生态学基础讲义.pptx

人工生态系统人工生态系统半自然生态系统半自然生态系统表表1 1 不同生态系统特点比较不同生态系统特点比较比较内容比较内容自然生态系统自然生态系统半自然生态系统半自然生态系统人工生态系统人工生态系统组成组成组成成分复杂组成成分复杂生物成员简化，生产力生物成员简化，生产力提高，抗逆性下降提高，抗逆性下降更更有利于部分成员有利于部分成员生物成员被按特定目的生物成员被按特定目的所筛选，环境要素为所筛选，环境要素为特定生物而设计特定生物而设计结构结构自然结构自然结构优化结构优化结构组装结构组装结构系统目的系统目的及功能及功能生态系统的稳定生态系统的稳定及繁荣及繁荣提供人类所需的产品提供人类所需的产品研究、产品、人类生活研究、产品、人类生活主要能量主要能量来源来源太阳能，自然辅太阳能，自然辅助能助能太阳能，自然辅助能、太阳能，自然辅助能、人工辅助能人工辅助能工业能工业能稳定性稳定性稳定稳定亚稳定亚稳定不稳定不稳定稳定机制稳定机制自然信息调控自然信息调控自然调控自然调控人工直接调控人工直接调控社会经济间接调控社会经济间接调控人工调控人工调控开放程度开放程度开放程度小开放程度小开放程度大开放程度大相对开放或封闭相对开放或封闭2.4 2.4 一般生态系统概述一般生态系统概述2.4.12.4.1生物圈生物圈生物圈（生物圈（生物圈（生物圈（biospherebiospherebiospherebiosphere）又叫生态圈）又叫生态圈）又叫生态圈）又叫生态圈-从从从从23km23km23km23km的高空的高空的高空的高空11km11km11km11km的海槽的海槽的海槽的海槽.活跃生物圈活跃生物圈活跃生物圈活跃生物圈-地表以上、水面以下各地表以上、水面以下各地表以上、水面以下各地表以上、水面以下各100m100m100m100m的范围的范围的范围的范围.泛生物圈泛生物圈泛生物圈泛生物圈-距地表以上距地表以上距地表以上距地表以上100m100m100m100m 9 km9 km9 km9 km，距地表以下，距地表以下，距地表以下，距地表以下100m100m100m100m 11km.11km.11km.11km.副生物圈副生物圈副生物圈副生物圈-地面以上地面以上地面以上地面以上9 9 9 9 23km.23km.23km.23km.生物圈生物圈目前地球上至少有目前地球上至少有10001000万种生物（动物、万种生物（动物、植物、微生物）植物、微生物）组成了地球上最大组成了地球上最大的功能单元的功能单元生物圈（生物圈（BiosphereBiosphere）“生物圈生物圈IIII”计划计划在亚利桑那州的沙漠上建造了一个与外世完全隔在亚利桑那州的沙漠上建造了一个与外世完全隔绝的巨大设施。建筑面积为绝的巨大设施。建筑面积为1.21.2公顷的特殊建筑物，公顷的特殊建筑物，引进动物、植物、微生物共引进动物、植物、微生物共38003800种，模拟了一个种，模拟了一个地球小生态环境。地球小生态环境。从从19911991年年9 9月月2626日到日到19931993年年9 9月月2525日，日，有有4 4男男4 4女共女共8 8位科学家在其中进行了整整两位科学家在其中进行了整整两年的试验。这就是年的试验。这就是“生物圈生物圈IIII”计划。计划。2.4.22.4.2水域生态系统水域生态系统1 1 1 1海洋生态系统海洋生态系统海洋生态系统海洋生态系统(1)(1)(1)(1)海岸带海岸带海岸带海岸带(2)(2)(2)(2)浅海带浅海带浅海带浅海带(3)(3)(3)(3)远洋带远洋带远洋带远洋带2.2.2.2.淡水生态系统淡水生态系统淡水生态系统淡水生态系统(1)(1)(1)(1)流水生态系统流水生态系统流水生态系统流水生态系统(2)(2)(2)(2)静水生态系统静水生态系统静水生态系统静水生态系统河流生态系统河流生态系统湖泊滨岸向中心的生物湖泊滨岸向中心的生物1 1 堤；堤；2 2 湿生和挺水植物（黄花菖蒲等）；湿生和挺水植物（黄花菖蒲等）；3 3 浮叶植物（睡莲等）；浮叶植物（睡莲等）；4 4 沉水植物（黑藻等）沉水植物（黑藻等）湖滨湿地水生植物生态系列图湖滨湿地水生植物生态系列图1 12 23 34 4蚌蚌螺螺4.4.3 4.4.3 湿地生态系统湿地生态系统湿地定义湿地定义国际湿地公约国际湿地公约国际湿地公约国际湿地公约(Ramsar(Ramsar(Ramsar(Ramsar公约公约公约公约)的定义：的定义：的定义：的定义：“湿地系湿地系湿地系湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过过过过6m6m6m6m的水域。的水域。的水域。的水域。”湿地湿地湿地湿地(Wetlands)(Wetlands)(Wetlands)(Wetlands)与森林、海洋一起并列为全球三与森林、海洋一起并列为全球三与森林、海洋一起并列为全球三与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统，淡水湿地被当作濒危野生生物的最大生态系统，淡水湿地被当作濒危野生生物的最大生态系统，淡水湿地被当作濒危野生生物的最大生态系统，淡水湿地被当作濒危野生生物的最后集结地。后集结地。后集结地。后集结地。全球湿地总面积为全球湿地总面积为全球湿地总面积为全球湿地总面积为8.56108.56108.56108.56106 6 6 6hmhmhmhm2 2 2 2，约占世界陆地面，约占世界陆地面，约占世界陆地面，约占世界陆地面积的积的积的积的6.4%6.4%6.4%6.4%。湿地的特征湿地的特征季节或常年积水季节或常年积水生长或栖息喜湿动植物生长或栖息喜湿动植物土壤发生潜育化土壤发生潜育化湿地功能湿地功能湿地功能湿地功能生产与代谢：肥力高，生产力高。提供食品、药生产与代谢：肥力高，生产力高。提供食品、药生产与代谢：肥力高，生产力高。提供食品、药生产与代谢：肥力高，生产力高。提供食品、药品、工业原材料等品、工业原材料等品、工业原材料等品、工业原材料等 保护生物多样性：是众多野生动、植物和微生物保护生物多样性：是众多野生动、植物和微生物保护生物多样性：是众多野生动、植物和微生物保护生物多样性：是众多野生动、植物和微生物的栖息、繁衍场所的栖息、繁衍场所的栖息、繁衍场所的栖息、繁衍场所调节气候：储水量很大，具有调节大气水份的功调节气候：储水量很大，具有调节大气水份的功调节气候：储水量很大，具有调节大气水份的功调节气候：储水量很大，具有调节大气水份的功能。能。能。能。水文调节水文调节水文调节水文调节 ：湿地为淡水的主要储存库，也是地下：湿地为淡水的主要储存库，也是地下：湿地为淡水的主要储存库，也是地下：湿地为淡水的主要储存库，也是地下水的重要补给源水的重要补给源水的重要补给源水的重要补给源.是天然流量的调节器。孔隙较是天然流量的调节器。孔隙较是天然流量的调节器。孔隙较是天然流量的调节器。孔隙较大，具有较强的蓄水性和透水能力，滞洪，削洪大，具有较强的蓄水性和透水能力，滞洪，削洪大，具有较强的蓄水性和透水能力，滞洪，削洪大，具有较强的蓄水性和透水能力，滞洪，削洪 净化环境：泥炭层具有很强的离子交换功能和吸净化环境：泥炭层具有很强的离子交换功能和吸净化环境：泥炭层具有很强的离子交换功能和吸净化环境：泥炭层具有很强的离子交换功能和吸附性附性附性附性 保护堤岸，防风：植被抵御海浪、台风，防止对保护堤岸，防风：植被抵御海浪、台风，防止对保护堤岸，防风：植被抵御海浪、台风，防止对保护堤岸，防风：植被抵御海浪、台风，防止对海岸的侵蚀，植物根系可以固定、稳定堤岸和海海岸的侵蚀，植物根系可以固定、稳定堤岸和海海岸的侵蚀，植物根系可以固定、稳定堤岸和海海岸的侵蚀，植物根系可以固定、稳定堤岸和海岸。岸。岸。岸。防止盐水入侵：湿地向外流出的淡水限制了海水防止盐水入侵：湿地向外流出的淡水限制了海水防止盐水入侵：湿地向外流出的淡水限制了海水防止盐水入侵：湿地向外流出的淡水限制了海水的回灌的回灌的回灌的回灌 旅游休闲：丰富秀丽的自然风光，成为人们观光旅游休闲：丰富秀丽的自然风光，成为人们观光旅游休闲：丰富秀丽的自然风光，成为人们观光旅游休闲：丰富秀丽的自然风光，成为人们观光旅游的好地方旅游的好地方旅游的好地方旅游的好地方 教育和科研价值：复杂的生态系统、丰富的动植教育和科研价值：复杂的生态系统、丰富的动植教育和科研价值：复杂的生态系统、丰富的动植教育和科研价值：复杂的生态系统、丰富的动植物群落、珍贵的濒危物种等。物群落、珍贵的濒危物种等。物群落、珍贵的濒危物种等。物群落、珍贵的濒危物种等。湿地分类湿地分类 湿地公约湿地公约将湿地分为将湿地分为3 3类类(1)(1)海洋海洋/海岸湿地：下分海岸湿地：下分1212类，主要有浅海水域、类，主要有浅海水域、河口、泻湖、盐湖和滩涂。河口、泻湖、盐湖和滩涂。(2)(2)内陆湿地：下分内陆湿地：下分2020类，主要有河流、湖泊、沼类，主要有河流、湖泊、沼泽、泥炭和冻土。泽、泥炭和冻土。(3)(3)人工湿地：下分人工湿地：下分1010类，主要有水产养殖、灌溉类，主要有水产养殖、灌溉地、盐池、污水处理池和水库。地、盐池、污水处理池和水库。主要湿地类型主要湿地类型湖泊湖泊湖泊湖泊洞庭湖湖滩湿地洞庭湖湖滩湿地 洪泛区洪泛区沼沼 泽泽若尔盖高原的沼泽化河流若尔盖高原的沼泽化河流 海滨湿地海滨湿地江苏大丰沿海湿地江苏大丰沿海湿地江苏大丰沿海湿地江苏大丰沿海湿地绿色长城绿色长城绿色长城绿色长城红树林自然保护区红树林自然保护区红树林自然保护区红树林自然保护区人工湿地人工湿地日本渡良濑蓄水池人工湿地日本渡良濑蓄水池人工湿地深圳石岩河人工湿地深圳石岩河人工湿地4.4.4.4.4.4.陆地生态系统陆地生态系统(1)(1)(1)(1)森林生态系统森林生态系统森林生态系统森林生态系统:热带热带热带热带雨林、常绿阔叶林、雨林、常绿阔叶林、雨林、常绿阔叶林、雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、北方针落叶阔叶林、北方针落叶阔叶林、北方针落叶阔叶林、北方针叶林叶林叶林叶林(2)(2)(2)(2)草原生态系统草原生态系统草原生态系统草原生态系统 ：干：干：干：干草原、湿草原草原、湿草原草原、湿草原草原、湿草原(3)(3)(3)(3)荒漠、冻原生态系统荒漠、冻原生态系统荒漠、冻原生态系统荒漠、冻原生态系统热带雨林热带雨林森林生态系统森林生态系统一、热带雨林（一、热带雨林（Tropical forestTropical forest）二、亚热带二、亚热带常常绿阔叶林（绿阔叶林（Subtropical Subtropical evergreen forestevergreen forest）三、温带落叶阔叶林（三、温带落叶阔叶林（Temperate Temperate deciduous forestdeciduous forest）、）、四、寒温带四、寒温带北方北方针叶林（针叶林（Coniferous Coniferous forestforest）一、热带雨林一、热带雨林Tropical forestTropical forest 热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常热带雨林：指热带高温高湿地区那种茂密高耸而常绿的森林类型。绿的森林类型。绿的森林类型。绿的森林类型。1.1.1.1.位置：赤道及其两侧的湿润区域。位置：赤道及其两侧的湿润区域。位置：赤道及其两侧的湿润区域。位置：赤道及其两侧的湿润区域。Location of Tropical RainforestLocation of Tropical RainforestAmazon BasinAmazon BasinCongo BasinCongo BasinSouth-east AsiaSouth-east AsiaBetween Between 1010o oN and N and 1010o oS S2.气候特点：（1）终年高温多雨。年平均气温26度以上。年降雨2500-4500毫米，全年均匀分布。这里无明显的季节变化。Temperature Chart（2 2）热带雨林中土壤和岩石的风化作）热带雨林中土壤和岩石的风化作用强烈，其风化壳可达用强烈，其风化壳可达100100米。土壤米。土壤养分极为贫瘠，而且为酸性。养分极为贫瘠，而且为酸性。（3 3）雨林所需要的营养成分，几乎全储）雨林所需要的营养成分，几乎全储存在植物中，每年一部分植物死去，在存在植物中，每年一部分植物死去，在高温高湿条件下，有机物分解很快，能高温高湿条件下，有机物分解很快，能迅速直接的被树根和真菌所吸收，形成迅速直接的被树根和真菌所吸收，形成一个几乎封闭的循环系统。一个几乎封闭的循环系统。（1 1）种类种类組成組成极为丰富：高等植物在极为丰富：高等植物在4500045000种以上，而且绝大部分为木本；种以上，而且绝大部分为木本；乔木异常高大，常达乔木异常高大，常达46-5546-55米，最高米，最高达达9292米；富有藤本植物和附生植物。米；富有藤本植物和附生植物。3.3.热带雨林植被特点：热带雨林植被特点：Tall trunk and broad crown攀援植物附生植物Epiphyte乔木分为3层：第一层：高30-40米以上，树冠宽广，有时呈伞型，往往不连接；第二层：一般在20米以上，树冠长、宽相等；第三层：10米以上，树冠锥形而尖，生长极其茂密。幼树及灌木层稀疏的草本层地面裸露或有薄层落叶藤本植物及附生植物发达。（2）群落结构复杂Emergent LayerEmergent LayerCanopy LayerCanopy LayerMiddle LayerMiddle LayerShrub Layer andShrub Layer andUnderstoreyUnderstorey垂直结构垂直结构4.4.动物丰富动物丰富热带雨林是地球上动物种类最丰富的地区。热带雨林是地球上动物种类最丰富的地区。如巴拿马附近的一个面积不到如巴拿马附近的一个面积不到0.50.5平方公里平方公里的小岛，就有哺乳动物的小岛，就有哺乳动物5858种。种。二、常绿阔叶林二、常绿阔叶林指分布在亚热带湿润条件下并以壳指分布在亚热带湿润条件下并以壳斗科、樟科、山茶科、木兰科等常斗科、樟科、山茶科、木兰科等常绿阔叶树种为主组成的森林生态系绿阔叶树种为主组成的森林生态系统。统。亚热带亚热带常常绿阔叶林绿阔叶林1.1.气候特点气候特点夏季炎热多雨，冬季少雨而寒冷，春秋温夏季炎热多雨，冬季少雨而寒冷，春秋温和，四季分明。年均温和，四季分明。年均温16-1816-18度。年降雨度。年降雨1000-15001000-1500毫米，主要分布在毫米，主要分布在4-94-9月，冬季月，冬季降水少，但无明显旱季。降水少，但无明显旱季。2.2.森林特点森林特点结构较热带雨林简单，高度明显降低，乔结构较热带雨林简单，高度明显降低，乔木分为两个亚层，上层一般高木分为两个亚层，上层一般高2020米左右，米左右，以壳斗科、樟科、山茶科常绿树种为主；以壳斗科、樟科、山茶科常绿树种为主；第二亚层高第二亚层高10-1510-15米，以樟科、杜英科等树米，以樟科、杜英科等树种为主。灌木层明显，但稀疏，草本层以种为主。灌木层明显，但稀疏，草本层以蕨类为主。藤本植物与附生植物常见，但蕨类为主。藤本植物与附生植物常见，但不及热带雨林繁茂。不及热带雨林繁茂。三、落叶阔叶林三、落叶阔叶林又称夏绿林，冬季落叶，夏季又称夏绿林，冬季落叶，夏季绿叶。分布在中纬度湿润地区。绿叶。分布在中纬度湿润地区。1.1.气候特点气候特点年均温年均温8-148-14度，年降水度，年降水500-1000500-1000毫米，毫米，雨雨量分量分布布不均不均 。四季分明四季分明,冬季寒冷，夏季冬季寒冷，夏季温暖，树木仅在暖季生长，入冬前树木叶温暖，树木仅在暖季生长，入冬前树木叶子枯死并脱落。土壤较为肥沃。子枯死并脱落。土壤较为肥沃。2.森林特点（1）优势树种为壳斗科的落叶乔木、其次为桦木科、槭树科、杨柳科的一些种；（2）成层结构明显，乔木、灌木、草本层；（3）乔木层组成单纯，常为单优种，高15-20米。（4）灌木层比较发达，草本层也比较茂密。3.3.动物动物哺乳动物有鹿、獐、棕熊、野猪、狐、松鼠。哺乳动物有鹿、獐、棕熊、野猪、狐、松鼠。四、北方针叶林四、北方针叶林Boreal ForestBoreal Forest1.1.分布分布 分布在北半球高纬度地区。分布在北半球高纬度地区。2.2.气候特点：气候特点：处于寒温带，年均温处于寒温带，年均温0 0度以下。冬度以下。冬季寒冷，夏季温暖而短暂，土壤有季寒冷，夏季温暖而短暂，土壤有永冻层。年降水永冻层。年降水400-500400-500毫米，集中毫米，集中在夏季。土壤为棕色针叶林土。在夏季。土壤为棕色针叶林土。3.3.森林特点森林特点种类贫乏，乔木以松、云杉、冷杉、铁种类贫乏，乔木以松、云杉、冷杉、铁杉、落叶松等树种占优势，多为单优种，杉、落叶松等树种占优势，多为单优种，树高树高2020米上下。灌木层稀疏，草本组成米上下。灌木层稀疏，草本组成的地被层很发达，并常具各种蕨类。枯的地被层很发达，并常具各种蕨类。枯枝落叶很厚，分解缓慢，形成毡状层，枝落叶很厚，分解缓慢，形成毡状层，树木根系较浅。树木根系较浅。4.4.动物动物驼鹿、马鹿、驯鹿、黑貂、猞猁、雪兔、驼鹿、马鹿、驯鹿、黑貂、猞猁、雪兔、松鼠、松鸡、飞龙等及大量的土壤动物和松鼠、松鸡、飞龙等及大量的土壤动物和昆虫。昆虫。草地：以多年生草本植物占优势，辽阔无林，在原始状态下常有各种善于奔跑或营洞穴生活的草食动物栖居其上。草原生态系统金马草原之秋金马草原之秋草地分为：草原：由耐旱的多年生草本植物组成，在地球表面占据特定的生物气候地带。草甸：喜湿润的中生草本植物组成，出现在河漫滩湿地和林间空地。1.温带草原Steppe,Prairie,Pampa：夏季温和，冬季寒冷，春季或晚夏有一明显的干旱期。由于低温少雨，草群较低，其地上部分高度不超多1米，以耐寒的旱生禾草为主。一、草原生态系统的特征分布在热带、亚热带，特点是在高大禾草（2-3米）下散生一些不高的乔木，又称为稀疏草原或萨王纳。终年温暖，雨量达1000毫米以上，在高温多雨下，土壤淋溶强烈，比较贫瘠。一年中存在一到两个干旱期，野火频繁，限制森林的发育。2.热带草原Savanna 荒漠：是地球上最耐旱的，以超旱生的灌木、半灌木或小半灌木占优势的地上部分不能郁闭的生态系统。荒漠生态系统卡尔洞的典型高寒荒漠卡尔洞的典型高寒荒漠盐柴类半灌木荒漠盐柴类半灌木荒漠主要分布在亚热带干旱区，年降水少于200毫米，有些小于50毫米或终年无雨，形成戈壁或沙漠。荒漠荒漠灌木及半灌木：有发达的根系和小而厚的叶子，茎秆多呈灰白色；肉质植物：夜间气孔开放，吸收大量CO2。白天气孔关闭以适应干燥的空气；短命植物与类短命植物：前者为一年生，后者为多年生，他们在较湿润的季节迅速完成生活周期，以种子或营养器官渡过不利生长时期。适生植物冻冻原原(tundra)tundra)位于位于南南极极和北和北极极地区冻极极地区冻原，原，还还有高山有高山冻冻原。原。风力强劲风力强劲,雨量少雨量少，地表有永地表有永冻层，冻层，植物以低矮的植物以低矮的苔苔藓为藓为主主,尚有部分低矮尚有部分低矮的的草本植物草本植物，夏季夏季极极短短,植植物生物生长长季季短。短。冻冻原一般都被原一般都被认为认为是是瘠瘠地地(barren grounds)barren grounds)。生活生活于冻于冻原的原的动动物有：物有：驯驯鹿、北鹿、北极极熊、狼、旅鼠熊、狼、旅鼠等等。图图.(A)阿拉斯加的阿拉斯加的Point Barrow，北北极极研究室，八月份。有禾草和研究室，八月份。有禾草和苔苔藓藓。图图.冻冻原的空中原的空中鸟瞰图鸟瞰图。其中有馴鹿群，以及。其中有馴鹿群，以及无数无数的小池塘。的小池塘。4.4.5 4.4.5 农业生态系统农业生态系统4.4.6 4.4.6 城市生态系统城市生态系统