版全国成人高考专升本生态学基础第五章生态系统共92页word资料.docx

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第五章生态系统

第一节生态系统的概念

一、生态系统的概念

生态系统就是在一定时间和空间内，生物与其生存环境以及生物与生物之间相互作用，彼此通过物质循环、能量流动和信息交换，形成的一个不可分割的自然整体。

有人把生态系统概括为一个简单明了的公式：

生态系统=生物群落+生物群落的环境

或：

生态系统=生命系统+环境系统

生态系统的概念，最早由英国著名生态学家坦斯利于1935年比较完整地提出。

坦斯利认为生物与其生存环境是一个不可分割的有机整体。

生物包括多种生物的个体、种群和群落，其生存环境包括光、热、水、空气及生物等因子。

生物与其生存环境各组成部分之间并不是孤立存在的，也不是静止不动或偶然聚集在一起的，它们息息相关，相互联系，相互制约，有规律地组合在一起，并处于不断的运动变化之中。

各个生态因子不仅本身起作用，而且相互发生作用，既受周围其它因子的影响，反过来又影响其它因子。

其中一个因子发生了变化，其它因子也会产生一系列的连锁反应。

因此，生物因子之间、非生物因子之间以及生物与非生物因子之间的关系是错综复杂的，它们通过能量的流动、物质的运转和信息的交换，在自然界中构成一个相对稳定的自然综合体。

生态系统是自然界的基本单位，是由生物与其生存环境组成的，是生态学中功能上的单位，而不是生物学中分类上的单位。

生态系统可大可小，小至一滴水，一把土，一片草地，一个湖泊，一片森林，大至一个城市，一个地区，一个流域，一个国家乃至整个生物圈。

例如一个池塘生态系统，其中有许多种类的水生动物、植物和微生物，浮游动物以浮游植物为食，鱼类以浮游植物和浮游动物为食，鱼类和其它水生生物死亡后，在微生物参与下被分解成二氧化碳、氮、磷等基本物质，而这些物质又是水中浮游植物的基本营养物，微生物在分解过程中要消耗水中的氧，被消耗的氧由浮游植物通过光合作用所产生的氧来补充。

水中各种生物与环境，生物与生物之间相互联系、相互制约，构成了一个处于相对稳定状态的池塘生态系统。

二、生态系统的组成

生态系统都是由生物群落和非生物环境两部分组成的，其内构成要素多种多样，但是为了分析的方便，常常把这两大部分区分为四个基本组成成分，即：

无机环境、生产者、消费者和分解者，其中生产者、消费者和分解者是生物群落的三大功能类群（图5—1）。

1．生产者

生产者是能以简单的无机物制造食物的自养生物。

对于淡水池塘来说，生产者主要分为：

①有根的植物或漂浮植物：

通常只生活于浅水中。

②体型小的浮游植物：

主要是藻类，分布在光线能够透入的水层中。

一般用肉眼看不到。

但对水池来讲，比有根植物更重要，是有机物质的主要制造者。

因此，池塘中几乎一切生命都依赖它们。

对草地来说，生产者是有根的绿色植物。

2．消费者

所谓消费者是不能从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，因此属于异养生物。

消费按其营养方式的不同可分为：

（1）草食动物

草食动物是直接以植物体为营养的动物。

在池塘中有两大类，即浮游动物和某些底栖动物，后者如环节动物，它们直接依赖生产者而生存。

草地上的草食动物，如一些草食性昆虫，草食性哺乳动物。

草食动物可以统称为一级消费者或初级消费者。

（2）肉食动物

肉食动物也称肉食者，它们以草食动物或其他弱小动物为食，包括次级消费者和三级消费者等。

次级消费者以初级消费者为食，三级消费者又以次级消费者为食……如：

“杨树一蝉叶螳螂_黄雀一猫头鹰”食物链中，蝉靠吸吮杨树根的汁液为生，是初级消费者（草食动物或一级消费者）；蝉被螳螂吃，螳螂为次级消费者；螳螂又被黄雀吃，黄雀则为三级消费者；猫头鹰为四级消费者。

如果以肉食动物吃与被吃的顺序划分，则螳螂为一级肉食动物，黄雀为二级肉食动物，猫头鹰为三级肉食动物。

（3）寄生动物

寄生动物寄生于其他动、植物体，靠吸取宿主营养为生。

如金小蜂产卵在棉铃虫体内，孵化后的幼虫吸取棉铃虫体内的养分生活。

（4）腐食动物

腐食动物以腐烂的动、植物残体为食，如蝇蛆和秃鹰等。

（5）杂食动物

杂食动物的食物是多种多样的，既吃植物，也吃动物。

如麻雀、熊、鲤鱼等。

3．分解者

分解者是异养生物，其作用是把动植物残体的复杂有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物，并释放出能量，其作用正与生产者相反。

分解者在生态系统中的作用是极为重要的，如果没有它们，动植物尸体将会堆积，物质不能循环，生态系统将毁灭。

分解作用不是一类生物所能完成的，往往有一系列复杂的过程，各个阶段由不同的生物去完成。

池塘中的分解者有两类：

一类是细菌和真菌；另一类是蟹、软体动物和蠕虫等无脊椎动物。

草地中也有生活在枯枝落叶和土壤上层的细菌和真菌，还有蚯蚓、螨等无脊椎动物，它们也在进行着分解作用。

4．非生物环境

非生物环境是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所。

按其对生物的作用。

包括：

（1）原料部分，主要为通过大气层及到达地表的光、氧、二氧化碳、水、无机盐类以及非生命的有机物质等；

（2）代谢过程的媒介部分，水、土壤、温度和风等；

（3）基层部分，岩石和土壤等。

从一个陆地生态系统（草地）和一个水生生态系统（池塘）的比较中，我们可以看到，尽管它们的外貌和物种的组成很不相同，但就营养方式来说，同样可以划分为生产者、消费者和分解者，这三者是生态系统中的生物成分，加上非生物成分，称为组成生态系统的四大基本成分。

有的学者把非生物成分再分为三类，即参加物质循环的无机物质、联系生物和非生物成分的有机物质及气候状况。

因此组成生态系统的就有六大基本成分了。

三、生态系统的功能

生态系统的组成和结构为实现生态系统的功能奠定了基础。

生态系统的功能包括两个方面的

内容，即物质循环和能量流动，两者不可分割，成为生态系统的核心。

能量的单向流动和物质周而复始的循环，是一切生命活动的齿轮。

如果说，生态系统的能量是来自太阳，那么，构成生态系统所需要的物质就必须由地球供给。

任何一个生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，这三者是生态系统整体的基本功能。

1．能量流动

能量流动是生态系统的动因。

一切生命活动都依赖于生物与环境之间的能量流通和转换，没有这种能量流动，也就没有生命过程、没有生态系统、没有生物生产。

生态系统中各种能量的转换形式和机制是近几十年来生态学研究最集中的热点。

’

2．物质循环

物质循环是生态系统最主要的功能之一。

就生态系统而言，物质循环可以分为生态系统内部的物质流动和生态系统外部也就是生态系统之间的物质流动。

但两者是紧密相关的。

所谓生态系统内物质流动，是指物质沿着食物链流动，不过这种流动最初起源于外部的物流最终又归还于外部。

例如：

某化学元素，进人生态系统，最初供给初级生产者——绿色植物，然后为消费者和分解者提供食物和能源。

3．信息传递

信息传递在生态系统中种群与种群之间、种群内部个体与个体之间，甚至生物与环境之间都存在信息传递。

信息传递与联系的方式是多种多样的，它的作用与能流、物流一样，把生态系统各组分联系成一个整体，并具有调节系统稳定性的作用。

一般把信息联系，归纳成以下几种：

营养信息，化学信息，物理信息和行为信息。

一、选择题

1．生态系统这一概念首先是由提出的。

（　　）

A．欧德姆

B．坦斯利

C．达尔文

D．林德曼

2．生态系统的生产者是。

（　　）

A．肉食动物

B．植物

C．微生物

D．草食动物

3．下列消费者中属于一级消费者。

（）

A.牛

B．鹰

C．狼

D．蛇

4．在农业生态系统中，作物为。

（　　）

A．生产者

B．消费者

C．分解者

D．小型消费者

5．下列生物中属于生产者。

（　　）

A．兔

B．藻类

C．食用菌

D．棉铃虫

二、填空题

1．生态系统的组成成分包括非生物环境和。

2．生态系统的核心是。

3．生态系统中的、、和构成了生态系统的四大组成要素。

4.能利用无机物制造有机物的自养生物是。

5．不能从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，这类生物就是。

6．消费者按其营养方式的不同可分为、、、和。

7．生态系统的基本功能包括、和三个方面。

三、简答题

1．简述生态系统的组成。

2．简述生态系统的基本功能之间的关系。

一、选择题

1．B2．B3．A4．A5．B

二、填空题

1．生物群落

2．生物群落

3．生产者消费者分解者非生物环境

4．生产者

5．消费者

6．草食动物肉食动物寄生动物腐食动物杂食动物

7．能量流动物质循环信息传递

三、简答题

1．生态系统都是由生物群落和非生物环境两部分组成的，其内构成要素多种多样，但是为了分析的方便，常常把这两大部分区分为四个基本组成成分，即：

无机环境、生产者、消费者和分解者，其中生产者、消费者和分解者是生物群落的三大功能类群。

2．

（1）生态系统的基本功能包括能量流、物质流、信息流，有的还有价值流。

（2）能量转化和物质循环是生态系统的基本功能，能量流推动物质流，物质流是能量流的载体。

（3）信息传递在能量转化和物质循环中起调节作用；能量和信息依附于一定的物质形态，推动或调节物质运动，三者交织在一起，不可分割。

（4）价值流动是依附于能量流、物质流、信息流的。

反过来，能量流、物质流、信息流都受价值流的影响和调控。

第二节生态系统的能量流动

生态系统的能量流动与生物生产密不可分，能量流动强调的是“流”，主要考虑能量流动过程中的变化；生物生产强凋的是物质积累的结果，主要考虑能量流动过程中的累积。

生物生产也是生态系统重要的功能之一。

生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合。

形成新的生物产品（糖类,脂肪和蛋白质等）的过程，称为生态系统生物生产。

生态系统生物生产可分为初级生产和次级生产。

一、生态系统中的初级生产

1．初级生产的基本概念

初级生产（primarypmduction），是指地球上的各种绿色植物通过光合作用将太阳辐射能以有机物质的形式储存起来的过程。

因此，绿色植物是初级生产者。

初级生产是地球上一切能量流动之源泉，或者说，一切生态系统的能量流动是以初级生产为前提和基础的。

因而，初级生产也常常称作第一性生产或植物性生产。

（1）初级生产是植物通过光合作用，吸收和固定光能，把无机物转化为有机物的生产过程。

因此，森林中的树木生长，草地上草本植物的生长，农田里各种作物的生产以及各种水域浮游，植物、水生植物的生长、繁殖等都是初级生产的范畴。

初级生产的过程可用下列化学方程式表示：

式中：

C02和H20是原料；糖类（CH20）是光合作用形成的主要产物，如蔗糖、淀粉和纤维素等。

由于植物体干物质的90％以上是通过光合作用形成的，所以，植物的生产过程实质上是生态系统从环境中不断获得物质和能量的过程。

（2）生产量、生产率和生产力。

生物同化环境中的物质和能量，形成有机物质的积累，这种由生物生产所积累的有机物质的数量常称为生产量（production）。

这些有机物是生物生命活动的基础。

生态系统中一定空间内的生物在一定时间内所生产的有机物质积累的速率称为生产率（productivityrate）或生产力（produetivity）。

（3）生物量。

生物量是泛指单位面积所有生物体的质量，即是指单位面积内动物、植物等生命活体的总质量（kg·m-2），以鲜重（湿重）或干重（dryweight，DW）表示。

现存量是指单位面积上当时所测的生物体的总重量，通常把现存量看成是生物量的同义诃。

生物量一般以干重单位表示，如kg／hm2、g／m2，也可用能量单位表示，如kJ／m2。

生物量与生产量的概念是不同的，但常易混淆。

生物量强调的是一定时间空间内动物、植物等生物的总质量（kg·m-2）。

生产力强调的是单位时间、单位空间生产量的多少（kg·m-2·a-1）。

前者表示测定时