第7章生态系统.ppt
第七章 生态系统,7.1 系统观与生态系统,7.1.1“系统观念的引入”7.1.2 系统的基本性质7.1.3 系统方法7.1.4 生态系统的定义,7.1.1“系统”观念的引入,什么是“系统”定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分，结合而成的具有一定结构的功能整体。系统的三要素：（1）两个以上的组分组成（2）各组分相互联系，具有一定的结构（3）具有独立的、特定的功能,计算机系统,系统组分的整体性系统结构的有序性系统功能的整合特性系统结构、功能的可控性,7.1.2 系统的基本性质,1.系统组分的整体性,系统无论大小都具有一定边界 系统的水平分离特征：组分内尽量相同，组分间尽量相异 系统的垂直分离特征：子系统、子子系统,系统的边界。系统边界是区分系统内外的标志。系统边界有自然形成的，也有人为确定的。,系统的层次。在不同层次中组分间关系的强度不同。通常层次越低，组分间的关系强度越大。,2.系统结构的有序性,（1）系统的各个组分之间都有一定的量比关系。（2）系统内各组分通过各种联系相互作用、相互牵制。（3）系统各组分、各层次分工合作，各居其位、各司其职，共同完成系统的整体功能。,系统组分的量比关系。构成系统的多个组分在数量上有一定的比例关系。例如：H2O、H2O2。系统组分的空间关系。构成系统的多个组分在空间上有一定的位置排列关系。例如：,3.系统功能的整合特性,系统的整体功能不等于它各组分功能的相加，而是一种集体效应，既有各组分的功能，又有各组分之间交互作用产生的新功能，这种整体功能大于部分功能之和的特性称为系统功能整合特性。例如：蛋白质的酶功能是其组分氨基酸所没有的；又如：磷钾肥对水稻产量影响。（见下表）,表 磷钾肥对5个旱季水稻产量的影响,系统的整体功能是一种整体效应，不但反映各组分的独立功能，而且反映出各组分之间相互作用产生的新效应。这种新效应可能加强各组分原有的独立功能。系统的新效应也可能减弱各组分原有的独立功能。系统的新效应也可能是各组分原来没有的。组分功能与系统功能的关系通常被形象地表达为“1+1 2”。,2.系统分析过程,定性分析阶段 定量研究阶段 模型分析阶段 系统结构优化阶段,7.1.3 系统分析途径,黑箱法：完全忽略系统内部结构，只通过输入和输出的信息来研究系统的转化特性和反应特征的系统研究途径。白箱法：建立在对系统的组分构成及其相互联系有透彻了解的基础上的系统研究方法。灰箱法：黑箱与白箱结合。,7.1.4 生态系统的含义,生态系统是在一定时间、空间范围内，生物与生存环境、生物与生物之间密切联系，相互作用，通过能量流动、物质循环、信息传递构成的具有一定结构的功能整体。,生态系统的特征,生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次 内部具有自我调节能力 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能 营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和能量在流动中巨大损失，生态系统中营养级不会超过5-6个 动态系统,目前有关生态系统的研究工作,自然生态系统的保护和利用 生态系统调控机制的研究 生态系统退化的机制、恢复及其修复研究 全球性生态问题的研究 生态系统可持续发展的研究,7.2 生态系统的一般特征,7.2.1 生态系统的组成成分7.2.2 生态系统的一般结构7.2.3 生态系统的基本功能及过程7.2.4 生态系统的特点,7.2.1 生态系统的组成成分,生产者(producer)指能利用无机物制造有机物的自养生物，主要是绿色植物，也包括一些蓝绿藻、光和细菌及化能合成细菌。生产者完成有机物的合成过程，是生物圈生命活动能量的源头。深海的生产者化能自养硫化细菌,2.消费者(consumer)是指直接或间接利用绿色植物有机物作为食物源的异养生物。主要是指动物（草食动物、肉食动物、腐生动物、杂食动物）和寄生性生物。,3.分解者(decomposer),又称还原者，主要指细菌、真菌等微生物，也包括某些营腐生生活的原生动物。分解者的生态作用：通过动、植物残体有机物质的分解，使营养物质得到再循环，微生物种群得到恢复和繁衍。为碎屑食物链的各级生物提供了食物和物质基础。产生有调控作用的“环境激素”，对生态系统中其他生物的生长产生重大影响。改造地球表面的惰性物质。,4.无机环境,原料部分：光、氧、二氧化碳、水、无机盐类以及非生命的有机物质等；代谢过程的媒介部分：水、土壤、温度和风等；基层部分：岩石和土壤等。,25,池塘生态系统示意图,26,一个简单的陆地生态系统模式图,生态系统各成份的相互关系,7.2.2 生态系统的一般结构,就营养方式来说，一个完整的生态系都由生产者、消费者、分解者和无机环境等4个基本成分所组成，而且4个基本成分相互作用形成完整的体系。,生态系统的结构是指生态系统组分在空间、时间上的配置及组分间的能物流顺序关系。(一)物种结构(二)空间结构 1.水平结构 2.垂直结构（立体结构）(三)时间结构(四)营养结构,7.2.3 生态系统的基本功能,能量流动、物质循环和信息传递为生态系统的三个基本功能。,7.2.4 生态系统的特点,具有生命成分 具有空间结构 具有时间变化 具有自动调控功能 是开放系统,7.3 生态系统的类型,7.3.1 生态系统的类型7.3.2 一般生态系统概述 1.生物圈生态系统 2.水域生态系统 3.湿地生态系统 4.陆地生态系统 5.农业生态系统 6.城市生态系统,7.3.1 生态系统的类型划分1.按环境性质划分,2.按人类对生态系统的影响程度分,自然生态系统：凡是未受人类干扰和扶持，在一定空间和时间范围内，依靠生物和环境自身的自我调节能力来维持相对稳定的生态系统。人工生态系统：按人类的需求，由人类设计制造建立起来，并受人类活动强烈干预的生态系统。半自然生态系统：在自然生态系统的基础上，通过人工堆生态系统进行调节管理，使其更好地为人类服务的生态系统。,3.按生物成分分,草原生态系统 森林生态系统 热带雨林 亚热带常绿阔叶林 温带落叶林 寒温带针叶林,4.按生态系统的开放程度划分,隔离系统 封闭系统 开放系统,7.3.2 一般生态系统概述,1.生物圈生态系统 也叫生态圈，它由大气圈下层、水圈、土壤岩石圈以及活动于其中的生物组成。是地球表面最大的生态系统。,2.海洋生态系统,海洋生态系统的生态效应（1）影响全球物质循环（2）为人类提供丰富的产品（3）对人类环境产生重大影响（调节大气水热运动、调节气候；调节大气CO2、O2平衡；净化环境）,3.湿地生态系统,湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带，并兼有两种系统的某些特征。1971年湿地公约定义：“湿地系指不论其为天然或人工、常久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动，或淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。全世界共有湿地8.558106km2，占陆地总面积的6.4%（不包括滨海湿地），湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统类型。我国湿地大约有5.71107hm2。,湿地生态系统的效应,调节水循环，湿地还可以容纳地下水和地面水，具有排洪、蓄洪功能。净化环境。湿地称为“自然之肾”，在水分和化学物质循环中作为自然和人类废弃源的接受器的功能。调节气候。具有强大的物质生产能力。提供动物栖息地。,中国湿地植物具有种类多、生物多样性丰富的特点。据第一次全国湿地资源调查，我国湿地高等植物约有225科815属2 276种（包括种以下分类单元），分别占全国高等植物科、属、种数的63.7%、25.6和7.7。我国有湿地兽类7目12科31种；鸟类12目32科271种；爬行类3目13科122种；两栖类3目11科300种。此外，鱼类、甲壳类、虾类、贝类等脊椎和无脊椎动物种类繁多，资源十分丰富。我国有湿地水鸟12目32科271种，其中属国家重点保护的水鸟有10目18科56种，属国家保护的有益或者有重要经济、科学研究价值的水鸟有10目25科195种。在亚洲57种濒危鸟类中，中国湿地内就有31种，占54%；全世界鹤类有15种，中国有记录的就有9种，占60%；全世界雁鸭类有166种，中国湿地就有50种，占30%。,(1)湖泊湿地,陆地到开敞湖面的过渡带，在宏观上具有陆地景观，并以湿生植物为标志。包括湖滩地和河滩地。最大的淡水湖鄱阳湖区具有长江中下游最典型的湖泊湿地。湖泊湿地是地球上淡水的主要贮存库。,（2）沼泽,基本特征：地表常年过湿或有薄层积水。草根层、腐殖质层具有较强的蓄水力和透水能力。蕴藏着较大的生物生产力。素有“鱼米之乡”的珠江三角洲、江汉平原、洞庭湖平原，太湖平原都是从沼泽上开发的。,（3）海滨湿地,主要有以海滨盐生沼泽湿地为生境的红树林生态系统和以热带和温带海域的浅水海岸带为生境的海草生态系统。,红树林（Mangrove）,是一种稀有的木本胎生植物。所谓的红树林是指由红树科的植物组成，组成的物种包括草本、藤本红树。它生长于陆地与海洋交界带的滩涂浅滩，是陆地向海洋过度的特殊生态系。红树林是至今世界上少数几个物种最多样化的生态系之一，生物资源量非常丰富；红树林另一重要生态效益是它的防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。,4.陆地生态系统,森林生态系统 草原生态系统 荒漠生态系统 冻原生态系统,森林生态系统的效应：,涵养水源，保持水土 调节气候，增加降雨 放风固沙，保护农田 净化空气，防治污染 减低噪音，美化景观 提供燃料，增加肥源,草地生态系统,干草原 草甸草原 稀树干草原,三、荒漠、冻原生态系统,荒漠和冻原面积约 5107km2，约占陆地面积30%。（一）荒漠 主要分布在广阔的干旱、半干旱及部分湿润、半湿润地区上存在严重的荒漠化问题，危害着农田、牧场、交通及人民生活，造成土地生产力下降和环境退化。其中：中国土地荒漠化是人口总量超出脆弱环境的承受能力所造成的。,(二)冻原生态系统又称苔原生态系统,分布在高纬度地带和高山树线以上。气候特点：气候严寒（最热月平均温度不超过10），生长期短（不超过两个月），离地面不远就是永冻层，夏季土壤仅解冻到1520cm深处。基本特点：森林绝迹，但在过渡地带，可有片断森林，称为森林冻原。初级生产者：以苔藓地衣为主，也分布有一些草类和矮小的木本植物。,6.农业生态系统,人类有目的地利用农业生物与非生物环境之间、生物种群之间的相互作用规律，通过建立合理的生态系统结构和高效的生态机能，进行物质循环、能量转化和信息传递，并按人类理想要求进行物质生产的综合体系。,7.4 生态系统服务与管理,7.4.1 生态系统服务1.定义：是指人类直接或间接从生态系统得到的利益，是对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。,2.生态系统服务的内容,生产（包括生态系统的产品及生物多样性的维持等）基本功能（包括传粉、传播种子、生物防治和土壤形成等）环境效益（包括改良减缓干旱和洪涝灾害、调节气候、净化空气、废物处理等）娱乐价值（休闲、娱乐、文化、艺术和生态美学等）,目前提出了一种新的国民经济核算体系，即将生态系统服务价值以某种形式纳入国民经济核算体系，被称为“绿色国民帐户”或绿色GNP，并被称为衡量“可持续发展”进程的一个综合指标。,3.生态系统服务价值评价,能值分析法 物质量评价法 价值量评价法,
