生态系统及其功能概论课件

厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第一节第一节 生态系统的组成结构与功能生态系统的组成结构与功能 v生生态态系系统统是是指指在在一一定定的的空空间间内内生生物物的的成成分分和和非非生生物物的的成成分分通通过过物物质质循循环环和和能能量量流流动动互互相相作作用用、互互相相依依存存构构成成的的一一个个具具有有自动调节机制的生态学功能单位。自动调节机制的生态学功能单位。v生生态态系系统统具具有有自自然然整整体体性性，在在任任何何情情况况下下，生生物物群群落落都都不不可可能能单单独独存存在在，它它总总是是和和环环境境密密切切相相关关、相相互互作作用用，组组成成有有序序的整体。如一个湖泊、一片草地。的整体。如一个湖泊、一片草地。一、什么叫生态系统（一、什么叫生态系统（ecosystemecosystem）厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v生生态态系系统统概概念念的的提提出出为为生生态态学学研研究究和和发发展展奠奠定定了了新新的的理理论论基基础础，极极大大推推动动了了生生态态学学的的发发展展，生生态态系系统统成成为为现现代代生生态学研究的中心。态学研究的中心。生物大分子生物大分子基因基因细胞细胞组织全球都是生命系统组织全球都是生命系统器官器官个体个体生态系统生态系统厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学二、生态系统的基本组成成分二、生态系统的基本组成成分厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学 1 1、非生物成分、非生物成分(abiotic component)(abiotic component)：生命支持系统生命支持系统 2 2、生物成分（、生物成分（biotic componentbiotic component）：生态系统的主体生态系统的主体 功能性组分功能性组分功能群：功能群：v 生产者生产者(producers)(producers)v 消消费费者者(consumers)(consumers)：植植食食动动物物、肉肉食食动动物物、杂杂食食动动物物、寄寄生生动动物物、异异养微生物养微生物 v 分解者分解者(decomposers)(decomposers)v 流通者（流通者（circulatorcirculator）：昆虫传粉）：昆虫传粉v 调控者（调控者（regulatorregulator）：顶级生物）：顶级生物厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学三、生态系统的营养结构和空间结构三、生态系统的营养结构和空间结构（一）生态系统的营养结构（一）生态系统的营养结构、食物链（、食物链（food chain）v 生物之间通过食与被食形成一环套一环的链状营养关系。生物之间通过食与被食形成一环套一环的链状营养关系。食物链类型：食物链类型：牧食食物链或称植食食物链（牧食食物链或称植食食物链（grazing food chain）碎屑食物链（碎屑食物链（detritus food chain）寄生食物链寄生食物链厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学、食物网（、食物网（food web）v食物链彼此交错连接，形成网状营养结构，称为食物网。食物链彼此交错连接，形成网状营养结构，称为食物网。v生生态态系系统统中中生生物物种种类类繁繁多多，一一种种生生物物往往往往有有多多种种食食物物对对象象，同同一一种种生生物物也也可可被被多多种种摄摄食食，因因此此一一种种生生物物不不可可能能固固定定在在一一条条食食物物链链上上。食食物物网网更更能能真真实地反映生态系统内各种生物有机体之间的营养位置和相互关系。实地反映生态系统内各种生物有机体之间的营养位置和相互关系。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生态系统的空间结构（二）生态系统的空间结构厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学四、生态系统能量流动和物质循环的基本过程四、生态系统能量流动和物质循环的基本过程（一）生态系统的能量流动（一）生态系统的能量流动(energy transfer)食物种群食物种群 动物得到的动物得到的 动物未得到的动物未得到的 动物吃进的动物吃进的 动物未吃进的动物未吃进的 被同化的被同化的 未同化的未同化的 次级生产量次级生产量 呼吸代谢呼吸代谢 被被更更高高营养营养级取食级取食 未被取食未被取食 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生态系统的物质循环（二）生态系统的物质循环（cycle of matter）v生物地化循环（生物地化循环（biogeochemical cyclebiogeochemical cycle）：生态系统生态系统之间各种物质或元素的输入和输出以及它们在大气圈、水圈、之间各种物质或元素的输入和输出以及它们在大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈之间的交换。土壤圈、岩石圈之间的交换。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v库库(pool)：研研究究生生态态系系统统中中某某一一物物质质在在生生物物或或非非生生物物环环境境中贮存的数量。中贮存的数量。v贮贮存存库库（reservoir pool）、交交换换库库或或循循环环库库(exchange or cycling pool)v流通率、周转率、周转时间流通率、周转率、周转时间周转率周转率 流通率流通率库中营养物质量库中营养物质量 周转时间周转时间 库中营养物质量库中营养物质量流通率流通率 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v水水循循环环（water water cyclecycle）：由由太太阳阳能能所所推推动动的的由由大大气气、海洋和陆地形成的一个全球性水循环系统。海洋和陆地形成的一个全球性水循环系统。v气气态态循循环环（gaseous gaseous cyclecycle）：指指循循环环物物质质的的主主要要贮贮存存库库是是大大气气，并并在在大大气气中中以以气气态态出出现现。属属气气态态循循环环的的物物质质以氧、碳、氮为代表。以氧、碳、氮为代表。v沉沉积积循循环环（sedimentary sedimentary cyclecycle）：指指循循环环物物质质的的主主要贮存库是岩石圈和土壤圈，以磷、硅等为代表。要贮存库是岩石圈和土壤圈，以磷、硅等为代表。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学1、反馈机制（、反馈机制（feedback mechanism）v反反馈馈：当当生生态态系系统统中中某某一一成成分分发发生生变变化化的的时时候候，它它必必然然会会引引起起其其他他成成分分出出现现一一系系列列的的相相应应变变化化，这这些些变变化化最最终终又又反反过过来来影影响响最最初初发发生生变变化化的的那那种成分，这个过程就叫反馈。种成分，这个过程就叫反馈。五、生态系统的自校稳态和生态平衡五、生态系统的自校稳态和生态平衡 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v正正 反反 馈馈（positive positive feedbackfeedback）和和 负负 反反 馈馈（negative negative feedbackfeedback）v正正、负负反反馈馈作作用用在在生生态态系系统统中中同同时时存存在在，在在系系统统发发展展的的不不同同阶阶段段作作用用强强度度不不同同，大大发发展展阶阶段段系系统统调调节节以以正正反反馈馈为为主主，系系统统生生物物量量、体体积积、多多样样性性、复复杂杂性性迅迅速速增增加加，大大发发展展过过后后，随随即即是是一一段段减减速速增增加加阶阶段段，负负反反馈馈逐渐起作用，系统的各个参数趋向于在一个恒定水平附波动。逐渐起作用，系统的各个参数趋向于在一个恒定水平附波动。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学7厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学2 2、生态平衡（生态平衡（ecological equilibriumecological equilibrium）v如如果果生生态态系系统统能能量量和和物物质质的的输输入入和和输输出出在在较较长长时时间间趋趋于于相相等等，系系统统的的结结构构与与功功能能长长期期处处于于稳稳定定状状态态（这这时时动动、植植物物的的种种类类和和数数量量也也保保持持相相对对稳稳定定，环环境境的的生生产产潜潜力力得得以以充充分分发发挥挥，能能流流途途径径畅畅通通），在在外外来来干干扰扰下下能能通通过过自自我我调调节节恢恢复复到到原原初初的的稳稳定定状状态态，生生态态系系统统的的这这种种状状态态就就叫叫做做生生态态平衡。平衡。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v生生态态阈阈限限：生生态态系系统统自自我我调调节节功功能能是是有有限限度度的的，只只有有在在某某一一限限度度内内可可以自我调节自然界或人类施加的干扰。以自我调节自然界或人类施加的干扰。v生态平衡失调生态平衡失调(生态失调生态失调)的主要因素：的主要因素：自然因素、人类干扰自然因素、人类干扰 v生生态态失失调调表表现现：群群落落中中生生物物种种类类减减少少；种种的的多多样样性性降降低低；结结构构渐渐趋趋简简化化。当当外外界界压压力力太太大大而而持持久久的的话话，系系统统内内各各种种结结构构的的变变化化更更加加厉厉害害，甚甚至使某个基本成分从系统中消失，最后整个结构崩溃。至使某个基本成分从系统中消失，最后整个结构崩溃。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第二节第二节 生物圈的形成与进化生物圈的形成与进化v原始生命起源于一系列复杂的化学进化。原始生命起源于一系列复杂的化学进化。v地地球球上上的的生生物物从从无无到到有有，从从简简单单到到复复杂杂，当当今今丰丰富富多多彩彩的的生生物物圈圈是是经经过过非非常常漫漫长长的的地地质质年年代代发发展展起起来来的的，并并且且是是诸诸物物种种协协同同进进化化（coevolutioncoevolution）的历史。）的历史。v生生物物的的进进化化不不仅仅是是诸诸物物种种协协同同进进化化的的历历史史，同同时时生生物物圈圈生生态态系系统统的的形形成与发展，也是生物与环境协同进化的历史。成与发展，也是生物与环境协同进化的历史。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学l l陆地生态系统陆地生态系统 1.1 1.1 森林生态系统森林生态系统 热带森林生态系统热带森林生态系统 温带森林生态系统温带森林生态系统 1.2 1.2 草原生态系统草原生态系统 1.3 1.3 荒漠生态系统荒漠生态系统 生态系统的主要类型生态系统的主要类型 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学2 2水域生态系统水域生态系统 2.1 2.1 湖泊生态系统湖泊生态系统 2.2 2.2 河流生态系统河流生态系统 2.3 2.3 海洋生态系统海洋生态系统 海岸带生态系统（潮上带、潮间带、河口）海岸带生态系统（潮上带、潮间带、河口）岛屿生态系统岛屿生态系统 浅海生态系统浅海生态系统 外海和大洋生态系统外海和大洋生态系统 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学 3 3人工生态系统人工生态系统 3.1 3.1 农田生态系统农田生态系统 3.2 3.2 城市生态系统城市生态系统厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第三节第三节 生态系统服务生态系统服务一、生态系统服务的概念及其基本特征一、生态系统服务的概念及其基本特征（一）什么是生态系统服务（一）什么是生态系统服务 v由由自自然然生生态态系系统统（包包括括其其中中的的各各种种生生物物种种群群）在在其其生生态态运运转转过过程程中中所所产产生生的的物物质质及及其其所所维维持持的的生生活活环环境境对对人人类类产产生生的的服务功能就称为生态系统服务（服务功能就称为生态系统服务（ecosystem service）。）。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生态系统服务的基本特征（二）生态系统服务的基本特征 v 生态系统服务是客观存在的。生态系统服务是客观存在的。v “它们并不需要人类，而人类却需要它们。它们并不需要人类，而人类却需要它们。”v 生态系统服务是生态系统的自然属性。生态系统服务是生态系统的自然属性。v 自然生态系统在进化发展过程中，生物多样性（包括生自然生态系统在进化发展过程中，生物多样性（包括生态系统多样性、物种多样性和基因多样性）越来越丰富。正态系统多样性、物种多样性和基因多样性）越来越丰富。正是这种进化过程才形成对人类很完善的服务效益。是这种进化过程才形成对人类很完善的服务效益。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学二、生态系统服务的主要内容二、生态系统服务的主要内容 v1食物、药物和其他原料食物、药物和其他原料 v2水的调节与供应水的调节与供应 v3大气组分调节和空气净化大气组分调节和空气净化 v4养分循环养分循环 v5传粉与生物防治传粉与生物防治 v6休闲旅游与文化教育休闲旅游与文化教育