【正文】 聯(lián)的有機(jī)體（植物、動物、微生物）及影響它們的環(huán)境的功能性系統(tǒng)。. Odum: 一定區(qū)域內(nèi)與物理環(huán)境產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的有機(jī)體的集合就是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，在其中有著由能量流動形成的清晰的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、生物多樣性和物質(zhì)循環(huán)（如存活著的與死亡的有機(jī)體之間的物質(zhì)交換）。他的這一理論對現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究有很大的影響，他本人因此而榮獲美國生態(tài)學(xué)的最高榮譽(yù)泰勒生態(tài)學(xué)獎（1977）； 1988獲得瑞典科學(xué)院頒發(fā)的克拉夫獎（Craafort Prize。生態(tài)學(xué)的諾貝爾獎）。. Odum創(chuàng)立能值理論與方法（能量流動重要性）?，F(xiàn)在：生物能量和物質(zhì)通過一系列取食與被取食的關(guān)系在群落（生態(tài)系統(tǒng)）中傳遞，各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序成為食物鏈（food chain）群落中交錯的捕食競爭關(guān)系（feeding interaction）就是食物網(wǎng)（food web）Robert Paine（1966,1969）指出在如此復(fù)雜的捕食競爭過程中，我們發(fā)現(xiàn)有一些關(guān)鍵物種（keystone species；基石物種）對于群落的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生決定性作用（關(guān)鍵種假說）。Paine總結(jié)：這兩個(gè)案例對比結(jié)果顯示捕食者數(shù)量越多會導(dǎo)致群落物種多樣性升高。美國加利福利亞北部海灣的亞熱帶海岸食物網(wǎng)很多人不同意Paine的這個(gè)結(jié)論推導(dǎo)過程！理由：研究的群落食物網(wǎng)案例太少，不具有普遍性；這個(gè)結(jié)果可能是由于環(huán)境資源本身分布的異質(zhì)性導(dǎo)致的。傷心的Paine認(rèn)識到自己的“關(guān)鍵種假說”需要一個(gè)直接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證… …1966年移除頂級捕食者實(shí)驗(yàn)α（地點(diǎn)：華盛頓Mukkaw Bay；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：移除Pisaster海星；持續(xù)時(shí)間：2年；實(shí)驗(yàn)結(jié)果：物種數(shù)由15減少到了8，5年后只剩下2種）1971年移除頂級捕食者實(shí)驗(yàn)β (地點(diǎn)：新西蘭西海岸；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：移除Stichaster australis海星；持續(xù)時(shí)間：9個(gè)月；實(shí)驗(yàn)結(jié)果：物種數(shù)由20減少到了14）關(guān)鍵種假說驗(yàn)證的啟示：生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性使其結(jié)構(gòu)與功能撲朔迷離，人類尚在一點(diǎn)點(diǎn)探索過程中；（如非關(guān)鍵種長期缺失與多樣性變化是否有關(guān)系？）能量流動和物質(zhì)循環(huán)通過食物網(wǎng)作用于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)所有的物種；復(fù)雜的生態(tài)過程使得營養(yǎng)級越高的物種越“重要”；生態(tài)系統(tǒng)對于干擾有一定的抵抗能力（海星需要每周抓一次，5年啊 T_T）三、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)基本組成: 生態(tài)系統(tǒng)是由生物與非生物組分構(gòu)成。陸地生態(tài)系統(tǒng)一般是由一個(gè)復(fù)雜的生物群落和與之相伴的土壤、環(huán)境、能量和水分來源組成。關(guān)于生產(chǎn)者（能以簡單無機(jī)物制造食物的自養(yǎng)生物）：陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者產(chǎn)量主要與溫度和濕度相關(guān)。不同溫度帶生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力（primary production，生態(tài)系統(tǒng)中自養(yǎng)生物固定的能量總量）不同已成共識，那么水分是如何影響初級生產(chǎn)力的呢？實(shí)際蒸散量（AET，actual evapotranspiration，每年單位面積蒸發(fā)散總量）Error! No bookmark name （不能用無機(jī)物直接制造有機(jī)物，直接或間接地依賴與生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物的異養(yǎng)生物）：Jane Lubchenko (1978)發(fā)現(xiàn)食草動物對植物物種數(shù)的影響有的是正面的，有的是負(fù)面的，有的兩者都有。她認(rèn)為想要解釋這些互相矛盾的結(jié)果需要搞清楚（1）食草動物的食性；（2）當(dāng)?shù)厝郝渲参锵嗷ジ偁庩P(guān)系；（3）上述兩點(diǎn)是如何在不同的環(huán)境中產(chǎn)生不同的作用機(jī)理的。一種潮間帶蝸牛（Littorina littorea）對水藻群落影響實(shí)驗(yàn)：Jane Lubchenko (1978)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：消費(fèi)者對群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)能流網(wǎng)的影響取決于他們的食性消費(fèi)者種群密度被捕食者競爭能力（重要！）關(guān)于分解者（異養(yǎng)生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌及土壤原生動物和一些小型無脊椎動物等。它們把動植物殘?bào)w的復(fù)雜有機(jī)物分解為生產(chǎn)者能重新利用的簡單的化合物，并釋放出能量。）：碎屑食物鏈?zhǔn)堑厍蛏戏植甲顝V泛的食物鏈；分解速率受溫度、濕度、凋落物化學(xué)組成和其它環(huán)境因子的影響；分解者起到的作用不僅僅是分解。分解者的其它作用： 碳封存四、生態(tài)位——影響物種生長、生存、繁殖的所有環(huán)境因子，又稱小生境、生態(tài)區(qū)位、生態(tài)棲位或是生態(tài)龕位Error! No bookmark name given.啟示：生態(tài)位反應(yīng)了生物對環(huán)境因子的需求；生態(tài)位鑲嵌在能流、物流過程中，并受其影響。 在2009年發(fā)表的一篇論文中，UCLA地理學(xué)家Thomas Gillespie和John Agnew及學(xué)生預(yù)測，%的可能性隱藏在巴基斯坦阿伯塔巴德，他們正確預(yù)言了本拉登沒有藏身山洞，而是躲在城市中。Gillespie和一班本科生，利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)和已知的最后行蹤報(bào)告預(yù)測本拉登的去向。他們創(chuàng)建了一個(gè)概率模型。該理論的基本原理是，如果想要生存下來，需要前往一個(gè)低滅絕速率的地區(qū)——以本拉登為例，也就是規(guī)模較大的城鎮(zhèn)，那里能提供醫(yī)療與信息服務(wù)。 討論：l 有人說生態(tài)系統(tǒng)的判定標(biāo)準(zhǔn)非常模糊，小到一滴水，大到整個(gè)地球都可以看做一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，請就此觀點(diǎn)談?wù)効捶?。l 競爭是如何影響演替進(jìn)程的？生態(tài)位越復(fù)雜，能流、物流越復(fù)雜 中間能量層次越多 能量衰減越大，能量利用效率越高第二章 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動一 關(guān)于能量的基本概念二 生物能量的來源三 生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)四 生態(tài)系統(tǒng)中能量動態(tài)和儲存五 生態(tài)系統(tǒng)按能量來源的分類六 森林經(jīng)營對生態(tài)系統(tǒng)中能量的影響七 小結(jié)引 言 為什么要研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動？l 能量是生態(tài)系統(tǒng)的驅(qū)動力l 林業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、牧業(yè)等工作者對森林、l 農(nóng)田、漁場、草原等的經(jīng)營管理，應(yīng)掌握能量的輸入和輸出途徑及其限制因素，以達(dá)到高產(chǎn)目的，設(shè)法調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量分配關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?一 關(guān)于能量的概念1 能量——做功的能力。2 能量值的表示：卡或千卡。3 與生物體有關(guān)的幾種能量形式：輻射能、機(jī)械能、化學(xué)能、熱能4 .生態(tài)系統(tǒng)能量流遵循熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第一定律:又稱為能量守恒與轉(zhuǎn)化原理,能量可從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，但能量即不能增加也不會減少。 如太陽輻射能，通過綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬖谟谟袡C(jī)物質(zhì)化學(xué)鍵中的化學(xué)潛能；動物通過消耗自身體內(nèi)貯存的化學(xué)潛能變成爬、跳、飛、游的機(jī)械能熱力學(xué)第二定律(熵律entropy law):表達(dá)有關(guān)能量傳遞方向和轉(zhuǎn)換效率的規(guī)律。 l 自然界中任何形式的能最終歸宿是熱能，且不可逆。l 任何一種能量的轉(zhuǎn)換，總有一些能量損失掉，一種形式的能絕不會全部轉(zhuǎn)換成另一種形式的能。熱力學(xué)的兩個(gè)定律第一定律：A = B + C 第二定律：C A A: 日光，100單位釋放的能量 B: 熱，98單位釋放的能量形式 C:糖，2單位濃縮的能量形式二 生物能量的來源我們能利用的能量來自：太陽輻射、核能、地?zé)帷栞椛淠苁巧鷳B(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來源。 按能量來源將生物分為：自養(yǎng)生物:光能自養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型異養(yǎng)生物：草食動物、肉食動物、雜食動物、腐生物三 生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）能量轉(zhuǎn)換的途徑，或稱能量流動的渠道——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。生物之間這種能量轉(zhuǎn)換連續(xù)依賴的次序稱為食物鏈。食物鏈類型：l 草牧食物鏈（捕食食物鏈）: 是以綠色植物為基礎(chǔ)，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)。l 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(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。它以大型動物為食物鏈的起點(diǎn)，繼之以小型動物、微型動物、細(xì)菌和病毒。后者與前者是寄生性關(guān)系。在生態(tài)系統(tǒng)中各類食物鏈具有以下特點(diǎn)：l 在同一個(gè)食物鏈中，常包含有食性和其它生活習(xí)性極不相同的多種生物。l 在同一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，它們的長短不同，營養(yǎng)級數(shù)目不等。由于在一系列取食與被取食的過程中，每一次轉(zhuǎn)化都將有大量化學(xué)能變?yōu)闊崮芟?。因此，自然生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級的數(shù)目是有限的。l 在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈的比重不同.l 在任一生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈總是協(xié)同起作用。（二）食物網(wǎng)(food webs)l 生物之間的捕食和被食的關(guān)系不是簡單的一條鏈，而是錯綜復(fù)雜的相互依賴的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即食物網(wǎng)。l 食物網(wǎng)不僅維持著生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，并推動著生物的進(jìn)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(jié)構(gòu)，稱為生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。（三）生態(tài)金字塔(ecological pyramid)l 數(shù)量金字塔(pyramid of numbers)l 生物量金字塔(pyramid of biomass)l 能量金字塔(energy pyramid)四 生態(tài)系統(tǒng)的能量動態(tài)和儲存（一）基本名詞解釋l 生產(chǎn)量(production)：一定時(shí)期內(nèi)有機(jī)物質(zhì)增加的總重量。l 總生產(chǎn)量(gross production)：某一時(shí)期合成的有機(jī)物質(zhì)總量.l 凈生產(chǎn)量(net production)：總生產(chǎn)量減去呼吸損失的部分.l 初級生產(chǎn)量(primary production)：綠色植物的生產(chǎn)量.l 次級生產(chǎn)量(seconddary production)：消費(fèi)者的生產(chǎn)量.l 生物量(biomass)：任一時(shí)間某一地方某一種群、營養(yǎng)級或某一生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)物質(zhì)的總重量。(kg/ha、g/mkj/m2)l 現(xiàn)存量(standing crop)：單位面積上當(dāng)時(shí)所測得的生物體的總重量。l 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。（二）初級生產(chǎn)者（綠色植物）營養(yǎng)級1 能量輸入 ——光合作用l 光合效能：太陽能量進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的效能。l 光合效能＝ 100％ 測定值：1％－5％2 能量消耗（1）呼吸的消耗l 植物群落呼吸損失掉的能量變化幅度在15％－90％以上。損失量從極地到熱帶逐次提高。原因：溫度增高，尤其是夜晚溫度高。從而影響植物產(chǎn)量。（2）草食動物的消耗l 因生態(tài)系統(tǒng)類型不同而有很大變化。l 草地?fù)p失量約28％－60%之間。l %－%。l 水體生態(tài)系統(tǒng)浮游植物群落60％－99％。l 思考：如何看待森林中的昆蟲？（3）凋落物的消耗3 凈生產(chǎn)力和生物量l 奧德姆根據(jù)初級生產(chǎn)力將生態(tài)系統(tǒng)劃分為4級：l 最低：荒漠和深海。l 較低：山地森林、熱帶稀樹草原、某些臨時(shí)農(nóng)耕地、半干旱草原、深湖和大陸架。l 較高：熱帶雨林，長久性農(nóng)耕地和淺湖。 最高：少數(shù)特殊的生態(tài)系統(tǒng)（農(nóng)業(yè)高產(chǎn)田、河漫灘、三角洲、珊瑚礁、紅樹林）。能否提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力？l 地球上的森林具有很大的生長潛力。l 生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力受到很多環(huán)境因子的限制，如光照、水分、溫度、養(yǎng)分供應(yīng)、生長期等。l 生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對生產(chǎn)力的提高也很重要。如何提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力？l 給生態(tài)系統(tǒng)增加能量，從而提高光能利用效率。l 天然條件下：溫度的升高，雨量的增多。l 人工條件下：營造高光合效能的速生樹種，樹種的合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森林撫育，病蟲害防治等。4 生物量在植物體內(nèi)的分 經(jīng)營者的愿望……l 林業(yè)工作者：凈生產(chǎn)量更多地分布于樹干；l 農(nóng)民：要求農(nóng)作物結(jié)出更多的種子或其他可食的塊莖和根莖；l 主要影響因素：品種，環(huán)境，經(jīng)營措施思考：如何讓樹干多長點(diǎn)兒？ 5 能量流周轉(zhuǎn)期l 轉(zhuǎn)換時(shí)間（年）=l (凋落物）轉(zhuǎn)換時(shí)間（年）=（三）初級消費(fèi)者（草食動物）營養(yǎng)級l 陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物凈生產(chǎn)量轉(zhuǎn)換成食草動物凈生產(chǎn)量的效率很低，多數(shù)均少于1％。（四）二級消費(fèi)者（肉食動物）營養(yǎng)級（五）腐生營養(yǎng)食物鏈l 在許多生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)能量流的大部分。影響凋落物分解的因子：水分，溫度，pH值，氧氣，土壤動物數(shù)量，凋落物理化性質(zhì)，細(xì)菌和真菌的相對量。五、生態(tài)系統(tǒng)按能量來源的分類 純太陽能生態(tài)系統(tǒng)l 主要或完全依賴太陽輻射的自然生態(tài)系統(tǒng)。l 生產(chǎn)力低，面積大。對于水循環(huán)、調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣等全球生態(tài)的平衡有重要作用。有自然補(bǔ)助能的太陽供能生態(tài)系統(tǒng) l 有自然提供的其他能源，用以補(bǔ)助太陽輻射，從而增加有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)量。如沿海潮汐帶、河口灣和某些熱帶雨林。生產(chǎn)力和種群密度較高。有人類補(bǔ)助能的太陽供能生態(tài)系統(tǒng) l 例如：農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)量，是由補(bǔ)助能量的大量輸入來維持的，包括耕種、灌溉、施肥、除草等。l 燃料供能的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)提供的有機(jī)物滿足不了人們的需要，需要從外界輸入能量和物質(zhì)六 森林經(jīng)營對生態(tài)系統(tǒng)中能量的影響l 森林生物量的再分配l 腐生食物網(wǎng)能量流的變化l 草牧食物網(wǎng)能量流的變化思考：皆伐對森林能量固定的影響七 小結(jié)l 能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的重要功能l 食物鏈?zhǔn)悄芰苛鲃拥那纋 能量從一營養(yǎng)級到另一營養(yǎng)級的轉(zhuǎn)換效率一般都很低。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中利用太陽能最有效的類型。第三章 生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)一 植物體內(nèi)的養(yǎng)分元素二 地球化學(xué)循環(huán)三 生物地球化學(xué)循環(huán)四 生物化學(xué)循環(huán)五 三種主要元素的循環(huán)六 森林生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)的效能七 森林經(jīng)營對森林生物地球化學(xué)循環(huán)的影響八 小結(jié)Error! 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