園林生態(tài)學(xué)課件第十一章-第十二章

1、第十一章 生態(tài)系統(tǒng),一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念（重點(diǎn)） 識(shí)記：生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的基本成分。生產(chǎn)者。消費(fèi)者。分解者。環(huán)境系統(tǒng)，食物鏈，食物網(wǎng)，生態(tài)平衡，生態(tài)危機(jī)。理解：完整生態(tài)系統(tǒng)的基本條件。生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。生態(tài)系統(tǒng)的分類(lèi)。 二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與儲(chǔ)存（次重點(diǎn)） 識(shí)記：食物鏈。食物網(wǎng)。能量級(jí)。生產(chǎn)量。生物量。生產(chǎn)力。 理解：營(yíng)養(yǎng)級(jí)與生態(tài)金字塔。 三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞。（一般） 識(shí)記：物質(zhì)循環(huán)的

2、概念。物質(zhì)循環(huán)的種類(lèi)。生態(tài)系統(tǒng)信息的種類(lèi)。 理解：碳、氮、硫的循環(huán)過(guò)程。生態(tài)系統(tǒng)物理、化學(xué)信息傳遞的特點(diǎn)與作用。 四、生態(tài)平衡（自學(xué)） 識(shí)記：生態(tài)平衡的概念。 理解：生態(tài)系統(tǒng)平衡失調(diào)的基本特征。生態(tài)平衡調(diào)節(jié)的原則。 應(yīng)用：生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定的判斷依據(jù)。生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制。生態(tài)平衡的保持。,,一、生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的概念：英國(guó)學(xué)者坦斯利（Tansley）于1935年提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，強(qiáng)調(diào)生物和環(huán)境的不可分割性。 在一定時(shí)間

3、和空間范圍內(nèi)，由生物群落（包括人類(lèi)在內(nèi)）和其環(huán)境（環(huán)境中物理和化學(xué)因子）組成的一個(gè)整體，該整體具有一定大小和結(jié)構(gòu)，其成員借助能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞而相互聯(lián)系、相互依存，并形成具有自我組織、自我調(diào)節(jié)功能的有機(jī)整體。,第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)基本概念,二、生態(tài)系統(tǒng)的成分、結(jié)構(gòu)和分類(lèi),由相互聯(lián)系、相互作用的若干要素結(jié)合而成的具有一定功能的整體。構(gòu)成系統(tǒng)的條件： 由若干要素所組成要素之間要相互聯(lián)系，相互作用，相互制約要素之間通過(guò)相互作用，產(chǎn)

4、生跟各個(gè)組成成分不同的新功能，即整體功能。,（一）生態(tài)系統(tǒng)的基本成分,生態(tài)系統(tǒng),,生物成分,非生物環(huán)境,生產(chǎn)者（producers）,消費(fèi)者(consumers),還原者(decomposers),,太陽(yáng)輻射能,無(wú)機(jī)物質(zhì),有機(jī)物質(zhì),,,,,1、生產(chǎn)者：自養(yǎng)型植物，包括所有進(jìn)行光合作用的綠色植物和化能合成細(xì)菌。綠色植物利用日光作為能源，通過(guò)光合作用將吸收的水、CO2和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)合成初級(jí)產(chǎn)品——碳水化合物，可進(jìn)一步合成脂肪和蛋白質(zhì)。這些有機(jī)

5、物成為地球上包括人類(lèi)在內(nèi)的一切生物的食物來(lái)源。2、消費(fèi)者：生活在生態(tài)系統(tǒng)中的各類(lèi)動(dòng)物和某些腐生或寄生菌類(lèi)，異養(yǎng)型生物，只能依賴(lài)生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)來(lái)獲得能量。可分為食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物和大型食肉動(dòng)物或頂級(jí)食肉動(dòng)物。3、分解者：異養(yǎng)生物，如細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌以及土壤原生動(dòng)物和一些土壤中小型無(wú)脊椎動(dòng)物。將復(fù)雜的有機(jī)物還原為無(wú)機(jī)物，把養(yǎng)分釋放出來(lái)，歸還給環(huán)境中。,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（仿Clarke,1954）,基本成分,,,,,（二）、

6、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),空間結(jié)構(gòu)：垂直結(jié)構(gòu)（分層現(xiàn)象）、水平結(jié)構(gòu)（集群型、均勻分布型、隨機(jī)型）時(shí)間結(jié)構(gòu)（長(zhǎng)時(shí)間、中等時(shí)間、短時(shí)間尺度）營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（生產(chǎn)者→草食動(dòng)物→一級(jí)肉食動(dòng)物→二級(jí)肉食動(dòng)物）,（三）、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征,1、生態(tài)系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)功能系統(tǒng)2、生態(tài)系統(tǒng)具有一定的區(qū)域特征3、 生態(tài)系統(tǒng)是開(kāi)放的自持系統(tǒng)4、 生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)的功能,（四）、生態(tài)系統(tǒng)的分類(lèi),1、按生態(tài)系統(tǒng)非生物成分或特征分陸地生態(tài)系統(tǒng)：森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

7、、城市生態(tài)系統(tǒng)……。水域生態(tài)系統(tǒng)：河流生態(tài)系統(tǒng)、池塘生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)……。2、 按人類(lèi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響大小分自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)：城市、農(nóng)業(yè)半自然生態(tài)系統(tǒng),第二節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和貯存,一、食物鏈和食物網(wǎng)二、生產(chǎn)力三、初級(jí)生產(chǎn)者的能量轉(zhuǎn)移和貯存,一、食物鏈和食物網(wǎng)（1）食物鏈(food chains)指生物界食物關(guān)系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的現(xiàn)象。不同生物之間通過(guò)食物關(guān)系而形成的鏈鎖式單向聯(lián)系稱(chēng)為食物鏈

8、。構(gòu)成了能量流動(dòng)的渠道。,食物鏈類(lèi)型：草牧食物鏈（捕食食物鏈）: 是以綠色植物為基礎(chǔ)，從草食動(dòng)物開(kāi)始的食物鏈，草原和水體生態(tài)系統(tǒng)是以草牧食物鏈為主的生態(tài)系統(tǒng)。腐生食物鏈（碎食食物鏈）: 指以死有機(jī)物質(zhì)為基礎(chǔ)，從腐生物開(kāi)始的食物鏈。森林是以腐生食物鏈為優(yōu)勢(shì)的生態(tài)系統(tǒng)。在森林中，有90%的凈生產(chǎn)是被腐生生物所分解消耗的。寄生性食物鏈:由宿主和寄生物構(gòu)成。它以大型動(dòng)物為食物鏈的起點(diǎn)，繼之以小型動(dòng)物、微型動(dòng)物、細(xì)菌和病毒。后者與前者是寄

9、生性關(guān)系。,（二）食物網(wǎng)(food webs)生物之間的捕食和被食的關(guān)系不是簡(jiǎn)單的一條鏈，而是存在多條食物鏈，這些食物鏈彼此交錯(cuò)連接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即食物網(wǎng)。食物網(wǎng)不僅保持著生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性，并推動(dòng)著生物的進(jìn)化，成為自然界發(fā)展演變的動(dòng)力。這種以營(yíng)養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來(lái)的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。,食物網(wǎng),（三）營(yíng)養(yǎng)級(jí)與生態(tài)金字塔(ecological pyramid)一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指處于食物

10、鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。（1）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者不可能100%利用前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量；（2）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化率也不是100%，總有一部分排泄出去；（3）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物要維持自身的活動(dòng)，消耗一部分熱量。由于能流在通過(guò)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)會(huì)急劇減少，所以食物鏈就不可能太長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般只有四、五級(jí)，很少超過(guò)六級(jí)。,生態(tài)金字塔,概念：指各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)量關(guān)系，這種數(shù)量關(guān)系可采用生物量、能量和個(gè)體數(shù)量單位，采用這些單位構(gòu)成的生態(tài)金字塔分別

11、為生物量、能量和數(shù)量金字塔。,p,1'C,2'C,3'C,,4'C,p,1'C,2'C,3'C,,4'C,p,1'C,2'C,,p,1'C,2'C,,3'C,3'C,數(shù)量,能量,落葉林,草地,落葉林及草地?cái)?shù)量和能量金字塔,單位：公斤,生物量金字塔,浮游動(dòng)物,魚(yú),浮游植物,能量金字塔,二、生產(chǎn)力的基本概念（自學(xué)）,1、生產(chǎn)量(p

12、roduction)：一定時(shí)期內(nèi)有機(jī)物質(zhì)增加的總重量。 總生產(chǎn)量(gross production)：某一時(shí)期合成的有機(jī)物質(zhì)總量. 凈生產(chǎn)量(net production)：總生產(chǎn)量減去呼吸損失的部分. 初級(jí)生產(chǎn)量(primary production)：綠色植物的生產(chǎn)量. 次級(jí)生產(chǎn)量(seconddary production)：消費(fèi)者的生產(chǎn)量.,2、生物量(biomass)：任一時(shí)間某一地方某一種群、營(yíng)養(yǎng)級(jí)或某一生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)

13、物質(zhì)的總重量。(kg/ha、g/m2、kj/m2) 現(xiàn)存量(standing crop)：?jiǎn)挝幻娣e上當(dāng)時(shí)所測(cè)得的生物體的總重量。3、生產(chǎn)力(productivity)：指單位時(shí)間單位面積的生產(chǎn)量，即生產(chǎn)的速率。,三、初級(jí)生產(chǎn)者能量轉(zhuǎn)移和貯存,1、能量的輸入光合效率和光照強(qiáng)度有關(guān)，也隨葉片的形態(tài)和位置而變化2、能量消耗⑴呼吸⑵食草動(dòng)物引起的消耗⑶植物的凋落3、生物量在植物體內(nèi)的分配4、植物器官中的能量5、能量周轉(zhuǎn)期：生

14、物量與凋落物積累的越多，需要周轉(zhuǎn)的時(shí)間越長(zhǎng)。,,,,,輻射能,有機(jī)物質(zhì)的合成過(guò)程，即生產(chǎn)者（綠色植物）吸收太陽(yáng)能量形成初級(jí)生產(chǎn)量。,,,熱 能化學(xué)能,熱 能機(jī)械能,活有機(jī)物質(zhì)被各級(jí)消費(fèi)者（動(dòng)物）消費(fèi)的過(guò)程。,死有機(jī)物質(zhì)（動(dòng)植物殘?bào)w和排泄物）被腐生物分解的過(guò)程。,生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng),能量流動(dòng)特點(diǎn)：1 “越流越細(xì)”，能量在流動(dòng)過(guò)程中逐漸耗散。2 單向流動(dòng)，不可逆。,第三節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),一、物質(zhì)循環(huán)的基本概念：物質(zhì)

15、：指維持生命活動(dòng)正常進(jìn)行所必須的各種營(yíng)養(yǎng)元素。重要元素：植物正常生長(zhǎng)和代謝所必需的元素。其中，其濃度僅有若干ppm的稱(chēng)作微量元素，而濃度可用百分?jǐn)?shù)表示的可稱(chēng)為大量元素; 大量元素：氫、碳、氧、氮、鉀、鈣、鎂、磷、硫; 微量元素：氯、硼、鐵、錳、鋅、銅、鉬生物體中主要的化學(xué)元素：氫、碳、氧、氮.,二、物質(zhì)循環(huán)的種類(lèi)1、地球化學(xué)循環(huán)（geochemical cycles） 是指不同生態(tài)系統(tǒng)之間化學(xué)元素的交換，空間范圍大

16、。⑴氣態(tài)循環(huán)（gaseous cycles） C、N、O主要以氣態(tài)形式輸入和輸出。 典型后果： A、酸雨 B、溫室效應(yīng)⑵沉積循環(huán) (sedimentary cycles),2、生物地球化學(xué)循環(huán) (biogeochemical cycles),生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部化學(xué)元素的交換，空間范圍不大。植物在系統(tǒng)內(nèi)就地吸收養(yǎng)分，又通過(guò)落葉歸還到同一地方。絕大多數(shù)的養(yǎng)分可以有效地保留，積

17、累在本系統(tǒng)之內(nèi)。,生物地球化學(xué)循環(huán)包括：⑴ 植物對(duì)養(yǎng)分的吸收⑵ 植物體內(nèi)養(yǎng)分的分配⑶ 植物養(yǎng)分的損失⑷ 凋落物的分解⑸ 林下植被的作用⑹ 養(yǎng)分元素的直接循環(huán),3、生物化學(xué)循環(huán)指養(yǎng)分在生物體內(nèi)的再分配，也是植物保存養(yǎng)分的重要途徑。 養(yǎng)分從葉子轉(zhuǎn)向幼嫩的生長(zhǎng)點(diǎn)，或?qū)⑵鋬?chǔ)存在樹(shù)皮或體內(nèi)某出。,三、三種主要養(yǎng)分碳、氮、硫的循環(huán),1.碳循環(huán)大氣中的CO2儲(chǔ)庫(kù)開(kāi)始，綠色植物（生產(chǎn)者）在光合作用時(shí)，把碳從大氣中取出，結(jié)合到碳水

18、化合物中的分子中，然后，經(jīng)過(guò)消費(fèi)者和分解者，在呼吸和殘?bào)w腐爛分解時(shí)，再回到大氣。全球儲(chǔ)存碳的數(shù)量約26×1018噸，但絕大部分以碳酸鹽形式禁錮在巖石圈中。只有極少量碳參與經(jīng)常性流動(dòng)和圈層間的交換。全世界森林的儲(chǔ)碳量為4000-5000億噸。,,全球的植被和海洋是大氣中CO2兩個(gè)重要的調(diào)節(jié)器。大氣中CO2濃度增加時(shí)，會(huì)有更多氣體溶于海水，相反，大氣CO2減少，海水中CO2又返回大氣。然而由于人類(lèi)活動(dòng)大量排放CO2 ，森林

19、植被的嚴(yán)重破壞和減少，大氣中CO2濃度正逐步提高，并產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。,2、氮循環(huán),大氣是主要的氮庫(kù)，大氣體積的78%為分子態(tài)氮。生態(tài)系統(tǒng)氮的來(lái)源：雷電：把大氣中的氮，氧化成硝酸鹽及其它含氮的氧化物，再由降水帶入土壤，參與氮的循環(huán)。生物固氮：固氮細(xì)菌從土壤和大氣中吸收氮素。工業(yè)固氮：如化肥廠(chǎng)。,3、硫循環(huán),硫的主要儲(chǔ)庫(kù)：硫酸鹽如石膏，也有少量存在于大氣，主要是SO2和H2S。硫的來(lái)源：沉積巖石的風(fēng)化、化石燃料（特別是煤）的燃燒

20、、火山噴發(fā)和有機(jī)物的分解。硫的沉積循環(huán)：硫酸鹽的侵蝕和風(fēng)化，土壤中的硫酸鹽被淋溶掉或被微生物還原。硫的氣態(tài)循環(huán)：大氣中的硫主要是SO2和H2S。前者產(chǎn)生于火山噴發(fā)和細(xì)菌的還原，后者產(chǎn)生于化石燃料的燃燒。大氣中硫的化合物通常很快氧化成亞硫酸鹽和硫酸鹽，被雨水帶回土壤。大氣中亞硫酸鹽和硫酸鹽能與雨水結(jié)合形成硫酸，造成酸雨危害。,第四節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生態(tài)系統(tǒng)中各生命成分之間存在著信息傳遞，即信息流。1、物理信息光信息、聲信

21、息、電信息、磁信息2、化學(xué)信息 釋放化學(xué)物質(zhì)如：他感作用,第五節(jié)、生態(tài)平衡（自學(xué)）,一、生態(tài)平衡的概念生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，它包括結(jié)構(gòu)、功能和能量輸入和輸出的穩(wěn)定。判斷平衡的標(biāo)志：生態(tài)系統(tǒng)的生物與其環(huán)境是否協(xié)調(diào)，物質(zhì)和能量的流動(dòng)是否平衡，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)的有序性是否不斷增加。,二、生態(tài)平衡和失調(diào)的基本特征㈠ 生態(tài)系統(tǒng)平衡的基本特征生態(tài)能量學(xué)指標(biāo)：幼年期P/R>1，成熟期P

22、/R接近1營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)特征：環(huán)境輸入的物質(zhì)量與還原過(guò)程向環(huán)境輸出的量近似平衡。生物群落的結(jié)構(gòu)特征：發(fā)育到成熟期的生物群落結(jié)構(gòu)多樣性增大。穩(wěn)態(tài)：成熟期的抵抗干擾能力強(qiáng)，信息量多，墑值低。選擇壓力：生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育到成熟期后，生態(tài)條件比較穩(wěn)定，因而有利于高競(jìng)爭(zhēng)力的物種。幼年期：量的生產(chǎn)；成熟期質(zhì)的生產(chǎn),㈡、生態(tài)系統(tǒng)平衡失調(diào)的標(biāo)志各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)外界所施加的壓力超過(guò)了生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力或補(bǔ)償功能后，都將造成其結(jié)構(gòu)破壞，功能受阻，正常的

23、生態(tài)關(guān)系被打亂以及反饋能力下降等，稱(chēng)為生態(tài)失調(diào)。自然因素或人為因素生態(tài)失調(diào)標(biāo)志：結(jié)構(gòu)標(biāo)志：結(jié)構(gòu)缺損或變異功能標(biāo)志：能量流動(dòng)受阻或物質(zhì)循環(huán)中斷,三、生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)㈠生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)穩(wěn)定保持自身內(nèi)部穩(wěn)定的能力：維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)或抵抗力等四大原則：物質(zhì)循環(huán)保護(hù)原則生產(chǎn)保護(hù)原則結(jié)構(gòu)保護(hù)原則生態(tài)平衡原則,㈡生態(tài)平衡 的調(diào)節(jié)機(jī)制,1、反饋機(jī)制：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化，它必然引起其他成分出現(xiàn)一系列相應(yīng)變化，這些變化又反

24、過(guò)來(lái)影響最初發(fā)生變化的那種成分。,負(fù)反饋：,負(fù)反饋：使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到或保持平衡或穩(wěn)態(tài)，結(jié)果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分的變化。,正反饋：,正反饋：系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過(guò)來(lái)加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化。使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。如湖泊污染，導(dǎo)致魚(yú)的數(shù)量因死亡而減少。由于魚(yú)體腐爛，加重湖泊污染并引起更多魚(yú)類(lèi)的死亡。,2、抵抗力：抵抗外干擾并維持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能原狀的能力3、恢復(fù)力：生態(tài)系統(tǒng)遭受干擾

25、破壞后，系統(tǒng)恢復(fù)到原狀的能力。,四、生態(tài)平衡的保持,生態(tài)危機(jī)：由于人類(lèi)盲目活動(dòng)而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個(gè)生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅人類(lèi)的生存。人類(lèi)的活動(dòng)除了講究經(jīng)濟(jì)效益和公共效益外，還必須特別注意生態(tài)效益和生態(tài)后果。,第十二章 城市生態(tài)系統(tǒng),一、城市生態(tài)系統(tǒng)1、城市生態(tài)系統(tǒng)的組成A、城市居民 人口多，動(dòng)物、植物少B、人工物質(zhì)系統(tǒng) 帶來(lái)物質(zhì)文明的同時(shí)，產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)C、環(huán)境資源系統(tǒng) 有限、污染、不足D、生物系統(tǒng)

26、動(dòng)物、植物、微生物較少，生物數(shù)量少，種類(lèi)少，生物系統(tǒng)不發(fā)達(dá)，比較脆弱，容易失蘅,二、城市生態(tài)系統(tǒng)的功能（自學(xué)）（一）生產(chǎn)功能1、生物生產(chǎn)：人、動(dòng)物、植物、微生物、城市生物的初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)。2、非生物生產(chǎn)物質(zhì)生產(chǎn)、非物質(zhì)生產(chǎn)（精神生產(chǎn)）（二）能量流原生能源：煤、石油、風(fēng)力、太陽(yáng)能、生物能等。次生能源：電力、柴油、液化氣。最終能源：如抽水機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水的熱能,（三）物質(zhì)流按其動(dòng)力性質(zhì)分：自然推動(dòng)的物質(zhì)流和人工推動(dòng)的