園林生態(tài)學課件第十一章-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） 識記：生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的基本成分。生產者。消費者。分解者。環(huán)境系統(tǒng)，食物鏈，食物網，生態(tài)平衡，生態(tài)危機。理解：完整生態(tài)系統(tǒng)的基本條件。生態(tài)系統(tǒng)的結構。生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。生態(tài)系統(tǒng)的分類。 二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與儲存（次重點） 識記：食物鏈。食物網。能量級。生產量。生物量。生產力。 理解：營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔。 三、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)與信息傳遞。（一般） 識記：物質循環(huán)的

2、概念。物質循環(huán)的種類。生態(tài)系統(tǒng)信息的種類。 理解：碳、氮、硫的循環(huán)過程。生態(tài)系統(tǒng)物理、化學信息傳遞的特點與作用。 四、生態(tài)平衡（自學） 識記：生態(tài)平衡的概念。 理解：生態(tài)系統(tǒng)平衡失調的基本特征。生態(tài)平衡調節(jié)的原則。 應用：生態(tài)系統(tǒng)內穩(wěn)定的判斷依據。生態(tài)平衡的調節(jié)機制。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：英國學者坦斯利（Tansley）于1935年提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，強調生物和環(huán)境的不可分割性。 在一定時間

3、和空間范圍內，由生物群落（包括人類在內）和其環(huán)境（環(huán)境中物理和化學因子）組成的一個整體，該整體具有一定大小和結構，其成員借助能量流動和物質循環(huán)、信息傳遞而相互聯(lián)系、相互依存，并形成具有自我組織、自我調節(jié)功能的有機整體。,第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)基本概念,二、生態(tài)系統(tǒng)的成分、結構和分類,由相互聯(lián)系、相互作用的若干要素結合而成的具有一定功能的整體。構成系統(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相互作用，產

4、生跟各個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,生產者（producers）,消費者(consumers),還原者(decomposers),,太陽輻射能,無機物質,有機物質,,,,,1、生產者：自養(yǎng)型植物，包括所有進行光合作用的綠色植物和化能合成細菌。綠色植物利用日光作為能源，通過光合作用將吸收的水、CO2和無機鹽類合成初級產品——碳水化合物，可進一步合成脂肪和蛋白質。這些有機

5、物成為地球上包括人類在內的一切生物的食物來源。2、消費者：生活在生態(tài)系統(tǒng)中的各類動物和某些腐生或寄生菌類，異養(yǎng)型生物，只能依賴生產者生產的有機物為營養(yǎng)來獲得能量?？煞譃槭巢輨游?、食肉動物和大型食肉動物或頂級食肉動物。3、分解者：異養(yǎng)生物，如細菌、真菌、放線菌以及土壤原生動物和一些土壤中小型無脊椎動物。將復雜的有機物還原為無機物，把養(yǎng)分釋放出來，歸還給環(huán)境中。,生態(tài)系統(tǒng)的結構（仿Clarke,1954）,基本成分,,,,,（二）、

6、生態(tài)系統(tǒng)的結構,空間結構：垂直結構（分層現(xiàn)象）、水平結構（集群型、均勻分布型、隨機型）時間結構（長時間、中等時間、短時間尺度）營養(yǎng)結構（生產者→草食動物→一級肉食動物→二級肉食動物）,（三）、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征,1、生態(tài)系統(tǒng)是動態(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)是開放的自持系統(tǒng)4、 生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)的功能,（四）、生態(tài)系統(tǒng)的分類,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、 按人類對生態(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)的能量流動和貯存,一、食物鏈和食物網二、生產力三、初級生產者的能量轉移和貯存,一、食物鏈和食物網（1）食物鏈(food chains)指生物界食物關系中，甲吃乙、乙吃丙、丙吃丁的現(xiàn)象。不同生物之間通過食物關系而形成的鏈鎖式單向聯(lián)系稱為食物鏈

8、。構成了能量流動的渠道。,食物鏈類型：草牧食物鏈（捕食食物鏈）: 是以綠色植物為基礎，從草食動物開始的食物鏈，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）: 指以死有機物質為基礎，從腐生物開始的食物鏈。森林是以腐生食物鏈為優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng)。在森林中，有90%的凈生產是被腐生生物所分解消耗的。寄生性食物鏈:由宿主和寄生物構成。它以大型動物為食物鏈的起點，繼之以小型動物、微型動物、細菌和病毒。后者與前者是寄

9、生性關系。,（二）食物網(food webs)生物之間的捕食和被食的關系不是簡單的一條鏈，而是存在多條食物鏈，這些食物鏈彼此交錯連接，形成網狀結構，即食物網。食物網不僅保持著生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的穩(wěn)定性，并推動著生物的進化，成為自然界發(fā)展演變的動力。這種以營養(yǎng)為紐帶，把生物與環(huán)境、生物與生物緊密聯(lián)系起來的結構，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構。,食物網,（三）營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔(ecological pyramid)一個營養(yǎng)級是指處于食物

10、鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。（1）各營養(yǎng)級消費者不可能100%利用前一營養(yǎng)級的生物量；（2）各營養(yǎng)級同化率也不是100%，總有一部分排泄出去；（3）各營養(yǎng)級生物要維持自身的活動，消耗一部分熱量。由于能流在通過各營養(yǎng)級時會急劇減少，所以食物鏈就不可能太長，生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)級一般只有四、五級，很少超過六級。,生態(tài)金字塔,概念：指各營養(yǎng)級之間的數量關系，這種數量關系可采用生物量、能量和個體數量單位，采用這些單位構成的生態(tài)金字塔分別

11、為生物量、能量和數量金字塔。,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,數量,能量,落葉林,草地,落葉林及草地數量和能量金字塔,單位：公斤,生物量金字塔,浮游動物,魚,浮游植物,能量金字塔,二、生產力的基本概念（自學）,1、生產量(p

12、roduction)：一定時期內有機物質增加的總重量。 總生產量(gross production)：某一時期合成的有機物質總量. 凈生產量(net production)：總生產量減去呼吸損失的部分. 初級生產量(primary production)：綠色植物的生產量. 次級生產量(seconddary production)：消費者的生產量.,2、生物量(biomass)：任一時間某一地方某一種群、營養(yǎng)級或某一生態(tài)系統(tǒng)有機

13、物質的總重量。(kg/ha、g/m2、kj/m2) 現(xiàn)存量(standing crop)：單位面積上當時所測得的生物體的總重量。3、生產力(productivity)：指單位時間單位面積的生產量，即生產的速率。,三、初級生產者能量轉移和貯存,1、能量的輸入光合效率和光照強度有關，也隨葉片的形態(tài)和位置而變化2、能量消耗⑴呼吸⑵食草動物引起的消耗⑶植物的凋落3、生物量在植物體內的分配4、植物器官中的能量5、能量周轉期：生

14、物量與凋落物積累的越多，需要周轉的時間越長。,,,,,輻射能,有機物質的合成過程，即生產者（綠色植物）吸收太陽能量形成初級生產量。,,,熱 能化學能,熱 能機械能,活有機物質被各級消費者（動物）消費的過程。,死有機物質（動植物殘體和排泄物）被腐生物分解的過程。,生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動,能量流動特點：1 “越流越細”，能量在流動過程中逐漸耗散。2 單向流動，不可逆。,第三節(jié)、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán),一、物質循環(huán)的基本概念：物質

15、：指維持生命活動正常進行所必須的各種營養(yǎng)元素。重要元素：植物正常生長和代謝所必需的元素。其中，其濃度僅有若干ppm的稱作微量元素，而濃度可用百分數表示的可稱為大量元素; 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元素：氫、碳、氧、氮.,二、物質循環(huán)的種類1、地球化學循環(huán)（geochemical cycles） 是指不同生態(tài)系統(tǒng)之間化學元素的交換，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⑵沉積循環(huán) (sedimentary cycles),2、生物地球化學循環(huán) (biogeochemical cycles),生態(tài)系統(tǒng)內部化學元素的交換，空間范圍不大。植物在系統(tǒng)內就地吸收養(yǎng)分，又通過落葉歸還到同一地方。絕大多數的養(yǎng)分可以有效地保留，積

17、累在本系統(tǒng)之內。,生物地球化學循環(huán)包括：⑴ 植物對養(yǎng)分的吸收⑵ 植物體內養(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、生物化學循環(huán)指養(yǎng)分在生物體內的再分配，也是植物保存養(yǎng)分的重要途徑。 養(yǎng)分從葉子轉向幼嫩的生長點，或將其儲存在樹皮或體內某出。,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儲庫開始，綠色植物（生產者）在光合作用時，把碳從大氣中取出，結合到碳水

18、化合物中的分子中，然后，經過消費者和分解者，在呼吸和殘體腐爛分解時，再回到大氣。全球儲存碳的數量約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常性流動和圈層間的交換。全世界森林的儲碳量為4000-5000億噸。,,全球的植被和海洋是大氣中CO2兩個重要的調節(jié)器。大氣中CO2濃度增加時，會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。然而由于人類活動大量排放CO2 ，森林

19、植被的嚴重破壞和減少，大氣中CO2濃度正逐步提高，并產生“溫室效應”。,2、氮循環(huán),大氣是主要的氮庫，大氣體積的78%為分子態(tài)氮。生態(tài)系統(tǒng)氮的來源：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：固氮細菌從土壤和大氣中吸收氮素。工業(yè)固氮：如化肥廠。,3、硫循環(huán),硫的主要儲庫：硫酸鹽如石膏，也有少量存在于大氣，主要是SO2和H2S。硫的來源：沉積巖石的風化、化石燃料（特別是煤）的燃燒

20、、火山噴發(fā)和有機物的分解。硫的沉積循環(huán)：硫酸鹽的侵蝕和風化，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。前者產生于火山噴發(fā)和細菌的還原，后者產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、化學信息 釋放化學物質如：他感作用,第五節(jié)、生態(tài)平衡（自學）,一、生態(tài)平衡的概念生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調節(jié)所達到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，它包括結構、功能和能量輸入和輸出的穩(wěn)定。判斷平衡的標志：生態(tài)系統(tǒng)的生物與其環(huán)境是否協(xié)調，物質和能量的流動是否平衡，內部結構的穩(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)能量學指標：幼年期P/R>1，成熟期P

22、/R接近1營養(yǎng)物質循環(huán)特征：環(huán)境輸入的物質量與還原過程向環(huán)境輸出的量近似平衡。生物群落的結構特征：發(fā)育到成熟期的生物群落結構多樣性增大。穩(wěn)態(tài)：成熟期的抵抗干擾能力強，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，因而有利于高競爭力的物種。幼年期：量的生產；成熟期質的生產,㈡、生態(tài)系統(tǒng)平衡失調的標志各類生態(tài)系統(tǒng)，當外界所施加的壓力超過了生態(tài)系統(tǒng)自身調節(jié)能力或補償功能后，都將造成其結構破壞，功能受阻，正常的

23、生態(tài)關系被打亂以及反饋能力下降等，稱為生態(tài)失調。自然因素或人為因素生態(tài)失調標志：結構標志：結構缺損或變異功能標志：能量流動受阻或物質循環(huán)中斷,三、生態(tài)平衡的調節(jié)㈠生態(tài)系統(tǒng)的內穩(wěn)定保持自身內部穩(wěn)定的能力：維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調節(jié)或抵抗力等四大原則：物質循環(huán)保護原則生產保護原則結構保護原則生態(tài)平衡原則,㈡生態(tài)平衡 的調節(jié)機制,1、反饋機制：當生態(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)一系列相應變化，這些變化又反

24、過來影響最初發(fā)生變化的那種成分。,負反饋：,負反饋：使生態(tài)系統(tǒng)達到或保持平衡或穩(wěn)態(tài)，結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，反過來加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化。使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。如湖泊污染，導致魚的數量因死亡而減少。由于魚體腐爛，加重湖泊污染并引起更多魚類的死亡。,2、抵抗力：抵抗外干擾并維持系統(tǒng)結構和功能原狀的能力3、恢復力：生態(tài)系統(tǒng)遭受干擾

25、破壞后，系統(tǒng)恢復到原狀的能力。,四、生態(tài)平衡的保持,生態(tài)危機：由于人類盲目活動而導致局部地區(qū)甚至整個生物圈結構和功能的失衡，從而威脅人類的生存。人類的活動除了講究經濟效益和公共效益外，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，動物、植物少B、人工物質系統(tǒng) 帶來物質文明的同時，產生大量的污染物質C、環(huán)境資源系統(tǒng) 有限、污染、不足D、生物系統(tǒng)

26、動物、植物、微生物較少，生物數量少，種類少，生物系統(tǒng)不發(fā)達，比較脆弱，容易失蘅,二、城市生態(tài)系統(tǒng)的功能（自學）（一）生產功能1、生物生產：人、動物、植物、微生物、城市生物的初級生產和次級生產。2、非生物生產物質生產、非物質生產（精神生產）（二）能量流原生能源：煤、石油、風力、太陽能、生物能等。次生能源：電力、柴油、液化氣。最終能源：如抽水機把機械能轉化為水的熱能,（三）物質流按其動力性質分：自然推動的物質流和人工推動的