第五章生态系统生态学 课时安排:4学时 教学目的:通过讲授,让学生掌握以下内容 1.生态系统的结构 2.生态系统的功能 3.生态系统的平衡和调节 教学方法 1.归纳法讲解 2.幻灯片的使用 重点及难点:难点是生态系统结构 重点是生态系统功能和调节 本章主要介绍生态系统生态学的基础知识,包括生态系统的基本结构 和功能,生态系统的平衡和稳定机制以及生态系统平衡的破坏与恢复等
第五章 生态系统生态学 课时安排：4 学时 教学目的：通过讲授，让学生掌握以下内容： 1. 生态系统的结构 2. 生态系统的功能 3. 生态系统的平衡和调节 教学方法： 1. 归纳法讲解 2. 幻灯片的使用 重点及难点：难点是生态系统结构 重点是生态系统功能和调节 本章主要介绍生态系统生态学的基础知识，包括生态系统的基本结构 和功能，生态系统的平衡和稳定机制以及生态系统平衡的破坏与恢复等
以便能识别生态结构,认识生态关系,进而为掌握生态过程的模拟,生态 质量的评价,以及受损生态系统的恢复措施等知识奠定基础 第一节生态系统的基本结构和特征 一、生态系统 生态系统( Ecosystem)这一概念是由英国生态学家A.G.坦斯利 (A.G.Tans|y,1935)首先提出的。他认为,生态系统的基本概念是 物理学上使用的“系统”整体,这个系统不仅包括有机复合体,而且也包 括形成环境的整个物理因素复合体。因此,生态系统可定义为在任何规模 的时空单位内由物理一化学一生物学活动所组成的一个系统。不难看出, 坦斯利定义的实质强调的是生态系统各组分之间功能上的统一性。世界著 名生态学家E.P.奧德姆1971年曾指出,生态系统就是包括特定地段 中的全部生物和物理环境的统一体。他认为,只要有主要成分,并能相互 作用和得到某种机能上的稳定性,那怕是短暂的,这个整体就可视为生态 系统,具体些说,生态系统又可定义为一定空间内生物和非生物成分通过 物质的循环,能量的流动和信息的交换而相互作用,相互依存所构成的生 态学功能单位。按生物学谱( Biologicol spectium)划分的组织层闪,生 态系统是研究生物群落与其环境间相互关系及作用规律的。所以,生态系 统是个功能单位而不是生物学的分类单位 早在五、六十年代,我国生态学界曾引用过由苏联生态学家苏卡乔夫 B.H. cykaheb,1944)提出的“生物地理群落”( Biogeocenosis) 这个科学概念,它是指在一定地表范围内相似的自然现象即大气、岩石 植物、动物、微生物、土壤、水文等条件的总和。1965年在哥本哈根国 际生态学会上决定,生态系统和生物地理群落是同义语。这个决定已被各 国广大生态学家所接受,但目前各国使用最广泛的还是生态系统这一术 语,我国的情况也是如此
以便能识别生态结构，认识生态关系，进而为掌握生态过程的模拟，生态 质量的评价，以及受损生态系统的恢复措施等知识奠定基础。 第一节 生态系统的基本结构和特征 一、生态系统 生态系统（Ecosystem）这一概念是由英国生态学家 A．G．坦斯利 （A． G．Tansly，1935）首先提出的。他认为，生态系统的基本概念是 物理学上使用的“系统”整体，这个系统不仅包括有机复合体，而且也包 括形成环境的整个物理因素复合体。因此，生态系统可定义为在任何规模 的时空单位内由物理—化学—生物学活动所组成的一个系统。不难看出， 坦斯利定义的实质强调的是生态系统各组分之间功能上的统一性。世界著 名生态学家 E．P．奥德姆 1971 年曾指出，生态系统就是包括特定地段 中的全部生物和物理环境的统一体。他认为，只要有主要成分，并能相互 作用和得到某种机能上的稳定性，那怕是短暂的，这个整体就可视为生态 系统，具体些说，生态系统又可定义为一定空间内生物和非生物成分通过 物质的循环，能量的流动和信息的交换而相互作用，相互依存所构成的生 态学功能单位。按生物学谱（Biologicol spectium）划分的组织层闪，生 态系统是研究生物群落与其环境间相互关系及作用规律的。所以，生态系 统是个功能单位而不是生物学的分类单位。 早在五、六十年代，我国生态学界曾引用过由苏联生态学家苏卡乔夫 （B．H．cykaheb，1944）提出的“生物地理群落”（Biogeocenosis） 这个科学概念，它是指在一定地表范围内相似的自然现象即大气、岩石、 植物、动物、微生物、土壤、水文等条件的总和。1965 年在哥本哈根国 际生态学会上决定，生态系统和生物地理群落是同义语。这个决定已被各 国广大生态学家所接受，但目前各国使用最广泛的还是生态系统这一术 语，我国的情况也是如此
根据生态系统的定义,一个生态系统在空间边界上是模糊的。也就是 说,它在大小上是不确定的,其空间范围在很大程度上往往是依据人们所 研究的对象,研究内容,研究目的或地理条件等因素而确定。从结构和功 能完整性角度看,它可小到含有藻类的一滴水,大到整个生物圈 Biosphere 生态系统可以是一个很具体的概念,一个池塘,一片森林或一块草地 都是一个生态系统。 同时,它又是在空间范围上抽象的概念。生态系统和生物圈只是研究 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 的生态系统组合成复杂的生态系统,而最大,最复杂的生态系统就是生物 、生态系统的组成成分和结构 (一)生态系统的组成成分 生态系统的组成成分是指系统内所包括的若干类相互联系的各种要 素。从理论上讲,地球上的一切物质都可能是生态系统的组成成分。地球 上生态系统的类型很多,它们各自的生物种类和环境要素也存在着许多差 异。然而,各类生态系统却都是由两大部分、四个基本成分所组成。两大 部分就是生物和非生物环境,或称之为生命系统和环境系统。四个基本成 分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境(图5-1)
根据生态系统的定义，一个生态系统在空间边界上是模糊的。也就是 说，它在大小上是不确定的，其空间范围在很大程度上往往是依据人们所 研究的对象，研究内容，研究目的或地理条件等因素而确定。从结构和功 能完整性角度看，它可小到含有藻类的一滴水，大到整个生物圈 （Biosphere）。 生态系统可以是一个很具体的概念，一个池塘，一片森林或一块草地 都是一个生态系统。 同时，它又是在空间范围上抽象的概念。生态系统和生物圈只是研究 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 的生态系统组合成复杂的生态系统，而最大，最复杂的生态系统就是生物 圈。 二、生态系统的组成成分和结构 （一）生态系统的组成成分 生态系统的组成成分是指系统内所包括的若干类相互联系的各种要 素。从理论上讲，地球上的一切物质都可能是生态系统的组成成分。地球 上生态系统的类型很多，它们各自的生物种类和环境要素也存在着许多差 异。然而，各类生态系统却都是由两大部分、四个基本成分所组成。两大 部分就是生物和非生物环境，或称之为生命系统和环境系统。四个基本成 分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境（图 5-1）
绿色植物 生产者 光合細菌等其他自养生物 初级消费者:草食动物 生物成分 生物群答大型消费着动物)次级消费着:肉食动物 生态系统 三级消费者:大型肉食动物 小型消费者(分解者):微生物、小型动物 温度、光 非生物成分土壤 自然))水、二氧化碳、氧 有机物等 图5-1生态系统的组成成分 非生物环境或称环境系统是生态系统的物质和能量的来源,包括生物 活动的空间和参与生物生理代谢的各种要素,如光、水、二氧化碳、以及 各种矿质营养物质。生命系统包括植物、动物和微生物。按营养方式的不 同,这些生物可分为自养生物和异养生物两大类 生态系统的四个基本成分,除了非生物环境外,其它三者是生物成分 按其功能作用的进一步划分。 1.非生物环境( abiotic environment:包括气候因子,如光照、 热量、水分、空气等;无机物质,如C、H、O、N2及矿质盐分等;有 机物质,如碳水化合物、蛋白质、脂类及腐殖质等 2.生产者( producers):是生物成分中能利用太阳能等能源,将简 单无机物合成为复杂有机物的自养生物,如陆生的各种植物,水生的高等 植物和藻类,还包括一些光能细菌和化能细菌。生产者是生态系统的必要 成分,它们将光能转化为化学能,是生态系统所需一切能量的基础 3,消费者( consumers):是靠自养生物或其它生物为食而获得生 存能量的异养生物,主要是各类动物。消费者包括的范围很广。其中,有 的直接以植物为食,如牛、马、兔、池塘中的草鱼以及许多陆生昆虫等。 这些食草动物( Herbivores)称为初级消费者( primary consumer)。有
非生物环境或称环境系统是生态系统的物质和能量的来源，包括生物 活动的空间和参与生物生理代谢的各种要素，如光、水、二氧化碳、以及 各种矿质营养物质。生命系统包括植物、动物和微生物。按营养方式的不 同，这些生物可分为自养生物和异养生物两大类。 生态系统的四个基本成分，除了非生物环境外，其它三者是生物成分 按其功能作用的进一步划分。 1．非生物环境（abiotic environment）：包括气候因子，如光照、 热量、水分、空气等；无机物质，如 C、H、O2、N2及矿质盐分等；有 机物质，如碳水化合物、蛋白质、脂类及腐殖质等。 2．生产者（producers）：是生物成分中能利用太阳能等能源，将简 单无机物合成为复杂有机物的自养生物，如陆生的各种植物，水生的高等 植物和藻类，还包括一些光能细菌和化能细菌。生产者是生态系统的必要 成分，它们将光能转化为化学能，是生态系统所需一切能量的基础。 3，消费者（consumers）：是靠自养生物或其它生物为食而获得生 存能量的异养生物，主要是各类动物。消费者包括的范围很广。其中，有 的直接以植物为食，如牛、马、兔、池塘中的草鱼以及许多陆生昆虫等。 这些食草动物（Herbivores）称为初级消费者（primary consumer）。有
的消费者以食草动物为食,如食昆虫的鸟类、青蛙、蜘蛛、蛇、狐狸等。 这些食肉动物( Carnivores)可统称为次级消费者( secondary consumers)。食肉动物之间又是“弱肉强食”,由此可进一步分为三级 消费者、四级消费者,这些消费者通常是生物群落中体型较大,性情凶猛 的种类,如虎、狮、豹及鲨鱼等。但是,生态系统中以食肉动物为食的三 级或四级消费者数量并不多。消费者中最常见的是杂食性消费者 ( Omnivory consumers),如池塘中的鲤鱼,大型兽类中的熊等。它们 的食性很杂,食物成分季节性变化大,在生态系统中,正是杂食消费者的 这种营养特点构成了极其复杂的营养网络关系。 生态系统中还有两类特殊的消费者,一类是腐食消费者 ( saprophagous consumers),它们是以动植物尸体为食,如白蚁、蚯 蚓、兀鹰等;另一类是寄生生物( Parasites),它们寄生于生活着的动 植物的体表或者体内,靠吸收寄主养分为生,如虱子、蝈虫、线虫、兔丝 子和菌类等。 4.还原者( Reducers):亦称分解者( Decomposers),这类生物 也属异养生物,故又有小型消费者之称,包括细菌、真菌、放线菌和原生 动物。它们在生态系统中的重要作用是把复杂的有机物分解为简单的无机 物,归还到环境中供生产者重新利用 生态系统的这四个基本成分,在能量获得和物质循环中各以其特有的 作用而相互影响,互为依存,通过复杂的营养关系而紧密结合为一个统 整体,共同组成了生态系统这个功能单元。生物和非生物环境对于生态系 统来说是缺一不可的。倘若没有环境,生物就没有生存的空间,也得不到 赖以生存的各种物质,因而也就无法生存下去。但仅有环境而没有生物成 分,也就谈不上生态系统。从这种意义上讲,生物成分是生态系统的核心 绿色植物则是核心的核心,因为绿色植物既是系统中其它生物所需能量的 提供者,同时又为其它生物提供了栖息场所。而且,就生物对环境的影响 而言,绿色植物的作用也是至关重要的。正因为如此,绿色植物在生态系 统中的地位和作用始终是第一位的。一个生态系统的组成、结构和功能状
的消费者以食草动物为食，如食昆虫的鸟类、青蛙、蜘蛛、蛇、狐狸等。 这些食肉动物（Carnivores）可统称为次级消费者（secondary consumers）。食肉动物之间又是“弱肉强食”，由此可进一步分为三级 消费者、四级消费者，这些消费者通常是生物群落中体型较大，性情凶猛 的种类，如虎、狮、豹及鲨鱼等。但是，生态系统中以食肉动物为食的三 级或四级消费者数量并不多。消费者中最常见的是杂食性消费者 （Omnivory consumers），如池塘中的鲤鱼，大型兽类中的熊等。它们 的食性很杂，食物成分季节性变化大，在生态系统中，正是杂食消费者的 这种营养特点构成了极其复杂的营养网络关系。 生态系统中还有两类特殊的消费者，一类是腐食消费者 （saprophagous consumers），它们是以动植物尸体为食，如白蚁、蚯 蚓、兀鹰等；另一类是寄生生物（Parasites），它们寄生于生活着的动 植物的体表或者体内，靠吸收寄主养分为生，如虱子、蛔虫、线虫、兔丝 子和菌类等。 4．还原者（Reducers）：亦称分解者（Decomposers），这类生物 也属异养生物，故又有小型消费者之称，包括细菌、真菌、放线菌和原生 动物。它们在生态系统中的重要作用是把复杂的有机物分解为简单的无机 物，归还到环境中供生产者重新利用。 生态系统的这四个基本成分，在能量获得和物质循环中各以其特有的 作用而相互影响，互为依存，通过复杂的营养关系而紧密结合为一个统一 整体，共同组成了生态系统这个功能单元。生物和非生物环境对于生态系 统来说是缺一不可的。倘若没有环境，生物就没有生存的空间，也得不到 赖以生存的各种物质，因而也就无法生存下去。但仅有环境而没有生物成 分，也就谈不上生态系统。从这种意义上讲，生物成分是生态系统的核心， 绿色植物则是核心的核心，因为绿色植物既是系统中其它生物所需能量的 提供者，同时又为其它生物提供了栖息场所。而且，就生物对环境的影响 而言，绿色植物的作用也是至关重要的。正因为如此，绿色植物在生态系 统中的地位和作用始终是第一位的。一个生态系统的组成、结构和功能状