上海交通大学生态学第五章生态系统课件
生态效率的计算（一）
生态效率的计算（二）
若n营养级为植物，In即为植物吸收的日光能。 并且
即林德曼效率相当于同化效率、生长效率与利用效率的乘积。
但也有学者把营养级间的同化能量之比值视为林德曼效率，即
周转率（turnover rate）：在特定时间内，新加入的生
物量（或数量，N、P等元素含量）的总生物量（或数量 等）的比率，成为周转率。
1. 生态系统的初级生产量和生物量
7000 千卡/m2/d
实测 54g/m2/d
有机物 120 g/m2/d
2. 初级生产量的限制因素
陆地生态系统
2. 初级生产量的限制因素
生 态 学
邱江平 赵琦
zhaoq@ 农生院2-319
第五章
生态系统
第一节 生态系统概论
1. 生态系统的概念、特征和组成成分
2. 食物链、食物网和营养级
3. 生态效率
4. 生态系统的负反馈调节与生态平衡
学习目标
掌握生态系统的概念与特征以及初级生产量的限制因素 明确生物链、生物网和营养级的概念 了解生态效率的计算方法 了解负反馈调节和生态系统中的C、N、P循环
具有一定的区域特征
内部具有自我调节能力
有三大功能：能量流动、物质循环和信息传递
营养级数目有限
开放的“自我维持系统”
1.生态系统的概念、特征和组成成分
生态系统的组成成分
非生物环境
分解者
生产者
消费者
2.食物链、食物网和营养级
食物链
植物所固定的能量通 过一系列的取食和被取食
海洋生态系统
光照、温度、营养物
2. 初级生产量的限制因素
淡水生态系统
营养物
3. 初级生产量的测定方法
收割量测定法（陆地生态系统）
氧气测定法（水生生态系统）
二氧化碳同化法（陆地生态系统）
放射性标记物测定法
叶绿素测定法
第五章
生态系统
第三节 生态系统的物质循环
1. C 循环
营养级
营养级：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。
营养级之间的关系已经不是指 一种生物和另一种生物之间的 营养关系，而是指一类生物和 处在不同营养层次上另一类生 物之间的关系。
3. 生态效率
动物饲料中能量的利用
总能(gross energy) 粪能(fecal energy ) 尿与气体能 消化能(digestible energy) 代谢能
关系在生态系统中传递，
这种生物之间存在的这种 传递关系成为食物链。
2.食物链、食物网和营养级
食物网
一 个 简 化 的 陆 地 生 态 系 统 食 物 网
2.食物链、食物网和营养级
食物网
2.食物链、食物网和营养级
食物网
2.食物链、食物网和营养级
食物链的类型
捕食食物链
碎屑食物链
2.食物链、食物网和营养级
2. N 循环
3. P 循环
1. C 循环
2. N 循环
3. P 循环
要点回顾
概念与特征
生态系统的概念与特征
பைடு நூலகம்
食物链、食物网与营养级 生态效率与负反馈调节
生态系统的初级生产量
生产量、生物量与周转率 影响初级生产量的限制因素
生态系统的物质循环
C、N、P循环
1. 生态系统的初级生产量和生物量
生物量（biomass）：某一特定观察时刻，某一空间范 围内现有的个体数量，重量（狭义生物量）或能量。 生产量（production）：指在一定的时间阶段中，某个
种群或生态系统所产生出的有机体的数量，重量或能量。
生物量大的系统，不一定生产量就高，反之亦然。
1.生态系统的概念、特征和组成成分
生态系统的概念 生态系统是自然界一定空间的生物与
环境之间相互作用，相互制约，不断演变
达到动态平衡，相对稳定的统一整体，是
具有一定结构和功能的单位。 生态系统=群落+非生物环境
核心问题：结构、功能和调节机制
1.生态系统的概念、特征和组成成分
生态系统的特征 动态功能系统
4. 生态系统的负反馈调节与生态平衡
当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其 他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最 初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。
第五章
生态系统
第二节 生态系统的初级生产量
1. 生态系统的初级生产量和生物量
2. 初级生产量的限制因素
3. 初级生产量的测定方法
热增耗
维持净能
净能
生产净能
3. 生态效率
常用的几个能量参数
I（摄取或吸收）：表示一个生物（生产者、消费者或腐食
者）所摄取的能量；对植物来说，I代表被光合作用色素所吸收的 日光能值。
气体能。对分解者来说是指细胞外产物的吸收；对植物来说是指 在光合作用中所固定的日光能，即总初级生产量（GP）。
A（同化）：表示在动物消化道内被吸收的能量减掉尿能和 R（呼吸）：指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。 P（生产量）：代表呼吸消耗后所净剩的能量值，它以有机
上海交通大学生态学课件
第一章绪论一、生态学（Ecology）定义Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学几个有代表性学者对生态学的定义：1、研究生物及环境间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）2、研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров,1954）3、研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972, 1985)4、研究生态系统的结构和功能的科学（E.P. Odum,1956）5、综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（E.P. Odum,1997 ）6、研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学(马世骏1980综上所述，“生态学是研究生物及环境间相互关系的科学”，其中，生物包括：动物、植物、微生物及人类本身；环境：指生物生活其中的无机因素，生物因素和人类社会。
二、生态学的研究对象生态学研究对象可以小到生物个体，大到整个生物圈。
生态学系统等级结构的每一个层次都有其独特的结构和过程，因此，每一个层次都给生态学研究增加一个不同的研究途径。
主要研究对象包括：✧分子(molecular)✧个体(individual)✧种群(population)✧群落(community)✧生态系统(ecosystem)✧景观(landscape)✧生物圈(biosphere)经典生态学的分支学科：✧按组织层次划分：分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学✧按交叉学科划分：数学生态学、地理生态学、生理生态学✧按应用领域划分：农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、保护生态学、恢复生态学、旅游生态学、污染生态学✧按生物类群划分：动物生态学、植物生态学、微生物生态学、鱼类生态学、鸟类生态学✧按生物栖息环境划分：水生生态学、河口生态学、海洋生态学、陆地生态学、湿地生态学三、生态学的发展史1、生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。
生态学课件第五章 生态系统生态学
生态系统分解作用
• 3、分解作用测定 • 网袋法： • 一般通过埋放装有残落物的网袋以观察土壤动物 的分解作用。 • 网袋具有不同孔径，允许不同大小的土壤动物出 入，从而可估计小型、中型和大型土壤动物对分 解的相对作用，并观察受异化、淋溶和碎裂三个 基本过程所导致的残落物失重量。
生态系统分解作用
P= R × C × 3.7 k
• P=浮游植物的净初级生产力；R=相对光合速率； k=光强度随水深度而减弱的衰变系数；C=水中的 叶绿素含量。
生态系统初级生产
• • • • • • 4、初级生产量的测定方法 收获量测定法 氧气测定法 CO2测定法 放射性标记物测定法 叶绿素测定法
生态系统次级生产
食物链与营养级
• 2、食物网(food web) • 食物链彼此交错连结，形成一个网状结构。
食物链与营养级
• 3、营养级(trophic levels)
• 营养级是指处于食物链某一环节所有生物种的 总和。 • 生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少 有超过六级的。
营养级(trophic levels)
• 分解作用过程包括碎裂、异化和淋溶。
生态系统分解作用
•ห้องสมุดไป่ตู้2、分解者
• 细菌、真菌和土壤动物。 • • 动物分四个类群： • ①小型土壤动物（microfauna）：包括原生动物、线虫、 轮虫、最小的弹尾和螨； • ②中型土壤动物（mesofauna）：包括弹尾、螨、线蚓、 双翅目幼虫和小型甲虫； • ③大型（macrofauna）土壤动物：包括千足虫、等足目 和端足目，蛞蝓、蜗牛； • ④巨型（megafauna）土壤动物：包括蚯蚓等。
• 能量锥体或金字塔(pyramid of energy)
上海交通大学生态学课件
第一章绪论一、生态学（Ecology）定义Ecology 源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学几个有代表性学者对生态学的定义：1、研究生物及环境间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）2、研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров,1954）3、研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972, 1985)4、研究生态系统的结构和功能的科学（E.P. Odum,1956）5、综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（E.P. Odum,1997 ）6、研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学(马世骏1980综上所述，“生态学是研究生物及环境间相互关系的科学”，其中，生物包括：动物、植物、微生物及人类本身；环境：指生物生活其中的无机因素，生物因素和人类社会。
二、生态学的研究对象生态学研究对象可以小到生物个体，大到整个生物圈。
生态学系统等级结构的每一个层次都有其独特的结构和过程，因此，每一个层次都给生态学研究增加一个不同的研究途径。
主要研究对象包括：✧分子(molecular)✧个体(individual)✧种群(population)✧群落(community)✧生态系统(ecosystem)✧景观(landscape)✧生物圈(biosphere)经典生态学的分支学科：✧按组织层次划分：分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学✧按交叉学科划分：数学生态学、地理生态学、生理生态学✧按应用领域划分：农业生态学、城市生态学、资源生态学、环境生态学、保护生态学、恢复生态学、旅游生态学、污染生态学✧按生物类群划分：动物生态学、植物生态学、微生物生态学、鱼类生态学、鸟类生态学✧按生物栖息环境划分：水生生态学、河口生态学、海洋生态学、陆地生态学、湿地生态学三、生态学的发展史1、生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。
【课件】上海交通大学-环境微生物-微生物生态精品版
生物积累:生物体生长发育过程中，通过环 境或食物累积污染物的过程。
*
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2.生态系统的功能--能量物质循环
能量通过食物链 在生态系统中传递 和消耗；
物质通过食物链 在生态系统中传递 转化。
*
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生态平衡
生态系统是开放系统，当能量和物质的输入大于 输出时，生物量增加；反之，生物量减少。
正常条件下，系统内各种群的数量比均保持相对 恒定。
*
4
基本概念 2
食物链(Food chain)：一种生物被另一种生 物吞食，后者再被第三种生物吞食，形成 以食物连接起来的链锁关系。
食物链对环境中物质的转移和蓄积有重要 作用。
营养级(Trophic level):食物链某一环节上的 所有生物种的总和。
*
5
基本概念 3
生产者(Producer)：利用太阳能或化学能将 简单无机物合成复杂有机物的生物。
*
2
1.生态系统的组成
*
3
基本概念 1
个体：指某一具体生物的单个个体，具有生 长-发育-繁殖-死亡的过程，是组成种群的单 位。
种群：是生活在同一特定空间的同一生物种 的所有个体的集合体，是生物群落的组成单 位。
群落：生活在同一特定空间或区域的所有生 物种群的聚合体，是生态系统的组成部分。
受到外界干扰时，生态系统能自行调节恢复到原 来的稳定状态，即生态平衡(动态平衡)。
*
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3.微生物生态系统内的生物关系
1. 互生关系 2. 共生关系 3. 竟争关系 4. 寄生关系 5. 拮抗关系 6. 捕食关系
*
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互生关系 (Metabiosis)
两种生物可以独立生活，也可以形成松散的联合， 对一方有利，或双方都有利。例如，土壤中纤维素 分解细菌和固氮菌、产甲烷菌与产乙酸菌、硫酸盐 还原菌与光合细菌之间的互生关系。
第5部分生态系统生态学-PPT文档资料144页
（2）、食物链的长度
一般说来，生态系统中的能量在沿着 捕食食物链的传递过程中，每从一个环节 到另一个环节，能量大约要损失90％， 也就是能量转化效率大约只有10%。
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三、生态系统的营养结构
1、食物链和食物网
（2）、食物链的长度
顶位肉食动物数量最少？ 越是处在食物链顶端的动物，数量越
②消费者： 异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物（一级） 、 肉食动物（二～四级） 、杂食动物和寄生动物等。
③分解者： 异养生物，把复杂的有机物 分解成简单无机物 ，
包括细菌、真菌、放线菌和动物（如蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物
等。
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三、生态系统的营养结构
生态平衡：指生态系统通过发育和调节所达到 的一种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能 上的稳定和能量输入、输出上的稳定，是一种 动态平衡。
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四、生态系统的反馈调节和生态平衡
输入
其它 能源
太阳
系统
输出
能量、物质 迁出的生物
物质和生物
环境
一个开放的生态系统模型
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环境
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四、生态系统的反馈调节和生态平衡
反馈：系统的输出变成了决定未来功能的输入。
负反馈:使生态系统达到或保持平衡或稳态，结 果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变 化。
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三、生态系统的营养结构
2、营养级和生态金字塔
(1).营养级：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。
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生态学课件第五章 生态系统生态学
行为信息
• 行为信息：许多植物的异常表现和动物异常行动传递 了某种信息，可通称为行为信息。 • 行为信息是动物为了表达识别、威吓、挑战和传递情 况,采用特有的动作行为表达的信息。 • 地甫鸟发现天敌后,雄鸟急速起飞,扇动翅膀为雌鸟发 出信号; • 蜜蜂可用独特的“舞蹈动作”将食物的位置、路线等信 息传递给同伴等。
营养级位之间的生态效率
• 林德曼效率（Lindman efficiency） • 相当于同化效率、生长效率和消费效率的乘积； • 也有学者把营养级间的同化能量之比值视为林德 曼效率。
• • 根据林德曼测量结果,这个比值大约为十分之一,称 为“生态十一律”或生态“百分之十定律”。
生态系统平衡
• 1、生态系统平衡 • 当生态系统达到动态平衡的最稳定状态时，能够 自我调节和维持自己的正常功能，并能在很大程 度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性。 • 2、反馈调节 • 所谓反馈，就是系统的输出变成了决定系统未来 功能的输入；一个系统，如果其状态能够决定输 入，就说明它有反馈机制的存在。 • 系统维持稳态，只有通过负反馈机制。就是系统 的输出变成了决定系统未来功能的输入。
食物链与营养级
• 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 种生物按其食物的关系排列的链状顺序。 • • • • 食物链类型 捕食食物链(grazing food chain) 碎屑食物链(detrital food chain) 寄生食物链（parasitic food chain）
生态系统能流分析
• 生态系统中的能量流动研究层次: • 三个层次: (1)种群、(2)食物链、(3)生态 系统
实验种群层次的能流分析
生态学-第五章 生态系统生态学-1生态系统概论
食物网：许多长短不一的食物 链互相交织成复杂的网状关系
（一）食物链与食物网
（一）食物链与食物网
2、食物链的类型
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。 捕食食物链都以生产者为食物链的 起点。
（一）食物链与食物网
2、食物链的类型
寄生食物链：由宿主和寄生物构成。 它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。后者与前者是寄生性关系 。
食物链和食物网概念的意义
食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食 物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、 消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统 中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；各 生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系， 保持着生态系统结构和功能的稳定性。 生态系统中能量流动物和物质循环正是沿着食物 链和食物网进行的。 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、 积累的原理和规律。
物种数目： 个体数量： 生殖力： 个体体积： 觅食范围： 搜索能力： 行为复杂度： 取食专一性： 寿命：
多→少 多→少 高→低 小→大（一般） 小→大 弱→强 低→高 弱→强 短→长
（三）生态系统的空间与时间结构 空间结构 垂直结构（成层性） 水平结构（镶嵌性） 时间结构 季节动态（季相） 年变化
和非生物的成分之间，通过不断的物质循环 和能量流动以及信息传递而相互作用、相互 依存的统一体，构成一个生态学的功能复合 体。 森林生态系统 草地~ 沙漠~ 苔原~ 小树林 一颗树
地球生物圈 陆地生态系统
海洋~ 淡水~ 最高级 高级
中级
小型
微生 态系统
第五章——生态系统精品课件
关于营养级的叙述，错误的是( A )
A.处于同一营养级别的动物，一定是一个种群 B.食物链的营养级并非越多越好 C.同一种动物在食物网中可占据不同的营养级 D.同一种动物在一条食物链中只能占据一个营养级
能量流动、物质循环、信息传递
生态系统的能量流动
1.概念
生态系统的能量流动是指生态系统中 能量的输入、传递、转化和散失的过程。
①能量流经第一营养级示意图 呼吸散失
生产者固定的太
阳能
用于生长、发育、
繁殖,储存在有机物
中
分解者 初级消费者摄食 未被利用的能量
兔子的能量到哪里去了
兔子的摄入量就是兔子的同 化量吗？ (同化量=摄入量—粪便量）
从生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→……长期自然 选择，不可逆转，不能循环。
2.能量流动是逐级递减的：传递效率为10％～20％
分解者 腐细生菌动都物是属分于解分者解吗者？。
不是。如硝化细菌属于生产者
①生产者一定是自养型生物，自养型生物也一定是生产者。 ②绿色植物一定是生产者，生产者不一定是绿色植物（比 如硝化细菌、铁细菌、硫细菌、蓝藻、菟丝子） ③生产者是生态系统的基石，是生态系统必不可少的成分。
①消费者都是异养型生物，异养型生物并不都是消费者 （还可以是分解者） ②消费者包含因捕食关系和寄生关系异养的生物 ③消费者是生态系统最活跃的成分，可以加速物质循环 ④属于非必需成分
在草原上，牛以草为食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食 1、在能量流动的分析中牛粪中所含的能量属于哪一部分？
生产者固定的太阳能