生态学复习指导

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征。认为生态系统演替是有序的，定向的，从而可预见的群落内部控制过程，而且终止于具有内控自调特征的稳定阶段（即顶级）。

个体论—简化论——整体等于其组分之和，系统可以简化或分解到组分水平，最终可根据物理或化学原理加以解释。认为群落演替只不过是种群动态的总和，因而它的演替并不是有序的或预见的。

(2) 主要理论学说：

接力植物区系学说：若干演替系列群落循序渐进逐步取代的过程。包括6个步骤或阶段，即立地裸化、迁移、定居、竞争、反应、稳定态的过程。意味着在此过程中，植物种是以组或批的形式出现或消失的。

初始植物区系组成说：演替途径是有初始期立地拥有的植物种类组成决定（先锋树种的存在），以后随时间变化其他植物侵入、取代。

三重机制学说（C-S学说）：认为演替有三种可选择的模式：促进型、忍耐型和抑制型。 生活史对策演替学说：C-S-R三角模型

资源比率学说：每个种在限制性资源比率为某一值时表现为强竞争者，故当两种或多种限制性资源的相对利用率改变时，组成群落的植物种也随之改变，故发生了演替。

变化镶嵌体稳定态学说：一些生态系统的发展不依赖于外源环境干扰，却表现为一种内源自发控制过程，演替包括四个阶段——重组、加积、过渡和稳态。 五、生物群落的分类

1．分类单位：植物群落采用群丛 (Association)、群系（Formation）和植被型（vegetation type）为基本从属单位。

群丛——具有相似种类组成，优势种，结构和外貌的同类群落。 群系——相邻的群丛联合，有相同的一个或几个优势种。 植被型——具有同一生活型的建群种（优势种）的群系的联合。 2． 群落的命名：中级及基本单位的命名采用下列主要方法。

优势种命名法：直接用群落中的拉丁学名命名，并在学名前加分类单位名称全称或缩写。 单优、多优，多层次植物群落。多优，多层次结构者把各主要优势种逐一写出用―—‖或―+‖联起。 3． 分类原则：①外貌原则 ②结构原则 ③区系原则——特征种为分类单位级别

④优势度原则 ⑤生态原则——依生境区分 ⑥演替原则 ⑦外貌生态原则 六、生物群落主要类型及其分布 （一） 世界植被的分类（见后） （二） 中国植被的分类

《中国植被》（1980）将全国植被分为11个植被型组（Suite of vegetation type），29个植被型，560多个群系，至少几千个群丛。 世界植被的分类

1．密林（Closed forest）：h>5m，树冠连续

(1) 热带雨林（Tropical rainforest）：三大雨林群系：亚洲雨林、美洲雨林、非洲雨林

中国热带雨林：3个群系组，12个群系

(2) 红树林(Mangrove)：东方群系、西方群系、中国的红树林 (3) 季雨林（季风林）（Monsoon forest）：不确切而多争议的类型

(4) 常绿阔叶林（Evergreen broad-leaved forest）：除欧洲外，各大洲均有，中国最具代表性。 (5) 常绿硬叶林(Evergreen sclerophyllous forest)：地中海地区较典型，澳洲桉林

(6) 落叶阔叶林(Deciduous broad-leaved forest)：分布极广——北美大西洋沿岸，西欧、中欧、东亚。 (7) 常绿阔叶—落叶混交林( Evergreen broad-leaved and deciduous broad-leaved mixed forest )：过渡类型 (8) 针叶林（Coniferous forest）

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2．疏林（Woodland）：h>5m，树冠不连接 3．密灌丛（Scrub）：簇生，h为0.5~5m 4．短灌丛（Dwarf-scrub） 5．陆生草本群落（草本植被）(Herbaceous vegetation)

稀树草原（萨王纳）（Savamna）：非洲分布广，干旱； 草原(Steppe)—温带地区的地带性植被类型； 草甸(Meadow)—不呈地带性分布，高纬度，高海拔地区。 6．荒漠（Deserts） 第五章 生态系统

一、生态系统(ecosystem)的结构

1．定义： A.G.Tansley 1935年提出概念。 2．生态系统的结构：非生物、生物部分

非生物部分： 无机物质 （H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）；有机物质 （糖、蛋白质、脂类、腐殖质等） （1）生产者—绿色植物（把太阳能输入生态系统） （2）消费者：

草食动物（一级消费者）(herbivores) ；一级肉食动物（以食草动物为食， 统称二级消费者）； 二级肉食动物（大型肉食动物） 称三级消费者； 三级肉食动物（顶极肉食动物）； 寄生者； 杂食动物； 腐食性动物。 （3）还原者（分解者）(reducers) 二．生态系统的能量流动

1．食物链与食物网——生态系统能量流动的渠道

(1) 食物链（food chains）：指初级生产者获得光能后制造的食物供给各级消费者形成以食物营养为中心的链索关

系。 类型：掠食链、寄生链、腐生链

(2) 食物网（food web）：许多长短不一的食物链互相交织成复杂的网状关系（见示图）。

营养阶(trophic levels)——食物网内从生物到生物的消费者阶梯。处于食物网某一环节上所有生物种总和。 2． 生态金字塔（ecological pyramid）：反映生态系统的营养结构与营养机能的锥体图解模式。

数量金字塔、生物量金字塔、能量金字塔（见图示）

3． 生态效率（ecological efficiencies）：特指某一营养级的能量输出和输入间的比率。

林德曼效率——―百分之一‖或―十分之一‖定律（图示）：在营养级n上的同化量/在营养级n-1上的同化量≈10% 4． 生态系统中能量流动的特点（小结）

① 生态系统中能量形成的转换完全符合热力学第一定律（能量转化和守恒）。系统能量增加，环境能量减少，但总能量不变。所不同的是，太阳能转化为化学能，再转变为热能、机械能等其他形式。

② 能量沿着食物链方向流动，在其流动时，生物中的能量由于各个营养级生物维持自身生命消耗而逐级减少，估计每经一个营养级的剩余能量为原有能量的十分之一左右，其余的都消耗了。

③ 生态系统的能量流动是单向、非循环的，它只能一次流过生态系统，单程前进，决不可逆。（热力学第二定律） 三．生态系统的物质循环

生态系统的物质循环又称生物地球化学循环(biogeo-chemical cycle)。它是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动。

（一） 物质循环的模式及类型

（二） 水循环 ：水和水循环对于生态系统具有特别重要意义，它是地球上各种物质循环的中心循环。通过降

水和蒸发这两种形式，使地球水分达到平衡状态。

（三） 碳循环 1、 碳循环途径（图）

① 绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2固定，转化为碳水化合物；

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② 光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等，以CO2形式回到大气； ③ 通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2； ④ 脱离循环，被永久禁锢。

2、 碳在生态系统中循环不平衡引起的生态效应：

CO2增加，引起的温室效应（greenhouse effect），致使全球变暖，将产生对6个生物层次的潜在影响： （1）生物圈：海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变化 （2）生态系统：

●农业生态系统——农作物减产。病虫害加重。影响牲畜食欲。

●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风险。森林害虫增加，影响森林对物质的吸收。

●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微生物活动加快，水中含氧量减少，影响许多海洋动物的生存；导致藻类繁殖速度加快，使鱼类产量减少。

（3）生物群落：影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争能力下降。 （4）物种：加速物种的灭绝；加速某些物种的迁移。

（5）种群：改变某些植食性动物的食性，导致某些种群的互相作用强度增强。 （6）个体：提高水分利用，提高光合作用，促进作物生长，改变植物形态结构。 3、保持碳循环相对平衡的生态对策

(1) 减少CO2 的排放：提高能源的利用效率——发电采用高效先进技术；

大力发展不含碳的能源和低碳能源代替煤炭——水力发电、核能发电、充分利用各种再生能源（太阳能、风能、潮汐能等）、天然气、生物能（如沼气利用）等。

(2) 大力开展对CO2的吸收，固定和利用——海洋交换吸收、陆地植树种草、保护森林植被。 （四）氮循环

氮循环中的主要作用 固氮作用——三条途径：

高能固氮，形成氨或硝酸盐，随降雨到达地面，为8.9kg/hm2·a。 工业固氮（化肥的制造），目前全世界已达1×108吨。 生物固氮（最重要途径），为100~200kg/km2·a。

氨化作用——由氨化细菌而后真菌的作用将有机氮分解成为氨与氨 化合物。 硝化作用——氨化合物被亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。 反硝化作用——也称脱氨作用，反硝化细菌将亚硝酸盐转变成大气氮，回到大气库中。 （五），有毒有害物质循环 以DDT、汞为例。

有毒有害物质的循环是指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。 1， DDT（二氯二苯三氯乙烷）

DDT是一种人工合成有机氯杀虫剂，它的问世，对农业的发展起了很大作用，但它是是有机毒物。 生态系统通过两个途径吸入人类喷洒的DDT并通过食物链加以富集： ① 通过植物茎叶、根系进入植物体 草食动物吃 肉食动物食 逐级浓缩； ② 喷洒的DDT落入地面经土壤动物吃用富集 陆上动物 逐级浓缩。（图）

营养级越高，富集能力越强，积累量越大。其危害主要是影响生殖，导致人类、动物产生怪胎。 2， 汞（Hg）

汞作为工业用催化剂和电极材料，不断输入生态系统。它以痕量出现在大气、土壤、岩石及动植物组织中，但通过生物浓缩从水中不到1ug/L到海藻中100ug/L，到鱼体中达1122ug/L。

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汞的危害：

与神经系统某些酶类结合，产生神经错乱；

与一种DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性结合，引起汞中毒先天性缺陷。

转化为有机化合物如甲基汞，毒性更强，进入人体可分布全身，尤其进入肝、肾，最后到达脑部，且不易排泄。 3．有毒有害物质循环的特点：

在食物链营养级上进行循环流动并逐级浓缩富集；

在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化，长期停留于生物体内； 有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。

因此，有毒物质的生态系统循环与人类的关系最为密切，但由最为复杂。有毒物质循环的途径，在环境中滞留时间，在有机体内浓缩的数量和速度，以及作用机制和对有机体影响的程度等等都是十分重要的研究课题。 （六）生态系统物质循环与能量流动的关系

生态系统中物质与能量流动是互相依存，互相制约，密不可分的。但能量在生态系统中是被消耗、单向循环（流动），不可逆的。而物质循环是可逆的，多向可返回原来的化学形态，并可逃循、脱离生态系统。 四．生态系统中的信息及其传递 1．物理信息及其传递

光信息——光强弱，光质，光照时间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。 声信息——鸟类婉转多变的叫声；蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统。

电信息——特别是鱼类，大约有300多种能产生0.2~2伏微弱电压，电鳗产生的电压能高达600伏。

磁信息——鱼类遨游迁徙于大海，候鸟成群结队长途飞行；都靠动物自己的电磁场与地球磁场互相作用确定方向，方位。

2． 化学信息及其传递 动物和植物间的化学信息：

植物产生气味，不同动物对植物气味有不同反应。蜜蜂取食与传粉靠植物的化学信息素。 动物之间的化学信息：

动物通过外分泌腺向体外分泌某些信息素。动物可利用信息素标记所表现的领域行为。动物向体外分泌性信息素，以沟通种内两性个体的性信息素交流。

植物之间的化学信息：化学他感作用。有亲和性的，也有相互拮抗性的。 3． 行为信息和营养信息

许多植物的异常表现和动物异常行动传递了某种信息，可通称行为信息。 生态系统中，生物的食物链是一个生物的营养信息系统。 五．生态系统的变化 （一）生态系统的自然变化

生态系统的结构和功能随时间的改变而发生变化的过程就是生态系统的自然变化。简单 复杂； 复杂 简单 这些变化体现在下列两个特征上：

1， 能量和物质循环特征： 如果在生态系统中：

(1) Pg(第一性生产)/R（呼吸）>1，系统是增长型的，物质循环开放性—外流少。 (2) Pg/R<1，系统是衰退型的，物质循环也是开放性的——外流多。 (3) Pg/R≈1，系统是稳态的（相对平衡），物质循环是封闭的。 2．生物多样性特征

（二）生态系统的人为变化——环境的变化

人类对生态系统变化产生的几种原因：农业、林业的过度开垦；都市化、工业化和现代化对环境的污染：

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