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)。