生态学基础1生态系统生态学

- 自然生态系统 (Natural ecosystem), 半自然生态系统 (seminatural ecosystem), 人工生态系统 (artificial ecosystem)
- 开放生态系统 (Opened ecosystem), 封闭生态系统 (closed ecosystem), 隔离生态系统 (isolated ecosystem)。
一般，生产量与生物量之间的关系比较复杂，生物量大， 生产量不一定大，同样，生物量小，生产量也不一定小。如浮 游植物生物量小，但生产量通常较大；而大型植物生物量大， 但生产量不一定大，如下图。
生产减少量
生物量、生产量和周转率的关系
2.2 生态系统中的初级生产
1) 初级生产的能量来源
1.2 生态系统的组成成分（components）
Six components (Four fundamental components)
Three functional group
1.3 生态系统的营养结构 (trophic structure)
营养级位、食物链/网 生态系统的各种成分，不断进行物质交换和能
- 应用：水体富营养化（水华暴发）受什么控制？
1. 4 生态系统的功能 (ecosystem function)
生态系统的基本功能（Basic function）
- 物质循环（Matter cycles） - 能量流动 （Energy flow） - 信息交换 （Information exchange）
主要来自绿色植物光合作用固定的太阳能： 12H2O+6CO2+2968kJ(光能) C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
通过光合作用，每吸收6摩尔CO2就等于固定709千卡 能量（1焦耳=0.239卡，或者，1卡=4.18焦耳）。
一般通过氧弹卡式热量仪可测出任何一种生物的热 当量。如，经测定，植物的叶每克干重的能量为17.694焦 耳，根19.748焦耳，种子21.192焦耳。
- NP = GP －R
育阶段。
Types of ecosystem
- 陆地生态系统 (Terrestrial ecosystem) (forest, grassland, desert, tundra), 水生生态系统 (aquatic ecosystem ) (freshwater, marine), 湿地生态系统 (wetland ecosystem).
2. 生态系统的物质生产与能量流动
2.1 生态系统物质生产的基本概念 ⑴ 初级生产和次级生产
① 初级生产（Primary production）：绿色植物（自 养生物）通过光合作用将无机物转变成有机物并把 太阳能转变成化学能的过程（严格说来，应包括化 能合成生物）。 ② 次级生产（Secondary production）：除了自养生 物以外的其它有机体生产有机物质的过程。包括各 级消费者和分解者生产有机物质的过程。
2) 初级生产力、总初生产力和净初生产力
- 总初级生产量（Gross primary productivity，GP）： 植物在单位面积、单位时间内，通过光合作用固定 太阳能的量。
- 净初级生产量（Net primary productivity，NP）： 生态系统中自养生物自身呼吸消耗（R）后剩余的有 机物质的量（或能量）。
⑵ 生产力（量）和生物量（现存量）
① 生产力(productivity)或生产量(production) ：用P表示。
是指在一定时间段内某一种群生产出的有机物质的定量（数量、 重量或能量）。
生产率(production rate)：单位时间内的生产量。
生产力、生产量和生产率通常不加以严格区分。
② 生物量(biomass)（现存量standing crop)：某一特定观察
生态系统可大可小，小到动物的肠道是微生态系统， 大到整个生物圈，是地球上最大的生态系统。
生态系统的特点
– 生态学上一个主要的结构功能单位，生态学研 究上的最高层次；
– 具有自我调节能力； – 具有三大功能：物质循环、能量流动和信息传
递； – 生态系统营养级数目的多少受限于生产者固定
的最大能值和能量在流动中的巨大损失； – 生态系统是一个动态系统，要经历一系列的发
时刻，某一空间范围内现有有机体的多少。用B表示，单位：数 量、重量或能量/单位面积。
③ 周转率(turnover rate)和周转期(turnover time)
周转率：是指在特定时间段内新加入的生物量占总生物量的 比率。（其倒数为周转期）
④ 生产量与生物量的比较
经调查，某池塘现有鱼类数量1000kg/ha应称为 ？该池 塘每年每公顷生产1000kg鱼，可称为 ；
1. Concepts and features of Ecosystem
1.1 生态系统(ecosystem)的定义
定义：在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生 物群落）与其环境之间由于不断进行的物质循环和 能量流转过程而形成的统一整体。
生态系统 = 生物群落 + 非生物环境
ecosystem （Tansley，1936，英国）= biogeocoenosis （生物 地理群落，俄国，苏卡切夫，1944）
量流动而形成紧密联系的网络结构。 生态系统内各种生物之间通过营养关系，建立
各种食物链和食物网。 （请分析池塘生态系统的结构）
图一
个简化 的草原 生态系 统食物 网
下行控制（top-down effect）和上行控制 （bottom-up effect）
根据食物链的理论，物质和能量沿着食物链传递。即有：浮游 植物—浮游动物—食浮游动物鱼类—食鱼性鱼类。
处于食物链中间位置的这些物种种群数量，是受食物限制还是 受捕食者控制？即所谓的上行控制和下行控制。
- 下行效应：是指较低营养阶层的种群结构（多度、生物 量、物种多样性等）依赖于较高营养阶层物种（捕食者 控制）的影响（自上而下）。
- 上行效应：是指较低营养阶层的密度、生物量等决定较 高营养阶层的种群结构（由资源限制，自下而上）。