森林生态系统结构和功能分析
《森林生态学》课件第五章生态系统
章生态系统
第一节 生态系统
一、概念
在一定空间范围内，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。
第一节 生态系统
2. 消费者
异养型生物，生活在生态系统中的各类动物和某
些腐生或寄生生物，只能依赖生产者生产的有机物为
量，即生产的速率。
总初级生产力(GPP) ：指单位时间和单位面积内绿
色植物通过光合作用所制造的有机物的总量〔包括植
物呼吸消耗掉的局部〕。
净初级生产力(NPP) ：指绿色植物除去呼吸消耗之
后的有机物的积累速率。
地球上绝大多数的生物的能量来源于生态系统的净
生产力。
第二节 生态系统的能量流动
第二节 生态系统的能量流动
增加的趋势；因此，净生产力在中年到达最高值。
第二节 生态系统的能量流动
各种生态系统的生产力比较：
➢
奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4级：
➢
最低：荒漠和深海，通常为0.1g/m2•天或少于2 •
天。
➢
较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕
地、半干旱草原、深湖和大陆架2 •天。
➢
较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖，3-10
第二节 生态系统的能量流动
四、生态系统的能量动态和储存
〔一〕名词解释
1. 与生产量有关的概念：
初级生产量：绿色植物所固定的太阳能或所制造的
有机物质。
净初级生产量：总初级生产量减去呼吸损失的局部。
总初级生产量(GPP)：在初级生产过程中，合成的
有机物质总量。
次级生产量：消费者的生产量。
森林生态系统服务功能及其价值评估
森林生态系统服务功能及其价值评估概述：森林是地球上最重要的生态系统之一，它们提供了许多重要的生态系统服务功能，对环境的维持和人类生存都起着至关重要的作用。
本文将对森林生态系统服务功能及其价值进行深入探讨与评估。
一、森林生态系统服务功能1. 气候调节森林通过吸收二氧化碳和释放氧气，对大气的成分和温度起到调节作用，有助于缓解全球变暖和气候变化的影响。
2. 水源涵养森林在地表水循环中发挥重要作用，能够吸收、储存和释放水分，维持河流、湖泊和地下水的水质和水量。
3. 土壤保护森林的根系能够稳定土壤，减少土壤侵蚀和水土流失，提高土壤的肥力和保护植被生长。
4. 生物多样性维护森林是地球上最重要的生物多样性热点之一，为许多动植物提供栖息地和食物源，维护了地球上丰富的生物多样性。
5. 碳储存森林是地球上最重要的碳汇之一，通过吸收大量的二氧化碳，有助于减缓全球气候变化的趋势。
6. 自然灾害防治森林可以减少洪水、滑坡、泥石流等自然灾害的发生，通过稳定土壤和吸收降水，减少灾害对人类社会的影响。
二、森林生态系统服务功能的价值评估1. 经济价值森林提供了许多重要的经济产品和服务，如木材、药品、果实等，为国民经济做出了巨大贡献。
2. 生态价值森林的生态系统服务功能对维持生态平衡和生物多样性至关重要，是人类社会可持续发展的基础。
3. 社会价值森林不仅为人类提供了丰富的自然资源，还是人们休闲娱乐、文化传承等活动的场所，对社会的文化和精神生活有着重要影响。
4. 文化价值森林在许多文化传统和宗教信仰中具有重要地位，是人们心灵寄托和情感纽带。
5. 教育价值森林是人们了解自然、接触自然、保护自然的重要场所，对教育事业有着重要的教育价值。
三、森林生态系统服务功能的保护与管理1. 加强森林保护通过建立国家公园、自然保护区等制度，保护和修复森林生态系统，减少人类活动对森林的破坏。
2. 提高公众意识加强环境教育和宣传，提高公众对森林生态系统服务功能的认识和重视，促进公众参与森林保护和管理。
森林生态系统组成与结构
7．3 食物链和食物网
生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被取食的关 系而在生态系统中传递，各种生物按其取食和被取食的关系 而排列的链状顺序称为食物链(food chain)
浮游植物→浮游动物→食草性鱼类→食肉性鱼类。 植物→青虫→蝗虫→蛙→蛇→鹰。
• 例如:
第1营养级 第2营养级 第3营养级 第4营养级 级
第5营养
生产------------食草------------食肉-----------二级肉食--------顶极肉食
者
动物
动物
动物
动物
2、营养级的能量是逐级减少
生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是 逐级减少的，减少的原因是：
• 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。
• 同化量(A)：对于动物来说，它是消化后吸收的能量； 对于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。
• 呼吸量(R)：指生物在呼吸等新陈代谢和各种活动中消 耗的全部能量。
① 各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级 的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者所利用；
② 各营养级的同化率也不是百分之百的，总有一部分变 成排泄物而留于环境中，为分解者所利用；
③各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部 分能量，这部分能量变成热能而耗散掉。
3、营养级一般只有四、五级
• 生产量(P)：指生物在呼吸消耗后净剩的同化能量值， 它以有机物质的形式累积在生物体内或生态系统中。对 于植物来说，它是净初级生产量；对于动物来说，它是 同化量扣除呼吸量以后净剩的能量值，即P=A—R。
森林生态系统
森林生态系统森林生态系统是森林群落与其环境在功能流的作用下形成一定结构、功能和自调控的自然综合体，是陆地生态系统中面积最多、最重要的自然生态系统。
与其他陆地生态系统相比，是生物种类最多、结构最复杂、能量转换和物质循环比较旺盛、生物生产力和现存量最大、稳定性程度较高和生态效益最强的生态系统。
它具有抗御风沙、涵养水源、保持水土、调节气候、净化环境和保护周围其他生态系统等作用。
因此，在维持自然界的生态平衡，改善人类生存环境方面，森林生态系统的作用是应予以首先考虑的重要因素。
主要实例类型和特点：热带雨林生态系统，常绿阔叶林生态系统，落叶阔叶林生态系统及寒温带针叶林生态系统等。
其中：热带雨林生态系统：主要分布在赤道两侧纬度20°范围内，这些地区年平均温度约23—28℃，年降水量一般超过2000毫米；终年高温多雨，土壤多砖红壤。
丰富的热量和季节分配均匀而又充足的水分为生物的生存提供了优越条件。
世界热带雨林分为三大群系类型：即印度马来雨林群系；非洲雨林群系；美洲雨林群系。
我国的热带雨林主要分布在台湾省南部、海南岛、云南南部河口和西双版纳地区。
此外，在西藏自治区墨脱县境内也有热带雨林的分布，这是世界热带雨林分布的最北边界。
其特点主要有：①种类组成特别丰富；②群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显；③藤本植物及附生植物极丰富；④常具板状根和支柱根；⑤茎花现象很常见；⑥寄生植物很普遍；⑦热带雨林的植物终年生长发育；⑧动物种类极其丰富等。
常绿阔叶林生态系统：常绿阔叶林发育在湿润的亚热带气候地带。
南北美洲、非洲、大洋洲均有分布，但分布的面积都不大。
在亚洲除朝鲜、日本有少量分布外，以我国分布的面积最大，分为四个植被亚型，即典型常绿阔叶林（栲类林、青冈林、石栎林、润楠林、木荷林）、季风典型常绿阔叶林（栲-厚壳桂林、栲-木荷林）、山地常绿阔叶苔藓林（栲类苔藓林、青冈苔藓林）和山顶苔藓矮曲林（杜鹃矮曲林、吊钟花矮曲林）。
森林生态系统功能与服务供给
森林生态系统功能与服务供给森林是地球上最重要的生态系统之一，它们不仅提供了丰富的生物多样性，还为人类提供了许多重要的生态系统功能和服务。
本文将探讨森林生态系统功能与服务供给的重要性及其对人类福祉的影响。
一、生态系统功能森林为地球上的生物圈提供了许多重要的生态系统功能。
首先，森林是碳循环的关键部分，通过吸收大量的二氧化碳，可以缓解全球变暖，并减少温室气体的排放。
森林还为地球上的气候调节提供了重要的贡献，通过蒸腾作用，森林可以调节气温和降雨量，并减少水循环过程中的演替。
其次，森林还担负着重要的水资源保护功能。
森林的植被可以拦截和过滤大量的雨水，有效地保护水源不受污染。
森林中的树木根系也有助于减少水土流失和洪水的发生。
同时，森林还可以增加土壤保持能力，降低土壤侵蚀的风险，维护生物多样性和生态平衡。
此外，森林还提供了重要的土壤保持和改良功能。
通过树木的根系和腐殖质的分解，森林可以改善土壤质量，并提供养分供给给其他生物。
森林的植被也有助于固定土壤，防止滑坡和土壤侵蚀的发生。
二、服务供给森林不仅提供了丰富的生态系统功能，还为人类提供了许多重要的生态系统服务。
首先，森林为人们提供了木材和其他森林资源。
木材在建筑、家具制造等领域有着广泛的应用，而其他森林资源如草药、水果等也为人们提供了丰富的食物和药物来源。
其次，森林还为人类提供了重要的生态旅游资源。
许多人前往森林进行度假和休闲活动，享受大自然的美景和宁静。
森林中的生态旅游还为当地经济发展提供了动力，创造了就业机会，并促进了当地社区的发展。
此外，森林还提供了重要的水源保护服务。
许多主要的河流和湖泊都是由森林提供的水源供给。
森林的植被可以净化水源，提供清洁的水资源给人们使用。
同时，森林还为人类提供了重要的氧气来源，通过光合作用释放出氧气，维持着地球上生物的生存。
三、人类福祉森林生态系统功能与服务供给对人类福祉有着重要的影响。
首先，森林的生态系统功能可以减缓气候变化和环境污染的影响，保护人类居住的地区不受自然灾害的侵害。
森林生产力的概念
森林生产力的概念森林生产力是指森林生态系统中通过光合作用将太阳能转化为有机物的速率，也是森林对外部环境的能量和物质利用能力的表征。
森林是地球上最为庞大、复杂的生态系统之一，其生产力的高低直接关系到生物多样性、碳循环、土壤保护等生态系统功能的发挥和可持续发展。
本文将从森林生态系统结构、功能以及人类活动的影响等方面探讨森林生产力的概念。
森林生态系统结构主要包括森林物种组成、植被结构和栖息地特点。
森林生长主要依靠光合作用，将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物，并释放出氧气。
植被结构和物种组成的多样性是森林生产力的重要决定因素。
丰富的植被结构和多样性的物种组成能够提高森林生态系统对资源的利用效率，增加光合作用的速率，从而提高森林的生产力。
森林生态系统的功能主要包括生物多样性维持、土壤保护、水源涵养、碳循环等。
生物多样性维持是森林生态系统的核心功能之一，不同物种之间的相互作用能够提高森林的生产力和抵抗外界干扰的能力。
森林能够通过根系和植物叶片的覆盖，保护土壤不被侵蚀，从而维护土壤的肥力和水源的质量。
水源涵养是森林的重要功能之一，森林植被能够拦截降水、减缓径流速度，使水分得以有效储存，供给地下水和河流，维持地表水平衡。
森林通过光合作用吸收大量二氧化碳，释放氧气，是碳循环的重要环节，具有重要的生态功能和环境效益。
人类活动对森林生产力的影响主要有森林破坏、林地利用变化和环境污染等方面。
森林破坏包括森林采伐、火灾、疾病虫害等，这些因素都会直接破坏森林的结构和功能，降低森林的生产力。
林地利用变化包括森林转化为农田、城市建设用地等，这些活动会破坏森林生态系统的完整性，导致植被种类减少、物种丧失和生态系统功能弱化。
环境污染对森林生产力的影响主要体现在空气污染和土壤污染方面，这些污染物能够影响森林植物的光合作用和营养吸收，降低森林的生产力。
为了维护和提高森林生产力，需要进行有效的管理和保护。
首先，需要加强对森林生态系统的监测和调查，了解森林的物种组成、植被结构和栖息地特点等，为科学管理提供依据。
七年级森林生态系统组成生物及特点
生态系统是由生物群落和它们所处的非生物环境组成的，它们之间相互作用以及与周围环境的相互作用决定了生态系统的结构和功能。
森林生态系统是地球上最重要的生态系统之一，由不同类型的植物和动物组成。
以下是七年级森林生态系统组成生物及特点的详细介绍：1.森林植被：森林植被是森林生态系统的主要组成部分。
森林植物主要包括树木、灌木、藤本植物等。
森林植物具有以下特点：-高度变化：森林植被通常由多层次的植物组成，从低矮的草本植物到高大的乔木。
这种垂直层次分布为不同种类的生物提供了不同的生活环境。
-对光的竞争：森林植物在光的利用方面表现出强烈的竞争，高大的乔木通常会遮挡低层植物的阳光，导致低层植物生长困难。
-多样性：森林植被具有高度的物种多样性，多种不同类型的植物共同生长在同一个区域，形成了一个复杂的生态系统。
2.森林动物：森林是许多动物的栖息地，包括哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物以及无脊椎动物等。
森林动物具有以下特点：-适应性强：森林动物根据其生活环境的特点发展出了各种各样的适应性特征，如树栖动物的爪子和尾巴的形状和功能的变化，以及嗅觉和听觉的敏锐度等。
-种类繁多：森林生态系统中存在着大量的动物物种，从小型昆虫到大型食草动物和捕食动物，各种不同的动物相互依存，共同维持着生态平衡。
3.土壤生物：森林生态系统中的土壤是一个复杂而丰富的生物环境，它包含了大量的微生物、蚯蚓、昆虫等。
土壤生物具有以下特点：-分解有机物：土壤中的微生物可以分解枯叶、枝干等有机物，将它们转化为可供植物吸收的养分，这一过程被称为分解。
-土壤保持：土壤生物通过将有机物和根系固定在土壤中，有助于保持土壤的稳定性和防止水土流失。
-影响植物生长：一些土壤生物与植物形成共生关系，如根瘤菌与豆科植物共生可以提供植物所需的氮营养。
4.微生物：微生物在森林生态系统中扮演着非常重要的角色。
它们包括细菌、真菌和原生生物等。
微生物具有以下特点：-分解和循环：微生物是森林生态系统中主要的分解者，通过分解有机物质将其还原为无机物质，并对养分的循环和转化起重要作用。
森林生态系统
第四小组
地球上森林生态系统的主要类型 有四种，即热带雨林，亚热带常 绿阔叶林，亚热带落叶阔叶林和 北方针叶林，是陆地上生物总量 最高的生态系统，对陆地生态环 境有决定性的影响。
森林生态系统分布在湿润或较湿 润的地方，其主要地点是动物总类繁 多，群落的结构复杂，种群的密度和 群落的结构能长期处于稳定的状态。
森林中的植物以乔木为主，也有少量灌 木和草本植物。森林中还有种类繁多的 动物。森林中的动物由于在树上容易找 到丰富的食物和栖息产所，因而营树栖 和攀缘生活的种类特别多，如犀鸟、避 役、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼镜猴和 长臂猿等。
森林不仅能够为人类提供大量的木材和都中 林副业产品，而且在维持生物圈的稳定、改 善生态环境等方面起着重要的作用。例如， 森林植物通过光合作用，每天都消耗大量的 二氧化碳，释放出大量的氧，这对于维持大 气中二氧化碳和氧含量的平衡具有重要意义。 又如，在降雨时，乔木层、灌木层和草本植 物层都能够截留一部分雨水，大大减缓雨水 对地面的冲刷，最大限度地减少地表径流。 枯枝落叶层就像一层厚厚的海绵，能够大量 地吸收和贮存雨水。因此，森林在涵养水源、 保持水土方面起着重要作用，有“绿色水库” 之称。
森林生态系统介绍结束
谢谢大家
森林生态系统组成与结构
? 例如:
第1营养级 第2营养级 第3营养级 级
第4营养级
第5营养
生产------------食草------------食肉-----------二级肉食--------顶极肉食
者
动物
动物
动物
动物
2、营养级的能量是逐级减少
生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是 逐级减少的，减少的原因是：
所谓林德曼效率lindemanefficiency是指n1营养级所获得的能量占n营养级获得能量之比这是lindeman的经典能流研究所提出的它相当于同化效率生产效率和消费效率的乘积即也有学者把营养级间的同化能量比值即an1an视为标准效率根据林德曼测量结果这个比值大约为110曾被认为是一项重要的生态学定律
7．2．2 生产者
生产者(producer) --- 以简单的无机物制造食物的自养生物(autotroph)。
主要是绿色植物， 它能利用太阳能 把简单的无机物 质制造成有机物 质。
7．2．3 消费者
消费者(consumer)--不能利用无机物质制造有机物质， 而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，因此属 于异养生物(heterotroph)。 可分为3类：
（2）功能上的标志 ①能量受阻： a 初级生产者营养级上的阻碍，第一性生产力的下降 b 各级消费者营养级上的阻碍 ，食物链关系中断。 ② 物流中断
生态平衡破坏（失调）的原因 （1）自然因素 （2）人为因素
? 人类对自然资源不合理的开发利用 ? 人类对自然环境污染的污染
复习思考题
1．构成生态系统的主要成分是什么，它们如何构成生态系 统?
?由于能流在通过各营养 级时会急剧地减少，所以 食物链就不可能太长，生 态系统中的营养级一般只 有四、五级，很少有超过 六级的。
森林生态学基础—森林生态系统组成与结构
第7章森林生态系统组成与结构生态系统就是生物群落+环境，它是由于不断进行着的物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。
生态系统包括生产者、消费者、分解者和非生物环境四大基本成分。
因此，生态学也是研究生态系统组成结构和功能的科学。
7.1 生态系统的基本概念7.1.1 生态系统的基本概念系统（system）是指彼此间相互作用、相互依赖的事物有规律地联合的集合体，是有序的整体。
一般认为，构成系统至少要有3个条件：（1）系统是由许多成分组成的；（2）各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系、互相作用的；（3）系统具有独立的、特定的功能。
生态系统（ecosystem）就是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地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。
地球上的森林、荒漠、湿地、海洋、湖泊、河流等，不仅它们的外貌有区别，生物组成也各有其特点，生物和非生物构成了一个相互作用、物质不断地循环、能量不停地流动的生态系统。
生态系统这个概念是由英国生态学家坦斯利（Tansley，1936）提出。
他认为，“更基本的概念是……完整的系统（物理学上所谓的系统），它不仅包括生物复合体，而且还包括人们称为环境的全部物理因素的复合体。
……我们不能把生物从其特定的、形成物理系统的环境中分隔开来。
……这种系统是地球表面上自然界的基本单位。
……这些生态系统有各种各样的大小和种类。
”因此，生态系统这个术语的产生，主要在于强调一定地域中各种生物相互之间、它们与环境之间功能上的统一性。
生态系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类学的单位。
前苏联生态学家苏卡切夫（1944）所说的生物地理群落（biogeocoenosis）的基本含义与生态系统概念相同。
生态系统思想的产生不是偶然的，而是有其一定的历史背景。
7.1.2森林生态系统的基本概念森林生态系统概括的讲，它是一个由生物、物理和化学成分相互作用、相互联系非常复杂的功能系统。
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森林生态系统结构和功能分析
概述
森林是地球上最大的生态系统之一，对地球的生态平衡和气候调节
起着重要作用。
森林生态系统主要由植物、动物和非生物要素组成，
其结构和功能的分析对于了解森林的生态特征、保护和可持续利用至
关重要。
1. 森林生态系统的结构分析
森林生态系统的结构是指森林内各个组成部分之间的关系以及它们
的空间分布。
主要包括森林的植被组成、物种多样性和地位、植物的
群落结构以及森林的垂直分层。
1.1 森林的植被组成
森林的植被组成是森林生态系统的基本组成部分，直接影响着森林
的结构和功能。
不同的植被组成会导致不同的生态特征和生态过程。
通过对森林的植被组成进行分析，可以了解森林中不同植物群落的分
布及其相互作用。
1.2 物种多样性和地位
物种多样性是森林生态系统的重要特征之一，指的是森林中不同物
种的数量和种类之间的多样性。
物种多样性的高低与森林生态系统的
稳定性和可持续性密切相关。
通过分析森林中的物种多样性和地位，
可以了解森林生态系统的生态完整性及其对内外界环境的相应变化。
1.3 植物的群落结构
植物的群落结构指的是森林中不同植物种群之间的相互关系和组成。
植物之间的竞争、合作以及生活空间的利用对森林的生态功能具有重
要影响。
通过植物群落结构的分析，可以了解森林中植物种群的分布
规律和生态过程。
1.4 森林的垂直分层
森林的垂直分层是指森林内植物在空间上的分层结构。
不同层次的植物具有不同的功能和生态适应能力，形成了复杂的垂直生态结构。
通过垂直分层的分析，可以了解森林生态系统的生态位分布、能量流动和物质循环。
2. 森林生态系统的功能分析
森林生态系统功能是指森林生态系统在各种生态过程中发挥的作用和提供的生态服务。
主要包括气候调节、水源涵养、土壤保持、生物多样性维持和有机物分解等功能。
2.1 气候调节
森林生态系统通过调节大气中的温湿度和气体成分，影响着地球的气候变化。
森林通过吸收二氧化碳和释放氧气，在一定程度上减缓了全球气候变暖的速度。
同时，森林还通过蒸腾作用和蒸发作用来调节降水量和相对湿度，维持地球的水循环。
2.2 水源涵养
森林生态系统在水循环中具有重要的作用，能够调节地表和地下水的流动以及水资源的分配。
森林通过土壤的渗透性，保持降雨水的入渗速率，减少了地表径流和洪水的发生。
同时，森林的植物根系能够固定土壤，保护水源地的水质。
2.3 土壤保持
森林生态系统对土壤的保持和改良具有重要意义。
森林的植物根系能够增加土壤的结构和稳定性，减少土壤侵蚀和土地退化。
森林植物的掉叶和分解产物也能够提供有机质，改善土壤的肥力和水分保持能力。
2.4 生物多样性维持
森林生态系统是地球上最富有生物多样性的生态系统之一，拥有众多物种和复杂的生态网络。
森林的植物和动物之间形成了复杂的食物链和相互依存关系。
维持森林生态系统的完整性和稳定性对于保护和恢复生物多样性至关重要。
2.5 有机物分解
森林生态系统是有机物分解的重要场所，其中包括植物和动物的死亡、腐木分解、土壤有机物分解等过程。
这些过程能够释放出养分和能量，促进土壤养分循环和生态系统的再生。
结论
森林生态系统的结构和功能分析是了解森林生态特征、保护和可持续利用的基础。
通过分析森林的植被组成、物种多样性和地位、植物的群落结构以及森林的垂直分层等结构特征，可以了解森林内植物和动物之间的相互关系和空间分布规律。
同时，通过分析森林的气候调节、水源涵养、土壤保持、生物多样性维持和有机物分解等功能，可以了解森林生态系统在各种生态过程中的作用和提供的生态服务。
这些分析结果为森林生态系统的保护和管理提供了科学依据。