科学名词及解释—第四讲 生态系统

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第四讲 生态系统

生态系统(ecological system)：

生态系统是包含了全部生物、生物生存的环境，以及全部联系的土地系统。 生态系统的成分，不论是陆地还是水域，或大或小，都可概括为非生物和生物两大部分，或者可分为非生物环境、生产者、消费者和分解者四种基本成分。



生态系统模型：





生态系统的基本特征：

整体性(holism)，生态系统是个整体的功能单元(integrated unit)。

有限性(limitation)，没有一个个体、物种和群落可以无限地生长。

复杂性(complexcity)，生态系统各组成要素之间的三维复杂关系，是极其复杂的。

生态系统的垂直结构：

生态系统的垂直结构包括不同类型生态系统在海拔高度不同的生境上的垂直分布和生态系统内部不同类型物种及不同个体的垂直分层两个方面。 随着海拔高度的变化，生物类型出现有规律的垂直分层现象，这是由于生物生存的生态环境因素发生变化的缘故。

生态系统的水平结构：

生态系统的水平结构是指在一定生态区域内生物类群在水平空间上的组合与分布。在不同的地理环境条件下，受地形、水文、土壤、气候等环境因子的综合影响，植物在地面上的分布并非是均匀的。有的地段种类多、植被盖度大的地段动物种类也相应多，反之则少。这种生物成分的区域分布差异性直接体现在景观类型的变化上，形成了所谓的带状分布、同心圆式分布或块状镶嵌分布等的景观格局。

食物链（food chain）：

植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食的关系在生态系统中传递，我们把生物之间存在的这种传递关系称之为食物链。即所谓食物链，就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。受能量传递效率的限制，食物链一般4～5个环节，最少3个。


食物网（food web）：

在生态系统中，生物之间实际的取食与被取食的关系，并不像食物链所表达的那样简单，通常是一种生物被多种生物食用，同时也食用多种其他生物。

这种情况下，在生态系统中的生物成分之间通过能量传递关系，存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系像是一个无形的网，把所有的生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系。像这样，在一个生态系统中，食物关系往往很复杂，各种食物链互相交错，形成的就是食物网。

营养级（trophic level）：

在生态系统的食物网中，凡是以相同的方式获取相同性质食物的植物类群和动物类群可分别称作一个营养级。在食物网中从生产者植物起到顶部肉食动物止。即在食物链上凡属同一级环节上的所有生物种就是一个营养级。营养级为了解生态系统的营养动态，对生物作用类型所进行的一种分类，是由R．L．Lindeman （1942）提出的。营养级可分为：作为生产者的绿色植物和所有自养生物都处于食物链的起点，共同构成第一营养级。所有以生产者（主要是绿色植物）为食的动物都处于第二营养级，即食草动物营养级。第三营养级包括所有以植食动物为食的食肉动物。依此类推，还会有第四营养级和第五营养级。

生态锥体（生态金字塔）（ecological pyramid）：

生态锥体是表示生态系统中能流量、生物量和生物个体数量在各营养级分布比例的图形。以方框长度代表各级能流量、生物量或个体数量的大小，并按营养级顺序由下而上叠置在一起。

林德曼定律：

指在一个生态系统中，从绿色植物开始的能量流动过程中，后一营养级获得的能量约为前一营养级能量的10%，其余90%的能量因呼吸作用或分解作用而以热能的形式散失，还有小部分未被利用。

生态系统的基本功能： (1)生物生产

生命系统吸收环境中的物质和能量，经过生理过程形成新形式的物质和能量，这个过程称为生物生产。

•初级生产（自养生产、植物性生产） 生态系统初级生产的能源来自太阳辐射能，生产过程的结果是太阳能转变成化学能，简单无机物转变为复杂的有机物。初级生产实质上是一个能量的转化和物质的积累过程，是绿色植物的光合作用过程。

•次级生产（异养生产、动物性生产）

生态系统的次级生产是指消费者和分解者利用初级生产物质进行同化作用建造自身和繁衍后代的过程。次级生产所形成的有机物(消费者体重增长和后代繁衍)的量叫做次级生产量。简单地说，次级生产就是异养生物对初级生产物质的利用和再生产过程。 (2)能量流动

能量指物质做功的能力。生态系统的能量流动是指能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程。简单地说，就是能量在生态系统中的行为。它始于生产者的初级生产，止于还原者的完全分解，整个过程包括着能量形态的转变，能量的转移、利用和耗散。实际上，生态系统中的能量也包括动能和势能两种形式。生物与环境之间以传递对流的形式相互传递与转


化的能量是动能，包括热能和光能；通过食物链在生物之间传递与转化的能量的势能。所以，生态系统的能量流动也可看作是动能和势能在系统内的传递与转化的过程。 (3)物质循环

生态系统中的物质主要指生物维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。包括近30种化学元素，其中主要的是碳、氢、氧、氮和磷五种，它们构成全部原生质的97%以上。这些营养物质存在于大气、水域及土壤中。

生态系统中各种营养物质经过分解者分解成可被生产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始地物循环，这个过程叫物质循环。

(4)传递信息

信息传递(又称信息流)指生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程，是生物之间、生物与环境之间相互作用、相互影响的一种特殊形式。

信息流与物质流、能量流相比有其自身的特点：物质流是循环的，能量流是单向的，不可逆的；而信息流却是有来有往的、双向运行的，即既有从输入到输出的信息传递，又有从输出到输入的信息反馈，正是由于信息流，一个自然生态系统在一定范围内的自动调节机制才得以实现。

一般将生态系统的信息传递分为物理信息、化学信息、营养信息与行为信息。

新陈代谢（metabolism）：

生物个体吸收营养物质建造自身，经过代谢活动(生物从外界取得生存必需的物质，并使这些物质变成生物体本身的物质，同时把体内产生的废物排出体外。这种新物质代替旧物质的过程叫做新陈代谢。

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