第六章生态系统生态学课件.ppt

1、第六章第六章 生态系统生态系统n第一节第一节 生态系统概论生态系统概论n第二节第二节 生态系统的组成生态系统的组成n第三节第三节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 n第四节第四节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环n第五节第五节 生态系统中的信息传递生态系统中的信息传递n第六节第六节 生态系统平衡及其调节生态系统平衡及其调节第一节第一节 生态系统概论生态系统概论 n一、生态系统的定义一、生态系统的定义n1 定义的提出定义的提出：英国生态学家A.G.Tansley 1935年最早提出n基本的概念是完整的系统（物理学上所谓系统），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

2、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的大小和种类。n2 生态系统的现代定义：生态系统的现代定义：生态系统就是在一定的生态系统就是在一定的时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环、能量流动和信息传递而相互作不断的物质循环、能量流动和信息传递而相互作用、相互依存的统一体，构成一个生态学的功能用、相互依存的统一体，构成一个生态学的功能复合体。复合体。本节重点本节重点:生态系统的概念及特点生态系统的概念及特点n实例实例土壤系统：土壤系统：n土壤对生物的影响：土壤的

3、结构和物化性质次定着什么植物能够在它上面生长、什么动物能够在它里面居住；n生物对土壤的影响：n植物的根系对土壤有很强的固定作用，减缓土壤侵蚀；n动植物残体经过细菌、真菌和无脊椎动物的分解作用而变为土壤中的腐殖质，增加土壤肥力，为植物提供各种营养物质。n土壤与生物相互作用，形成相互依存的系统：n这种系统的稳定性需要生物因素与环境因素的共同维护。n缺乏植物保护的土壤(包括那些受到人类破坏的土壤)很快就会遭到侵蚀和和淋溶而变为不毛之地。n生态系统是现代生态学的重要研究对象，20世纪60年代以来，许多生态学的国际研究计划均把焦点放在生态系统.n如国际生物学研究计划（IBP）其中心研究内容是全球典型生态

4、系统（包括陆地、淡水、海洋等）的结构、功能和生物生产力；n人与生物圈计划（MAB）重点研究人类活动与生物圈的关系；n成立了“生态系统保持协作组（ECG）”，其中心任务是研究生态平衡及自然环境保护，以及维持改进生态系统的生物生产力。目前有关生态系统的研究，主要集中在5个方面：n1.自然生态系统的保护和利用：自然生态系统的保护和利用：n各种各样的自然生态系统具有和谐、高效和健康的共同特点，各种各样的自然生态系统具有和谐、高效和健康的共同特点，许多野外研究表明，自然生态系统中具有较高的物种多样性和许多野外研究表明，自然生态系统中具有较高的物种多样性和群落稳定性。一个健康的生态系统比一个退化的生态系统

5、更有群落稳定性。一个健康的生态系统比一个退化的生态系统更有价值，它具有较高的生产力，能满足人类物质的需求，还给人价值，它具有较高的生产力，能满足人类物质的需求，还给人类提供生存的优良环境。因此，研究自然生态系统的形成和发类提供生存的优良环境。因此，研究自然生态系统的形成和发展过程、合理性机制、以及人类活动对自然生态系统的影响，展过程、合理性机制、以及人类活动对自然生态系统的影响，对于有效利用和保护自然生态系统均有较大的意义。对于有效利用和保护自然生态系统均有较大的意义。n2.生态系统调控机制的研究：生态系统调控机制的研究：n生态系统是一个自我调控（生态系统是一个自我调控（Self-regula

6、tion）的系统，这方面的）的系统，这方面的研究包括：自然、半自然和人工等不同类型生态系统自我调控研究包括：自然、半自然和人工等不同类型生态系统自我调控的阈值；自然和人类的阈值；自然和人类活动引起局部和全球环境变化带来的一系活动引起局部和全球环境变化带来的一系列生态效应；生物多样性、群落和生态系统与外部限制因素间列生态效应；生物多样性、群落和生态系统与外部限制因素间的作用效应及其机制。的作用效应及其机制。n3.生态系统退化的机制、恢复及其修复研究：生态系统退化的机制、恢复及其修复研究：n在人为干扰和其他因素的影响下，有大量的生态系统处于不良状态，在人为干扰和其他因素的影响下，有大量的生态系统处

7、于不良状态，承载着超负荷的人口和环境负担、水资源枯竭、荒漠化和水土流失承载着超负荷的人口和环境负担、水资源枯竭、荒漠化和水土流失在加重等，脆弱、低效和衰退已成为这一类生态系统的明显特征。在加重等，脆弱、低效和衰退已成为这一类生态系统的明显特征。这方面的研究主要有：由于人类活动这方面的研究主要有：由于人类活动而造成逆向演替或对生态系统而造成逆向演替或对生态系统结构、重要生物资源退化机理及其恢复途径；防止人类与环境关系结构、重要生物资源退化机理及其恢复途径；防止人类与环境关系的失调；自然资源的综合利用以及污染物的处理。的失调；自然资源的综合利用以及污染物的处理。n4.全球性生态问题的研究全球性生态

8、问题的研究n近几十年来，许多全球性的生态问题严重威胁着人类的生存和发展，近几十年来，许多全球性的生态问题严重威胁着人类的生存和发展，要靠全球人类共同努力才能解决的问题，如臭氧层破坏、温室效应、要靠全球人类共同努力才能解决的问题，如臭氧层破坏、温室效应、全球变化等。这方面的研究重点在：全球变化对生物多样性和生态全球变化等。这方面的研究重点在：全球变化对生物多样性和生态系统的影响及其反应；敏感地带和生态系统对气候变化的反应；气系统的影响及其反应；敏感地带和生态系统对气候变化的反应；气候与生态系统相互作用的模拟；建立全球变化的生态系统发展模型；候与生态系统相互作用的模拟；建立全球变化的生态系统发展模

9、型；提出全球变化中应采取的对策和措施等。提出全球变化中应采取的对策和措施等。n5.生态系统可持续发展的研究生态系统可持续发展的研究n过去以破坏环境为代价来发展经济的道路使人类社会过去以破坏环境为代价来发展经济的道路使人类社会走进了死胡同，人类要摆脱这种困境，必须从根本上走进了死胡同，人类要摆脱这种困境，必须从根本上改变人与自然的关系，把经济发展和环境保护协调一改变人与自然的关系，把经济发展和环境保护协调一致，建立可持续发展的生态系统。研究的重点是：生致，建立可持续发展的生态系统。研究的重点是：生态系统资源的分类、配置、替代及其自我维持模型；态系统资源的分类、配置、替代及其自我维持模型；发展生态

10、工程和高新技术的农业工厂化；探索自然资发展生态工程和高新技术的农业工厂化；探索自然资源的利用途径，不断增加全球物质的现存量；研究生源的利用途径，不断增加全球物质的现存量；研究生态系统科学管理的原理和方法，把生态设计和生态规态系统科学管理的原理和方法，把生态设计和生态规划结合起来；加强生态系统管理（划结合起来；加强生态系统管理（ecosystemmanagement）、保持生态系统健康（）、保持生态系统健康（ecosystemhealth）和维持生态系统服务功能（和维持生态系统服务功能（ecosystemservice）。）。n二、二、生态系统的特性生态系统的特性n1 生态系统属于生态学研究的最

11、高层次，也是生态学上一个主要结构与功能单位。n2生态系统具有一定的时空边界：客观实体性；n3生态系统的组成：生物+非生物成份n生态系统由相互作用的生物和非生物成份组成；n生物成份又可分为生产者、消费者和分解这三大功能群。n4生态系统的三大功能：能量流动、物质循环和信息传递n能量是单方向流动的，物质是可以被循环式利用的，信息传递则包括营养信息、化学消息、物理信息和行为信息；n通常，物种组成的变化、环境因素的改变和信息系统的破坏是导致自我调解失败的主要原因n5 生态系统具有自我调控能力：生物与环境进化适应的结果；n1）同种生物种群密度调节：有限环境中的种群波动普遍现象；n2）种间种群数量调节，多通

12、过食物链关系；n3）生物与环境之间相互适应的调节。n生态失衡：生态系统的结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力也越强。但这种自我调节能力是有限度的，超过限度，就失去了作用；n6生态系统是一个开放的系统，处于动态的变化之中；n开放性：生态系统是一个开放的系统，不断与环境之间进行物质、能量、信息的交换，从而维持系统的有序性；n动态性：生态系统中的生物随着时间的变化而发生、发展、死亡，而环境也处于不断地演变、更替之中，所以，生态系统也始终处于发生、形成和发展的动态过程之中，表现出生长、发育和衰亡的特征，体现了整体演化的规律。n7 生态系统营养级的数目通常不越过56个；n生态系统中营养级的数目受限于生

13、产者所固定的最大能值和这些能量在流动过程中的巨大损失。第二节第二节 生态系统的组成生态系统的组成 任何生态系统都是由生物成分和非生物成分两部分组成的任何生态系统都是由生物成分和非生物成分两部分组成的.n一、一、生态系统的非生物成分生态系统的非生物成分n无机元素与化合物：无机元素与化合物：直接参与物质循环；直接参与物质循环；n有机物质有机物质（蛋白质、糖类、脂类、（蛋白质、糖类、脂类、腐殖质腐殖质等）：联系生物与等）：联系生物与非生物的成分；非生物的成分；n气候及其它物理因素气候及其它物理因素：温度、压力、湿度、光照及其变化。：温度、压力、湿度、光照及其变化。n二、生物系统的生物成分二、生物系统

14、的生物成分n生态系统中的生物成分，按其在生态系统中发挥的作用和地生态系统中的生物成分，按其在生态系统中发挥的作用和地位可划分为三大类群：生产者、消费者和分解者；位可划分为三大类群：生产者、消费者和分解者；n由于功能类群的划分是按其在生态系统中的功能为依据的，由于功能类群的划分是按其在生态系统中的功能为依据的，与分类类群无关，所以又被称为生态系统的三大功能类群。与分类类群无关，所以又被称为生态系统的三大功能类群。看看这个小生态系统中哪些是生产者、消费者和分解者?图片资料来源：德国环境部（Bundesumweltministerium)n1 生产者（生产者（producers），），又称初级生产者

15、（又称初级生产者（primary producers），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一），指自养生物，主要指绿色植物，也包括一些化能合成细菌。些化能合成细菌。n这些生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太这些生物能利用无机物合成有机物，并把环境中的太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中。初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转初级生产者也是自然界生命系统中唯一能将太阳能转化为生物化学能的媒介。化为生物化学能的媒介。n2 消费者（消费者（consumers）异养生物：异养生物：直接或间接以直接或间接以自养生物为食；自养生物为

16、食；n草食动物（一级消费者）草食动物（一级消费者）：直接以生产者为食，如食：直接以生产者为食，如食草昆虫、哺乳动物等；草昆虫、哺乳动物等；n肉食动物（二级消费者）肉食动物（二级消费者）：以草食动物为食，捕食性：以草食动物为食，捕食性鸟类等；鸟类等；n大型肉食动物或顶级食肉动物（三级消费者）：大型肉食动物或顶级食肉动物（三级消费者）：食人食人鲳、虎、秃鹫等；鲳、虎、秃鹫等；n其他：各种寄生动物其他：各种寄生动物；n次级生产（力）次级生产（力）：异养生物的再生产过程称次级生产，：异养生物的再生产过程称次级生产，异养生物提供的生产力称为次级生产异养生物提供的生产力称为次级生产力。n3 分解者（分解者

17、（composers）异养生物：异养生物：分解复杂分解复杂有机物，转化为简单无机物；有机物，转化为简单无机物；n定义：定义：分解者是指利用动植物残体及其它有机物分解者是指利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物；为食的小型异养生物；n类别：类别：细菌、真菌细菌、真菌、放线菌等微生物、放线菌等微生物，还包括某，还包括某些原生动物、蚯蚓、白蚁等；些原生动物、蚯蚓、白蚁等；n作用：作用：分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物的元素和贮备的能量通过分解作用释放到无机环的元素和贮备的

18、能量通过分解作用释放到无机环境中去，而这些无机物参与物质循环后可被自养境中去，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。生物重新利用。n虽然分解者亚系统的能流（和物流）的基本原理与消虽然分解者亚系统的能流（和物流）的基本原理与消费者亚系统是相同的，但其营养动态的面貌则很不一费者亚系统是相同的，但其营养动态的面貌则很不一样。进入分解者亚系统的有机物质也通过营养级而传样。进入分解者亚系统的有机物质也通过营养级而传递，但未利用物质、排出物和一些次级产物，又可成递，但未利用物质、排出物和一些次级产物，又可成为营养级的输入而再次被利用，称为再循环。这样，为营养级的输入而再次被利用，称为再循环。这样

19、，有机物质每通过一种分解者生物，其复杂的能量、碳有机物质每通过一种分解者生物，其复杂的能量、碳和可溶性矿质营养都再释放一部分，如此一步步释放，和可溶性矿质营养都再释放一部分，如此一步步释放，直到最后完全矿化为止。例如，假定每一级的呼吸消直到最后完全矿化为止。例如，假定每一级的呼吸消耗为耗为57，而，而43以死有机物形式再循环，按此估计，以死有机物形式再循环，按此估计，要经要经6次再循环，才能使再循环的净生产量降低到次再循环，才能使再循环的净生产量降低到1以下，即以下，即4318.58.03.41.50.43。分解资源的质量n待分解资源在分解者生物的作用下进行分解，因此资待分解资源在分解者生物的

20、作用下进行分解，因此资源的物理和化学性质影响着分解的速率。资源的物理源的物理和化学性质影响着分解的速率。资源的物理性质包括表面特性和机械结构，资源的化学性质则随性质包括表面特性和机械结构，资源的化学性质则随其化学组成而不同。大多数营腐养生活的微生物都能其化学组成而不同。大多数营腐养生活的微生物都能分解单糖、淀粉和半纤维素，但纤维素和木质素则较分解单糖、淀粉和半纤维素，但纤维素和木质素则较难分解。纤维素是葡萄糖的聚合物，对酶解的抗性因难分解。纤维素是葡萄糖的聚合物，对酶解的抗性因晶体状结构而大为增加，其分解包括打开网格结构和晶体状结构而大为增加，其分解包括打开网格结构和解聚，需几种酶的复合作用，

21、它们在动物和微生物中解聚，需几种酶的复合作用，它们在动物和微生物中分布不广。分布不广。木质素木质素是一复杂而多变的聚合体，其构造是一复杂而多变的聚合体，其构造尚未完全清楚，其抗解聚能力不仅由于有酚环，而且尚未完全清楚，其抗解聚能力不仅由于有酚环，而且还由于它的疏水性。还由于它的疏水性。n 因为微生物的分解活动，尤其是合成其自身生物量需要有营养物的供应，所以营养物的浓度常成为分解过程的限制因素。分解者微生物身体组织中含N量高，其C N约为10 1，即微生物生物量每增加11克就需要有1克N的供应量。但大多数待分解的植物组织其含N量比此值低得多，C N为4080 1。因此，N的供应量就经常成为限制因

22、素，分解速率在很大程度上取决于N的供应。n 待分解资源的C N比，常可作为生物降解性能的测度指标。最适C N比大约是2530 1，此值高于微生物组织的C N比（10 1），这是因为微生物在进行合成时同时要进行呼吸作用，使C消耗量增加。如果C N比大于这个最适值，C被呼吸消耗和从有机物丢失，全部的N都转为微生物的蛋白质中。C N比也随时间而逐渐降低，直到接近于25 1的最适值。相反，如果C N比小于25 1，这意味着N的过多，多余的N将以氨的形式而散出。因此，有机物质的C N比与分解速率之间有一明显的相关；当然其他营养成分的缺少也会影响分解速率。农业实践中早已高度评价了C N比的重要意义。气候因

23、子气候因子（光、温等及其他物理因子）（光、温等及其他物理因子）1非生物部分非生物部分无机物质无机物质（H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）等矿质元素）有机物质有机物质（糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）（糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）（1）生产者）生产者绿色植物（把太阳能输入生态系统）绿色植物（把太阳能输入生态系统）生态系统生态系统草食动物（一级消费者）草食动物（一级消费者）(herbivores)一级肉食动物（以食草动物为食，一级肉食动物（以食草动物为食，统称二级消费者）统称二级消费者）2生物部分生物部分（2）消费者）消费者肉食物动物肉食物动物二级肉食动物（大型肉食动物）二级肉食动物（大型肉食动物）

24、（能量传递）（能量传递）(comsumers)(carnivores)三级肉食动物（顶极肉食动物）三级肉食动物（顶极肉食动物）杂食动物杂食动物寄生者寄生者腐食性动物腐食性动物（3）分解者）分解者(reducers)一、食物链与食物网一、食物链与食物网生生态系统中的能流渠道态系统中的能流渠道1、食物链（食物链（foodchains）定义：初级生产者所固定定义：初级生产者所固定的能量通过一系列的取食的能量通过一系列的取食与被取食关系在生态系统与被取食关系在生态系统中流动，这种存在于生物中流动，这种存在于生物之间的以食物营养为中心之间的以食物营养为中心的链索关系称为的链索关系称为食物链食物链。举例：

25、举例：老鹰、蛇、小鸟、昆老鹰、蛇、小鸟、昆虫、草；虫、草；狐狸、兔子、草；狐狸、兔子、草；第三节第三节 生态系统的能量流动生态系统的能量流动能量流动过程及其渠道能量流动过程及其渠道 n（一）食物网的概念食物网的概念 生产者所固定的能量和物质，通生产者所固定的能量和物质，通过一系列的取食和被取食关系而在生态系统中传递，各种过一系列的取食和被取食关系而在生态系统中传递，各种生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链生物按其取食和被食的关系而排列的链状顺序称为食物链（food chain）。）。n Elton（1942）是最早提出食物链概念的人之一，他认为由于受能量传递效率的限制，食物链的长

26、度不可能太长，一般食物链都是由45个环节构成的，如鹰捕蛇、蛇吃小鸟、小鸟捉昆虫，昆虫吃草。最简单的食物链是由3个环节构成的，如草兔狐狸。但是，在生态系统中生物之间实际的取食和被取食关系并不象食物链所表达的那么简单，食虫鸟不仅捕食瓢虫，还捕食蝶蛾等多种无脊椎动物，而且食虫鸟本身也不仅被鹰捕食，而且也是猫头鹰的捕食对象，甚至鸟卵也常常成为鼠类或其他动物的食物。可见，在生态系统中的生物成分之间通过能量传递关系存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系象是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就是食物网（food web）的概念。n 一个复杂的食物网是使生态系统保持

27、稳定的重要条件，一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。假如在一个岛屿上只生活着草、鹿和狼。在这种情况下，鹿一旦消失，狼就会饿死。如果除了鹿以外还有其他的食草动物（如牛或羚羊），那么鹿一旦消失，对狼的影响就不会那么大。反过来说，如果狼首先绝灭，鹿的数量就会因失去控制而急剧增加，草就会遭到过度啃食，结果鹿和草的数量都会大大下降，甚至会同归于尽。如果除了狼以外还有另一种肉食动物存在，那么狼一旦绝灭，这种肉食动物就会增加对鹿的捕食压力而不致使鹿群发展得太大，从而就有可能防止生态系统的崩溃。n在一个具有复杂食物网的生态系统中，一般也不会由

28、于一种生物的消失而引起整个生态系统的失调，但是任何一种生物的绝灭都会在不同程度上使生态系统的稳定性有所下降。当一个生态系统的食物网变得非常简单的时候，任何外力（环境的改变）都可能引起这个生态系统发生剧烈的波动。n（二）食物链的类型（二）食物链的类型 在任何生态系统中都存在着两种最主要的食物链，即捕食食物链在任何生态系统中都存在着两种最主要的食物链，即捕食食物链（grazing food chain）和碎屑食物链（）和碎屑食物链（detrital food chain），前），前者是以活的动植物为起点的食物链，后者是以死生物或腐屑为起点的者是以活的动植物为起点的食物链，后者是以死生物或腐屑为起点

29、的食物链。食物链。在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中，生物量的大部分不是被在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中，生物量的大部分不是被取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通过碎屑食物链为主。取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通过碎屑食物链为主。例如，在潮间带的盐沼生态系统中，活植物被动物吃掉的大约只有例如，在潮间带的盐沼生态系统中，活植物被动物吃掉的大约只有10，其他，其他90是在死后被腐食动物和小分解者所利用，这里显然是是在死后被腐食动物和小分解者所利用，这里显然是以碎屑食物链为主。据研究，一个杨树林的生物量除以碎屑食物链为主。据研究，一个杨树林的生物量除6是被动物取是被动物取

30、食外，其余食外，其余94都是在枯死后被分解者所分解。在草原生态系统中，都是在枯死后被分解者所分解。在草原生态系统中，被家畜吃掉的牧草通常不到四分之一，其余部分也是在枯死后被分解被家畜吃掉的牧草通常不到四分之一，其余部分也是在枯死后被分解者分解的。者分解的。碎屑食物链可能有碎屑食物链可能有两个去向两个去向，这两个去向就是微生物或大型食碎屑，这两个去向就是微生物或大型食碎屑动物，这些生物类群对能量的最终消散所起的作用已经引起了生态学动物，这些生物类群对能量的最终消散所起的作用已经引起了生态学家的重视。但这些生物又构成了许多其他动物的食物。家的重视。但这些生物又构成了许多其他动物的食物。捕食食物链虽

31、然是人们最容易看到的，但它在陆地生态系统和很多捕食食物链虽然是人们最容易看到的，但它在陆地生态系统和很多水生生态系统中并不是主要的食物链，只在某些水生生态系统中，捕水生生态系统中并不是主要的食物链，只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能流的主要渠道。食食物链才会成为能流的主要渠道。n在陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食在陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食食物链。例如，在一个鹅掌楸食物链。例如，在一个鹅掌楸-杨树林中，净初级生产量只杨树林中，净初级生产量只有有2.6被植食动物所利用。被植食动物所利用。1975年，年，Andrews等人研究等人研究过一个矮草草

32、原的能流过程，此项研究是在未放牧、轻放牧过一个矮草草原的能流过程，此项研究是在未放牧、轻放牧和重放牧三个小区进行的，他们发现，即使是在重放牧区，和重放牧三个小区进行的，他们发现，即使是在重放牧区，也只有也只有15的地上净初级生产量被食草动物吃掉，约占总净的地上净初级生产量被食草动物吃掉，约占总净初级生产量的初级生产量的3。实际上，在这样的草原上，家畜可以吃。实际上，在这样的草原上，家畜可以吃掉地上净初级生产量的掉地上净初级生产量的3050，在这种牧食压力下，矮，在这种牧食压力下，矮草草原会将更多的净生产量集中到根部。轻放牧有刺激地上草草原会将更多的净生产量集中到根部。轻放牧有刺激地上部分净初级

33、生产量生产的效果。在轻放牧区和重放牧区内，部分净初级生产量生产的效果。在轻放牧区和重放牧区内，被家畜消耗的能量大约有被家畜消耗的能量大约有4050又以畜粪的形式经由碎又以畜粪的形式经由碎屑食物链还给了生态系统。屑食物链还给了生态系统。n一般说来，生态系统中的能量在沿着捕食食物链的传递过程中，一般说来，生态系统中的能量在沿着捕食食物链的传递过程中，每从一个环节到另一个环节，能量大约要损失每从一个环节到另一个环节，能量大约要损失90，也就是能量，也就是能量转化效率大约只有转化效率大约只有 10。因此，每。因此，每 4.2106焦的植物能量通过焦的植物能量通过动物取食只能有动物取食只能有 4.210

34、5焦转化为植食动物的组织或焦转化为植食动物的组织或 4.2104焦转化为一级肉食动物的组织或焦转化为一级肉食动物的组织或 4.2103焦转化为二级肉食动焦转化为二级肉食动物的组织。从这些事实不难看出，为什么地球上的植物要比动物物的组织。从这些事实不难看出，为什么地球上的植物要比动物多得多，植食动物要比肉食动物多得多，一级肉食动物要比二级多得多，植食动物要比肉食动物多得多，一级肉食动物要比二级肉食动物多得多肉食动物多得多这不论是从个体数量、生物量或能量的角度来这不论是从个体数量、生物量或能量的角度来看都是如此。越是处在食物链顶端的动物，数量越少、生物量越看都是如此。越是处在食物链顶端的动物，数量

35、越少、生物量越小，能量也越少，而顶位肉食动物数量最少，以致使得不可能再小，能量也越少，而顶位肉食动物数量最少，以致使得不可能再有别的动物以它们为食，因为从它们身上所获取的能量不足以弥有别的动物以它们为食，因为从它们身上所获取的能量不足以弥补为搜捕它们所消耗的能量。补为搜捕它们所消耗的能量。n一般说来，能量从太阳开始沿着捕食食物链传递几次以后就所剩无几了，一般说来，能量从太阳开始沿着捕食食物链传递几次以后就所剩无几了，所以食物链一般都很短，通常只由所以食物链一般都很短，通常只由45个环节构成，很少有超过个环节构成，很少有超过6个环个环节的。节的。除了碎屑食物链和捕食食物链外，还有除了碎屑食物链和

36、捕食食物链外，还有寄生食物链寄生食物链。由于寄生物的生由于寄生物的生活史很复杂，所以寄生食物链也很复杂。有些寄生物可以借助于食物链活史很复杂，所以寄生食物链也很复杂。有些寄生物可以借助于食物链中的捕食者而从一个寄主转移到另一个寄主，外寄生物也经常从一个寄中的捕食者而从一个寄主转移到另一个寄主，外寄生物也经常从一个寄主转移到另一个寄主。其他寄生物也可以借助于昆虫吸食血液和植物液主转移到另一个寄主。其他寄生物也可以借助于昆虫吸食血液和植物液而从一个寄主转移到另一个寄主。而从一个寄主转移到另一个寄主。生态系统中能量流动的主要路径为，能量以太阳能形式进入生态系统，生态系统中能量流动的主要路径为，能量以

37、太阳能形式进入生态系统，以植物物质形式贮存起来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系以植物物质形式贮存起来的能量，沿着食物链和食物网流动通过生态系统，以动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输统，以动物、植物物质中的化学潜能形式贮存在系统中，或作为产品输出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放的热能自出，离开生态系统，或经消费者和分解者生物有机体呼吸释放的热能自系统中丢失。生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输系统中丢失。生态系统是开放的系统，某些物质还可通过系统的边界输入如动物迁移，水流的携带，人为的补充等。入如动物迁移，水流的携带，人为的补充等。

38、n 生态系统能量的流动是单一方向的。能量以光能的状态进入状态生态系统能量的流动是单一方向的。能量以光能的状态进入状态进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，而是以热的形式不进入生态系统后，就不能再以光的形式存在，而是以热的形式不断地逸散于环境中。断地逸散于环境中。生态系统能量的流动食物链的四种类型食物链的四种类型n（1）捕食食物链，指一种活的生物取食另一种活的生物所构成的）捕食食物链，指一种活的生物取食另一种活的生物所构成的食物链。捕食食物链都以生产者为食物链的起点。如植物食物链。捕食食物链都以生产者为食物链的起点。如植物植食植食性动物性动物肉食性动物。这种食物链既存在于水域，也存在于陆地肉食

39、性动物。这种食物链既存在于水域，也存在于陆地环境。如草原上的青草环境。如草原上的青草野兔野兔狐狸狐狸狼；在湖泊中，藻类狼；在湖泊中，藻类甲甲壳类壳类小鱼小鱼大鱼。大鱼。n（2）碎食食物链，指以碎食（植物的枯枝落叶等）为食物链的起）碎食食物链，指以碎食（植物的枯枝落叶等）为食物链的起点的食物链。碎食被别的生物所利用，分解成碎屑，然后再为多点的食物链。碎食被别的生物所利用，分解成碎屑，然后再为多种动物所食构成。其构成方式：碎食物种动物所食构成。其构成方式：碎食物碎食物消费者碎食物消费者小型肉小型肉食性动物食性动物大型肉食性动物。在森林中，有大型肉食性动物。在森林中，有90%的净生产是以食的净生产是

40、以食物碎食方式被消耗的。物碎食方式被消耗的。n（3）寄生性食物链，由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物）寄生性食物链，由宿主和寄生物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。如哺乳动物或鸟类者是寄生性关系。如哺乳动物或鸟类跳蚤跳蚤原生动物原生动物细菌细菌病毒。病毒。n（4）腐生性食物链，以动、植物的遗体为食物链的起点，腐烂的）腐生性食物链，以动、植物的遗体为食物链的起点，腐烂的动、植物遗体被土壤或水体中的微生物分解利用，后者与前者是动、植物遗体被土壤或水体中的微生物分解利用，后者与前

41、者是腐生性关系。腐生性关系。生态系统中各类食物链具有的特点：生态系统中各类食物链具有的特点：n（1）在同一个食物链中，常包含有食性和其它生）在同一个食物链中，常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物；活习性极不相同的多种生物；n（2）在同一个生态系统中，可能有多条食物链，）在同一个生态系统中，可能有多条食物链，它们的长短不同，营养级数目不等。由于在一系列它们的长短不同，营养级数目不等。由于在一系列取食与被取食的过程中，每一次转化都将有大量化取食与被取食的过程中，每一次转化都将有大量化学能变为热能消散。因此，自然生态系统中营养级学能变为热能消散。因此，自然生态系统中营养级的数目是有限的。在人

42、工生态系统中，食物链的长的数目是有限的。在人工生态系统中，食物链的长度可以人为调节；度可以人为调节；n（3）在不同的生态系统中，各类食物链的比重不）在不同的生态系统中，各类食物链的比重不同；同；n（4）在任一生态系统中，各类食物链总是协同起）在任一生态系统中，各类食物链总是协同起作用。作用。n 2 食物网（食物网（food web）定义：许多食物链互相交织而成的复杂的网络关系（见示图）。3 食物网的作用食物网的作用复杂的食物网是生态系统保持稳定的重要条件。食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；当一个生态系统中的食物网变得十分简单时，任何外力或者随机事件都可能引起生态系统发生剧烈波动。

43、生物链-食物链图示图片资料来源：Environmental Science，by John Wiley&Sons,Inc.1995n二、生物蓄积现象二、生物蓄积现象n 1 概论概论n 定义：是指生物在生长发育过程定义：是指生物在生长发育过程中，外来物质在机体内积累的现中，外来物质在机体内积累的现象。象。n 生物蓄积系数：表示生物对某种生物蓄积系数：表示生物对某种外来物质的蓄积能力（潜力）；外来物质的蓄积能力（潜力）；n 超量蓄积现象：生物体能够异常超量蓄积现象：生物体能够异常蓄积大量外来物质的现象。（主蓄积大量外来物质的现象。（主要是吸收量大、半衰期长的物质）要是吸收量大、半衰期长的物质）n

44、2 举例举例n DDT在淡水生生态系统中的生物在淡水生生态系统中的生物蓄积现象；蓄积现象；n 2002年上海高考试题一例。年上海高考试题一例。生物生物放大放大作用作用杨传敏,南方都市报,2004年10月21日n珠三角母乳珠三角母乳DDTDDT严重超标严重超标 可能致癌可能致癌 n 祸端：三种农药？祸端：三种农药？途径：呼吸吃鱼？途径：呼吸吃鱼？n2002年，香港浸会大学教授黄铭宏发表了一份研究报告，指出以广州、香港为代表的珠三角地区，母乳中DDT的含量严重超标。nDDTDDT已被禁用已被禁用2020余年，母乳中高含量的余年，母乳中高含量的DDTDDT从何而来？从何而来？n近日，中科院广州地球化

45、学研究所的研究员张干向本报透露了他所在研究组的一份报告，里面提到，珠江三角洲大气和河流中含有浓度居世界前位的DDT，呼吸和吃鱼可能是居民摄入DDT的主要途径，而这也是当地母乳中含有大量DDT的原因。n珠三角珠三角DDTDDT污染严重污染严重 n北京、上海北京、上海DDTDDT存有量已明显下降存有量已明显下降 n鱼是南粤人家饭桌上的日常佳肴，而据研究组2002年对珠江口底层55件鱼样品分析的结果，这些鱼体里含DDT虽未超过国家标准，但比起邻近的印度、越南，仍高出了23倍。白云山是广州人小憩的佳处，研究组在摩星岭上设置了大气采样站。据已有数据，白云山大气中DDT含量长期居高不下。nDDTDDT污染

46、是一种全球现象，全国人大已通过相关污染是一种全球现象，全国人大已通过相关公约公约 nDDTDDT是持续性有机污染物是持续性有机污染物(POPs(POPs)的一种，它可在全球迁移的一种，它可在全球迁移循环，空气中循环，空气中DDTDDT一般从低纬度流入高纬度，然后沉积于一般从低纬度流入高纬度，然后沉积于土壤，或汇于江河水流。就土壤污染程度而言，北极和土壤，或汇于江河水流。就土壤污染程度而言，北极和南极可能是全球最严重的地方。一个地方会通过空气、南极可能是全球最严重的地方。一个地方会通过空气、水把水把DDTDDT污染带到它的污染带到它的“下游下游”，最近西藏也发现了，最近西藏也发现了DDTDDT的

47、输入，据称来自于邻近的印度。的输入，据称来自于邻近的印度。nDDTDDT的污染是一个全球性问题。的污染是一个全球性问题。20012001年，年，127127个国家和地个国家和地区的代表签署了区的代表签署了斯德哥尔摩公约斯德哥尔摩公约(POPs(POPs公约公约)，公约，公约规定，签约国家需在规定，签约国家需在2525年之内停止或限制使用年之内停止或限制使用1212种持久种持久性有机污染物，性有机污染物，DDTDDT正是其中之一。正是其中之一。n潜在的生态危险潜在的生态危险 nDDT又叫滴滴涕，二二三，自从1939年被瑞士化学家米勒发现，曾在世界范围内广泛使用。1962年，美国科学家卡逊在其著作

48、寂静的春天中怀疑，DDT进入食物链，是导致一些食肉和食鱼的鸟接近灭绝的主要原因。最终，这种曾获诺贝尔化学奖的药物于1972年在美国被禁用。我国上世纪六七十年代曾大量使用这种农药，在1983年停止了DDT的使用。nDDT的有毒人造有机物是一种易溶于人体脂肪，并能在其中长期积累的污染物。DDT已被证实会扰乱生物的荷尔蒙分泌，2001年的流行病学杂志提到，科学家通过抽查24名16到28岁墨西哥男子的血样，首次证实了人体内DDTs水平升高会导致精子数目减少。除此以外，新生儿的早产和初生时体重的增加也和DDT有某种联系，已有的医学研究还表明了它对人类的肝脏功能和形态有影响，并有明显的致癌性能。n各种物质

49、进入生物体内，经过体内的分布、循环和代谢，其中生命必需各种物质进入生物体内，经过体内的分布、循环和代谢，其中生命必需的物质，部分参与了生物体内的构成，多余的必需物质和非生命所需的的物质，部分参与了生物体内的构成，多余的必需物质和非生命所需的物质中，易分解的经代谢的作用很快排出体外，不易分解、脂溶性较强、物质中，易分解的经代谢的作用很快排出体外，不易分解、脂溶性较强、与蛋白质或酶有较高亲和力的，就会长期残留在生物体内。如与蛋白质或酶有较高亲和力的，就会长期残留在生物体内。如DDT和狄和狄氏剂等农药，多氯联苯氏剂等农药，多氯联苯(PCBs)、多环芳烃、多环芳烃(PAHs)和一些重金属，性质和一些重

50、金属，性质稳定，脂溶性很强，被摄入动物体内后即溶于脂肪，很难分解排泄。随稳定，脂溶性很强，被摄入动物体内后即溶于脂肪，很难分解排泄。随着摄入量的增加，这些物质在体内的浓度会逐渐增大。着摄入量的增加，这些物质在体内的浓度会逐渐增大。n生物浓缩生物浓缩(Bioconcentration)是指生物机体或处于同一营养级上的许是指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物学浓缩，生物学富内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物学浓缩，生物学富