第1页：第五章生态系统生态学导言
第五章生态系统生态学导言
- 第一节生态系统的基本结构和功能
- 第二节生态系统的主要过程
- 第三节生态系统的物质平衡
第2页：个体种群与群落知识点回顾
个体种群与群落知识点回顾
- 个体生态
- 生物与环境
- 种群生态
- 种群及其基本特征
- 种群的遗传与进化
- 种内、种间关系
- 群落生态
- 生物群落的组成与结构
- 生物群落的动态
- 生物群落的分类
第3页：生态系统的基本结构和功能
生态系统的基本结构和功能
- 生态系统的概念
- 生态系统的组成成分
- 生态系统的结构
- 生态系统的功能
- 生态系统的稳定性
第4页：生态系统的定义
生态系统的定义
- 生态系统（ecosystem）的定义:指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。（英国植物生态学家A.G.Tansley(1935)提出）
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第12页：国际生态系统研究计划
国际生态系统研究计划
- 生态系统是现代生态学的重要研究对象，20世纪60年代以来，许多生态学的国际研究计划均把焦点放在生态系统
- 国际生物学研究计划（IBP）：其中心研究内容是全球主要生态系统（包括陆地、淡水、海洋等）的结构、功能和生物生产力；
- 人与生物圈计划（MAB）：重点研究人类活动与生物圈的关系；
- 生态系统保持协作组（ECG）：中心任务是研究生态平衡与自然环境保护，以及维持改进生态系统的生物生产力。
第13页：生态系统研究的重点方向
生态系统研究的重点方向
- 自然生态系统的保护和利用
- 生态系统调控机制的研究
- 生态系统退化的机制、恢复及其修复研究
- 全球性生态问题
- 生态系统可持续发展的研究
第14页：生态系统的六大组成成分
生态系统的六大组成成分
- 无机物
- 有机化合物
- 气候因素
- 生产者(producer)
- 消费者(consumer)
- 分解者(还原者)(decomposer)六大组成成分
- ①生产者：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。
- ②消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物。
- ③分解者：异养生物，把复杂的有机物分解成简单无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群
第15页：生产者与初级生产
生产者与初级生产
- 生产者（producers）又称初级生产者（primary producers），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。这些生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。
第16页：消费者
消费者
- 消费者不能利用无机物质制造有机物质，而是直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质。它们属于异养生物。
第17页：分解者
分解者
- 分解者（composers），指利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。小型消费者使构成有机成分的元素和贮备的能量通过分解作用又释放到无机环境中去。
第18页：蜣螂分解牛粪的案例
蜣螂分解牛粪的案例
- 澳大利亚进口屎克螂因牛粪覆盖每年损毁牧场3600万亩60年代，澳大利亚引入了羚羊粪蜣(Onthophagus gazella)和神农蜣螂(Catharsius molossus)等异地金龟，对分解牛粪发挥了明显的作用。
第19页：主要环境组分示意图
主要环境组分示意图
生态系统主要环境组分示意图，列出辐射、大气、水体与土壤四类非生物环境成分。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
第20页：生态系统的结构类型
生态系统的结构类型
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第23页：螳螂捕蝉黄雀在后的食物链
螳螂捕蝉黄雀在后的食物链
螳螂捕蝉黄雀在后的食物链示例，展示从植物、蝉、螳螂、黄雀到鹰的营养级递进关系。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
第24页：食物链与营养级
食物链与营养级
- 食物链（food chain）和营养级（trophic level）食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。
第25页：捕食食物链与腐食食物链
捕食食物链与腐食食物链
- 捕食食物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如草食动物、各级食肉动物。牧草→ 羊、牛→ 狼以绿色植物为起点，是活的生物体。
- 腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。动植物残体→ 腐食性动物→肉食性动物→顶级肉食动物以动、植物残体为起点，数量越来越少。
第26页：寄生型食物链
寄生型食物链
- 寄生型食物链
- 以活的生物为寄主，夺取寄主的物质和能量来维持生存。体型越来越小，数量越来越多。植物→动物→寄生物→更小的寄生物
第27页：食物链的长度与能量损耗
食物链的长度与能量损耗
- 食物链的长度通常不超过6个营养级，最常见的4—5个营养级，因为能量沿食物链流动时不断流失；
- 食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。因为从起点到终点经过的营养级越多，其能量损耗也就越大；
第28页：食物链复杂性与系统稳定性
食物链复杂性与系统稳定性
- 食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关；
- 生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变，在短时间内也会发生变化。
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第30页：食物网
食物网
- 食物网(food web)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构－食物网。
第31页：食物链和食物网的意义
食物链和食物网的意义
- 食物链是生态系统营养结构的形象体现；
- 生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的；
- 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。
第32页：生态系统的三大功能
生态系统的三大功能
- 能量流动
- 生产者→消费者→分解者
- 物质循环
- 生物← →环境
- 信息传递
- 包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等，构成信息网。
第33页：营养结构与能流物流关系图
营养结构与能流物流关系图
生态系统营养结构与能流物流关系图，展示放牧系统、分解系统与呼吸散失及环境间的交换路径。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
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第35页：生态系统的稳定性
生态系统的稳定性
- 生态系统的稳定性（stability）:生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。
第36页：抵抗力与恢复力
抵抗力与恢复力
- 生态系统稳定性包括了两个方面的含义
- 一方面是系统保持现行状态的能力,即抗干扰的能力（抵抗力resistance）;
- 另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向,
- 另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向,即受扰后的恢复能力（恢复力resilience）。
第37页：负反馈与稳定性机制
负反馈与稳定性机制
- 生态系统稳定性机制
- 生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈（negative feedback）调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。
第38页：正反馈与负反馈示意图
正反馈与负反馈示意图
狼兔植物数量反馈示意图，对比负反馈调节与污染加剧导致鱼死亡的正反馈过程。
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第39页：物质循环内容导览
物质循环内容导览
- §1 生物地化循环的概念
- §2 水循环
- §3 气体型循环
- §4 沉积型循环
- §5 有毒物质的迁移和转化
- §6 放射性核素循环
- §7 生物地化循环与人体健康
第40页：生物地化循环导览
生物地化循环导览
第41页：生物地化循环的定义
生物地化循环的定义
- 生物地化循环(biogeochemical cycle)
- 矿物元素在生态系统之间的输入和输出，它们在大气圈、水圈、岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地(球)化(学)循环，即物质循环(cycling of material) 。
第42页：库、流通率与循环平衡
库、流通率与循环平衡
- ①物质循环不同于能量流动，后者在生态系统中的运动是循环的；
- ②生物地化循环可以用库和流通率两个概念来描述。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化学物质所构成的，可分为贮存库和交换库。前者的特点是库容量大，元素在库中滞留的时间长，流动速率小，多属于非生物成分；交换库则容量较小，元素滞留的时间短，流速较大。物质在生态系统单位面积(或单位体积)和单位时间的移动量称流通率。
- ③生物地化循环在受人类干扰以前一般是处于一种稳定的平衡状态。
- ④元素和难分解的化合物常发生生物积累、生物浓缩和生物放大现象。
第43页：生物积累浓缩与生物放大
生物积累浓缩与生物放大
- 生物积累(bioaccumlation): 指生态系统中生物不断进行新陈代谢的过程中，体内来自环境的元素或难分解的化合物的浓缩系数不断增加的现象。
- 生物浓缩(bioconcentration): 指生态系统中同一营养级上许多生物种群或者生物个体，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物富集。
- 生物放大(biomagnification): 指生态系统的食物链上，高营养级生物以低营养级生物为食，某种元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象。生物放大的结果使食物链上高营养级生物体中该类物质的浓度显著超过环境中的浓度。
第44页：生物地化循环的三种类型
生物地化循环的三种类型
第45页：水循环的意义与人类影响
水循环的意义与人类影响
- 水循环的意义：
- 水是所有营养物质的介质；
- 水对物质是很好的溶剂；
- 水是地质变化的动因之一。
- 水循环的途径
- 人类活动对水循环的影响：
- 空气污染和降水；
- 改变地面，增加径流；
- 过度利用地下水；
- 水的再分布。
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第47页：气体型循环的类型
气体型循环的类型
第48页：氧循环示意图
氧循环示意图
氧循环过程示意图，展示光合作用、呼吸作用、碳酸盐沉积与臭氧层形成中的氧交换路径。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
第49页：碳循环示意图
碳循环示意图
碳循环过程示意图，展示光合作用、呼吸作用、腐烂分解与化石燃料及泥炭煤石油碳库间的交换。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
第50页：氮循环示意图
氮循环示意图
氮循环过程示意图，涵盖生物固氮、工业固氮、闪电与脱氮作用及大气库与土壤无机氮库交换。
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第51页：沉积型循环的类型
沉积型循环的类型
- §4 沉积型循环(sedimentary cycle)
- 磷循环
- 硫循环
第52页：磷循环示意图
磷循环示意图
磷循环过程示意图，展示沉积物、土壤与海洋间磷的风化开采、摄取排泄与沉降上涌路径。
本页以图示为主，文字说明依据图中标注整理。
第53页：硫循环示意图
硫循环示意图
硫循环过程示意图，展示大气、陆地与海洋间二氧化硫、硫化氢与硫酸盐的扩散沉降与交换。
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第54页：有毒物质的迁移与转化导览
有毒物质的迁移与转化导览
- 有毒物质的类型
- 有毒物质的迁移和转化
- 有毒物质循环的典型代表----汞循环
第55页：有毒物质的类型
有毒物质的类型
- 有毒物质(toxic substance)又称污染物(pollutant)，按化学性质分两类。无机有毒物质主要指重金属、氟化物、和氰化物；有机有毒物质主要有酚类、有机氯药等。
- 按污染物的作用分一次污染物和二次污染物。前者由污染源直接排入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物，又称原发性污染物；后者是由前者转化而成，排入环境中的一次性污染物在外界因素作用下发生变化，或与环境中其它物质发生反应形成新的物理化学性状的污染物，又称继发性污染物。
第56页：迁移与转化的过程
迁移与转化的过程
- 迁移(transport)是重要的物理过程,包括分散、混合、稀释和沉降等；
- 转化(transformation)主要是通过氧化、还原、分解和组合等作用，会发生物理的化学的和生物化学的变化。
第57页：汞循环示意图
汞循环示意图
汞循环过程示意图，展示挥发沉降、径流农药喷洒与甲基汞在鱼和水鸟体内富集的食物链传递。
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第58页：第五章复习思考题
第五章复习思考题
- 1.为什么说一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件？
- 2.生态系统中反馈机制是如何形成的？其意义何在？
- 3.概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温室效应”的形成机制作一说明
