《种群与生态系统间的相互关系》课件

种群与生态系统间的相互关系课程大纲基本概念种群特征与动态生态系统结构与功能123种群与生态系统的相互作用4基本概念种群定义研究单位同一物种在特定时空中的个体集合生态学研究的基本单位特点有特定的数量、分布和结构基本概念生态系统整体系统生物组分非生物组分生物群落与物理环境的统一整体各种生物及其相互关系气候、土壤、光照等物理因素种群与生态系统的关系构成基础种群是生态系统的组成部分相互影响种群活动改变生态环境动态平衡种群间相互作用构成生态系统动态生态学层次生物圈地球上所有生态系统的总和1生态系统2生物与环境的统一体群落3共同生活的不同种群种群4同种生物的集合个体5单个生物有机体种群生态学研究对象研究内容研究重点种群结构、分布和动态变化出生率、死亡率、年龄结构种群内部和种群间的相互作用生态系统生态学功能研究动态研究能量流动、物质循环生态系统的变化和演替结构研究应用研究生态系统的组织结构生态系统服务与管理2314生物多样性的重要性物种多样性遗传多样性生态系统多样性不同物种的丰富度和均匀度同一物种内的基因变异不同类型生态系统的多样化生态平衡概念定义1生态系统各组分间的动态平衡状态形成机制2正负反馈调节和自我修复能力重要意义3种群和生态系统稳定性的基础人类影响4人类活动可打破生态平衡种群特征大小N D种群数量种群密度个体总数单位面积个体数K环境容纳量最大可持续数量种群特征分布均匀分布个体间距相等；随机分布位置无规律；聚集分布个体成群种群特征年龄结构年龄金字塔反映种群发展趋势增长型、稳定型、衰退型种群特征性别比例平衡意义性别决定平衡的性别比有利于种群稳定不同物种有不同的性别决定机制繁殖影响性别比例对种群增长的影响种群特征出生率定义单位时间内新个体产生的比率计算新生个体数/总个体数影响因素资源、环境条件、种群密度种群特征死亡率定义单位时间内个体死亡的比率计算方法死亡个体数/总个体数影响因素年龄、捕食、疾病、竞争生态意义种群更新与选择压力种群增长模型指数增长时间种群数量条件资源充足，无限制；表达式dN/dt=rN；例细菌繁殖种群增长模型逻辑斯蒂增长时间种群数量环境容纳量K限制增长；形成S形曲线；密度制约因素增强种群波动周期性波动季节性波动有规律的变化循环随季节变化的种群大小1234猎物捕食者循环非周期性波动-捕食关系导致的波动不规则变化，常因环境波动种群调节机制密度依赖性调节密度无关性调节1种群密度影响出生率死亡率环境因素直接影响种群2种群反馈自然选择4种群本身对环境的影响3适应性强的个体存活繁衍选择和选择K-r-生态适应选择特征K-适应稳定vs不稳定环境选择特征r-大型、长寿、少子女、精心养育小型、短命、多子女、少照顾种间竞争竞争排斥相似种不能长期共存生态位分化减少竞争的资源分配共存机制通过资源分配实现共存捕食关系捕食者增加猎物减少1猎物减少捕食者减少2猎物增加捕食者减少4捕食者增加3猎物增加共生关系互利共生双方都获益（蜜蜂与花朵）偏利共生一方获益另一方不受影响寄生关系一方获益另一方受损共栖关系物理空间的共享种群迁移与扩散迁移类型1季节性迁移、单向迁移扩散机制2主动扩散、被动扩散影响因素3资源、气候、竞争压力生态意义4基因流动、避险、资源利用生态系统结构生物组分高级消费者顶级捕食者1中级消费者2次级肉食动物初级消费者3草食动物生产者4绿色植物分解者5细菌和真菌生态系统结构非生物组分气候因子土壤因子地形因子温度、降水、光照、湿度质地、肥力、pH值、微海拔、坡度、朝向生物生态系统功能初级生产力总初级生产力光合作用总量；净初级生产力除去呼吸消耗后的量生态系统功能次级生产力次级生产力1消费者生物量积累传递效率2约10%能量传递效率生态金字塔3上层生物量减少能量流动能量来源太阳辐射能量转化光合作用固定能量能量传递食物链和食物网能量损耗呼吸作用和热量散失物质循环碳循环光合作用呼吸作用1CO₂固定为有机碳有机碳氧化为CO₂2分解与储存食物链传递4碳沉积于土壤和沉积物3碳在生物间传递物质循环氮循环氮固定硝化作用1N₂转化为铵态氮铵态氮转化为硝态氮2反硝化作用同化作用4硝态氮还原为N₂3植物吸收氮化合物物质循环水循环蒸发蒸腾12水体表面水分子进入大气植物释放水汽径流和渗透凝结和降水水在地表和地下流动水汽冷凝并降落地面43生态系统演替初始阶段1裸地或扰动后的环境先锋物种2首先定居的耐受性物种中间阶段3物种多样性增加顶极群落4相对稳定的最终状态生态系统服务供给服务调节服务文化服务食物、水、木材、药物气候调节、水净化、授粉审美、教育、休闲、灵感支持服务光合作用、土壤形成、养分循环生态系统健康评估物种丰富度指标生态系统完整性12生物种类数量与多样性食物网结构完整程度生产力指标抗干扰能力34生物量积累和能量流动效率面对外部扰动的稳定性生物地球化学循环元素在生物圈、岩石圈、水圈和大气圈间的循环流动种群对生态系统的影响关键种关键种定义1影响远超其生物量占比的物种生态系统工程师2改变环境的物种生态平衡维持3维持稳定的关键物种种群对生态系统的影响优势种定义群落结构影响数量最多或生物量最大的物种决定生态系统的基本特征资源利用功能调控占用大部分生态系统资源主导某些生态系统功能种群对生态系统的影响指示种环境指示生态监测生态系统健康反映环境质量的物种水质、空气质量的生物指标指示整体生态系统状况生态工程师物种环境改造土壤改良栖息地创建如河狸建坝改变水文蚯蚓改善土壤结构珊瑚虫建造珊瑚礁入侵种的生态影响入侵机制缺少天敌、强竞争力生态威胁竞争本地物种、改变栖息地经济损失农业损失、基础设施破坏防控策略预防引入、早期监测、综合治理生态系统对种群的影响资源可用性资源限制种群调节1食物、水、空间等限制因素资源限制种群大小2适应性进化生态位形成4物种适应特定资源环境3资源分配形成不同生态位生态系统对种群的影响环境胁迫非生物胁迫1极端温度、盐度、干旱等生理适应2特殊器官和机制应对胁迫行为适应3迁移、躲避等行为策略种群筛选4胁迫导致适应性选择生态系统对种群的影响栖息地分化时间分化水平分化季节性活动时间差异不同地形地貌的物种分布垂直分层森林不同高度的物种分布种群与生态系统的反馈机制正反馈负反馈变化加强原始趋势12变化减弱原始趋势弹性稳定性43恢复原状的能力负反馈维持生态稳定气候变化对种群和生态系统的影响物候变化1开花、迁徙等季节性活动时间改变分布范围变化2物种向高纬度或高海拔迁移不匹配现象3捕食者与猎物周期不同步生态系统功能改变4初级生产力、碳储存变化生境破碎化的影响边缘效应种群隔离连通性丧失边缘环境增加影响物种组成基因交流减少导致近亲繁殖迁移和扩散受阻生物多样性与生态系统功能物种数量生态系统功能生态系统稳定性多样性增加提升功能和稳定性；功能冗余提供生态保险种群动态与生态系统过程的耦合时间尺度耦合空间尺度整合12短期种群变化与长期生态过程局部种群与区域生态系统多尺度研究模型整合34综合不同层次的生态学数据将种群模型与生态系统模型结合营养级联效应自上而下控制1捕食者控制下层营养级自下而上控制2资源限制上层营养级中间控制3中间营养级的关键作用种群遗传学与生态系统进化微进化种群内基因频率变化生态进化反馈生态变化促进进化共同进化物种间相互适应进化生态系统调节进化改变生态系统功能景观尺度的种群生态系统相-互作用元种群理论景观连通性生态廊道局部种群的网络结构栖息地之间的连接程度连接隔离栖息地的通道景观异质性不同生境镶嵌分布全球变化背景下的种群与生态系统人类活动影响土地利用变化、污染、气候变化适应性管理基于监测的反馈式管理恢复生态学修复退化生态系统的原则和方法可持续发展平衡生态保护与人类需求应用生态系统修复评估损害1确定退化程度和原因制定目标2确定修复的参考状态实施措施3重新引入关键种、改善栖息地监测评价4追踪修复进展并调整方法应用生物多样性保护濒危物种就地保护迁地保护栖息地保护、繁育放归自然保护区、国家公园动物园、植物园、种子库应用生态系统服务评估与管理⚖️$经济价值生态补偿生态系统服务的货币化评估为生态保护提供经济激励♻️可持续利用资源的永续利用策略研究方法与技术野外调查标记重捕法；实验生态学控制变量实验；数学模型预测模拟；遥感技术大尺度监测未来研究展望跨学科整合生态学与其他学科的交叉融合新技术应用基因组学、大数据、人工智能全球变化科学预测气候变化生态影响社会生态系统整合人类与自然的系统研究总结密切联系1种群与生态系统相互依存多层次互动2从基因到景观的整合研究应用价值3理论研究指导生态保护与管理人类责任4维护生态平衡，促进可持续发展。