第三章生态系统多样性及其保护Word文档格式.docx
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指依靠活的动植物为食的动物。
直接吃植物的动物叫植食动物，又叫一级消费者，以植食动物为食的动物叫肉食动物，也叫二级消费者，以后还有三级消费者，四级消费者，直到顶位肉食动物。
消费者也包括那些既吃动物也吃植物的杂食动物，还包括寄生生物，寄生生物靠取食其它生物的组织、营养物和分泌物为主。
3）分解者：
把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物，最终分解为无机物并把它们释放到环境中去，供生产者重新吸收和利用的一类生物（真菌、细菌）。
分解者在任何生态系统中都是不可缺少的组成部分。
如果生态系统中没有分解者，动植物遗体和残遗有机物很快就会堆积起来，影响物质的再循环过程，生态系统中的各种营养物质很快就会发生短缺并导致整个生态系统的瓦解和崩溃。
有人把专吃兽尸的兀鹫，食朽木、粪便和腐烂物质的甲虫、白蚁、皮蠹、粪金龟子、蚯蚓和软体动物等，称为大分解者；
而把细菌和真菌称为小分解者。
生产者能够制造有机物，为消费者提供食物和栖息场所；
消费者对于植物的传粉受精、种子传播等方面有重要作用；
分解者能够将动植物的遗体分解成无机物。
如果没有分解者，动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃。
由此可见，生产者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的。
2、环境系统：
包括能量因子、物质因子以及二者运动状态相联系的气候状况。
1）能量因素包括辐射能、热能、机械能、化学能、和核能。
生态系统要依靠外界能量的不断输入才能正常运转。
2）物质因素包括多种无机物质（如大气、各种矿物质等）和一些有机物质（蛋白质、糖、脂类、腐殖质）；
它们是生物系统和环境系统的连接者。
3）气候则是大气圈下层能量因子与物质因子相互作用的结果。
三、生态系统的功能
生态系统在特定的环境中发挥的作用称为生态系统的功能，物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的三个基本功能。
能量主要来自太阳，物质由地球供应，信息包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。
能量是一种单向的过程，最后以热能的形式损失掉。
物质在生态系统中的流动是一种循环运动。
四、生态系统的特征
任何“系统”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体。
从这种意义上说，生态系统与物理学上的系统是相同的。
但生命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征，这些特征主要表现在下列几方面：
1、相关性
系统具有内在的相关性，系统各成分之间或子系统之间，通过能量流、物质流、信息流而有机的联系起来。
生态系统内各种生物成分非生物成分的关系是紧密相连、密不可分的。
生态的相关性提示我们：
在研究生态系统结构多样性时，不要只局限于因子本身，还要注意因子多样性在系统中的贡献。
2、自组织性
系统的自组织、自调节能力，自然生态系统若未受到人类或者其它因素的严重干扰和破坏，其结构和功能是非常和谐的，这是因为生态系统具有自动调节的功能，所谓自动调节功能是指生态系统受到外来干扰而使稳定状态改变时，系统靠自身内部的机制再返回稳定、协调状态的能力。
首先在于系统结构的有机性。
系统结构不是简单拼凑的机械结构，他具有灵活性、可素性。
为了保持稳态，系统会自动地排除或调节环境的干扰，并相应的调节自己的结构和活动，即负反馈。
生态系统自动调节功能表现在三个方面，即同种生物种群密度调节；
异种生物种群间的数量调节；
生物与环境之间相互适应的调节，主要表现在两者之间发生的输入、输出的供需调节。
3、目的性
指系统最终趋向于有序性和稳态。
系统活动的方向性、目的性是系统自组织性的结果，而不是系统有自觉目的。
由于系统有自组织和自调节能力，通过负反馈适应环境，保持系统稳态，这样就呈现出某种目的性。
4、动态性
由于系统具有自组织性，它不是被动接受环境的作用，而是通过内部活动来调整内部组织，以协调与环境的关系。
因此，系统不可能保持静态，而是处于动态之中。
系统的稳态、平衡是相对的，而动态是绝对的。
系统在动态中，结构不发生改变，就是稳态平衡。
因此，在保护生态平衡时，不能追求没有任何变化的静态平衡，而应致力于实现相对稳定的动态平衡。
五、生态系统多样性
生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境、生物群落和生态过程变化的惊人的多样性。
此处的生境主要是指无机环境，生境的多样性是生物群落多样性乃至整个生物多样性形成的基本条件；
生物群落的多样性主要指群落的组成、结构和动态（包括演替和波动）方面的多样化；
生态过程主要指生态系统的生物组分之间及其与环境之间的相互作用，主要表现在系统的能量流动、物质循环和信息传递等。
（一）生态系统结构多样性
1．生态系统结构多样性
生态系统中生物种类及各种生物的种群数量均具有一定的时间分布和空间配置，在一定时期内处于相对稳定的状态，从而使生态系统能保持一个相对稳定的形态结构。
（1）空间配置多样性
在生态系统中，各种动物，植物和微生物的种类和数量在空间上的分布构成垂直结构和水平结构。
在各种类型的生态系统中，森林生态系统的垂直结构最为典型，具有明显的成层现象。
在地上部分，自上而下有乔木层、灌木层，草本植物层和苔藓地衣层。
乔木层上部的叶片受到全量的光照，灌木层只能利用从乔木层透射下来的残余光照。
通过灌木层再次减弱的太阳光，被草本层利用的只相当于入射光的1％～5％。
透过草本层到达苔藓地衣层的阳光，一般只占入射光的1％左右。
在地下部分，有浅根系，深根系及根标微生物。
动物具有空间活动能力，但是它们的生活直接或间接地依赖于植物，因此，在生态系统中动物也依附于植物的各个层次而呈现出成层分布现象，如许多鸟类以其食性的不同而分别在林冠、树干、林下灌木和草本层中觅食和作巢，许多兽类在地面筑窝，许多鼠类在地下掘洞等。
水平分布构成生态系统的水平结构。
由于光照、土壤、水分、地形等生态因子的不均匀性及生物间生物学特性的差异，各种生物在水平方向上呈镶嵌分布。
如森林生态系统中，森林边缘与森林内部分布着明显不同的动植物种类。
（2）时间配置多样性
同一个生态系统，在不同时期或不同季节，表现出一定的周期性时间变化。
如长白山森林生态系统，冬季满山白雪皑皑，处处是一片林海雪原；
春季冰雪消融，绿草如茵；
夏季鲜花遍野，争芳斗艳；
秋季硕果累累，一片金色。
这一年四季有规律的变化，就构成了长白山森林生态系统的“季相”。
生态系统的时间配置，除表现在季节周期性变化外，还表现为月相变化和昼夜周期性变化，如蝶类和蛾类在昼夜间的交替出现，鱼类在昼夜间的垂直迁移等。
2．生态系统的营养结构多样性
生态系统的营养结构是生态系统的各组成成分以营养为纽带，通过营养联系构成的，是生态系统的基本结构，每一个生态系统都有其独特的、复杂的营养结构。
（二）生态系统类型的多样性
环境系统的多样性是生态系统多样性形成的基础，因此，它是划分生态类型多样性的主要依据。
同时也存在按照生态系统与人类和关系、生态系统的能量输入模式等划分。
不同学者的划分标准不同，所给出的生态系统类型也不同，通常，有多少种类型的生物群落，就有多少种类型的生态系统。
1、按生境性质分为：
①陆地生态系统：
陆地生态系统，根据纬度地带和光照、水分、热量等环境因素．又可分成森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统、农田生态系统、城市生态系统等。
②水生生态系统：
根据环境中水分状况、植被地理分布及动物群落类型．可以把地球上的生态系统划分为水生生态系统与陆地生态系统两大类群。
水生生态系统占地球表面的2／3，包括海洋和陆地上的江河湖沼等水域。
根据水环境的物理化学性质．如淡水、咸水、静水、动水等，又可划分成若干类型水生生态系统。
2、按系统与外部环境联系程度分为：
①封闭系统②开放系统
3、根据人类活动的影响大小可以分为：
①自然生态系统：
指没有或基本上没有受到人为干预的生态系统，如原始的森林、草原、湖泊、河流，人迹罕至的沙漠、极地、深海、高山等。
②半自然生态系统：
指经过了人为干预．但仍保持了一定自然状态的生态系统，如人工种植的森林，经过放牧的草原，养殖鱼、虾、贝类的湖泊水库，各种类型的农田等
③人工生态系统：
指完全按照人类的意愿建立起来的生态系统，主要是各种各样的人类聚居区。
如世界各地的城市、乡村，各种交通工具、航行器、航空器等。
4、按能量来源分为：
①太阳供能的自然生态系统、②自然辅加能量的太阳供能生态系统、③人类辅加能量的太阳供能生态系统、④燃料供能的城市工业系统。
目前，在生物多样性研究中，人们多采用按生境性质划分的途径，在第一级划分三个类型的基础上，又分别以生境和生物群落，特别是植物群落的特点再细分为若干次级的类型。
以陆地生态系统为例又可分为森林生态系统、草地生态系统和荒漠生态系统等。
其中的每一类还可以再细分下去，实践中，选择哪一级划分类型，主要决定于研究问题的尺度。
（三）生态过程的多样性
1、能量流动的多样性
1）能量流动的规律
能量流动是生态系统的最主要功能之一。
生态系统中的能量流动和转换，是服从于热力学第一、第二定律的。
热力学第一定律（能量守恒定律）即在自然界发生的所有现象中，能量既不能消灭也不能凭空产生，只能以严格的当量比例，由一种形式转变为另一种形式。
热力学第二定律：
即一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转换过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式消散，这部分能量使熵和无序性增加。
在生态系统中当能量从一种形式转换为另一种形式的时候，转换效率绝不能是百分之百。
这是因为：
①绿色植物在自然条件下，光能利用率很低，仅有1％左右；
②草食动物利用的能量，一般仅仅等于绿色植物所含总量的5％～20％左右。
同样的道理，肉食动物所利用的能量，也要小于草食动物的能量。
能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动。
通常，后者所获得的能量大体上等于前者所含能量的十分之一。
称为“十分之一定律”而且能量流动是单一方向的。
只能一次流过生态系统，因而是非循环的，能量在生态系统中的流动是不可逆的。
2）能量流动的渠道
生态系统中能量的流动，是借助于“食物链”和“食物网”来实现的。
食物链和食物网便是生态系统中能量流动的渠道。
以食物营养为中心的生物之间食与被食的链索关系称为食物链。
食物链上的每一个环节，称为一个“营养级”。
生态系统内，生态系统中的食物链往往不是单一的，而是由许多食物链错综复杂地交错在一起。
例如，不仅家畜采食牧草，野鼠、野兔也吃牧草，同一种植物可以被不同的动物消费掉；
另外，同一种动物，也可以取食不同种食物。
例如沙狐既吃野兔，又吃野鼠，还吃鸟类，还有些动物，像棕熊既吃动物，又吃植物。
所以，在生态系统中，各种生物之间通过取食关系存在着错综复杂的联系，这就使多条食物链相互交结、互相联系，形成网络，称为食物网
1．食物链（网）
在生态系统中，各种生物之间最基本也是最重要的联系就是食物或营养联系：
某种生物以另一种生物为食，而它又被第三种生物取食……彼此形成一个食与被食的关系，这种生物之间以食物为联系建立起来的链索，就是所谓“食物链”。
在我国，有一句流传久远的古老谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃稀泥（实际是藻类）”就是对食物链概念的生动描述。
按照生物间的相互关系，一般又可把食物链分成四种类型。
（1）捕食性食物链（又称放牧链或草牧链）它以植物为基础，继之以食草动物、食肉动物，后者捕食前者。
其构成形式是：
植物→食草动物→食肉动物
具体地说，在草原生态系统中表现为：
青草→野兔→狐狸→狼
在水生生态系统中表现为：
藻类→甲壳类→小鱼→大鱼
（2）碎食性食物链它以碎食物为基础，继之以食草动物、食肉动物，所谓碎食就是由植物叶子碎片经细菌和真菌的作用，再加入微小的藻类构成的。
碎食性食物链的构成形式是：
碎食物→碎食物取食者→小型食肉动物→大型食肉动物。
在沼泽、湖泊或沿岸水面表现为：
植物碎片及微小藻类→虾→鱼→食鱼鸟类
（3）寄生性食物链它以大的动物为基础，再寄生以小的动物。
大的动物→小的动物→更小的生物。
例如，兽或鸟→跳蚤→原生动物→细菌→过滤性病毒
（4）腐生性食物链它以动植物的残体为基础，通过土壤里或水中的微生物分解、利用而形成。
动植物残体→微生物
例如，在农田生态系统中：
枯枝落叶→枯草杆菌
生态系统中的食物链并不是固定不变的，它不仅在漫长的进化历史上有改变，在短时间内也有改变。
动物个体发育的不同阶段里食性的改变（如青蛙、蜻蜒）就会引起食物链的改变。
动物食性的季节性特点，动物的多食性（即取食二种以上植物），不同年份中由于自然界食物条件变化而引起主要食物组成的变化等，均会引起食物链的改变。
因此，食物链往往具有暂时性。
食物链是生态系统中能量和物质流动的“渠道”，食物链上某一环节的变化，往往会影响整个食物链的变化，甚至会影响生态系统的平衡。
美洲曾有一个森林草原用来养鹿，长期以来鹿群与生态环境处于相对平衡状态，生态系统保持基本稳定。
后来，人们为了扩大鹿群，大量捕杀鹿的天敌——狼、豺和山狗等，把食肉兽消灭了，结果鹿群惊人地增多，于是饲草不足，鹿开始吃树叶，树干上没有树叶的部位越来越高，最后导致树木衰亡，大量的鹿因饥饿而成批死亡。
不仅死亡的鹿远远超过以前被食肉兽吃掉的数量，而且生态环境受到了严重破坏。
生态系统中各种生物之间的食物关系往往很复杂。
一般在一个生态系统中很少只有一条食物链，多数具有两条以上食物链。
在生态系统中，食物链彼此交叉联结所形成的网状结构称为“食物网”。
2．营养级与生态金字塔
食物链上的各个环节叫营养级。
在生态系统中，生产者为第一营养级，一级消费者为第二营养级，二级消费者为第三营养级……，依此类推，但食物链的加长并不是无限的，通常一个食物链由4～5个营养级组成，最多不超过7级。
各营养级上的生物一般不只一种，凡在同一层次上的生物都属于同一营养级。
例如在草原生态系统中，多种草本植物都属于第一营养级，一级消费者鼠类、小鸟、野兔等都属于第二营养级。
又由于食物关系的复杂性，同一种生物也可能隶属于不同的营养级。
如黄鼬不仅吃田鼠，还吃鸟、蛙甚至少量植物，可隶属于第一、第二营养级。
又如，人类食物来源88％为植物性产品（小麦、水稻、玉米、水果、蔬菜等），相当于食草动物的地位，属于第二营养级；
人类还以动物性产品（肉、奶、蛋等）为食物，则相当于食肉动物的地位，属于第三营养级。
2、物质循环的多样性
在生态系统中，生物为了生存不仅需要能量，也需要物质。
物质是化学能量的运载工具，又是有机体维持生命活动所进行的生物化学过程的结构基础。
根据物质循环路线和周期长短的不同，可将循环分为生物小循环和地球化学大循环。
在一定地域内，生物与周围环境（气、水、土）之间进行的物质周期性循环，称生物小循环。
主要是通过生物对营养元素的吸收、留存和归还来实现。
其特点：
它是在一个具体的范围内进行，以生物为主体与环境之间进行迅速的交换，流速快、周期短。
生物小循环为开放式循环，受地球化学大循环所制约。
地球化学大循环，是指环境中的元素经生物吸收进入有机体，然后以排泄物和残体等形式返回环境，进入大气圈、水圈、土壤岩石圈及生物圈的循环。
形成地化大循环的动力有地质、气象和生物三个方面。
地化大循环与生物小循环相比较，有范围大、周期长、影响面广等特点。
生物小循环和地化大循环相互联系，相互制约，小循环置于大循环之中，大循环不能离开小循环，两者相辅相成，在矛盾的统一体中构成生物地球化学循环。
生物地球化学循环是地球表面自然界物质运动的一种形式，有了这种物质的循环运动，资源才能更新，生命才能维持，系统才能发展。
例如生物在不停的呼吸过程中，每天都要消耗大量的氧气，可是空气中氧的含量并没有明显的改变；
动物每年都要排泄大量的粪便，动植物死后的残体也要遗留地面，经过漫长的岁月后，这些粪便、残体并未堆积如山。
正是由于生态系统中存在着永久不断的物质循环，人类才能有良好的生存环境。
3、信息传递的多样性
生态系统的信息传递在沟通生物群落与其生存环境之间、生物群落内各种生物种群之间的关系方面起着重要作用。
信息传递是生态系统的重要功能之一。
生态系统中的各种信息形式主要有四种：
（1）物理信息
由声、光和颜色等构成。
动物的叫声可以传达惊慌、警告、安全和求偶等各种信息。
光和颜色可以向昆虫和鱼类提供食物信息。
（2）化学信息
由生物代谢产物，尤其是分泌的各种激素组成的化学物质。
同种动物间以释放化学物质传递求偶、行踪和活动范围等信息是相当普遍的现象。
（3）营养信息
食物和养分也是一种信息。
通过营养交换的形式，把信息从一个种群传递给另一个种群。
食物链（网）就是一个营养信息系统。
（4）行为信息
无论是同一种群还是不同种群，个体之间都存在行为信息的表现。
不同的行为动作传递着不同的信息，如同一物种间的以飞行姿态、跳舞动作传递求偶信息等。
生态系统的生物和非生物成分之间，通过能量流动、物质循环和信息传递而联结，形成一个相互依赖、相互制约、环环紧扣、相生相克的网络状复杂关系的统一体。
生物在能流、物流和信息流的各个环节上都起着深远的作用，无论哪个环节出了问题，都会发生连锁反应，致使能流、物流和信息流受阻或中断，破坏了生态的稳定性。
六、全球生态系统多样性概况
（一）、森林生态系统
地球上森林生态系统的主要类型有4种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林及北方针叶林，这些主要类型之间还有许多过度类型。
1、热带雨林生态系统
热带雨林分布在赤道极其两侧的湿润区域，是目前地球上面积最大、对维持人类生存环境起作用最大的森林生态系统。
热带雨林面积近1.7×
107hm2，约占地球上现存森林面积的一半。
它主要分布在南美洲的亚马逊盆地、非洲的刚果盆地、东南亚的一些岛屿，往北可深入我国西双版纳与海南岛南部。
热带雨林植被特点是：
种类组成丰富，群落结构复杂，无明显季相交替，乔木树种常具板状根、裸芽、茎花现象。
雨林植被特点给动物提供了常年丰富的食物和多种多样的隐蔽场所，因此这里也是地球上动物种类最丰富地区。
热带雨林还是陆地生态系统中生产力最高的类型。
2、常绿阔叶林生态系统
常绿阔叶林指分布在亚热带湿润气候条件下并以壳斗科、樟科、山茶科、木兰科等常绿阔叶树种为主组成的森林生态系统，它是亚热带大陆东岸湿润季风气候下的产物，主要分布于欧亚大陆东岸北纬220-400之间。
此外，非洲东南部、美国东南部、大西洋中的加那利群岛等地也有少量分布，其中，我国常绿阔叶林是地球上面积最大、发育最好的一片。
常绿阔叶林的结构较之热带雨林简单，物种不如热带雨林丰富，藤本植物与附生植物仍常见，但不如雨林茂盛。
我国常绿阔叶林是中华民族经济与文化发展的主要基地，平原与低丘全被开垦成以水稻为主的农田，是我国粮食的主要产区。
原生的常绿阔叶林仅仅残存于山地。
3、落叶阔叶林生态系统
落叶阔叶林又称夏绿林，分布于中纬度湿润地区。
由于这里冬季寒冷，树木仅在暖季生长，入冬前树木叶子枯死并脱落。
优势树种为壳斗科的落叶乔木，如山毛榉属、栎属、栗属、椴属等,其次为桦木科、槭树科、杨柳科的一些种。
目前，原始的落叶阔叶林仅残留在山地，平原及低丘多被开垦为农田，如我国的华北平原、北美东部等，为棉花、小麦、杂粮及落叶果树的主要产区。
4、北方针叶林生态系统
北方针叶林分布在北半球高纬度地区，面积约为1.2×
107km2，仅次于热带雨林占据第二位。
由于这里气候寒冷，土壤有永冻层，不适于耕作，所以自然面貌保存良好。
因冷季长，土壤贫瘠，北方针叶林净初级生产力是很低的。
但是，北方针叶林组成整齐，便于采伐，作为木材资源对人类是极端重要的，在世界工业木材总产量中，一半以上来自针叶林。
北方针叶林种类组成较贫乏，乔木以松、云杉、冷杉、铁杉和落叶松等属的树种占优势。
枯枝落叶层很厚（可达50t/hm2）,分解缓慢，下常与藓类一起形成毡状层，树木根系较浅，这是对土壤冻结层的适应。
（二）、草原和热带稀树草原生态系统
1、草原生态系统
草原一度曾覆盖地球陆地表面积的42%，在北半球，草原极盛时曾分布于整个北美大陆的南部并横贯欧亚大陆的中部。
在南半球，草原曾覆盖南美大陆南部的大部分地区和南部非洲的高原地带。
但现在，草原只占地球陆地表面的大约12%，而且其中很多都正在被改造为农用地或因过度放牧而退化。
草原共同的一个气候特征是雨量处于250mm和800mm之间，水分蒸发强烈和经历周期性干旱。
草原地势平坦或有起伏，食草动物和穴居动物占有优势。
大部分草原都需要有周期性火烧以便维持草原的存在、更新和排除树木的生长。
草原上最惹人注目的脊椎动物是大型食草有蹄动物和穴居哺乳动物。
在世界各大洲草原上，动物的种类十分相似。
在澳洲大陆有很多有袋类哺乳动物，它们在生态上等同于其他大陆草原上的有胎盘哺乳动物。
全球只有三大草原进化出了失去飞翔能力的鸟类，这就是南美草原的美洲驼、非洲草原的鸵鸟、澳洲草原的鸸鹋。
新西兰草原没有食草哺乳动物，但曾有过食草的大群恐鸟，现已灭绝。
虽然北半球的草原没有像恐鸟、鸵鸟、鸸鹋这样大型的鸟类，但在欧亚草原上栖息着体重可达16kg的大鸨，其数量因农田的扩张已大为减少。
2、热带稀树草原生态系统
热带稀树草原覆盖着非洲中南部、印度西部、澳大利亚北部和巴西西北部的广大地区，有些稀树草原是天然的，还有一些是半天然的，是在几百年来人类的干预和影响下产生和维持的，特别是非洲的稀树草原，很难把人类的影响和气候的影响区分开来。
但印度中部的稀树
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