生态系统(概念与结构).ppt

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1、生态系统,概念和特征结构功能演化,概念:生态系统 ecosystem在一定时空内，由生物群落和环境相互作用组成的一个整体。A community of organisms and their physical environment interacting as an ecological unit.,概念和特征,生态系统生态学 ecosystem ecology：以生态系统为对象，研究生态系统的组成要素、结构与功能、发展与演替，以及人为影响与调控机制的生态科学分支。,概念和特征,G.Tansley（1935）：生物与环境形成一个自然系统，这种系统构成了地球表面上各种大小和类型的基本单元，这就

2、是生态系统（ecosystem）.Tansley,A.G.1935.The use and abuse of vegetational concepts and terms.Ecology,16:284-307,苏卡乔夫 Sukachev V.N.(1944):地球表面的一个地段内，动物、植物、微生物与其他地理环境组成的功能单元（生物地理群落，biogeocoenosis）.,Lindeman R.(1934):Cedar Bog Lake“百分之十定律”Ricklefs R.E.(1979):生态学：物质循环和能量流动；相互作用；生态系统的能源来自太阳。Golley F.B.(1968):营

3、养级和能流研究；能流渠道 食物链；陆地生态系统能流分析的奠基人。,Odum,E.P.：营养动态和能流研究的新方法；生态学与社会科学的相结合的分析模式；Fundaments of ecology(1971)，Basic ecology(1983);不同的组织层次谱系，将生态系统的概念系统化。Odum,H.T.:美国弗洛里达的Silver Spring的能量收支研究（已成范例）；Energy basis for man and nature(1976)；System ecology:an introduction(1983),H.T.Odum（1983）创建的一整套能量的符号语言。,Carson

4、R.(1962):寂静的春天 污染对生态系统的影响；人类要限制自己的行动，不要破环生态系统的功能；促进了生态系统生态学与现代环境科学的结合；现代环境科学的基石。,Biodiversity(resources)(1969)Ecosystem management(1970s)Ecosystem health(for man)(1985)Sustainable development(1991)重大国际合作：IBP(International Biological Programme)(1960s)MAB(Man and the Biosphere Programme)(1971)IGBP(Int

5、ernational Geosphere Biosphere Program)(1986),基本特征：,概念和特征,有时空概念的复杂的大系统:多等级；多维；网状；复杂性高 一定的负荷力:carrying capacity;environmental capacity明确的功能和公益服务性能：功能单元；固能和能流；物质转换和物流；生态系统服务（ecosystem service）,基本特征：,概念和特征,自维持和自调控功能:开放性；进化适应导致协调和自我控制（同种种群密度；异种种群数量；生物与环境）；负反馈（negative feedback）机制。动态的、生命的特征：“个体发育”和“系统发育”

6、健康、可持续发展特性：进化的产物；与环境的协调和对环境变化的方应；人类的作用;sustainable development,研究方法：系统生态学模型模拟实验生态学,一个以昆虫为主的生态系统,生态系统研究的发展趋势,基础理论研究以结构和功能为基础。生态系统生产力；自然生态系统的稳定性；生态系统管理；生态系统的自维持模型；结合生态规划和生态设计。系统空间格局研究生态系统、区域和全球等多层次；尺度转换。,生态系统研究的发展趋势,研究方法的改善S；网络（如，CERN）；长期（LTER）微（微气候micro-climate、微环境micro-environment和微宇宙microcosm）；生态系统

7、定量研究；优化的生态系统模型,生态系统研究的发展趋势,自然科学与社会科学的结合学科交叉和交叉学科：生态经济、生态法学、生态哲学.等,生态系统的组成要素、结构及原理,组成要素：生物群落环境,组成要素的作用：一、生产者（producer）：自养生物：植物和光合细菌固定能量环境改造能量流动和物质循环的重要环节,二、消费者（consumer）的主要作用：异养生物（heterotroph）植食动物（herbivore）初级消费者肉食动物（carnivore）次级消费者:一级、二级等 杂食性动物食虫植物,三、分解者（decomposer）的主要作用:还原者（reducer）菌类：细菌、真菌、放线菌土壤原生

8、动物小型无脊椎动物,生态系统结构的基本原理 结构是生态系统的基本原理、空间结构分层（stratification）绿带（green belt）褐带（brown belt）相互作用(网络式结构)（interaction(network structure)）,生态系统结构的基本原理 结构是生态系统的基本原理、时间结构长时间尺度：地质演替中时间尺度：生态演替短时间尺度：昼夜、季节,生态系统结构的基本原理结构是生态系统的基本原理、主要差异生产者的大小和数量：陆地生态系统比水生生态系统的个体大，但数量少。代谢速率：陆地生态系统 水生生态系统。,生态系统结构的基本原理结构和功能的辩证关系结构和功能相互依

9、存：功能是要素和结构的动态过程；一定结构表现一定的功能，一定的功能有一定的系统结构产生。结构和功能相互影响结构和功能关系的多样化：,生态系统结构的营养结构食物链（food chain）牧食食物链（grazing food chain）或捕食食物链（predatory food chain）碎屑食物链（detritus food chain）或分解食物链（decompose food chain）寄生食物链（parasitic food chain）牧食食物链和碎屑食物链往往同时存在。,生态系统结构的营养结构食物网（food web）生态系统中，有不同类型的食物链，同一类型的食物链常常有多条。生

10、态系统中，一种生物不只属于一条食物链。,生态系统的开放、整体原理开放系统（open system）与外界的全方位交换开放的重要意义：输入和输出；要素间的交流；发展和可持续性,生态系统的开放、整体原理整体性原理整体性（holism）是生态系统最重要的特征：有机整体；在存在方式、目标和功能都体现了整体性。整体部分之和。各部分独立性下降，相互依存。各部分对整体都有贡献。,生态系统的主要类型,自然生态系统、半自然生态系统、人工生态系统陆地生态系统、水生生态系统其他：开放性（开放、封闭、隔离）；能量补加（自然无补加太阳供能、自然补加太阳供能、人类补加太阳供能、燃料供能城市工业系统）,展望系统多成分特征：复杂性系统多功能特征：线性与非线性系统的稳定性：开放系统与反应系统,