第8章生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)[0001]

1、生態(tài)系統(tǒng)I 生物群落,生態(tài)系統(tǒng)——概念,以生物群落-在一定時(shí)間和空間內(nèi)所有種群組成的的生物系統(tǒng)-為主體，（在一定時(shí)間和空間內(nèi)，）生物和非生物成分（（之間，通過(guò)不斷的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)））而形成的（（（相互作用、相互依存的）））系統(tǒng)。 是生態(tài)學(xué)的一個(gè)功能單位，也是結(jié)構(gòu)單位,生態(tài)學(xué)的博物學(xué)傳統(tǒng)——群落學(xué)最典型,群落與地理學(xué)關(guān)系最密切生態(tài)系統(tǒng)來(lái)源于經(jīng)濟(jì)學(xué)Homboldt與徐霞客,對(duì)傳統(tǒng)“生態(tài)系統(tǒng)”概念的修正,傳統(tǒng)概念僅有功能而無(wú)空間維

2、度經(jīng)濟(jì)學(xué)淵源但又未繼承分析方法，而是博物化生態(tài)系統(tǒng)與群落位于同一時(shí)空尺度，同一層次正確的理論定位是避免“煩惱的修補(bǔ)”的唯一途徑,生物群落——生態(tài)系統(tǒng)的硬結(jié)構(gòu),Community —— 在一定時(shí)間和空間內(nèi)所有種群組成的生物系統(tǒng)具有排他性、響應(yīng)水熱條件,生態(tài)系統(tǒng)的外貌,陸地上表現(xiàn)為植物群落的外貌水體中表現(xiàn)為動(dòng)物群落,溫帶草原,海洋生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)的邊界,以生物群落為主體原有概念的尺度跨越很大（小到一滴水大到整個(gè)地球？?。?，

3、多尺度重疊、無(wú)空間獨(dú)占性，必須修正！如何看待邊緣?生態(tài)交錯(cuò)帶（Ecotone）討論：邊界,生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu),鑲嵌性生境異質(zhì)性其它隔離因素小群落（書(shū)上圖）群落不均勻是絕對(duì)的小群落之間邊界相對(duì)模糊小群落之間本質(zhì)上同一,垂直結(jié)構(gòu),成層性主要生物類(lèi)群的分層溫帶森林最典型——4層(喬、灌、草、地被層）亞熱帶常綠闊葉林——5層寒溫帶針葉林——3層（缺少灌木層）熱帶雨林幾層？層間植物空間分層的原因和意義,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4、的對(duì)稱(chēng)（symmetry）、破缺（break）與服務(wù)能力比較,Does growing vegetable in PGVC enhance regional ecosystem services beyond the food supply?Jie Chang et al., 2013，F(xiàn)EE作業(yè)：閱讀物理學(xué)的對(duì)稱(chēng)破缺（百科中）,土壤保持土壤肥力保持薄膜覆蓋季節(jié)和沙塵暴季節(jié)經(jīng)濟(jì)生態(tài)部分仔細(xì)講,案例：PGVC的伴隨服務(wù),生態(tài)

5、系統(tǒng)的組分,生物成分主體結(jié)構(gòu)性組分：建群種、優(yōu)勢(shì)種非主體結(jié)構(gòu)性組分：伴生種、偶見(jiàn)種——生物多樣性功能性組分：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、流通者、調(diào)控者——功能群 非生物成分——光、水、溫度、大氣、土壤等，有機(jī)物質(zhì),主體結(jié)構(gòu)性物種的地位類(lèi)型,建群種（constructive species） 優(yōu)勢(shì)種（dominant species） 次優(yōu)勢(shì)種（sub-dominant species）,非主體結(jié)構(gòu)性物種的地位類(lèi)型,伴生種（附屬種

6、, accompanying species）偶見(jiàn)種（accidental species）,非生態(tài)學(xué)術(shù)語(yǔ),關(guān)鍵種（keystone-species） 冗余種（species redundancy）明星種旗艦種。。。。。。,物種多樣性,生物多樣性三要素豐富度（richness）差異度（difference）均勻度（evenness）計(jì)量指數(shù)往往包括其一或其二，差異度最難計(jì)量,生物多樣性的測(cè)度（重點(diǎn)）,豐富度指數(shù)

7、 Gleason指數(shù) D=S/lnA Margalef指數(shù) D=(S-1)/lnN均勻度指數(shù)多樣性指數(shù) s S D=1-ΣPi2 H=-ΣPi×log 2 Pi i=1 i=1多種指

8、數(shù)，都在20世紀(jì)40~60年代完成作業(yè)：讀懂幾種指數(shù),影響生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性的因素,決定生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性的因素時(shí)間空間異質(zhì)性競(jìng)爭(zhēng)捕食氣候穩(wěn)定性生產(chǎn)力人類(lèi)其它缺少理想設(shè)定，例如“中性理論”,生態(tài)系統(tǒng)中物種的數(shù)量特征,基本數(shù)量參數(shù)多度（定性）密度（定量）蓋度頻度高度重量,生態(tài)系統(tǒng)中物種的數(shù)量特征（重點(diǎn)）,綜合數(shù)量指標(biāo)優(yōu)勢(shì)度（dominance）重要值（important value）綜合優(yōu)勢(shì)比（sum

9、med dominance ratio）群落最小面積無(wú)拐點(diǎn)，制定可接受誤差標(biāo)準(zhǔn)（如10%）,生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間動(dòng)態(tài),外貌的季節(jié)動(dòng)態(tài)——季相溫帶最典型熱帶雨林幾乎沒(méi)有，但季雨林有主要受溫度和水分兩個(gè)因素決定外貌的年變化氣候原因內(nèi)生原因——大小年恒定性（CV）生態(tài)器：穩(wěn)定性高于自然生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)的生長(zhǎng),規(guī)模擴(kuò)大地面二維，以及高度一維組分增多組分，特別是生物組分（參考‘演替’部分）生物量增加密度增高，體積增加S

10、形曲線（范式）,生長(zhǎng)的機(jī)理,生態(tài)系統(tǒng)形成的基質(zhì)裸地，原生與次生物種擴(kuò)散（散布） 進(jìn)來(lái)傳播、定居與競(jìng)爭(zhēng)只有在新地點(diǎn)自行繁殖，才是定居成功阻限（barrier）與篩濾路線（filter route）人類(lèi)因素生態(tài)系統(tǒng)的壯大密度增高，體積增加,生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育,各個(gè)發(fā)育階段，生態(tài)系統(tǒng)性質(zhì)有質(zhì)的變化整個(gè)演替系列構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程每個(gè)發(fā)育階段往往對(duì)應(yīng)一種生物群落。例如苔蘚群落、草本群落每個(gè)階段（群落）都有初期、盛期與末期初

11、期：先鋒物種\高多樣性\低聯(lián)系盛期：生物多樣性適中\(zhòng)復(fù)雜性高\(yùn)歷時(shí)長(zhǎng)末期：混雜,生態(tài)系統(tǒng)的變態(tài)——演替,演替是生態(tài)學(xué)的重要內(nèi)容之一！生態(tài)系統(tǒng)的變態(tài)——生物群落的演替結(jié)構(gòu)\過(guò)程有明顯差異, 但卻是同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的延續(xù)和發(fā)育成熟原生演替與次生演替水生演替與旱生演替內(nèi)因性演替與外因性演替自養(yǎng)性演替與異養(yǎng)性演替千年演替、世紀(jì)演替與快速演替,從水底開(kāi)始的群落演替,裸底階段,浮葉根生植物階段,挺水植物和沼澤植物階段,沉水植物階段,

12、從干旱環(huán)境開(kāi)始的原生演替系列,極端生境開(kāi)始：火山、巖石地衣植物階段苔蘚植物階段草本植物階段灌木階段喬木階段旱生演替系列的方向是干燥生境濕潤(rùn)化,火燒演替,火燒演替,火燒演替,,群落演替的一些共同特征,大多數(shù)群落的演替都有著共同的趨向從低等生物到高等生物從小型生物發(fā)展到大型生物生活史從短到長(zhǎng)群落空間層次從少到多；生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)從低到高增加，復(fù)雜性增加；種類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)從無(wú)到有，再發(fā)展到很激烈，最后趨向于動(dòng)態(tài)中的穩(wěn)定進(jìn)展演替與逆

13、行演替的不可逆和突變,群落演替中的一些共同特征,演替速度原生慢次生快（生態(tài)系統(tǒng)的再生）演替中的“利他效應(yīng)”發(fā)育和進(jìn)化的基礎(chǔ)人類(lèi)因素,影響生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育的主要因素,生物的遷移和擴(kuò)散 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部理化因素的變化 種內(nèi)和種間關(guān)系的改變 人類(lèi)干擾人工設(shè)計(jì)和改造,演替頂極,演替頂極與頂極群落——吸引子恒定性演替多數(shù)群落的演替具有方向性，并在穩(wěn)定的群落階段長(zhǎng)期保持，有微小波動(dòng)，地帶性植被類(lèi)型的演替屬于此類(lèi)；周期性演替由一個(gè)類(lèi)

14、型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)類(lèi)型，然后又回到原有類(lèi)型自毀-利他,關(guān)于頂極群落性質(zhì)的三種學(xué)說(shuō),單元頂極說(shuō)有頂級(jí)，并且是單一的多元頂極說(shuō)有頂級(jí)，但多個(gè)頂極群落格局假說(shuō)沒(méi)有固定的頂級(jí)，是種群的混合體“沒(méi)有頂級(jí)”!,關(guān)于群落性質(zhì)的爭(zhēng)論,個(gè)體論認(rèn)為，所謂的群落就是一塊土地上生物的組合 西方生態(tài)學(xué)家目前大多不承認(rèn)有群落但是西方仍然有許多群落學(xué)家西方教科書(shū)也都將群落作為一大單元,城市生態(tài)系統(tǒng)中的群落,建筑物成為結(jié)構(gòu)主體生物成為次要結(jié)構(gòu)研究城