第五章生态系统生态学
1. 简述生态系统的构成及功能
生态系统（ecosystem）是指在一定空间范围内，所有生物因子和非生物因子通过物质循环、能量流动和信息联系等过程，形成彼此关联、相互作用的统一整体，即生物群落与无机环境构成的统一整体。
从生态系统的营养功能考虑，生态系统主要包含以下四个主要成分：
生产者（producer）：指利用太阳能进行光合作用，将CO2和水合成碳水化合物的绿色植物和进行光合作用的细菌等，它可通过进一步合成脂肪和蛋白质建造自身，也为生态系统中的消费者和分解者提供营养。生产者在生物群落中起基础性作用，它们将无机环境中的能量同化，同化量就是输入生态系统的总能量，维系着整个生态系统的稳定，其中，各种绿色植物还能为各种生物提供栖息、繁殖的场所。
消费者（consumer）：指直接或间接依赖生产者制造的有机物质而生活的异养生物。消费者的范围很广，几乎包括所有的动物和部分微生物，它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量。
分解者（decomposer）：是指小型消费者（microconsumer），又称腐养者（saprothroph），主要指细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。分解者可以将生态系统中的各种复杂的有机物质（植物残体及动物尸体、粪便等）逐步分解成水、二氧化碳、铵盐等可以被生产者重新利用的简单无机物，最终以无机物的形式回归到环境中，完成物质的循环。
非生物环境(abiotic environment)：包括土壤、水等的理化性质和成分，构成植物生长和动物活动的空间；物质代谢的环境如太阳能、CO2、O2、N2、无机盐、水等；生物代谢的媒介物质，如无机元素、无机化合物和有机物质（如蛋白质、糖类、脂肪、腐植酸等）；气候条件等
2. 简述昆虫在生态系统中的功能及其实践意义。
一、昆虫在生态系统中物质循环和能量流动的作用
据估计，昆虫中有48.2%的种类取食植物，是生态系统食物链中的基本单元，并且对维持植物群落秩序与结构的稳定性起着重要作用。
（1）昆虫与生态系统物质循环。作为生态系统中的生物成员，昆虫对生态系统的影响主要体现在作为消费者和分解者参与并影响着生态系统的物质循环。作为消费者，植食性昆虫对植物的取食和消费，是生态系统功能实现的必要环节，植食性昆虫可通过植物的取食影响其生产力，进而对生态系统产生影响。植食性昆虫的取食促进了植物的新陈代谢，适当地危害对植物的生长发育有利，增加了生态系统的生产力。植食性昆虫取食后还影响了植物对养分资源的利用和分配。植物合成的同化产物只有在体内进行合理分配时才能保证正常生命活动的完成。昆虫还能够通过食物网而影响植物的营养和养分循环。
（2）昆虫与生态系统能量流动。昆虫作为生态系统中的一个重要组成成分，它在生态系统能流过程中起很大的作用。昆虫参与生态系统的能流过程主要是通过食物链来完成。作为消费者、分解者或次级生产者，植食性昆虫通过取食初级生产者植物获得能量，一部分用于自身呼吸代谢消耗，另一部分用于自身的生长发育，即为净生产。被昆虫所固定的净生产能量又常以以下四种方式所分配，即繁殖后代；通过分泌物而消除
二、昆虫与生态系统中的信息传递
信息是现实世界物质客体间相互联系的形式。生态系统中所有的生物都需要信息交流，生态系统中生物与环境之间、同种生物内部、不同生物之间的信息传递就构成了生态系统信息流。信息是生态系统的基础之一，没有信息，也就不存在生态系统了。昆虫作为生态系统重要成员，通讯的手段多种多样，大致可以分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
（1）昆虫与植物的信息交流。植物与植食性昆虫的交流，是以物理信息和化学信息为纽带。植物与动物最大的区别在于是座生,不会移动。植物必有比动物更强的抗逆能力,才至于演化至今而尤盛不衰。植物在千百万年进化中，形成了一道道防线，发出不同信号，确立了许多防御机制，以便保卫自己免受侵袭和吞食。
（2）昆虫间的信息通讯。昆虫之间的信息交流十分活跃，昆虫的许多行为如觅食、寻找配偶、寻找产卵场所等，都是受到信息刺激所引起。这些信息既可以是种内的，也可以是种间的。昆虫间的信息通讯常表现为一个昆虫借助行为信号或自身的标志作用于同种或异种动物的感觉器官，从而“唤起”后者的行为。在生态系统中，昆虫间信息通讯有多种形式，主要的有视觉信号、声音信号、化学信号和触觉信号等，分别作用于对方的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉等感觉器官。
（3）植物一植食性昆虫一天敌之间的化学信息联系。植物挥发物是引导植食性昆虫寄主定位的利它素，是植物—植食性昆虫二级营养关系建立过程中的信息化合物，植食性昆虫在寻找寄主阶段，主要通过嗅觉感受器对寄主植物特异性的气味进行识别而到达植物；来自寄主或寄主栖息地的化学信号物质在寄生性天敌的寄主定向、定位和寄主接受等行为过程中非常重要；而植物受虫害后诱导产生的挥发性物质则是联系植物、植食性昆虫、天敌三重营养关系的重要桥梁和纽带。
3. 简述昆虫的信息流及其在害虫防治中的实践意义。
信息是现实世界物质客体间相互联系的形式。生态系统中所有的生物都需要信息交流，生态系统中生物与环境之间、同种生物内部、不同生物之间的信息传递就构成了生态系统信息流。生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物质，称为化学信息。如玉米螟雌虫释放反-11-十四烯乙酸酯吸引雄蛾交配。生物的特殊行为，在同种或异种生物间传递的某种信息，称为行为信息。如蜜蜂的舞蹈。植物与植食性昆虫的交流，是以物理信息和化学信息为纽带。植物与动物最大的区别在于是座生,不会移动。植物必有比动物更强的抗逆能力,才至于演化至今而尤盛不衰。植物在千百万年进化中，形成了一道道防线，发出不同信号，确立了许多防御机制，以便保卫自己免受侵袭和吞食。寄主植物花的颜色是引诱传粉昆虫的主要信息。在生物进化的里程中显花植物的产生与演化与传粉昆虫有不可分割的渊源关系，许多蜂、蝇、蛾、蝶、甲虫在取食与活动中均扮演了为显花植物传粉的角色,我们栽植的大多数果树，许多观赏花卉、各种蔬菜，如菜豆、豌豆、番茄和洋葱，以及许多大田作物，如紫苜蓿、草木犀、棉花、烟草等，都要靠昆虫来传粉。构成植物—植食性昆虫间交互作用的化学信息主要是植物的次生代谢物。植物次生物质有生物碱、类萜、类黄酮等，它们影响昆虫的行为，如寻找寄主植物时的趋性反应、调节对食物的试探和取食行为，并且也影响营养、代谢、生长和生殖。如苹果实蝇Rhagoletis pomoneuaWalsh被苹果气味所吸引；越冬后的苹果叶甲成虫在混合苹果园中表现出对某一品种的偏好，也是由于化学因素的作用，即不同品种的苹果，由于其挥发物的化学组成不同，而对甲虫表现出不同的吸引力;存在于十字花科、白花菜科、木犀草科等植物中的黑芥子苷酸钾,它受相应酸的作用分解为异硫氰酸烯丙酯、葡糖和硫酸盐，前种物质有挥发性，造成芥子油辛辣的气味，芥子油苷对取食此类植物的大菜粉蝶、小菜蛾等反有引诱幼虫取食和成虫产卵的作用，对菜蚜也有诱食的作用；烯丙基异硫氰酸酯类化合物为甘蓝种蝇寻找十字花科植物的主要信息化合物。植物次生性物质作为植物的防御物质。这类物质主要包括生物碱、单萜、非蛋白氨基酸、倍半萜、生氰苷、双萜和三萜、芥子油苷及酚类物质等。如羽扇豆属植物中的鹰爪豆碱及其前身物质扇豆宁对黑蝗属蝗类有抗生作用;前者则是目前已知少数对昆虫有诱食作用的生物碱之一；茄科植物中含有甾醇生物碱，对马铃薯叶甲Leptinotarsa decemlineata取食和生长有抑制作用；松树含香叶烯和芋烯因而对西松大小蠢有驱斥作用和毒性，但松树所含的蒎烯和芋烯对郭公虫有引诱作用。
4. 简述农田生态系统中特点。
与自然生态系统相比，农业生态系统具有以下特点：
种植的植物单一，其生长发育进度整齐，植物种间竞争较少，各农田生态系统的分界明显。
由于种植的植物种类单一，但数量多，往往导致一些一级消费者（如害虫）数量多，为害重，易于暴发成灾。
种植的植物生长期短，如一年生的作物，一年可种植多茬的蔬菜等，从而使群落的演替时间短或不连续。
农田生物群落是在人类从事农业生产活动的直接影响下形成和演替的，因而人类为了自身的利益，不断施加影响，使农田生态系统朝着有利于农作物生产、提高产量的方向发展。
农业生态系统结构因社会的需要，经济效益而发生变化，故实际上是社会—经济—自然生态系统组成的复合系统。
5. 简述生物多样性与害虫综合治理的关系？
生物多样性与农业害虫综合治理的关系密切。由于单一化的作物不断取代自然植被，降低了农田的物种和生境多样性，结果导致农田生态系统的不稳定和害虫问题的更加恶化。生物群落作为农田生态系统中有生命的部分，其物种组成、类群结构、季节动态等方面都有显著的特点，在研究农田生物多样性时，必须根据这些特点加以分析，以便合理地保护和利用天敌对害虫的控制作用。因而，在设计农田植被管理策略时必须考虑：①作物的时空安排，②在田间及其周围环境非栽培作物的植被组成及数量，③土壤类型，④周围的环境条件，⑤管理方式及强度等。昆虫种群对环境因素的反应取决于它们与植被组分相互联系的程度，延长种植期或合理安排作物的时空格局和种植顺序可能有利于天敌维持较高的种群水平，以压低寄主或猎物的种群数量，保持农田生态系统的稳定性。
6. 简述利用生物多样性控制害虫的生态学原理。
生物多样性具有重要的生态作用，合理的生物多样性有利于通过生物防治以控制有害生物的发生，有利于通过调节土壤生物的活动以实现营养的优化循环和保持土壤肥力，有利于通过整合和发挥各种因素的作用以减少外部投入、节约能量和作物持续高产。害虫综合治理的理论和实践要求人们不能孤立地把害虫作为唯一的目标去防治，而要把害虫作为农田生态系统中的一个组成部分，通过分析系统中害虫与其他组分之间的相互关系和作用方式，协调采用各种有效措施来管理这个系统，以达到控制害虫的目的。
