第三章：生态系统.ppt

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1、第三章 生态系统,第一节 生态系统的结构,第二节 生态系统的基本功能,第三节 世界主要生态系统的类型,第三章 生态系统,第一节 生态系统的结构,一、生态系统的组成要素及功能,系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分，结合而成的具有一定结构的功能整体。,系统三要素：两个组成要素 各组成成分相互联系，具有一定结构 具有独立的、特定的功能,系统的基本性质 组分的整体性 结构的有序性 功能的整合特性 结构、功能的可控性,系统组分的整体性 （1）边界（Boundary）,（2）水平分离特征（Characteristic of horizontal part）,（3）垂直分离特征（characterist

2、ic of verticality part),结构的有序性,组分之间量比关系,相互作用、相互牵制,各居其位、各司其职,功能的整合特性,整体功能大于部分功能之和 结构决定功能,结构、功能的可控性,系统方法,分析途径,黑箱法,白箱法,灰箱法,在一定空间中共同栖居着的所有生物与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。,生态系统,生态系统,非生物部分,生 物 部 分,非生物成分,生产者,物质代谢成分,消费者,分解者,生物地理群落=生态系统,生产者是能用简单的无机物制造有机物的自养生物（autotrophs），包括所有的绿色植物和某些细菌(蓝绿藻、光合细菌和化能合成细菌），是生

3、态系统中最基础的成分。 生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长和繁殖提供营养物质和能量，而且它所制造的有机物也是消费者和分解者唯一的能量来源。生产者是生态系统中最基本和最关键的成分。,生产者,消费者,消费者是不能用无机物制造有机物的生物，它们直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质，是异养生物（heterotrophs）。 消费者在生态系统中起着重要的作用，它不仅对初级生产物起着加工、再生产的作用，而且对其他生物的生存、繁衍起着积极作用。,分解者都属于异养生物，这些异养生物在生态系统中连续地进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解为简单的有机物，最终以无机物的形式回归到环境中。 分解者在生态

4、系统中的作用是极为重要的，如果没有它们，动植物尸体将会堆积成灾，物质不能循环，生态系统将毁灭。,分解者,二 生态系统基本功能及过程,生态系统的特点,生命成分 空间结构 时间变化 自动调控功能 开放系统,二、生态系统的物种结构,（一）物种结构,一些对其他物种具有不成比例影响的物种，在维护生物多样性和生态系统稳定方面起着重要作用。如果它们消失或削弱，整个生态系统就可能要发生根本性的变化，这样的物种称为关键种。,关键种,冗余种,在一些群落中有些种是冗余的，这些种的去除不会引起生态系统内其他物种的丢失，同时对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响。,（二）物种在生态系统中的作用,认为生态系统

5、中每个物种都具有同样重要功能，一个铆钉或一个关键种的丢失或灭绝都会导致严重事故或系统变故。,铆钉假说,冗余假说,认为生态系统中物种作用有显著的不同，某些在生态功能上有相当程度的重叠，而冗余种在短时间内似乎多余，但经过在变化环境中长期发展，次要种和冗余种就可能在新环境下变为优势种或关键种，改变和充实原来的生态系统。,三、生态系统的营养结构,食物链,食物网,生态系统通过食物链把生物与非生物，生产者与消费者，消费者与消费者连成一个整体。 食物链在自然生态系统中主要有牧食食物链和碎食食物链。,在生态系统中，一种生物同时属于数条食物链，而且食物链往往是交叉链索，形成复杂的网格式结构即食物网。,生态系统中

6、各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的相对稳定性。,（一）食物网的结构特点,不取食任何其他生物。食物网中，基位种称为源点，包括一种或数种被食者。,为简化食物网结构，把营养阶层相同的不同物种或相同物种不同发育阶段作为一个营养物种。,根据物种在食物网中所处的位置可分为三种类型：,顶位种,食物网中不被任何其他天敌捕食的物种。在食物网中，顶位种常称为收点，描述一种或数种捕食者。,中位种,它在食物网中既有捕食者，又有被食者。,基位种,“自下而上”：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，称为上行效应。,“自上而下”：较低营养阶层的种群结构依赖于较高营养阶层

7、物种的影响，称为下行效应。,（二）食物网的控制机理,植物、藻类等,细菌、真菌和微生物等,四、生态系统的空间与时间结构,自然生态系统一般都有分层现象，成层结构是自然选择的结果，它显著提高了植物利用环境资源的能力。,（一）空间结构,如水域生态系统： 大量的浮游植物聚集于水的表层； 浮游动物和鱼、虾等多生活在水中； 底层沉积污泥层中有大量细菌等微生物。,（二）时间结构,生态系统的结构和外貌会随时间不同而变化，这反应出生态系统在时间上的动态。 短时间周期性变化在生态系统中是较为普遍的现象。,第二节 生态系统的基本功能,生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能

8、量、物质重新组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。 生态系统中绿色植物通过光合作用，吸收和固定太阳能，从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种生产过程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿色植物的这种生产过程称为初级生产（primary production），或第一性生产。,一、生态系统的生物生产,初级生产过程可用下列方程式概述： 光能 6CO26H2O C6H12O6 6O2 叶绿素 总初级生产(gross primary production,GP)与净初级生产(net primary production,NP)：植物在单位面积、单

9、位时间内，通过光合作用固定太阳能的量称为总初级生产(量)，常用的单位：J m -2 a-1 或 gDW m -2 a-1；植物总初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有机物质即为净初级生产（量）。二者之间的关系可表示如下： GPNP+R ； NPGPR,（一）初级生产,1初级生产量的计算,初级生产量,通过光合作用固定的太阳能或制造的有机物质，又称第一性生产量。,净初级生产量,初级生产过程中植物固定的能量用于呼吸、生长和生殖生产量。可供生态系统其他生物利用的能量。,总初级生产量,包括消耗在内的全部生产量。,测定方法,收获量测定法、氧气测定法、二氧化碳测定法、放射性标记物测定法和叶绿素测

10、定法。,海洋中珊瑚礁生海藻床是高生产量的，而且由河口湾向大陆架到大洋区，单位面积净初级生产量和生物量有明显降低的趋势； 陆地上，热带雨林是生产量最高的，而且热带雨林向温带常绿林、落叶林、北方针叶林、稀树草原、温带草原地、寒漠和荒漠依次减少。,2初级生产量的变化,水体和陆地生态系统的生产量都有垂直变化 生态系统的初级生产量随群落的演替而变化,影响初级生产的因素,NP,R,CO2,光,H2O,营养,取食,O2温度,陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质(物质因素) 、氧和温度(环境调节因素)六个因素决定的。,污染物,光合作用 生物量,GP,初级生产量的测定方法,产量收割法：收获植

11、物地上部分烘干至恒重，获得单位时间内的净初级生产量。 氧气测定法：总光合量净光合量呼吸量 二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化，作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。 pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳和呼吸过程中释放二氧化碳而发生变化，根据pH值变化估算初级生产量。 叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力。 放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在

12、黑暗中也能吸收14C，因此，还要用“暗吸收”加以校正。,黑白瓶法,黑瓶 （呼吸作用）,白瓶 (净光合作用),对照瓶 （消除误差）,放置于水样深度处,一定时间后，测各瓶的含氧量变化，求初级生产量,在被同化的能量中，用于动物的呼吸代谢和生命维持的能量最终以热的形式消散掉，其余用于动物各器官组织的生长和繁殖新的个体，这就是我们所说的次级生产量。,（二）次级生产,次级生产量,初级生产以外的生态系统生产，即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身的物质，称为次级生产(secondary production），或第二性生产。,次级生产的基本特点,次级生产过程模型,食物资源,未采

13、食,拒食,未食,粪便 (Fu),呼吸 (R),分解,被采食,可利用,食用 (C),同化(A),动物产品产生能量 (P),潜在能量,保持能量,损 失 能 量,C=A+Fu A=P+R C=P+Fu+R P=C-Fu-R,次级生产量的一般生产过程,次级生产量的测定方法,按已知同化量A和呼吸量R，估计生产量P P=C-Fu-R， Fu-尿粪量 根据个体生长或增重的部分Pg和新生个体重Pr，估计P P Pg Pr 根据生物量净变化B和死亡损失E，估计P P B E,生态系统中的分解,资源分解的过程：分碎裂过程、异化过程和淋溶过程等三个过程。 资源分解的意义： 理论意义： 通过死亡物质的分解，使营养物质

14、再循环，给生产者提供营养物质； 维持大气中二氧化碳的浓度； 稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链以后各级生物生产食物； 改善土壤物理性状，改造地球表面惰性物质； 实践意义： 粪便处理 污水处理,二、生态系统的能量流动,（一）研究能量传递规律的热力学定律,能量在生态系统内的传递和转化规律服从热力学的两个定律：,热力学第一定律,在自然界中，能量既不能消失也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式。,热力学第二定律,在封闭系统中，一切过程都伴随着能量改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和做功的能量外，总有一部分不能继续传递和做功，而以热的形式消散，这部分能量

15、使系统的熵和无序性增加。,（二）能量在生态系统中流动的特点, 太阳的辐射能以光能的形式输人生态系统后，通过光合作用被植物所固定，但不能再以光能的形式返回； 自养生物被异养生物摄食后，能量就由自养生物流到异养生物体内，不能再返回给自养生物； 从总的能流途径而言，能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的。,2能流是单向流，主要表现在三个方面：,1能流在生态系统中和在物理系统中不同,4能量在流动中质量逐渐提高,3能量在生态系统内流动的过程是不断递减的过程, 各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量； 各营养级的同化作用也不是百分之百的，总有一部分不被同化； 生物在维持生命过程中进行新陈代谢

16、总是要消耗一部分能量。,一个普适生态系统的能流模型（Odum, 1959）,三、生态系统的物质循环,生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生态系统，被其他生物重复利用，最后再归入环境中，称为物质循环，又称为生物地球化学循环。,物质循环,（一）物质循环的模式,物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通。,由存在于生态系统某些生物或非生物成分中一定数量的某种化合物构成的，对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。,库,流通量常用单位时间、单位面积内通过的营养物质的绝对值表达。,有机物分解的速率,影响物质循环速率最重要的因素有：,循环元素的性质,生物的生长

17、速率,周转时间表达了移动库中全部营养物质所需要的时间。,周转率=流通率库中营养物质总量,周转时间=库中营养物质总量流通率,为了表示一个特定的流通过程对有关库的相对重发性，用周转率和周转时间来表示。,（二）物质循环的类型,物质的主要蓄库在土壤、沉积物和岩石中，因此这类物质循环的全球性不如气体型循环，循环性能也不完善。,沉积型循环,气体循环,水循环,所有的物质循环都是在水循环推动下完成的，水循环是物质循环的核心。,物质的主要储存库是大气和海洋，循环与大气和海洋密切相连，具有明显的全球性，循环性能最为完善。,（三）有毒物质循环,1物质循环的特点,某种物质进入生态系统后，使环境正常组成和性质发生变化，

18、在一定时间内直接或间接地有害于人或生物时，就称为有毒物质或称为污染物。,对有机体有毒的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。,有毒物质,有毒物质循环,毒物进入生态系统的途径是多种多样的； 大多数毒物在生物体内具有浓缩现象； 毒物进入环境经历迁移和转化的过程。,特点,2有机毒物DDT在生态系统中的循环,DDT富集的途径有两个：,（1）茎、叶及根系植物体草食动物肉食动物；,（2）土壤动物（蚯蚓）肉食动物（小鸡）高级的肉食动物（鹰）,类似DDT人工合成大分子化合物不能被生物消化与分解，沿食物链转移，食物链越复杂，逐级积累浓度越大，呈倒金字塔形。,（3）水土壤植物人畜,3重金属汞在生态系统中

19、的循环,（1）大气土壤植物人畜,（2）废水水生植物水生动物人畜,地壳中汞经过两种途径进入生态系统：,汞循环（mercury cycle）是重金属在生态系统中循环的典型代表。,（1）火山爆发、岩石风化、岩熔等自然运动；,（2）人类活动，如开采、冶炼、农药喷洒等。,生态系统中的主要循环：,火山活动,化石 燃烧,降水,挥发,挥发,沉积物,农田风化和淋溶作用,农药喷洒,径流,(CH3)2Hg,Hg2,CH3Hg,鱼,水生植物,水鸟,工厂 汞的废物,捕鱼,由河水带走,(中性pH),(酸性pH),四、生态系统的信息传递,（一） 信息与信息量,信息是生态系统的基本功能之一，是自然、社会间的普遍联系，而且是双

20、向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出向输入的信息反馈。,（二） 信息及其传递,1. 物理信息及其传递,生态系统中以物理过程为传递形式的信息为物理信息，生态系统中的各种光、声、热、电和磁都是物理信息,生态系统中包含多种多样的信息，大致可以分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。,2. 化学信息及其传递,信息素,生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息、协调各种功能，这种传递信息的化学物质通称为信息素。,通过种间信息素调节种群之间的活动。,通过激素或神经体液系统协调各器官的活动。,通过种内信息素协调个体之间的活动，以调节受纳动物的发育、繁殖和行为，并可提供某些情报贮存在记

21、忆中。,种群内部,个 体 内,群落内部, 动物植物之间的化学信息, 动物之间的化学信息, 植物之间的化学信息,种间信息素主要是次生代谢物生物碱、萜类、黄酮类、非蛋白质有毒氨基酸，以及各种苷类、芳香族化合物等。,在生态系统中生物的食物链就是一个生物的营养信息系统，各种生物通过营养信息关系连成一个互相依存和相互制约的整体。,3. 行为信息及其传递,许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称为行为信息。,4. 营养信息及其传递,五、生态系统的自我调节,（一）生态系统的反馈调节,反馈就是系统的输出变成了决定系统未来功能的输入；一个系统，如果其状况能够决定输入，就说明它有反馈机制的存在。,反

22、馈分为正反馈和负反馈，负反馈控制可使系统保持稳定，正反馈使偏离加剧。,生态危机是指由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁到人类的生存。,（二）生态系统平衡,生态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入、输出上的稳定。,第三节 世界主要生态系统的类型,森林,森林,一、森林生态系统,森林生态系统就是森林群落与其环境在功能流的作用下形成一定结构、功能和自行调控的自然综合体。,森林生态系统是陆地生态系统中面积最大、最重要的自然生态系统。,森林生态系统具有以下主要的共同特征：,（一）物种繁多，结构复杂,（二）生态系统类

23、型多样,（三）生态系统稳定性高,（四）生产力高，现存量大，对环境影响大,森林在全球环境中发挥着重要的作用：,（一）是养护生物最重要的基地；,（二）可大量吸收二氧化碳；,（三）是重要的经济资源；,（四）在防风沙、保水土、抗御水旱、风灾方面有重要生态作用等。,森林在生态系统服务方面的作用是无法替代的。,草地,草地,二、草地生态系统,草地可分为草原和草甸。,草原因受水分条件的限制，动物区系的丰富程度及生物量均较森林低，但明显比荒漠高。,草原处于湿润的森林区与干旱的荒漠区之间，草原的净初级生产力变动较大 。,根据草原的组成和地理分布，可分为：,草原是地球上草地的主要类型，是内陆干旱到半湿润气候条件的产

24、物，以旱生多年生禾草占绝对优势，多年生杂草及半灌木也或多或少起到显著作用。,温带草原,热带草原,分布在南北两半球的中纬度地带，如欧亚大陆草原、北美大陆草原和南美草原等。,分布在热带、亚热带，其特点是在高大禾草（常达23 m）的背景上常散生一些不高的乔木，故被称为稀树草原或萨王纳。,温带草原,热带草原,河流,河流,三、河流生态系统,河流生态系统是指那些水流流动湍急和流动较大的江河、溪涧和水渠等。,生物群落：急流生物群落，缓流生物群落。,氧气丰富。,陆水交换；,水流不停；,特点：,（五）还具有趋触性等适应特征。,（三）具有钩和吸盘等附着器；,（二）有些能够持久地附着在固定的物体上；,（一）一般具有

25、流线型的身体，或许多急流动物具有非常扁平的身体；,（四）黏着的下表面；,急流生物群落是河流的典型生物代表，它们的适应性表现在：,湖泊,四、湖泊生态系统,（一）湖泊生态系统的基本特征：,界限明显； 面积较小； 湖泊的分层现象； 水量变化较大； 演替，发育缓慢。,（二）湖泊生物群落,1沿岸带生物群落,消费者：附生生物类型中有池塘螺类、蜉蝣和蜻蜓稚虫、轮虫、扁虫、苔藓虫等。,生产者主要是硅藻、绿藻和蓝藻。,3深水带生物群落,2敞水带生物群落,生产者：有根的或底栖植物和浮游或漂浮植物。,主要由水和淤泥中间的细菌、真菌和无脊椎动物组成。,海洋,海洋,五、海洋生态系统,（一）海洋生态系统的主要特征,1生产

26、者均为小型即由体型极小、数量极大、种类繁多的浮游植物和一些微生物组成。,4生物分布的范围很广,2海洋为消费者提供了广阔的活动场所,3生产者转化为初级消费者的物质循环效率高,海洋面积大，海洋中有大量的营养物质 海洋条件复杂,（二）海洋环境的主要特点,1海洋是巨大的，它覆盖70%以上的地球表面 2海洋有连续和周期的循环 3海水含有盐分 4海洋是一个容纳热量的“大水库”,（三）海洋生物,浮游生物,游泳生物,底栖生物,在水流运动的作用下，被动地漂浮于水层中的生物类群，一般体积微小、种类多、分布广，遍布于整个海洋的上层。,一些具有发达运动器官和游泳能力很强的动物，如鱼类、大型甲壳动物、龟类、哺乳类和海洋

27、鸟类等属于游泳动物。,一个很大的水生生态类群，种类很多，包括了一些原始的多细胞动物，如海绵和海百合。,湿地,湿地,六、湿地生态系统,湿地生态系统是指地表过湿或常年积水，生长着湿地植物的地区。湿地是开放水域与陆地之间过渡性的生态系统，它兼有水域和陆地生态系统的特点，具有其独特的结构和功能。,全世界湿地约有5.14亿hm2，约占陆地总面积的6%。湿地环境有机物难以分解，故随着泥炭的积累，湿地的矿物质营养由多而少。可分为：,富养沼泽,贫养沼泽,中养沼泽,是沼泽发育的最初阶段。水源补给主要是地下水，水流带来大量矿物质，营养较为丰富。植物主要是苔草、芦苇、蒿草、柳、落叶松、水松等。,富养沼泽,沼泽发育的

28、最后阶段。由于泥炭层的增厚，沼泽中部隆起，高于周围，故称为高位沼泽。水源补给仅靠大气降水，营养贫乏。植物主要是苔藓植物和小灌木，尤以泥炭藓为优势，形成高大藓丘，又称泥炭藓沼泽。,贫养沼泽,介于上述两者之间的过渡类型。营养状态中等。既有富养沼泽植物，也有贫养沼泽植物。苔藓植物较多，但未形成藓丘，地表形态平坦。,中养沼泽,湿地生态系统位于水陆交错的界面，具有显著的边际效应。,湿地水文条件成为湿地生态系统区别于陆地生态系统和深水生态系统的独特属性，包括输入、输出、水深、水流方式、淹水持续期和淹水频率。水文条件导致独特植物的组成并限制或增加种的多度。,湿地土壤是湿地的又一主要特征，通常称为水成土，即在

29、淹水或水饱和条件下形成的无氧条件的土壤。,湿地生态系统特点：,两类生态系统的过渡带或两种环境的结合部，由于远离系统中心，所以经常出现一些特殊适应的生物物种，构成这类地带具有丰富物种的现象。,边际效应,湿地生态系统的边际效应不仅表现在物种多样性上，还表现在生态系统结构上，无论其无机环境还是生物群落都反映这种过渡性。湿地生物群落就是湿地特殊生境选择的结果，其组成和结构复杂多样，生态学特征差异大，这主要由于湿地生态条件变幅很大，不同类型的湿地生境条件存在很大差异。,城市生态系统,七、城市生态系统,1结构：分为社会生态亚系统、经济生态亚系统、自然生态亚系统，它们交织在一起，相辅相成，形成了一个复杂的综

30、合体。,（一）城市生态系统的结构和功能,2功能：生产，生活，还原,（二）关于城市生态系统的几种观点,1自然生态观,2经济生态观,以生物为主体，包括非生物环境的自然生态系统，它受人类活动干扰并反作用于人类。,以高强度能流物流为特征，不断进行新陈代谢，经历发生、发展、兴旺和衰亡等演替过程的人工生态系统。,社会经济自然的复合生态系统，城市的自然及物理组分是其赖以生存的基础；城市各部门的经济活动和代谢过程是城市生存发展的活力和命脉；城市人的社会行为及文化观念则是城市演替与进化的源动力。,3社会生态观,4复合生态观,人类集聚的结果，集中探讨了人的生物特征、行为特征和社会特征在城市过程中的地位和作用。,生

31、态系统的服务功能,生态系统服务(ecosystem service)：由自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称生态系统服务。 生态系统服务的主要内涵： 生物生产 生物多样性的维护 传粉、传播种子 生物防治 环境净化 土壤形成及其改良 减缓干旱和洪涝灾害 调节气候 休闲、娱乐 文化、艺术素养生态美的感受,思考题 1生态系统有哪些主要组成成分，它们是如何构成生态系统的？ 2什么是食物链、食物网和营养级？食物链包括哪些类型，在生态系统中有什么意义？ 3什么是负反馈调节，它对维护生态平衡有什么指导意义？ 4测定初级生产量的主要方法。 5概

32、括出生态系统次级生产过程一般模式。 6提出一个普适生态系统能流模型。 7生态系统中信息传递主要有哪几种类型？ 8地球生态系统可以分为哪些主要类型？,水域生态系统,1、水域生态系统的概述 2、水域生态系统的分类 3、水域生态系统的特点 4、出现的问题及修复方案 5、国际研究前沿和发展趋势,一、水域生态系统的概述,可分为淡水和海洋两大生态系统及其下属不同等级的水域。其中，淡水生态系统通常包括湖泊、水库和江河生态系统，海洋生态系统常包括沿海及内湾生态系统、 珊瑚礁和红树林生态系统、外海生态系统、上升流生态系统、深海生态系统等。海洋生态系统中的前三者可统称为沿海生态系统，后三者则为大洋生态系统。每一级

33、水域生态系都各占有一定的空间，包含有相互作用的生物和非生物组分，通过物质循环和能量流、信息流的作用，构成具有一定结构与功能的统一体。,二、水域生态系统的分类,与陆地生态系统相比,水生生态系统的环境因水具有流动性,广大水域比较均一而较少变化,并且很少出现极端情况,使许多水生生物具有广泛的地理分布,系统的类型也因此而比陆地少。地球上的水域生态系统可分为淡水生态系统和海洋生态系统。,淡水生态系统包括江河、溪流、泉水与湖泊、池塘、水库的陆地水体。水的来源主要靠降水补给，含盐度低。根据水的流速不同，可分为流水和静水两类，它们之间常有过渡类型，水库等。 流水生态系统 包括江、河、潭、泉、水渠等。流动水一发

34、源于山区，纵横交错的各级支流汇合成江河，最后多注入大海。随水流的流速不同，还可分为急流和缓流。在急流中，初级生产者多为由藻类等构成的附着于石砾的植物类群，初级消费者多为具有特殊附着器官的昆虫；次级消费者为鱼类，一般体形较小。在缓流中，初级生产者除藻类外，还有高等植物；消费者多为穴居昆虫和鱼类，它们的食物来源，除了水生植物外，还有陆地输入的各种有机腐屑。, 静水生态系统 包括湖泊、池塘、沼泽、水库等。静水并非绝对静止， 只是水流没有一定方向，水的流动缓慢。在静水生态系统中，又可分为滨岸带、表水层和深水层。从滨岸向中心，因水的深度不同，初级生产者的种类也不相同，依次分布着：湿生树种（如柳树、水松等

35、） 挺水植物（如芦苇、香蒲、莲等） 浮叶植物（如菱、睡莲等） 沉水植物（如苦草、狐尾草、金鱼藻等）。消费者为浮游动物、虾、鱼类、蛙、蛇和水鸟等。表水层因光照充足、温度比较高，硅藻，绿藻、蓝藻等浮游植物占优势，氧气的含量也比较充足，故吸引了许多消费者(如浮游动物和多种鱼类)。深水层由于光线微弱，不能满足绿色植物的需要，固底栖动物靠各种下沉的有机碎屑为生。,海洋生态系统包括沿海及内湾生态系统、典型的珊瑚礁和滨海湿地生态系统、海外生态系统、上升流生态系统、深海生态系统等。总面积约 3.6 108 km2 ，占地球表面 70 % 以上，平均水深 2750 m ，占全球水量 97 %，是生物圈内面积最大

36、、层次最厚的生态系统。从海岸线到远洋，从表层到深层，随着水的深度、温度、光照和营养物质状况不同，生物的种类、活动能力和生产水平等差异很大，从而形成了不同区域系统。, 海岸带 位于海洋和陆地交界处，是海洋外圈的浅水带。水体的光照条件比较好，水温和盐度变化大，地形、地质比较复杂多样。生产者是一些固定着生长的大型植物，如红树、大叶红藻、绿藻、棕藻等。消费者是以这些大型植物为食的海洋动物，如牡蛎、蟹、沙蚕等。这一地带也是人类经济活动比较频繁的区域。 浅海带 位于水深 200 m 以内的大陆架部分，约占海洋总面积的 7.5 %。浅海带也受大陆输入物的影响，营养物质、光照条件、生产力水平仅次于海岸带。主要

37、的生产者为浮游植物，如硅藻、裸甲藻等。初级消费者为摄食浮游植物的浮游动物，它们与浮游植物一起为大量的海洋动物（如虾、蟹、海鸥、牡蛎等）提供了食料。, 远洋带 指水深在200 m 以上的远洋海区。它是海洋生态系统的主体，约占海洋总面积的90 %左右。这一带按深度不同可分为远洋表层带、中层带、深海带和海底带，还包括上涌带和珊瑚礁。 海洋表层光照充足，水温较高，生活着很多小型的、单细胞的浮游藻类和浮游动物，许多远洋的鱼类都生活在这一带。随着深度的增加，光照减弱，水层压力加大，生产者不能生存，消费者依靠大量碎屑食物和上层生物为生，多为肉食者。尽管生物种类和个体数量都很少，但在万米深的海底仍有动物生存。

38、,三、水域生态系统特点,1、水的密度大于空气 海水的盐度最高可达35，淡水盐度一般变动于0.050.5之间，河口水域的盐度由于朝汐作用变化较大。 2、水的比热容较大，导热性能差 大洋水温比陆地水温稳定，同时水体对于周围环境的温度调节也是极为显著，滨海城市日常温度变化较内陆城市小。,3、光线在水中的穿透力比在空气中小 日光射入水体后衰减较快。特别是在海洋中，只有最上层海水中才有足够的光照保证植物进行光合作用。在补偿深度处，光照的强度减弱至植物光合作用生产的有机物质足以补偿其自身的呼吸作用的消耗。补偿深度以上的水层称为真光带。真光带的深度，在某些透明度较大的水域可达200米以上，而在比较浑浊的近岸

39、水域，有时仅约数米，是水生动物富集和最活跃的地区。 4、水是一种良好的溶剂 不仅酸、碱、盐可以溶于水中，一些有机物也能为水所溶解，从而为水生生物的生长发育提供丰富的营养源。,5、水中的溶解氧比大气中的含量少 这样的条件限制了水体生态系统中大量生物的基础代谢水平，使得水域生态系统中的生物活动与陆地生态系统有不同的模式。 6、此外，水域生态系统还有别的一些特点，比如开放性特点等，不同的水体之间相互联系。,水域退化生态系统的修复正日益引起人们的重视,其中生态修复理念深入人心,生态修复是一项综合的生态工程,涵括生物、物理、化学、管理等各学科的技术。 水域生态修复通常采用的技术有:关键种群的保护与修复技

40、术,重要生境的保护与恢复技术,环境污染控制技术和科学的管理手段。,前两种技术可用于恢复自然水域(包括重要渔业水域)的野生生物、水产资源,为国际生物保护及生态修复计划所重视。 环境污染控制技术可从根本上消除对生态系统产生损害的根源,有物理、化学、生物-生态学方法,其中生物 -生态学方法是运用较为广泛、有效的技术,它利用功能性微生物和植物生物利用或生态学过程,降解存在于生活污水、工业污水、养殖废水、底泥有机质中的各种污染物质。,国际研究前沿和发展趋势（以海滨湿地为例） 1，海滨湿地生态系统演化过程与机制的研究 重在尺度转换，时空耦合，过程与机制的研究 2，海滨湿地水盐运移的研究 重在水盐运移的动力

41、学模型及生态效应的研究 3.海滨湿地生态系统对于干扰的影响机理研究 重在多种干扰变化对生物多样性和地球化学过程的影响，其中外来种入侵所引起的海滨湿地生态系统的影响是热点研究之一。,4.海滨湿地生态系统保育与修复的研究 重在功能群的界定、生态修复过程中功能群多样性的配置，重在湿度干扰下的修复机理与模式研究。 5.海滨湿地生态系统保护与利用平衡机制的研究 重在进行功能区分划分和建立一套科学而适用的海滨湿地生态系统健康评价指标体系。,水域生 态系统,非生物成分：生物生活的介质，水体和水底,生物成分,按照生活方式分：漂游生物、浮游生物、游泳生物、底栖生物、周从生物,按照生态机能：生产者、 分解者、消费

42、者、有机碎屑,水域生态系统的组成,水域生态系统的组成,水域生态系统的生态机能,生产者 消费者 分解者 有机碎屑,一、生产者,生产者即一些自养生物。主要包括两部分： 1.具叶绿素等光合色素、能进行光合作用形成初级生产力的各类水生生物，包括浮游植物、底栖藻类和水生种子植物 2. 一些能利用光能和化学能的光合细菌和自养细菌，例如：硫细菌,浮游植物,藻类,水生种子植物,硫细菌,二、消费者,消费者及异养生物，指以其他生物或有机碎屑为食的水生生物 根据营养级位次不同划分为初级消费者和次级消费者。初级消费者主要指以浮游植物为食的小型浮游动物及少数以底栖藻类为食的动物，一般体型较小。次级消费者指水生肉食性动物

43、，包含较多的营养级次。,陆地生态系统与水域生态系统的不同点,在水域生态系统中，初级消费者与生产者共同杂居在上层海水中，两者之间可以相互转换，且转换效率极高，二者的生物量往往属于同一营养级。而陆地生态系统中，初级消费者与生产者不可以相互转换。,三、分解者,分解者主要指细菌和真菌。 作用：分解者可以的已死生物的各种复杂物质，分解为为可供生产者和消费者吸收利用的有机物和无机物，因而在海洋有机和无机营养再生产过程中起着重要作用。同时他们本身也是许多植物的直接食物。,四、有机碎屑,有机碎屑来源于未被完全摄食或消化的食物残余、浮游植物在光合作用中的过程中所产生的一部分低分子有机物以及陆地生态系统输入的颗粒

44、性有机物，也作为食物为某些动物所利用。 在水域生态系统中出了以初级生产这为起点的植食食物链外，还存在以细菌为基础的腐殖食物链和以有机碎屑为起点的碎屑食物链,三、生态循环,水生生态系统在代谢过程中，能量沿着不同的食物链逐级递减。由于消费者本生的呼吸作用，每通过一级便有部分损失。通过食物链的环节越多，能量的损失就越大，生态效率就越低。 死亡的有机物为细菌所分解，释放出的无机营养物又被绿色植物所重新利用。于是，伴随着能量从阳光到生物体的单向流动，营养物质在环境与生物之间的循环在生态系统中不断地往复进行,死亡的有机物,细菌,绿色植物,第一级消费者,第二级消费者,细菌,分解,无机物质,利用,水域生态平衡

45、：指水域生态系统经过一定的发育阶段后，生物的各个组分之间、群落与环境之间以及结构与功能之间的相互关系逐渐趋于相对稳定和协调，并通过信息的反馈保持自生的动态平衡 在生态平衡阶段，系统内生物种类最多，种群比例适宜，总生物量最大，生态系统的内稳性最强,生态阈值：指自动调节能力的限度。超越了生态阈值，自动调节能力降低甚至消失，导致生态平衡失调，系统中有机体的数量减少，生物量减少，能量和物质循环发生故障，随着这一系列的连锁反应而导致整个系统崩溃,水域中影响生态平衡的因素,1.自然因素 湖泊的富营养化、藻类过度生长产生的毒素、藻类残体分解是消耗大量的溶解氧可使鱼类及其他水生生物死亡，埃尔宁诺海流可导致鳀鱼

46、资源大幅度升降等,水体富营养化,2.人为因素 在鱼类洄游通道上拦河筑坝是鱼类无法溯河或降海产卵繁殖，对某一经济鱼类的过度捕捞使该鱼类资源大幅度下降等,因此，在开发和改造某一水域之前，应充分研究生态平衡规律，采取适当的措施，保证水产资源持续利用,一、淡水生态系统,一、淡水生态系统,淡水生态系统是在淡水中由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。 淡水生态系统的生物多样性分布格局与海洋或陆地系统具有本质的不同。 淡水生态系统分为静水的和流动水的两种类型。前者指淡水湖泊、沼泽、池塘和水库等；后者指河流、溪流和水渠等。,二、淡水湖泊生态系统,淡水湖泊生态系统,生境特征,常见生物群落,鄱阳湖,鄱阳湖,

47、二、淡水湖泊生态系统,（一）生境特征,湖泊是静水水体的主要类型，地球上的可利用的淡水大部分储存在湖泊中。 不同的湖泊其成因不同，不同类型的湖泊往往具有不同的底质和形态特征。环境的温度、光照、容解气体、营养盐类等通常被认为是淡水生态系统最重要的限制因素。 湖泊中热量、溶解气体和养分空间分布存在明显的季节性变化，因此，不同位置的湖泊其热量、溶解气体和养分空间分布的季节性有很大差异。,在同一湖泊水体垂直方向的不同位置，其光照条件的差异使其生境条件有一定的差异，通常分为沿岸带敞水带和深水带。 沿岸带指近岸的浅水区，日光可直射到底，水底通常为水生高等植物。 沿岸带以外可分为上面敞水带和下层深水带；敞水带

48、属于光亮带，有阳光透入，能有下进行光合作用。 深水带光照微弱或无光线，没有大型植物分布，底部有大量微生物生活。,（二）常见生物群落,一、沿岸带群落 生产者：1、挺水植物带 2、浮叶植物带 3、沉水植物带 消费者：5个“生活型”均有代表 二、敞水带群落 生产者：浮游植物、浮游自养菌 消费者：浮游动物、各种鱼类 三、深水带群落 主要有细菌和真菌组成,浮叶植物带：睡莲,沉水植物带：水浮莲,螺类,原生动物,浮游植物,浮游动物,三、我国湖泊生态系统,我国的湖泊划分为5个自然区域。 （一）东部平原地区湖泊主要指分布于长江及淮河中下游、黄河及海河下游和大运河沿岸的大小湖泊， （二）蒙新高原地区湖泊地处内陆，

49、该区气候干旱，降水稀少，地表径流补给不丰，蒸发强度较大，超过湖水的补给量，湖水不断浓缩而发育成闭流类的咸水湖或盐湖。 （三）云贵高原地区湖泊全系淡水湖。区内一些大的湖泊都分布在断裂带或各大水系的分水岭地带，如滇池、抚仙湖、洱海等。由于入湖支流水系较多，而湖泊的出流水系普遍较少，故湖泊换水周期长，生态系统较脆弱。,（四）青藏高原地区湖泊是地球上海拔最高、数量最多、面积最大的高原湖群区，也是我国湖泊分布密度最大的两大稠密湖群区之一。本区为长江、黄河和澜沧江等水系的河源区，湖泊补水以冰雪融水为主，湖水入不敷出，干化现象显著，近期多处于萎缩状态。 （五）东北平原与山区湖泊多系外流淡水湖，主要分布在松辽平原和三江平原，由于地势低平、排水不畅，发育了大小不等的湖泊。此外，丘陵和山地还有火山口湖