生态系统生态学_《基础生态学》课件
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4生态系统生态学-《基础生态学》课件
• 生物地理群落(biogeocoenosis)
生态系统的特征
• 生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研 究的最高层次
• 内部具有自我调节能力 • 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大
功能 • 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能
量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过 5-6个 • 动态系统
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者)
螳螂 (二级消费者)
黄雀 (三级消费者)
鹰 (四级消费者)
(顶极食肉动物)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！
食物网
• 一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常 为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物 链相联，形成了食物网
• 初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初 级生产力
• 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级 生产力
初级生产的基本概念
• 初级生产量(primary production)：绿色植物通 过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量， 也称第一性生产量
• 净初级生产量(net primary production)：初级 生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼 吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这 部分生产量成为淨初級生产量(NP)
基础生态学
第四部分 生态系统生态学
1 生态系统的一般特征 2 生态系统中的能量流动 3 生态系统中的物质循环 4 陆地生态系统主要类型
11.生态系统的一般特征
11.1 生态系统的基本概念 11.2 生态系统的组成与结构 11.3 食物链和食物网 11.4 营养级和生态金字塔 11.5 生态效率 11.6 生态系统的反馈调节和生态金字塔
生态系统的特征
• 生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研 究的最高层次
• 内部具有自我调节能力 • 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大
功能 • 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能
量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过 5-6个 • 动态系统
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者)
螳螂 (二级消费者)
黄雀 (三级消费者)
鹰 (四级消费者)
(顶极食肉动物)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！
食物网
• 一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常 为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物 链相联，形成了食物网
• 初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初 级生产力
• 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级 生产力
初级生产的基本概念
• 初级生产量(primary production)：绿色植物通 过光合作用合成有机物质的数量称为初级生产量， 也称第一性生产量
• 净初级生产量(net primary production)：初级 生产过程植物固定的能量一部分被植物自己的呼 吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长和生殖，这 部分生产量成为淨初級生产量(NP)
基础生态学
第四部分 生态系统生态学
1 生态系统的一般特征 2 生态系统中的能量流动 3 生态系统中的物质循环 4 陆地生态系统主要类型
11.生态系统的一般特征
11.1 生态系统的基本概念 11.2 生态系统的组成与结构 11.3 食物链和食物网 11.4 营养级和生态金字塔 11.5 生态效率 11.6 生态系统的反馈调节和生态金字塔
生态学基础理论 PPT课件
按时间
演替类型
按起始条件 按主导因素 按代谢特征
世纪演替 长期演替 快速演替 原生演替 次生演替 内因性演替 外因性演替 自养性演替 异养性演替
原 生 演 替
次 生 演 替
在群落演替过程中，群落的结构 会发生变化，功能也随之发生变 化。 乔木植物阶段 灌木植物阶段 草本植物阶段 苔藓植物阶段 地衣植物阶段
4.为谁生产？（产品分配问题）
第三节 系统论和热力学定律
一、系统论 系统是指由相互作用、相互联系、 相互依赖的若干组成部分结合起来 的具有某种或几种特定功能的有机 整体。宇宙万物，虽然本质上差别 很大，但都以系统形式存在着。
1.系统的结构和功能 1）系统的结构性原理 系统中元素之间相对稳定的一切联 系方式的总和，叫做系统的结构。 结构对元素进行制约，使元素的性 质和功能，不同于它们在孤立存在 时的性质和功能。
第二节 经济学理论
一、资源是稀缺性的
资源的稀缺性是经济学产生的根源。 如果人类能无限量地生产出各种物品， 人类的欲望能够完全得到满足，那么 个人就不必为生计而担忧；企业就不 必为成本和利润而犯愁；政府也不必 税收和支出而斗争；也没有人会关心 不同人或阶层之间的收入分配问题。
在这样的社会中，所有的物品都是 免费的，就象沙漠中的沙、海洋中 的水、大气层中的空气，价格和市 场互不相关，这样，经济学就没有 存在的必要。但是任何社会都不可 能达到物品是无限的这种情况，因 为地球上的资源是有限的，而人的 需求是无限的。因此经济学发展成 为一门重要的科学。
O2，呼吸作用吸收O2释放CO2，以及排泄
废物、分解等）主动地影响环境，改
造环境。
热带雨林，有“地 球的肺”之美誉， 对于调节气候、维 持空气O2和CO2的 平衡、保持水土有 着不可替代的作用。
《生态系统生态学》课件
通过生态学的研究和分析，可以帮助制定环境保护政策和可持续资源管理策略。
3
生态学与可持续发展的关系
生态学的原则是可持续发展的基础，通过合理利用资源和保护环境实现经济与环 境的平衡发展。
案例研究
通过案例研究，我们将深入了解生态系统生态学的应用。这些案例涵盖了不同类型的生态系统，以及生 态学在解决实际问题中的作用。
《生态系统生态学》PPT 课件
欢迎来到《生态系统生态学》课件！本课程将介绍生态系统的定义、重要性 以及生态学的基本概念。让我们一起探索生态系统的组成和功能，以及生物 多样性和生态学的应用。
生态系统组成和功能
生态因子与生态位
生态因子对生态系统的有机体生存和发展起着 重要作用。生态位是有机体在生态系统中所扮 演的角色。
生物多样性的测量方法
通过物种丰富度、物种均匀度和物种多样性指数等方法来测量生物多样性。
生物多样性的保护与管理
保护和管理生物多样性是保护生态系统健康、维持生态平衡的重要措施。
生态学应用
1
应用生态学的概念和范围
应用生态学将生态学的原理和方法应用于环境保护、资源管理和生态系统修复等 领域。
2
生态学在环境保护和资源管理中的应用
共生与拮抗
共生是不同物种之间相互依赖的关系，而拮抗 是物种之间相互竞争的关系。
能量流动和物质循环
能量在生态系统中通过食物链传递，而物质循 环则包括水循环、碳循环等。
生态系统的稳定性
生态系统的稳定性取决于物种多样性、生态位 多样性和生态过程的平衡。
生态系统的生物多种多样性是指生态系统中不同物种的数量和多样性，对维持生态平衡和生态系统功能至关 重要。
《基础生态学》全套精品优质课件
大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境。大 环境中的气候称为大气候。
大气候： 指离地面1.5米以上的 气候，是由大范围因 素所决定，如大气环 流、地理纬度、距海 洋距离、大面积地形 等。
1 生物与环境——环境与生态因子
大环境，如不同气候的地理区域，影响生物的生 存与分布，产生不同的生物群系。
反之，根据这些生物群系的特征，可以区分各 个不同的气候区域。
（3）按生态因子的稳定性及作用分为：
稳定因子和变动因子
（4）按生态因子对种群数量变动的作用分为：
密度制约因子和非密度制约因子
密度制约因子与非密度制约性因子比较
种 群 出 生 率 变 化
非密度制约
导致种群出生率变化的环境因子作用于种群的强 度随种群密度梯度变化而改变；具有调节种群密 度作用
种群密度梯度
1、最小因子定律 稀少的又为植物需要的元素。
利比希最小因子定律(Liebig’s Law of the minimum): 植物的生长取决于那些处于最少量状态 的营养元素，即低于某种生物需要的最小量的 任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的 根本因素。
进一步研究表明，这个理论也适用于其他生物 种类或生态因子。
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——主导因子（非等价性） 春化作用：低温对越冬植物成 花的诱导和促进作用
冬小麦
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——阶段性作用
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——不可代替性和互补性
1 生物与环境——环境与生态因子
1 生物与环境——生物与环境关系的基本原理
限制因子(Limiting factor): 生物的生存和繁衍依赖于各 种生态因子的综合作用，但是其中必有一种或少数几种 因子是限制生物生存和繁衍的关键性因子，这些关键因 子就是限制因子。 限制因子可以是因为最小量，也可以是过量。
大气候： 指离地面1.5米以上的 气候，是由大范围因 素所决定，如大气环 流、地理纬度、距海 洋距离、大面积地形 等。
1 生物与环境——环境与生态因子
大环境，如不同气候的地理区域，影响生物的生 存与分布，产生不同的生物群系。
反之，根据这些生物群系的特征，可以区分各 个不同的气候区域。
（3）按生态因子的稳定性及作用分为：
稳定因子和变动因子
（4）按生态因子对种群数量变动的作用分为：
密度制约因子和非密度制约因子
密度制约因子与非密度制约性因子比较
种 群 出 生 率 变 化
非密度制约
导致种群出生率变化的环境因子作用于种群的强 度随种群密度梯度变化而改变；具有调节种群密 度作用
种群密度梯度
1、最小因子定律 稀少的又为植物需要的元素。
利比希最小因子定律(Liebig’s Law of the minimum): 植物的生长取决于那些处于最少量状态 的营养元素，即低于某种生物需要的最小量的 任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的 根本因素。
进一步研究表明，这个理论也适用于其他生物 种类或生态因子。
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——主导因子（非等价性） 春化作用：低温对越冬植物成 花的诱导和促进作用
冬小麦
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——阶段性作用
1 生物与环境——环境与生态因子
生态因子作用的几个特征——不可代替性和互补性
1 生物与环境——环境与生态因子
1 生物与环境——生物与环境关系的基本原理
限制因子(Limiting factor): 生物的生存和繁衍依赖于各 种生态因子的综合作用，但是其中必有一种或少数几种 因子是限制生物生存和繁衍的关键性因子，这些关键因 子就是限制因子。 限制因子可以是因为最小量，也可以是过量。
基础生态学课件(全)@北师大_部分1
环境（environment）是指某一特定生物体或生物群体 生活空间的外界自然条件的总和。 太阳与地球构成了生物生存的宇宙环境与地球环境， 二者奠定了生态学上的宏观概念。 1，大气圈（atmosphere） 对流层厚度约为10km，占全部大气质量的70—80%。 对流层中，空气组成的主要成分保持不变。3-4km以上高度 内，CO2要比下层少。O2总含量近108kg。 2，水圈hydrosphere 全球估计有15亿km3的水。其中海水占97%，淡水3%。
+
环境 非生物成分
基因---细胞----器官----有机体----种群------生态 系统 系统 系统 系统 系统 系统
三 学习生态学的意义
人类对地球生态系统的影响： 1）人工固氮总量已经超过天然固氮总量 2）工业革命以来，二氧化碳浓度提高了30% 3）被人类利用的地表淡水，超过可用总量的二分之一。 4）地球上大概四分之一的鸟类物种在过去两千年中灭绝 5）接近三分之二的海洋渔业资源过捕或耗尽 6）大量不易分解的人工合成化学物质进入环境
生态学 （Ecology）
教材： 牛翠娟 娄安如 孙儒 泳，李庆芬，基础生 态学（第二版）。北 京: 高等教育出版社, 2007
辅助教材：
1 孙儒泳 动物生态学原理 （第三版）。北京师范大 学出版社, 2001 2 孙儒泳等译，Mackenzie, A., Andy S. Ball, and Sonia R. Virdee. Instant Notes in Ecology （第二 版）。科学出版社, 2004 3 Smith, R. L. and T. M. Smith. Elements of Ecology, 5th Edition. Benjamin Cummings, 2002 4 Manuel C. Molles Jr. Ecology: Concepts and Applications. 2th Edition. McGraw-Hill, Dubuque, Iowa, 2002.
4基础生态学 全套课件
与密度有关的单种群连续增长模型
– Logistic增长
– dN/dt=rN· (1-N/K)= rN· [(K-N)/K] – Nt=K/(1+eα-rt) – 环境容量K – 相邻压力：N/K
– 剩余空间： 1-N/K
与密度有关的种群增长模型
时滞问题
Nt＋1＝〔1.0-B（Nt-1-K）〕Nt
– 其共存的相似性极限多大? d/w＝1
种间竞争
植物种间竞争的特殊性
– 对少数资源的共同需求 – 不可移动性
– 他感作用—相互干涉性竞争
种间竞争
植物种间竞争的特殊性-Tilman模型
种间竞争
植物种间竞争的特殊性-Tilman模型
种间竞争
种间竞争策略
– 竞争型
– 压力容忍型 – 干扰容忍型
具年龄结构
与密度有关的单种群离散增长模型
– 种群增长率与密度的线性函数关系 – Nt＋1＝λNt＝〔1.0-B（Nt-K）〕Nt – 环境容量K – 不同B值种群有不同表现
与密度有关的 种群连续增长模型
环境容量有限 没有迁入迁出 世代重叠 具年龄结构
与密度有关的 种群连续增长模型
– 植物也有（化学信息为主） 也有物理信息—含羞草、捕蝇草
种内关系
密度制约----调节的内因 – 非密度制约是特例 密度制约的三个阶段 – 负竞争(逆密度制约）
– 分摊竞争（非密度制约）
– 争夺竞争
种内竞争与合作
稳定的种群（成熟或超成熟）有相当比 例的分摊竞争
– 中国、欧洲 – 老鼠、吸血蝙蝠
种群系统的过程
——种群内部的活动
基本概念
生态学基础生态系统ppt课件
8
二、热力学定律
生态系统的能量转换符合两大定律： 1）热力学第一定律（能量转化和守恒） 能量既不能消失，也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例， 由一种形式转化为另一种形式。 2）热力学第二定律（能量衰变定律或能量逸散定律） 生态系统的能量在转化、流转过程中总存在衰变、逸散的现象， 即总有一部分从浓缩的有效态变为稀释的不能利用的状态。 能量沿食物链方向流动，逐级递减。 每经一个营养级的剩余能 量为原有能量的1/10，其余的都消耗了。
食物链中每一个生物成员称为营养级。 食物链类型 1）捕食食物链：指一种活的生物取食另一种活的生物所构
成的食物链。食物链以生产者为起点。 2）腐生性食物链：以动、植物的遗体或粪便为食物链起点，
也称分解链。 如动植物遗体或粪便→ 真菌、细菌→ 原生动物→ 土壤动
物→ 节肢动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 3）寄生性食物链：生物间以寄生物与寄主的关系而构成食
（3）补加能源的作用。 添加太阳能以外的其他形式的辅助能，可提高作物对光能的
利用，从而增加初级生产力。
24
二、生态系统的次级生产
次级生产量的概念及生产 次级生产量：生态系统中初级生产以外的生物生产，
即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过 同化作用形成异类生物自身物质的生产量，称为次 级生产量，亦称第二性生产量。 I = FU+R+P P = I-FU-R 同化效率 = A / I ； 生长效率 = P / A I- 摄取量； A-同化量； R-呼吸量； P-生产量； FU-粪尿能量。
密不可分的。 能量在生态系统中是被消耗、单向流动，不可逆的。
而物质循环是可逆多向的，可返回原来的化学形态， 并可逃循、脱离生态系统。
四、生物地球化学循环的类型 （1）气相型：其贮存库是大气和海洋。气相循环把大
二、热力学定律
生态系统的能量转换符合两大定律： 1）热力学第一定律（能量转化和守恒） 能量既不能消失，也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例， 由一种形式转化为另一种形式。 2）热力学第二定律（能量衰变定律或能量逸散定律） 生态系统的能量在转化、流转过程中总存在衰变、逸散的现象， 即总有一部分从浓缩的有效态变为稀释的不能利用的状态。 能量沿食物链方向流动，逐级递减。 每经一个营养级的剩余能 量为原有能量的1/10，其余的都消耗了。
食物链中每一个生物成员称为营养级。 食物链类型 1）捕食食物链：指一种活的生物取食另一种活的生物所构
成的食物链。食物链以生产者为起点。 2）腐生性食物链：以动、植物的遗体或粪便为食物链起点，
也称分解链。 如动植物遗体或粪便→ 真菌、细菌→ 原生动物→ 土壤动
物→ 节肢动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 3）寄生性食物链：生物间以寄生物与寄主的关系而构成食
（3）补加能源的作用。 添加太阳能以外的其他形式的辅助能，可提高作物对光能的
利用，从而增加初级生产力。
24
二、生态系统的次级生产
次级生产量的概念及生产 次级生产量：生态系统中初级生产以外的生物生产，
即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过 同化作用形成异类生物自身物质的生产量，称为次 级生产量，亦称第二性生产量。 I = FU+R+P P = I-FU-R 同化效率 = A / I ； 生长效率 = P / A I- 摄取量； A-同化量； R-呼吸量； P-生产量； FU-粪尿能量。
密不可分的。 能量在生态系统中是被消耗、单向流动，不可逆的。
而物质循环是可逆多向的，可返回原来的化学形态， 并可逃循、脱离生态系统。
四、生物地球化学循环的类型 （1）气相型：其贮存库是大气和海洋。气相循环把大
生态学基础生态系统生态学PPT学习教案
第10页/共45页
④ 生产量与生物量的比较
经调查，某池塘现有鱼类数量1000kg/ha应称为 ？该池 塘每年每公顷生产1000kg鱼，可称为 ；
一般，生产量与生物量之间的关系比较复杂，生物量大， 生产量不一定大，同样，生物量小，生产量也不一定小。如 浮游植物生物量小，但生产量通常较大；而大型植物生物量大， 但生产量不一定大，如下图。
第32页共45页基本成分非基本成分光能绿色植物生产者草食性动物肉食性动物杂食性动物消费者寄生性生物腐生性生物还原者还原者营养物质转变者非生物成分生物成分生态系统的结构第33页共45页生产者亚系统co2o2无机营养物消费者亚系统分解者亚系统环境太阳能生态系统结构模型第34页共45页生物地化循环水循环第35页共45页第36页共45页第37页共45页生物地化循环
生产量
生产量
现存量
现存
减少
减少量
量
量
生物量、生产量和周转率的关系
第11页/共45页
2.2 生态系统中的初级生产
1) 初级生产的能量来源
主要来自绿色植物光合作用固定的太阳能： 12H2O+6CO2+2968kJ(光能) C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
通过光合作用，每吸收6摩尔CO2就等于固定709千卡 能量（1焦耳=0.239卡，或者，1卡=4.18焦耳）。
- 净初级生产量（Net primary productivity，NP）： 生态系统中自养生物自身呼吸消耗（R）后剩余的 有机物质的量（或能量）。
- NP = GP －R
第13页/共45页
3) 初级生产力的测定（Measurement
of primary productivity）
④ 生产量与生物量的比较
经调查，某池塘现有鱼类数量1000kg/ha应称为 ？该池 塘每年每公顷生产1000kg鱼，可称为 ；
一般，生产量与生物量之间的关系比较复杂，生物量大， 生产量不一定大，同样，生物量小，生产量也不一定小。如 浮游植物生物量小，但生产量通常较大；而大型植物生物量大， 但生产量不一定大，如下图。
第32页共45页基本成分非基本成分光能绿色植物生产者草食性动物肉食性动物杂食性动物消费者寄生性生物腐生性生物还原者还原者营养物质转变者非生物成分生物成分生态系统的结构第33页共45页生产者亚系统co2o2无机营养物消费者亚系统分解者亚系统环境太阳能生态系统结构模型第34页共45页生物地化循环水循环第35页共45页第36页共45页第37页共45页生物地化循环
生产量
生产量
现存量
现存
减少
减少量
量
量
生物量、生产量和周转率的关系
第11页/共45页
2.2 生态系统中的初级生产
1) 初级生产的能量来源
主要来自绿色植物光合作用固定的太阳能： 12H2O+6CO2+2968kJ(光能) C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
通过光合作用，每吸收6摩尔CO2就等于固定709千卡 能量（1焦耳=0.239卡，或者，1卡=4.18焦耳）。
- 净初级生产量（Net primary productivity，NP）： 生态系统中自养生物自身呼吸消耗（R）后剩余的 有机物质的量（或能量）。
- NP = GP －R
第13页/共45页
3) 初级生产力的测定（Measurement
of primary productivity）
4生态系统生态学_《基础生态学》 ppt课件
• 千卡/平方米·年
2020/12/27
25
energy pyramid
2020/12/27
26
生物量金字塔
• 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质 总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因 为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则
2020/12/27
27
生物量金字塔
• 生物地理群落(biogeocoenosis)
2020/12/27
6
生态系统的特征
• 生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研 究的最高层次
• 内部具有自我调节能力 • 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大
功能 • 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能
量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过 5-6个 • 动态系统
2020/12/27
7
11.2 生态系统的构成和结构
• 11.2.1 生物群落 • 生产者 (producer) • 消费者 (consumer)：食草动物、食肉动物、大型 食肉动物
• 分解者 (decomposer) • 11.2.2 非生物环境
• 无机物质 • 有机物质 • 气候因素(及其他物理条件） • 11.2.3 成份之间的相互作用关系
22
生态系统中营养级数目
• 各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量 • 各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去 • 各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量 • 能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太
长 • 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级
2020/12/27
• 植物残体-蚯蚓-线虫 类-节肢动物
2020/12/27
25
energy pyramid
2020/12/27
26
生物量金字塔
• 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质 总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因 为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则
2020/12/27
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生物量金字塔
• 生物地理群落(biogeocoenosis)
2020/12/27
6
生态系统的特征
• 生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研 究的最高层次
• 内部具有自我调节能力 • 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大
功能 • 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能
量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过 5-6个 • 动态系统
2020/12/27
7
11.2 生态系统的构成和结构
• 11.2.1 生物群落 • 生产者 (producer) • 消费者 (consumer)：食草动物、食肉动物、大型 食肉动物
• 分解者 (decomposer) • 11.2.2 非生物环境
• 无机物质 • 有机物质 • 气候因素(及其他物理条件） • 11.2.3 成份之间的相互作用关系
22
生态系统中营养级数目
• 各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量 • 各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去 • 各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量 • 能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太
长 • 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级
2020/12/27
• 植物残体-蚯蚓-线虫 类-节肢动物
《基础生态学》第四部分 生态系统生态学
• 食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生 物的进化，成为自然界发展演变的动力
• 食物网以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧 密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构
食物网
11.4 营养级与生态金字塔
• 营养级(trophic level)：处于食物链某一环节上的所有 生物种的总和
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者)
螳螂 (二级消费者)
黄雀 (三级消费者)
鹰 (四级消费者)
(顶极食肉动物)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！
食物网
• 一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常 为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物 链相联，形成了食物网
生物量金字塔
• 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质 总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因 为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则
生物量金字塔
• 湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻类，生活周期短， 繁殖迅速，大量被植食动物取食利用，在任何时间它的现存量很 低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈倒金字塔形
碎屑食物链
• 动、植物的遗体被食 腐性生物(小型土壤动 物、真菌、细菌)取食， 然后到他们的捕食者 的食物链
• 植物残体-蚯蚓-线虫 类-节肢动物
寄生食物链
• 由宿主和寄生物构成 • 以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动
物、细菌和病毒 • 后者细菌-病毒
• 11.3.2 食物网 (food web)：食物链彼此交错连结，形成一 个网状结构
食物链类型
• 捕食食物链 • 碎屑食物链 • 寄生食物链
• 食物网以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧 密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构
食物网
11.4 营养级与生态金字塔
• 营养级(trophic level)：处于食物链某一环节上的所有 生物种的总和
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者)
螳螂 (二级消费者)
黄雀 (三级消费者)
鹰 (四级消费者)
(顶极食肉动物)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！
食物网
• 一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常 为多种消费者取食，于是食物链交错起来，多条食物 链相联，形成了食物网
生物量金字塔
• 以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质 总量建立的金字塔。对陆地、浅水生态系统中比较典型，因 为生产者是大型的，所以塔基比较大，金字塔比较规则
生物量金字塔
• 湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻类，生活周期短， 繁殖迅速，大量被植食动物取食利用，在任何时间它的现存量很 低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈倒金字塔形
碎屑食物链
• 动、植物的遗体被食 腐性生物(小型土壤动 物、真菌、细菌)取食， 然后到他们的捕食者 的食物链
• 植物残体-蚯蚓-线虫 类-节肢动物
寄生食物链
• 由宿主和寄生物构成 • 以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动
物、细菌和病毒 • 后者细菌-病毒
• 11.3.2 食物网 (food web)：食物链彼此交错连结，形成一 个网状结构
食物链类型
• 捕食食物链 • 碎屑食物链 • 寄生食物链
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营养级位之内的生态效率
量度一个物种利用食物能的效率，即同化能量的有效程度
同化效率
被植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被动物摄食的 能量中被同化了的能量比例：
Ae = An / In
肉食动物的同化效率高于植食动物
生产效率
生产效率 = n营养级的净生产量/n营养级的同化能量 生态生长效率 = n营养级的净生产量/n营养级的摄入能量 营养级越高，生长效率越低 植物的生长效率>动物
数量金字塔过分突出小生物体的重要性 生物量金字塔过分突出大生物体的重要性
11.5 生态效率
生态效率：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。
能量参数： • 摄取量（I）：表示各生物所摄取的能量 • 同化量(A)：动物消化道内被吸收的能量，即消费者吸收所采食的食 物能；植物光合作用所固定的日光能 • 呼吸量(R)：生物在呼吸等新陈代谢和各种活动所消耗的全部能量 • 生产量(P)：生物呼吸消耗后所净剩的同化能量值。P= A- R
• 生产者通过光合作用合成复杂的有机物质，使植物的生物量(包括个体 数量和生长)增加
• 消费者摄食植物已经制造好的有机物质(包括直接的取食植物和间接的 取食食草动物和食肉动物)，通过消化、吸收在合成为自身所需的有机 物质，增加动物的生产量
初级生产的基本概念
初级生产量(primary production)：绿色植物通过光合作用合成有 机物质的数量称为初级生产量，也称第一性生产量
初级生产力的分布
生产力极低的区域：1000kcal/m2.a或者更少，如大部分海洋和荒漠。 中等生产力区域：1000-10000kcal/m2.a，如草地、沿海区域、深湖和
一些农田。 高生产力的区域：10000-20000kcal/m2.a或者更多，如大部分湿地生态
系统、河口湾、泉水、珊瑚礁、热带雨林和精耕细作的农田、冲积平原 上的植物群落等。
一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”
植物汁液
蝉 (初级消费者)
螳螂 (二级消费者)
黄雀 (三级消费者)
鹰 (四级消费者)
(顶极食肉动物)
螳螂捕蝉， 黄雀在后！ 哈！哈！
食物网
一种生物常常以多种食物为食，而同一种食物又常常为多种消费者取食， 于是食物链交错起来，多条食物链相联，形成了食物网
食物网不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自 然界发展演变的动力
生态阈值：生态系统受外界干扰后，自动调节的极限 生态危机：由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功
能的失衡，从而威胁人类的生存。
12.生态系统中的能量流动
12.1 生态系统中的初级生产 12.2 生态系统中的次级生产 12.3 生态系统中的分解 12.4 生态系统中的能量流动
生物地理群落(biogeocoenosis)
生态系统的特征
生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次 内部具有自我调节能力 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量在流动中巨大损
失，生态系统中营养级不会超过5-6个 动态系统
食物链
林德曼效率
林德曼效率：n+1营养级所获得的能量占n营养级所获得的能量之比： • Le=In+1/In
林得曼定律（十分之一定律）：能量沿营养级的移动时，逐级变小， 后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。
林德曼效率
11.6.生态系统的反馈调节和生态 平衡
反馈调节：当生态系统某一成分发生变化，它必然引起其他成分出现一 系列相应变化，这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分
基础生态学
天津师范大学生命科学学院
第四部分 生态系统生态学
1 生态系统的一般特征 2 生态系统中的能量流动 3 生态系统中的物质循环 4 陆地生态系统主要类型
11.生态系统的一般特征
11.1 生态系统的基本概念 11.2 生态系统的组成与结构 11.3 食物链和食物网 11.4 营养级和生态金字塔 11.5 生态效率 11.6 生态系统的反馈调节和生态金字塔
12.1 生态系统中的初级生产
12.1.1 初级生产的基本概念 12.1.2 地球上初级生产力的分布 12.1.3 初级生产的生产效率 12.1.4 初级生产量的限制因素 12.1.5 初级生产量的测定方法
12.1.1 初级生产的基本概念
初级生产：自养生物的生产过程，其提供的生产力为初级生产力 次级生产：异养生物再生产过程，提供的生产力为次级生产力 生产过程：
来构造 千卡/平方米·年
energy pyramid
生物量金字塔
以相同单位面积上生产者和各级消费者的生物量即生命物质总量建立的金字塔。 对陆地、浅水生态系统中比较典型，因为生产者是大型的，所以塔基比较大，金 字塔比较规则
生物量金字塔
湖泊和开旷海洋，第一性生产者主要为微型藻类，生活周期短，繁殖迅速，大量被植 食动物取食利用，在任何时间它的现存量很低，导致这些生态系统的生物量金字塔呈 倒金字塔形
11.3.2 食物网 (food web)：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构
食物链类型
捕食食物链 碎屑食物链 寄生食物链
捕食食物链
绿色植物为起点到食草动物进而到食肉动物的食物链 植物-食草动物-食肉动物
• 草原上：青草-野兔-狐狸-狼 • 湖泊中：藻类-甲壳类-小鱼-大鱼
碎屑食物链
池塘生态系统示意图
一个简单的陆地生态系统模式图
生态系统各成份的相互关系
无机物质
有机物质
气候因素
日 光 能
生产者
植物， 化能合成细菌
消费者
动物，包括 大型消费者 小型消费者
分解者
细菌 真菌
表示出三个亚系统的生态系统结构一.1 食物链 (food chain)：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被 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
负反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，结果是抑制 和减弱最初发生变化的那种成分的变化，使生态系统达到或保持平衡或 稳态
正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来加速 最初发生变化的成分所发生的变化，使生态系统远离平衡状态或稳态。 如湖泊污染，导致鱼的数量因死亡而减少，由于鱼体腐烂，加重湖泊污 染并引起更多鱼类的死亡
生态金字塔(ecological pyramid)
营养级之间的数量关系 数量关系可采用生物量、能量和个体数量单位来表示
• 能量金字塔 • 生物量金字塔 • 数量金字塔
能量金字塔
由各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔 以相同的单位面积和单位时间内的生产者和各级消费者所积累的能量比率
生态系统中的反馈（正反馈（左）和负反馈（右））
污染↑ ↑ ↑ 污染↑ ↑
污染↑
狼狼 饿吃 死饱
狼↑ 狼↓
吃了 吃了 较少 较多 兔子 兔子
鱼死亡↑ 鱼死亡↑ ↑ 鱼死亡↑ ↑ ↑
兔兔 吃饿 饱死
兔↑ 兔↓
植物↓ 植物↑
吃了 大量 的草
吃了 较少 的草
11.6.生态系统的反馈调节和生态平衡
生态平衡：生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括结 构、功能和能量输入和输出的稳定
GP
H2O
营养
陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物 质(物质因素) 、氧和温度(环境调节因素)六个因素决定的。
陆地生态系统
辐射强度和日照时间：光强升高，光照时间长，提高产量 光合途径：光合作用途径的不同，直接影响初级生产力的高低 水：光合作用的原料，缺水显著抑制光合速率 温度：温度升高，总光合速率升高 营养元素 二氧化碳 食草动物
净初级生产量(net primary production)：初级生产过程植物固定 的能量一部分被植物自己的呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生长 和生殖，这部分生产量成为淨初級生产量(NP)
总初级生产量(gross primary production)：初级生产过程植物固 定的能量的总量 GP=NP+R
食物网以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构， 称为生态系统的营养结构
食物网
11.4 营养级与生态金字塔
营养级(trophic level)：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和
生态系统中营养级数目
各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量 各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去 各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量 能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太长 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级
不同生态系统类型的初级生产力不同 陆地比水域的初级生产力总量大 陆地上初级生产力有随纬度增加逐渐降低的趋势 海洋中初级生产力由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低 生态系统的初级生产力随群落的演替而变化 水体和陆地生态系统的生产力有垂直变化 初级生产力随季节变化
不同生态系统的初级生产力
世界上主要生物群带的初级生产力
• 植物将光合能量大约40%呼吸，60%生长 • 肉食动物同化能量大约65%用于呼吸，35%用于生长 哺乳动物呼吸消耗的能量最多，大约占同化量的97-99%，只有1%-3%用于 净生产量
营养级位之间的生态效率
消费效率：消费效率量度一个营养级对前一营养级的相对取食压 力。
消费效率= n+1营养级的消费能量 /n营养级的净生产量 一般在20-35%范围内，每一营养级净生产的65%-75%进入碎屑
11.1 生态系统的基本概念
生态系统(ecosystem)：在一定空间中共同栖居着的所有生物(生物群 落)与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统 一整体
系统(system)：相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体 许多成分组成 独立的、特定的功能 各成分间相互联系、相互作用