第一章生态系统。
一、什么是生态系统？
在一定空间范围内，各生物成分（包括人类在内）和非生物成分（环境中物理和化学因子）通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个功能单位。
二、生态系统类型：
(一)按基质划分：
陆地生态系统：森林生态系统、农田生态系统、城市生态系统。
水域生态系统：河流生态系统、池塘生态系统、海洋生态系统。
二）根据人类活动及其影响程度划分：
（1）自然生态系统：未受到人类活动影响或轻度影响的生态系统。
（2）半自然生态系统：系统营养结构、类型或比例受到人类活动的影响较大。
（3）人工复合生态系统：人类活动在系统中起导作用。
三、生态系统基本特征：
一）结构特征。
生态系统包括生物成分、非生物环境。生物成分包括生产者、消费者、还原者。非生物环境包括太阳辐射能、无机物质、有机物质。
1、生产者：自养型生物，包括所有进行光合作用的绿色植物和化能合成细菌。绿色植物利用日光作为能源，通过光合作用将吸收的水、co2和无机盐类合成初级产品——碳水化合物，可进一步合成脂肪和蛋白质。
这些有机物成为地球上包括人类在内的一切生物的食物**。（光能、绿色植物）
2、消费者：异养型生物，生活在生态系统中的各类动物和某些腐生或寄生生物，只能依赖生产者生产的有机物为营养来获得能量。（草食性动物、杂食性动物、寄生性动物、腐生性动物、肉食性动物。）
3、分解者：异养生物，如细菌、真菌、放线菌以及土壤原生动物和一些土壤中小型无脊椎动物。将复杂的有机物还原为无机物，把养分释放出来，归还给环境中，供植物的再次利用。
二）功能特征。
生态系统的生产者、消费者和分解者与它们的生存环境相互作用，不断进行着能量和物质的交换，产生能量流动和物质循环，从而保持生态系统的运转。
三）动态特征。
生态系统是不断变化的系统。随着时间的推移，生态系统总是从比较简单的结构向复杂结构状态发展，最后达到相对稳定的阶段。
四）相互作用和相互联系的特征。
生态系统内各生物和非生物成分的关系是紧密相连不可分割的整体。
五）稳定平衡的特征。
自然界生态系统总是趋向于保持一定的内部平衡关系，使系统内各成分间完全处于相互协调的稳定状态。生态系统内的负反馈机制是达到和维持平衡或稳定的重要途径。
六）对外开放的特征。
生态系统之间都存在着能量和物质的交换。
思考题：生态系统维持自身稳定平衡的机制是什么？
从系统（或元件）输出端输出信号，经过变换后加到系统或元件的输入端，这就是反馈信号。当反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈；反之，抵消输入信号作用时叫做负反馈。当生态系统中某一成分发生变化时，它必然引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化的反过来又会影响最初发生变化的那种成分，这种过程就叫做反馈。
如果是促进最初的那种变化，则称为正反馈；如果是抑制最初的变化，则称为负反馈（生态学上负反馈的概念）。正反馈导致系统的崩溃，负反馈导致系统的稳定。
思考题：一个功能完整的生态系统应该至少包括哪几部分？为什么？
考研试题：简述森林生态系统的结构组成及其功能？
第二章生态系统的能量流动。
一、生物能量的**。
按能量**将生物分为：
草食动物、肉食动物、杂食动物、腐生物、异养生物、自养生物、光能自养型、化能自养型。
二、生态系统的能量流动。
（一）食物链。
植物所固定的能量通过一系列的取食与被食关系在生态系统中进行传递，生物之间存在的这种能量传递关系，称为食物链。
食物链类型：
1、草牧食物链（捕食食物链）: 是以绿色植物为基础，从草食动物开始的食物链。草原和水体生态系统是以草牧食物链为主的生态系统。
2、腐生食物链（分解食物链）: 指以死有机物质为基础，从腐生生物物开始的食物链。森林是以腐生食物链为优势的生态系统。
在森林中，有90%的净生产是被腐生生物所分解消耗的。在自然界中不如捕食食物链明显，但是它是最重要的食物链。初级生产者合成的有机质只有一小部分被动物取食，而在食物链中进行传递，大部分被分解者所分解。
思考题：森林与草原生态系统的能量流动有何不同？
3、寄生性食物链： 由宿主和寄生生物物构成。它以大型动物为食物链的起点，继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。
（二）食物网。
生态系统中的多条食物链相互交织、相互连接形成的网状结构，称为食物网。
生态系统通过食物网维持着生态系统的相对稳定和平衡。
生态系统通过食物链推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力。
这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。
（三）生态系统中的营养级。
在生态系统中，如果某些有机体的食物取自食物链的同一层次，则这些有机体属于同一营养级。
（四）生态系统中能量的流动。
1. 能量流动特点：
（1）“越流越细”，能量在流动过程中逐渐减少。到最后，不足以维持一个营养级。
（2）能量单向流动，不可逆。绿色植物固定的能量最后都以热量的形式散发出去。
2. 生态系统中的三种能流：
（1）第一种能流：沿草牧食物链进行的能流。通过捕食过程实现。
（2）第二种能流：沿腐生食物链进行的能流。通过微生物的分解来实现。是还原和腐化过程。
（3）第三种能流：贮存和矿化过程。
（五）生态金字塔。
把每个营养级有机体的数量、能量或生物量，按营养级的顺序依次排列，绘制成图，所得到的图形就称为生态金字塔。
1、生物量金字塔：以各营养级的生物量为基础构建的生态金字塔，一般为正三角形。
2、数量金字塔：以各营养级的生物个体数量为基础构建的生态金字塔，有时为正三角形，有时为倒三角形，有时不能确切的体现各营养级的能量变化关系。
3、能量金字塔：以各营养级所包含的能量为基础构建的生态金字塔，为正三角形。
能量金字塔最能够确切的表示各营养级能量的变化。
三、生态系统的能量动态和储存。
（一）基本名词解释。
生产量：一定时期内有机物质增加的总重量。
总生产量：某一时期合成的有机物质总量。
净生产量：总生产量减去呼吸损失的部分。
初级生产量：绿色植物的生产量。
次级生产量：消费者的生产量。
生物量：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总重量。一般。
现存量：单位面积上当时所测得的生物体的总重量。一般将现存量看成生物量的同义词。
生产力：指单位时间单位面积的生产量，即生产的速率。
总第一性生产力：指单位时间和单位面积内绿色植物通过光合作用所制造的有机物的总量。
净第一性生产力：也称为净初级生产力，指绿色植物除去呼吸消耗之后的有机物的积累速率。
地球上绝大多数的生物的能量**于生态系统的净生产力。生物的生长过程实际是净生产力的积累过程。
总初级生产力＝净初级生产力＋呼吸消耗。
（二）初级生产者（绿色植物）营养级。
1 、能量输入 ——光合作用。
光合效能：太阳能量进入生态系统的效能。
光合效能＝生产量/进入系统的太阳能量× 100 ％
测定值：1 ％－5 ％。
2 、能量消耗。
（1）呼吸的消耗。
植物群落呼吸损失掉的能量变化幅度在15％－90％以上。
损失量从极地到热带逐次提高。原因：温度增高，尤其是夜晚温度高。从而影响植物产量。
（2）草食动物的消耗。
因生态系统类型不同而有很大变化。
（3）凋落物的消耗。
除去草食动物危害以外，净生产量的另一个损失是凋落物量。尤其是森林中，凋落物消耗占有很大的比例，而草原相对较小。森林内凋落物量从极地到赤道不断增加，与生物量和净初级生产力的变化规律相似。
但，赤道地区的凋落物的积累量是最低的。
3 、净生产力和生物量。
（1）生态系统生产力的变化。
森林的总生产力一般在中年达到高峰，然后稍微下降达到一个稳定值；但呼吸作用随年龄的增加成逐渐增加的趋势；因此，净生产力在中年达到最高值。
（2）各种生态系统的生产力比较 ：奥德姆根据初级生产力将生态系统划分为4 级：
最低：荒漠和深海，通常为0.1g/m2天或少于0.1g/m2 天。
较低：山地森林、热带稀树草原、某些临时农耕地、半干旱草原、深湖和大陆架0.5-3.0g/m2 天。
较高：热带雨林，长久性农耕地和浅湖，3-10 g/m2 天。
最高：少数特殊的生态系统（农业高产田、河漫滩、三角洲、珊瑚礁、红树林），10-20 g/m2 天。
3）影响生产力的因素：
光照、温度、水分（降水）、养分、生长期和生物因子都会影响生态系统的生产力。
生态系统的结构也会影响生态系统的生产力。
通过改善上述的各种生态因子，可以提高森林生态系统的生产力。
如何提高生态系统的生产力？
z天然条件下：温度的升高，雨量的增多。
z人工条件下：营造高光合效能的速生树种，树种的合理混交，整地，灌溉，排水，施肥，森。
林抚育，病虫害防治等。从实质上看，提高生产力的措施实际上是向生态系统增加能量的投入。
温室效应的积极方面，在一定程度上可以提高地球陆地生态系统的生产力。
4. 能量流周转期。
表明生态系统中能量流转的快慢。
转换时间（年）=生物量/净生产力。
(凋落物）转换时间（年）= 凋落物积累量/凋落速率。
陆地森林生态系统一般为20年，水体浮游生物群落则少于20天。
三）初级消费者（草食动物）营养级。
1 ）利用效率＝食物摄入量/被食者生产量。
2 ）同化效率＝同化的能量/食物摄取量。
3 ）净生产效率＝生产量/同化的能量。
4 ）总生产效率＝（2 ）×3 ）＝生产量/食物摄入量。
5 ）生态效率＝（1 ）×2 ）×3 ）＝消费者生产量/被食者生产量。
陆地生态系统中植物净生产量转换成食草动物净生产量的效率很低，多数均少于1 ％。
6）林德曼效率：
生态系统中，一个营养级同化的能量与前一营养级可利用能量的比大约为10％，这一规律称为林德曼定律，又称为1/10 定律。这一规律是由林德曼发现的，因此这一比值又称为林德曼效率。