的能量可能有四个去向：向：①①由生物本身的代谢活动以热能的形式损由生物本身的代谢活动以热能的形式损耗；耗；②②生物死亡后为分解者所分解；生物死亡后为分解者所分解；③③未被分未被分解，以有机物形式贮积起来；解，以有机物形式贮积起来；④④剩下部分剩下部分((约约1010％～％～2020％％))为高一级营养层次的生物所消费。所为高一级营养层次的生物所消费。所以，从太阳能转化开始的生态系统的能量流动必以，从太阳能转化开始的生态系统的能量流动必然随着传递层次的增多，耗散到环境中的能量越然随着传递层次的增多，耗散到环境中的能量越来越多，势能形式的能量相应地减少，直到全部来越多，势能形式的能量相应地减少，直到全部以废热形式散失到环境中为止。以废热形式散失到环境中为止。（（33）物质循环）物质循环生态系统中各种有机物质经过分解者分解成可被生产生态系统中各种有机物质经过分解者分解成可被生产者利用的形式归还环境而被重复利用，周而复始地循者利用的形式归还环境而被重复利用，周而复始地循环，这个过程称为物质循环。环，这个过程称为物质循环。生物体内含有的重要元素，都处在由非生命环境转入生物体内含有的重要元素，都处在由非生命环境转入生命物质的组成，然后再回到非生命环境这样一个不生命物质的组成，然后再回到非生命环境这样一个不断进行的循环之中。断进行的循环之中。不断进行着的物质循环，是生态系统得以维持的重要不断进行着的物质循环，是生态系统得以维持的重要条件，在这一系列的物质循环中，微生物的作用是非条件，在这一系列的物质循环中，微生物的作用是非常重要的。常重要的。（（44）信息传递）信息传递生态系统的功能还表现在系统中各生命成生态系