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第五章 生态系统生态学 5.1 生态系统的一般特征 概念 组成、结构、功能 生态系统的稳定性 生态系统的服务功能 生态系统（ecosystem ）概念由来 英国植物生态学家 A．G．Tansley(187l一1955)于1935年首先提出来的。 Tansley兴趣广泛，他对植物群落学进行了深入的研究，发现土壤、气候和动物对植物的分布和丰度有明显的影响，于是提出了一个概念，即居住在同一地区的动植物与其环境是结合在一起的。他指出：“更基本的概念……是整个系统，它不仅包括生物复合体，而且还包括了人们称为环境的各种自然因素的复合体。……我们不能把生物与其特定的自然环境分开，生物与环境形成一个自然系统。正是这种系统构成了地球表面上具有大小和类型的基本单位，这就是生态系统。 生态系统 A.G.Tansley(1935年) 指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，称为生态系统。 生态系统的组成 生态系统特点 是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次； 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量和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过5－6个； 是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。 生态系统的结构 空间结构 时间结构 营养结构 食物链 食物网 一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后” 食物链和营养级 食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系。 物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。处于食物链某一环节上的所有生物种的总和称为营养阶层或营养级。 食物链 食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类: 牧食食物链：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。 腐食食物链：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。 食物网 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。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。 5.2 生态系统的功能 能量流动：生产者 → 消费者 → 分解者，单向 物质循环：生物 ← →环境，双向 信息传递：包括营养信息、化学信息、物理信息和 行为信息等，构成信息网。 Pimente（1961）试验 把卷心菜一部分种在单一的植物群中，另一部分种在约有300个物种的多年的农田群落中。经过15周的每周观察，发现在单一物种的种植区中，蚜虫、跳岬、鳞翅目昆虫猖獗发生，而在混种种植区则没有这种现象。 Paine（1966）观察 一个海湾的岩石潮间带的一种海星对潮间带群落的稳定性有显著作用。这种海星取食石鳖、双壳贝类、茗荷。在有海星存在的海区潮间带，实际上有15个物种共存。而在没有海星的试验区，则茗荷很快成为优势种，在同一年内茗荷又被贻贝和石劫 所排挤。三年后群落中的物种从15个减少到8个。 生态系统的稳定性 —生态平衡 生态平衡: 生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :一方面是系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力（抵抗力）;另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的恢复能力（恢复力）。 生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。 生态系统中的反馈 正反馈（左）和负反馈（右） 中国生态区划 生态系统的服务功能 生态系统服务：由自然系统的生境、物种、生物学状态、性 质和生态过程所生产物质及其所维持的良好 生活环境对人类的服务性能称生态系统服务。 生态系统服务的主要内涵： 生物生产 生物多样性的维护 传粉、传播种子 生物防治 环境净化 土壤形成及其改良 减缓干旱和洪涝灾害 调节气候 休闲、娱乐 文化、艺术素养－－生态美