第七章 生物圈与生态系统
? 第一节 生物圈的组成
? 第二节 生物圈的结构
? 第三节 生物圈的形成与演化
? 第四节 生态系统
? 第五节 人与生物圈
生物圈的组成
? 物质组成, 生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是
无机物质。
? 元素组成,主要是氢、氧和碳，它们分别占 49.8%,24.9%和
24.9%，三种元素占到生物有机体的 99.6%。此外，还有微量
的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。
? 系统组成,陆地生态系统；海洋生态系统。
? 生物组成,原核微生物，原生生物，后生植物，后生动物。
第
七
章
生物圈的物质组成
生
物
圈
有
机
物
质
无
机
物
质
生产者
消费者
还原者
大气
水
岩石、土壤
阳光
其它无机物
第
七
章
生物体的原子组成（ %） （ G.E.赫钦逊, 生物圈, ）
研究表明，生物体的元素组成成分主要是氢、氧和碳，它
们分别占 49.8%,24.9%和 24.9%，三种元素占到生物有机体的
99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝
等。
第
七
章
生物圈的系统组成
第
七
章
生物圈的生物组成
过去通常来说，生物
主要包括动物、植物
和微生物。但后来研
究表明，还存在一些
生物，其结构与功能
介于动物与植物之间。
故科学家建议将生物
划分为四大类，即原
核微生物、原生生物、
后生植物和后生动物。
生
物
原核微生物
原生生物
后生植物
后生动物
第
七
章
生物圈的结构
生物圈的结构
垂
直
准
正
态
分
布
式
结
构
水
平
连
续
不
均
匀
结
构
多
级
嵌
套
结
构
第
七
章
生物圈的结构
? 垂直准正态分布式结构,在垂直方向上，集中分布在某一范围内，
而向上和向下都逐渐减小。
? 水平连续不均匀结构,地球表面任何一个地方都有生物分布，生
物在地球表面的分布是连续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，
生物在地表的分布是不均匀的。
? 多级嵌套结构,多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且相互联
系、相互作用的。
第
七
章
生物圈的垂直准正态分布式结构
在海洋里，随着深度的增大，
生物种类与数量逐渐减少。生物
种类与数量有随离海平面距离的
增大逐渐减少的规律。在陆地上，
生物的种类与数量随高度的增加
而减少。陆地上生物集中分布于
低海拔的范围内，随着海拔高度
的增大，生物的种类与数量逐渐
减少。总上所述，我们可以用一
个简化的图式来表示生物圈的垂
直结构。从整体上看，类似正态
分布，可以称为准正态分布模式。
因此生物圈的垂直结构可以叫做
垂直准正态分布式结构。
从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分布式结构的特征。所
谓垂直准正态分布，是指在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向
上和向下都逐渐减小。地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：生
物集中分布在平均海平面附近，从海平面向上或者向下随着高度或深度
的增大，生物的种类和数量依次减少。
（王建,2000）
第
七
章
生物圈的结构特性
亲岩性 亲水性 亲气性 亲光性 温控性
结构特性
第
七
章
生物的地域分异与区系性
生物的地域分异与区系性
地
带
性
干
湿
度
分
带
性
垂
直
带
性
地
方
性
区
系
性
第
七
章
生物的地域分异与区系性
纬度地带性, 地球上生物的分布, 大致呈带状沿纬线方
向延伸, 按纬度方向有规律地变化 。
干湿度分带性, 由于距海远近等引起的水分条件的不同,
从而使动植物分布由沿海向内陆依次发生变化 。
垂直带性, 生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律
性的交替的现象 。
地方性, 生物在局部地域的分异规律 。
区系性, 不同的动, 植物,在漫长的历史演变过程中,在
一定的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系 。
第
七
章
陆地植物的水平地域分布与纬度、干燥度的关系
地带性，即纬度地带性。是指地球上生物的分布，大致呈带状沿纬
线方向延伸，按纬度方向有规律地变化。
生物的这种地带性
分异规律，是由于太阳
辐射随纬度的梯度变化，
引起气候（温度、降水）
呈带状分布，从而使动、
植物也相应地呈带状分
布。在水分充足的条件
下，从赤道向极地应该
依次分布着热带雨林、
亚热带常绿阔叶林、温
带落叶阔叶林、寒温带
针叶林、寒带冻原和极
地荒漠。
第
七
章
植被垂直带性与纬度地带性的关系
山地地势是形成垂直
带性的前提。山地气候条
件随着海拔高度发生变化,
是形成垂直带性的直接原
因。由于地势抬高, 气候
等发生垂直变化,从而使
生物也随之发生相应的垂
直变化。垂直带性既受地
带性因素制约,又受非地
带性因素影响, 是两者派
生的区域性分异规律。垂
直带性与纬度地带性在结
构与性质上有一定的相似
性,但其成因机制不完全
相同,
垂直带性是指生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性
的交替的现象。
第
七
章
世界植物区系及其分区
所谓区系性,是指不同的动, 植物, 在漫长的历史演变过程
中, 在一定的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。
区系性反映生物彼此间的亲缘关系和系统发育过程以及地理隔离
情况。一个生物区系中, 特有类群愈多, 分类等级愈高, 说明它
们愈古老, 地理隔离愈久, 即区系性愈强。
（塔赫他间,1978）
第
七
章
生物圈的形成与演化
生命的起源：
从无机物到简单有机物阶段；
从简单有机物到复杂有机物阶段；
从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段 。
生物圈的演化,
生物种类由少到多
生物圈结构由简单到复杂；
生物分布的空间范围由小到大
并由海洋向陆地扩展。
第
七
章
生态系统
? 生态系统的组成, 非生物物质（水、二氧化碳、氧、氮、矿
物盐类、酸、碱,以及任何一定时间在生物有机体之外出现的元
素或化合物）；生物有机体（生产者；消费者；分解者）
? 生态系统的结构
? 营养级,生态系统的生物部分，从绿色植物开始的各个环节
。
? 食物链,在生态系统中，一类生物被另一类所食，另一类又
被第三类所食，从而沿着营养级形成了食物的链锁关系
? 食物网,一个食物链常常有许多不同的分支，各个食物链彼
此交织、错综联结成更加复杂的食物网
第
七
章
生态系统的组成 （ Mackenzie,1998）
生态系统主要由两大部分组成：生物有机体和非生物物质。
第
七
章
营养级、食物链、食物网
生态系统除了具有垂直和水平空间结构外，以食物关系把各类
生物有机体连接起来形成的营养结构是最主要的。生态系统主要是
由营养关系组织起来的。
第
七
章
生态系统的功能
? 生物生产
? 生态系统的能量流,通过生态系统的能量单向流动 。 林德曼
(Lindeman)的百分之十率：后一营养级上的生产量远小于前
一级,其能量转化效率大约为 10%。
? 生态系统的物质循环,生态系统中各种有机物质, 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
地循环 。
? 生态系统中的信息传递
? 生态系统的稳定性 —— 生态平衡, 达到稳定或平衡状态的生态
系统,其生产, 消费和分解之间,也就是系统的能量流动和物质
循环,能较长时间地保持平衡状态 。
第
七
章
生物放大作用
从污染生态学来看,食物链的研究具有十分重要的意义。因为污染物
通过食物链产生逐级富集的现象,即生物放大作用。营养级越高的生物体内
所含有的污染物的数量或浓度越大,从而严重地危害较高营养级生物的生长
发育或人体健康。以 DDT为例来说，如果散布在大气中的浓度为 0.000，
003 ppm,当降落到海水中为浮游生物摄取后,在体内富集到 0.04 ppm (1.3万
倍 )；浮游生物被小鱼吞食后,其体内 DDT浓度达 0.5 ppm (14.3万倍 )；小鱼
再被大鱼吞食后,体内浓度增加到 2.0 ppm (57.2万倍 )；如鱼再为水鸟所食,可
达 25 ppm (858万倍 )；人若食用水鸟, DDT浓度可在体内进一步富集到 30
ppm,等于大气中浓度的 1,000万倍 ! 在污染物的影响下，一个有机体在金
字塔中的位置越高，它的组织中污染物的浓度就可能越大。
第
七
章
生态系统中能量流与物质流的关系
任何生态系统要正常运转都需
不断地输入能量。生态系统中的能
量来自太阳,它 是通过绿色植物的固
定而输入到系统里,保存在有机物质
中。当植食动物吃植物时能量转移
到第二营养级动物体中,当肉食动物
吃植食动物时,能量又转移到第三营
养级的动物中，余者类推。最后由
腐生生物分解死亡的动、植物残体,
将有机物中的能量释放逸散到环境
中。与此同时,在各营养级由于生物
呼吸作用都有一部分能量损失。所
以,能量不能再次被生产者利用而进
行循环。这一通过生态系统的能量
单向流动的现象，叫做能量流。
第
七
章
生态金字塔
在每一个生态系统中,能
量沿着营养级转移流动时,每
经过一个营养级数量都要大
大减少。后一营养级上的生
产量远小于前一级,其能量转
化效率大约为 10%,这就是林
德曼 (Lindeman)的百分之十
率。于是顺着营养级序列向
上,生产量即能量急剧地、梯
级般地递减，用图表示则得
到生产力金字塔；有机体的
个体数目一般也向上急剧递
减构成数目金字塔；各营养
级的生物量顺序向上递减构
成生物量金字塔，总称生态
金字塔,
第
七
章
生态系统中的能量循环 （生物小循环）（王建,2000）
生态系统中的物质循环，包括这样几个途径：（ 1）环境 -生
产者 -环境，（ 2）环境 -消费者 -环境，（ 3）环境 -分解者 -环
境,(4)环境 -生产者 -消费者 -环境,(5)环境 -生产者 -分解者 -环
境,（ 6）环境 -消费者 -分解者 -环境,（ 7）环境 -生产者 -消费
者 -分解者 -环境。
第
七
章
反馈可分为正反馈和负
反馈，两者的作用是相反的。
特别是负反馈对系统的自我
调节具有重要的意义。生态
系统中的反馈现象十分复杂，
既表现在生物组分与环境之
间，也表现在生物各组分之
间及结构与功能之间。在一
个生态系统中，当被捕食者
动物数量很多时，捕食者因
获得充足食物而大量发展；
捕食者数量增加后，被捕食
者数量又减少；接着，捕食
者动物由于得不到足够食物，
数量自然减少。
生态系统的负反馈作用及其自我调节
第
七
章
人与生物圈
? 人类 — 生物圈的组成部分
? 人类的食物来源于生物圈
? 植物为人类提供了赖以生存的氧气
? 生物圈与生物资源
第
七
章
人与其他动物的关系
与人类同处于哺乳动物
纲的还有马、牛、虎、兔、羊、
猴、狗、猪等。他们都是胎生、
恒温，以母乳哺育幼体，并且
大都具有毛皮。与人类同处于
灵长目的有猴子、猩猩、猿等。
实际上人就是从猿演化而来的，
人是动物的一种，与动物有着
渊源的关系。尽管人类与一般
的动物之间，有着本质的区别
（人能够制造工具，大脑发达，
具有主观能动性等），但人毕
竟是由动物演化而来的，人来
自生物圈，人是生物圈的组成
部分。
第
七
章
人在生物链中的位置
人类的生活离
不开生物圈。人体
本身不能直接制造
有机质，人体机能
的维持必须依靠生
物制造或者提供的
有机质。从生物链
来说，人是杂食动
物，是高级的消费
者。要维持人类的
生活，必须要有足
够的植物与动物为
之提供足够量的食
物。
第
七
章
（电子教案）
作者：王 建
陈 霞
王轲道