第九章+生态系统生态学
《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。
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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
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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。
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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。
生态系统生态学生物群落和环境相互作用关系分析与模拟
生态系统生态学生物群落和环境相互作用关系分析与模拟生态系统生态学是研究生物群落和环境之间相互作用关系的科学领域。
它关注生态系统中的各种生物群落和它们与环境的相互作用，包括物质和能量的流动、物种之间的相互关系以及环境因素对生物群落结构和功能的影响。
通过对生态系统生态学的分析与模拟，我们可以更好地理解和预测生物群落与环境的相互作用关系，为环境保护和生态学研究提供理论基础。
生态系统生态学的研究主要包括生态因子、生态学过程和生态学模型三个方面。
生态因子是指影响生物群落构成和功能的各种环境因素，如温度、湿度、光照等。
生态学过程是指生物群落与环境之间相互作用的过程，如物种之间的竞争、捕食和共生关系、能量和物质的流动等。
而生态学模型则是用来描述和模拟这些生态学过程的数学模型，从而揭示生物群落与环境相互作用的规律和机制。
在生态系统生态学的研究中，我们通常会运用各种实验和调查方法来收集和分析生物群落与环境的数据。
这些数据可以包括物种丰富度、物种组成、种群密度和群落结构等方面的信息。
通过对这些数据的统计分析和模拟研究，我们可以揭示出生态系统内部和生物群落与环境之间的相互作用关系。
在生态系统生态学的研究中，模拟方法是非常重要的工具。
通过构建生态学模型，我们可以模拟不同环境因子对生物群落的影响，预测未来环境变化对生态系统的影响，并提出相应的环境管理和保护策略。
例如，我们可以基于气候模型和物种分布数据来预测未来气候变化对物种多样性的影响。
同时，我们还可以模拟不同的干扰类型和强度对生物群落的影响，以及生物群落的恢复过程。
生态系统生态学的研究对于生态环境保护和生态系统恢复具有重要价值。
通过了解生物群落与环境的相互作用关系，我们可以更好地制定和实施生态保护计划，减轻生态系统的压力，维持生物多样性和生态系统功能的稳定。
此外，生态系统生态学的研究还可以为环境决策和资源管理提供科学依据，帮助我们更好地平衡经济发展与环境保护的关系。
总而言之，生态系统生态学是研究生物群落和环境相互作用关系的重要学科。
电子教案与课件：生态学课件第九章生态工程与生态规划
介绍生态功能区划的基本原则、技术方法和实例，为区域生态工 程规划提供依据。
区域生态安全格局
构建区域生态安全格局，综合分析自然、社会、经济因素对区域 生态安全的影响。
城市生态工程与规划案例分析
城市绿地系统规划
介绍城市绿地系统规划基本概念、原则和实例，包括城市绿带、 生态廊道、公园等绿地规划。
前沿领域的研究方向与重点
基于大数据和人工智能的生态规划与管理
随着大数据和人工智能技术的发展，越来越多的研究者开始利用这些技术进行生 态数据的挖掘和分析，以及生态规划和管理，如应用人工智能进行生态预测和决 策。
全球变化与生态系统响应
全球气候变化对生态系统的影响是当前研究的热点之一，研究者们致力于研究全 球变化对生态系统的影响机制以及生态系统如何响应这些影响。
生态工程的方法体系
01
生态调查与评价
通过实地调查和遥感技术等手段，收集生态系统的相关数据，对生态
系统进行综合评价，为生态工程提供科学依据。
02
生态工程设计与实施
根据生态系统的特点和应用需求，运用系统分析方法进行生态工程设
计，并制定具体的实施方案。
03
生态工程监测与评估
对已经实施的生态工程进行监测和评估，了解生态工程的成效和不足
农村生态规划
根据农村生态环境的特点和问题， 应用生态规划理论和方法，制定农 村生态保护和利用方案；
流域生态规划
针对流域生态环境问题，应用生态 规划理论和方法，制定流域生态保 护和利用方案；
产业生态规划
应用生态规划理论和方法，制定促 进产业发展的生态保护和利用方案 。
04
生态工程与生态规划的前沿领域
流域生态工程综合效益
第九章 生态系统的能量流动
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热力学第二定律是对能量传递和转 化的一个重要概括，通俗地说就是：在 封闭系统中，一切过程都伴随着能量的 改变，在能量的传递和转化过程中，除 了一部分可以继续传递和做功的能量 （自由能）外，总有一部分不能继续传 递和做功，而以热的形式消散，这部分 能量使系统的熵和无序性增加。
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第二节 生态系统中的初级生产
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(三)CO2测定法 用塑料帐将群落的一部分罩住， 测定进入和抽出空气中CO2含量。如黑 白瓶方法比较水中DO那样，本方法也 要用暗罩和透明罩，也可用夜间无光 条件下的CO2增加量来估计呼吸量。测 定空气中CO2含量的仪器是红外气体分 析仪，或用经典的KOH吸收法。
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(四)放射性标记物测定法 把放射性14C以碳酸盐(14CO32-) 的形式，放入含有自然水体浮游植 物的样瓶中，沉入水中经过短时间 培养，滤出浮游植物，干燥后在计 数器中测定放射活性，然后通过计 算，确定光合作用固定的碳量。因 为浮游植物在暗中也能吸收14C，因 此还要用“暗呼吸”作校正。
一、生态系统食物链的能量流动
生态系统食物链中的能量流动是逐级递 减的。根据热力学第二定律，太阳辐射能被 生产者转化后，能量沿着食物链在生态系统 不同营养级间传递的过程中，能量转化效率 都不可能达到100%。根据林德曼定律，约为 10%，且逐级递减。正是受能量转化效率的 限制，生态系统中的食物链长度通常是非常 有限的，大多数食物链只有3个或4个营养级， 而有5个或6个营养级的食物链比例很小。因 为太少的能量无法维持更高层次的消费者种 群。
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图9-4 分解速率和土壤有机物积累率随纬度而变化的规律 以及大、中、小型土壤动物区系的相对作用（Swift,1979） 39
第五节 生态系统中的能量流动
环境生态学第九章
今天我们来学习一下第九章生态系统管理人类社会的可持续发展归根结底是一个生态系统管理的问题，也就是如何运用生态学、经济学、社会学和管理学的有关原理，对各种资源进行合理管理的问题，这样既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成损害。
所以我们就先先来学习第一节生态系统管理的内涵。
生态系统管理是随着生态学的发展逐渐形成的。
它的定义就是指一、定义在充分认识生态系统整体性与复杂性的前提下，以持续地获得期望的物质产品、生态及社会效益为目标，并依据对关键生态过程和重要生态因子长期监测的结果而进行的管理活动。
二、生态系统管理的内涵主要包括以下几方面：1.生态系统管理要求将生态学和社会科学的知识和技术，以及人类自身和社会的价值整合到生态系统的管理活动中；2.生态系统管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统；3.生态系统管理的效果可用生物多样性和生产力潜力来衡量；4.生态系统管理要求科学家与管理者确定生态系统退化的阈值及退化根源，并在退化前采取措施；5.生态系统管理要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性的管理选择；6.生态系统管理的时间和空间尺度应与管理目标相适应。
所以，生态系统管理是人类以科学理智的态度利用、保护生存环境和自然资源的行为体现，也是实现可持续发展的手段和重要途径。
我们来看第三个大问题生态系统管理的基本原则：生态系统管理是以人为主体的管理行为，因为人既是生态系统的重要组分（被管理者），又是管理的实施者，管理是靠人来执行和实现的。
所以只有加强规范人的行为的法规、政策和制度的建设，提高全人类的环境保护意识，树立可持续发展观念，才能真正实现可持续的生态系统管理。
另外，生态系统管理应遵循的原则还有几个方面，它们是1.整体性原则。
整体性是生态系统的基本特性，各种自然生态系统都有其自身的整体运动规律，人为的随意地分割就会给整个系统带来灾难。
我们建拦河大坝，就会造成枯水期的延长。
因此在管理中我们要遵循系统的整体性原则，切忌人为切割。
第九章 生态系统的结构
第一节 生态系统结构概述 第二节 农业生态系统组分结构 第三节 生态系统时空结构 第四节 生态系统营养结构
第一节 生态系统结构概述
生态系统的结构主要指构成生态系统诸 要素及其量比关系,各组分在时间和空间 上的分布,以及各组分间能量,物质和信息 流的途径与传递关系. 生态系统结构主要包括组分结构粮”系统 长江中游丘陵的”林 草 牧”系统 长江和珠江三角洲”桑基鱼塘”系统
“桑基鱼塘”系统
问题:地下水位高 做法:挖低填高,高做基,低做塘,基上种桑 养蚕,塘内分层养鱼.
“桑基鱼塘”系统
多业结合的必要性
有利于资源利用 有利于生态稳定 有利于物质循环 有利于满足社会需求
组分结构
指生态系统中由不同生物类型或品种以 及它们之间不同的数量组合关系所构成 的系统结构.组分结构主要讨论的是生物 群落的物种构成以及量比关系. 例如:平原地区的”粮-猪-沼”系统 山区的”林-草-蓄”系统
时空结构
也叫形态结构,是指各种生物成分或群落 在空间上和时间上的不同配置和形态变 化特征,包括水平分布上的镶嵌性,垂直分 布上的成层性和时间上的发展演替特征. 人类常常可以通过模拟优化这种时空形 态结构,使生态系统向高效和稳定方向发 展.
食物链加环作用
（ 1 ）提高农业生态系统的稳定性。农业 生态系统食物链结构简单，引入捕食性昆 虫或动物 可抑制病虫 害发生。 （ 2 ）提高农副产品的利用率 （ 3 ）提高能量的利用率和转化率。如绿 肥 - 回田 变为绿肥喂牛或猪。
食物链加环类型
生产环 将非经济产品转化为经济产品 增益环 加大了生产环的效益，如猪、 促进猪、 加大了生产环的效益，如猪、鸡粪 - 蚯蚓 - 饲料 - 促进猪、 鸡的消化 减耗环 捕食性天敌的引入，减少生产消耗， 捕食性天敌的引入，减少生产消耗， 增加系统生产力 例如，人工饲养赤眼蜂和瓢虫来抑制消耗蚜虫。 例如，人工饲养赤眼蜂和瓢虫来抑制消耗蚜虫。 复合环 具有两种以上的功能。稻田养鱼、 具有减耗、 具有两种以上的功能。稻田养鱼、鸭 具有减耗、生产的功能
森林生态学讲稿-第九章森林生态系统概述
森林生态系统概述一、生态系统的组成和结构（一）生态系统概念（ecosystem）和特性1生态系统：是一定空间范围内，各生物成分（包括人类在内）和非生物成分（环境中的物理和化学因子），通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个功能单位。
生态系统概念最早是由英国的Tansley提出来的（1935），他强调了生物与环境的不可分割性，所以坦斯利被认为是生态系统理论的奠基人。
2生态系统的共同特性生态系统不论是自然的还是人工的，都具有下面一些共同特性：（1）生态系统是生态学中的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次（生态学研究的四个层次由低到高依次为个体、种群、群落和生态系统）。
（2）生态系统内部具有自我调节能力。
生态系统的结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力也越强。
但生态系统的自我调节能力是有限度的，超过了这个限度，调节也失去了作用。
（3）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能。
能量流动是单向的，物质流动是循环的，信息传递则包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息，构成了信息网。
通常，物质组成的变化、环境因素的改变和信息系统的破坏是导致自我调节失效的三个主要原因。
（4）生态系统中营养级的数目受限于生产者固定的最大能值和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此生态系统营养级的数目通常不超过5-6个。
（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程，其早期发育阶段和晚期发育阶段具有不同的特性。
（二）生态系统的组成所有的生态系统都具有4个基本的组成部分，即非生物环境、生产者、消费者和分解者。
非生物环境：是生物赖以生存的物质条件，包括（1）无机物质：包括处于各种物质循环中的各种无机物、如氧、氮、二氧化碳、水和各种无机盐等；（2）有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等；（3）气候因素：如温度、湿度、风和雨雪等。
生物因素又根据它们在能量和物质循环中所起的作用不同，可分为三类：生产者、消费者和分解者。
生态系统生态学
4，非生物环境 • 无机物质 • 有机化合物： 如蛋白质、糖类脂类和腐殖质。 • 气候因素
四、食物链和食物网
1，概念
各种生物按其取食和被食的关系而排列的链 状顺序称为食物链(food chain) 。如：
浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类。 植物→蝴蝶→蜻蜓→蛇→鹰。
生物扩大作用(biological magnification) 如：DDT在海水中浓度为5.0×10-11g，浮游植物含 4.0×10-8g，蛤中4.2×10-7g，到银鸥达75.5×10-6g， 扩大了百万倍。营养级越高，积累剂量越大。
1，生产者(producers) ：绿色植物、蓝绿藻和光合细菌 2，消费者(consumers)：包括杂食动物、寄生生物
1食草动物(herbivores)
食肉动物(carnivores)
大型食肉动物或顶级食肉动物(top carnivores): 3，分解者(decomposer)
分解者主要是细菌和真 菌，也包括某些原生动物 和蚯蚓、白蚁以及秃鹫等 大型腐食性动物。
营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量 就越少。
离基本能源越近的营养级，其中的生物受到取食和捕食的压 力也越大，因而这些生物的种类和数量也就越多，生殖能力也 越强。
2，生态金字塔(ecological pyramid)
指各个营养级之间的数量关系。可用生物量、能量和个体 单位来表示。
六、生态效率（ecological efficiencies）
指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或 营养级内部的比值关系。
各种能流参数如下：
1，摄食量（I）: 表示一个生物所摄取的能量。对于植物来说， 它代表光合作用所吸收的日光能；对于动物来说，它代表动物 吃进的食物的能量。 2，同化量（A）: 对于动物来说，它是消化后吸收的能量，对 分解者是指对细胞外的吸收能量；对于植物来说，它指在光合 作用中所固定的能量，常常以总初级生产量表示。
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第九章+生态系统生态学
目录
第一节 生态系统的基本概念及特征 第二节 生态系统的能量流动和贮存 第三节 生态系统的物质循环 第四节 生态系统的信息传递 第五节 生态平衡
第九章+生态系统生态学
第一节 生态系统的基本概念及特征
一、生态系统的概念
一定的时间和空间范围内，生物和非生物成 分通过物质循环、能量流动和信息传递而相 互联系、相互依存所构成的具有结构和功能 的一个生态复合体。
小型无脊椎动物。 ➢ 使物质循环得以继续
❖ 非生物环境：气候因子、无机物质和有机物质
第九章+生态系统生态学
生态系统
三、 生 态 系 统 的 结 构
1、空间结构
❖垂直结构、水平结构
2、时间结构
❖群落演替 ❖周期性变化
3、营养结构
❖食物链、营养级、生态金字塔
第九章+生态系统生态学
物质循环
第系统，以微生物 对有机物的分解为主导作用。如落叶层
❖ 人类生态系统：以人类为主体的生态系
统，如城市生态系统
第九章+生态系统生态学
3.按人类活动及其影响程度
❖ 自然生态系统：如原始森林、荒漠、海洋 ❖ 半自然生态系统：人工草场、人工林场、
农田、农业生态系统等
❖ 人工生态系统：城市、人工气候室、宇宙
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❖四个基本条件：
➢ 生态系统是客观存在的实体，有时间 和空间的概念
➢ 由生物成分和非生物成分组成的 ➢ 以生物为主体 ➢ 各成员之间有机地组织在一起，具有
统一的整体功能。
第九章+生态系统生态学
二、生态系统的基本 组成成分
第九章+生态系统生态学
基本 组成
❖生产者：
➢生态系统物质循环和能量代谢的基础 ➢同时又为其他生物提供了栖息场所， ➢对环境的影响至关重要 在生态系统中的地位和作用是第一位，生态系统
飞船
第九章+生态系统生态学
第二节 生态系统的能量流动和贮存
一、食物链（food chain） 1、概念
生态系统中不同生物之间通过食物关系而形 成的链索式单向联系。 稻田生态系统：
水稻——稻飞虱——青蛙——蛇——鹰
第九章+生态系统生态学
2、食物链的类型：
❖ 捕食食物链：以绿色植物为基础， 从草食动物开始
第九章+生态系统生态学
4、生态系统具有自动调节的功能 ——返回稳定状态的能力
➢ 同种生物种群密度的调节 ➢ 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
第九章+生态系统生态学
五、 生 态 系 统 的 类 型
1.按非生物成分
➢ 陆地生态系统： ➢ 水域生态系统：海洋生态系统
淡水生态系统 ➢ 湿地生态系统
❖ 生物量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中 各营养级生物的重量关系，用g/m2表示。
❖ 能量金字塔：指一段时间内生态系统中各营养 级所同化的能量。[J/（m2 .年）]
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❖实例
“苜蓿——牛——男孩”生态金字塔
➢ 形式：植物-植食动物-肉食动物
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❖腐生食物链：
➢ 以死亡的有机体(植物和动物)及其排泄物为营 养源，从腐生物开始。
➢ 形式：动植物残体 一级腐食者 二级腐食者 三级腐食者
➢ 如：植物残体 蚯蚓 跳虫 螨类 细 菌
➢ 在许多生态系统中占据主要位置
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❖寄生食物链： ➢ 特点：以活的动、植物有机体为营养 源，以寄生方式存在的食物链。
❖ 上一营养级生物大部分自然死亡 ❖ 同化率<100% ❖ 各营养级要维持自身的生命活动
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能量
2）
能
流失
概念
量
用以反映食物链各营养级之间生物个体数 量、生物量和能量比例关系的图解模型
第九章+生态系统生态学
3）生态金字塔类型
❖ 数量金字塔：描述的是某一时刻生态系统中各 营养级的个体数量，可用(个数/1000m2)表示
能量流动
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四、生态系统的基本特征
1、生态系统是动态功能系统 ❖ 系统演替：总是处于不断发展、进化和
演变之中 ❖ 功能：物质循环、能量流动和信息传递
第九章+生态系统生态学
2、生态系统具有一定的区域特征
❖ 生态系统的结构和功能反映了一定的 地区特性
3、生态系统是开放的自持系统 ——代谢机能
第九章+生态系统生态学
2.按生物成分：
❖ 植物生态系统：植物和其所处的无机环
境构成的生态系统，以植物吸收太阳能为 主的生态系统，如森林生态系统
❖ 动物生态系统：主要由植物和动物组成，
以动物的行为为主导作用而影响该生态系 统，如鱼塘、牧场
第九章+生态系统生态学
2.按生物成分：
❖ 微生物生态系统：由细菌和真菌等微生
的核心
第九章+生态系统生态学
❖消费者：食草动物，食肉动物，杂食动物、
腐食动物、寄生动物
一级消费者——二级消费者——三级消费者形成 以能量流动的基础的营养结构 ➢ 作用： ——对初级生产物起着加工再生产作用 ——对其他生物种群数量起着调控作用
第九章+生态系统生态学
❖分解者：细菌、真菌、放线菌及土壤动物和
如：老鼠——跳蚤——细菌——病毒
第九章+生态系统生态学
❖混合食物链
➢ 构成食物链的各链节中，既有活食性生物成员， 又有腐食性生物成员。
如：稻草—牛—粪—蚯蚓—鸡（粪）—猪
（粪）—鱼
❖特殊的食物链 ：
如：瓶子草、猪笼草、捕蛇草
第九章+生态系统生态学
2、食物网（food web）
❖ 概念
在一个生态系统内存在多条食物链，这些 食物链彼此交错连接，形成网状结构。
第九章+生态系统生态学
3、营养级
❖ 食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位 置，即食物链上的每一环节称为营养级。
❖ 一个营养级指处于食物链上某一个环节上的 所有生物种类的总和。
❖ 多数为三、四级，一般不超过五级。
第九章+生态系统生态学
北极地区食物网：
4.生态金字塔
1）通过各食物链各营养级的能量是逐渐减 少的
❖ 形成原因：
➢生物成员许多是杂食性 ➢不同发育阶段、不同季节其食 性有改变 ➢食物种类和数量的变化
第九章+生态系统生态学
北极地区食物网：
❖食物网的意义：
➢ 使生态系统中各种生物成分之间产生直接或 间接的联系。
➢ 增加生态系统的稳定性与持续性。 ➢ 本质上是有机体之间一系列反复地吃与被吃
的相互关系，它是维持着生态系统相对平衡， 推动生物进化、促进自然界不断发展的动力。