第三章_生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

1、1第二章第二章 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 生態(tài)學(xué)概述生態(tài)學(xué)概述第二節(jié)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié) 生態(tài)平衡生態(tài)平衡第四節(jié)第四節(jié) 生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用2一、生態(tài)學(xué)的一、生態(tài)學(xué)的定義定義 生態(tài)學(xué)是研究生物有機(jī)體與其周圍環(huán)境生態(tài)學(xué)是研究生物有機(jī)體與其周圍環(huán)境（包括非生物和生物環(huán)境）（包括非生物和生物環(huán)境）相互關(guān)系相互關(guān)系的科學(xué)。的科學(xué)。 第一節(jié) 生態(tài)學(xué)概述3 這種關(guān)系是彼此相互影響、制約的一種這種關(guān)系是彼此相互影響、制約的一種辨證關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是彼此間通過物質(zhì)、能量、辨證關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是彼此間通過物質(zhì)、能量、信息等產(chǎn)

2、生聯(lián)系。具體包括：信息等產(chǎn)生聯(lián)系。具體包括：1. 1. 環(huán)境對生物的作用。環(huán)境對生物的作用。 如人參南引、橡膠北引如人參南引、橡膠北引2. 2. 生物對環(huán)境的反作用。生物對環(huán)境的反作用。 如植物改良土壤和氣候如植物改良土壤和氣候4二、生態(tài)學(xué)的研究對象二、生態(tài)學(xué)的研究對象 經(jīng)典生態(tài)學(xué)研究的經(jīng)典生態(tài)學(xué)研究的層次層次是個(gè)體、種群、是個(gè)體、種群、 群落、群落、 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)、生物圈、生物圈 種群種群在同一時(shí)期內(nèi)占有一定空間的同種生物個(gè)體的集合， 是物種存在的基本單位。 群落群落一定時(shí)間內(nèi)居住在一定空間范圍內(nèi)的生物種群的集合， 植物群落 、動(dòng)物群落、微生物群落 生物圈生物圈地球上的全部生物和一切適用

3、于生物棲息的場所 56三、三、 生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢 向宏觀和微觀兩極發(fā)展向宏觀和微觀兩極發(fā)展； 與自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)高度交叉融合與自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)高度交叉融合； 強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合。目前世界上最最關(guān)注的生態(tài)問題是：目前世界上最最關(guān)注的生態(tài)問題是： 1 1）全球氣候變化；）全球氣候變化； 2 2）生物多樣性保護(hù)；）生物多樣性保護(hù)； 3 3）構(gòu)建可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。）構(gòu)建可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)。7 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng) 營養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔營養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 生態(tài)效率生態(tài)效率 生態(tài)系統(tǒng)的

4、反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)金字塔第二節(jié)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)8一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)在一定空間在一定空間范圍范圍內(nèi)，生物系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)，生物系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間通過之間通過能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞而形成的而形成的具有一定具有一定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和特定和特定功能功能的整體。的整體。 9二、生態(tài)系統(tǒng)的特征二、生態(tài)系統(tǒng)的特征 是生物圈的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能單位；是生物圈的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)和功能單位； 內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力；內(nèi)部具有自我調(diào)節(jié)能力； 能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)

5、系統(tǒng)的三大功能；功能； 生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級(jí)營養(yǎng)級(jí)一般不會(huì)超過一般不會(huì)超過5-65-6個(gè)，個(gè)，whywhy？ 生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。10三、生態(tài)系統(tǒng)的組成三、生態(tài)系統(tǒng)的組成（一）非生物組分（環(huán)境）：（一）非生物組分（環(huán)境）：光、溫、水、氣、土等光、溫、水、氣、土等（二）生物組分（二）生物組分 1. 1. 生產(chǎn)者生產(chǎn)者 2. 2. 消費(fèi)者消費(fèi)者 3. 3. 分解者分解者11（1 1）生產(chǎn)者生產(chǎn)者：指能利用無機(jī)物合成有機(jī)物，并把太陽能以生物化學(xué)能指能利用無機(jī)物合成有機(jī)物，并把太陽能以生物化學(xué)能的形式第一次固定到生物有機(jī)體中的自養(yǎng)生物，的形式第一次固定到生物有機(jī)體中的

6、自養(yǎng)生物，包括包括綠色植綠色植物和一些化能合成細(xì)菌。物和一些化能合成細(xì)菌。（2 2）消費(fèi)者消費(fèi)者：指直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物生存的生指直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物生存的生物，包括食草動(dòng)物及食肉動(dòng)物。物，包括食草動(dòng)物及食肉動(dòng)物。（3 3）分解者）分解者：指以動(dòng)植物殘?bào)w及其它有機(jī)物為食并將其分解為無機(jī)物指以動(dòng)植物殘?bào)w及其它有機(jī)物為食并將其分解為無機(jī)物的小型生物，主要有真菌、細(xì)菌、放線菌等微生物。的小型生物，主要有真菌、細(xì)菌、放線菌等微生物。生物組分生物組分12一個(gè)簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖一個(gè)簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖13 營養(yǎng)級(jí)：營養(yǎng)級(jí)：指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的指處于食物鏈某

7、一環(huán)節(jié)上的所有生物的總和。所有生物的總和。綠色植物等生產(chǎn)者屬于第一營養(yǎng)級(jí)；綠色植物等生產(chǎn)者屬于第一營養(yǎng)級(jí)；以生產(chǎn)者為食的草食動(dòng)物屬于第二營養(yǎng)級(jí)；以生產(chǎn)者為食的草食動(dòng)物屬于第二營養(yǎng)級(jí)；食肉動(dòng)物屬于第三營養(yǎng)級(jí)或更高。食肉動(dòng)物屬于第三營養(yǎng)級(jí)或更高。1415食物鏈及食物網(wǎng) 食物鏈：食物鏈：在生態(tài)系統(tǒng)中，生物成員之間以在生態(tài)系統(tǒng)中，生物成員之間以食物營養(yǎng)關(guān)系食物營養(yǎng)關(guān)系彼此聯(lián)系起彼此聯(lián)系起來的序列，稱為來的序列，稱為食物鏈?zhǔn)澄镦湣?6食物網(wǎng)：食物網(wǎng)：在生態(tài)系統(tǒng)中，許多條食物鏈彼此相互交叉在生態(tài)系統(tǒng)中，許多條食物鏈彼此相互交叉而形成的復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為而形成的復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為食物網(wǎng)食物網(wǎng)。1718四、生

8、態(tài)系統(tǒng)的功能（一）能量流動(dòng)（一）能量流動(dòng)（二）物質(zhì)循環(huán)（二）物質(zhì)循環(huán)（三）信息傳遞（三）信息傳遞19（一）能量流動(dòng) 在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是沿食物鏈在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是沿食物鏈單向單向流動(dòng)，流動(dòng)， 在流通過程中按在流通過程中按1/101/10定律遞減。定律遞減。 Lindeman Lindeman 定律：定律：在生態(tài)系統(tǒng)中在生態(tài)系統(tǒng)中, , 一個(gè)營養(yǎng)級(jí)到一個(gè)營養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量轉(zhuǎn)化效率通常為另一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量轉(zhuǎn)化效率通常為10%10%左右。左右。20 由美國學(xué)者林德曼(R. L. Lindeman)于1942年提出。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，從綠色植物開始的能量流動(dòng)過程中，后一營養(yǎng)級(jí)獲得的能量約為前

9、一營養(yǎng)級(jí)能量的10%，其余90%的能量因呼吸作用或分解作用而以熱能的形式散失，還有小部分未被利用。 21陸地食物鏈陸地食物鏈?zhǔn)乘樾颊呤乘樾颊?223 生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔能量金字塔：能量金字塔： 能量通過營養(yǎng)級(jí)能量通過營養(yǎng)級(jí)逐級(jí)減少，把通過逐級(jí)減少，把通過各營養(yǎng)級(jí)的能流量各營養(yǎng)級(jí)的能流量由低到高畫成圖，由低到高畫成圖，就成為一個(gè)金字塔就成為一個(gè)金字塔千卡千卡/ /平方米平方米. .年年數(shù)量金字?jǐn)?shù)量金字塔：塔： 單位面單位面積內(nèi)生產(chǎn)積內(nèi)生產(chǎn)者和各級(jí)者和各級(jí)消費(fèi)者的消費(fèi)者的數(shù)目數(shù)目建立建立的金字塔。的金字塔。生 物 量 金 字生 物 量 金 字塔：塔：以單位面以單位面積上生產(chǎn)者積上生產(chǎn)者和各級(jí)消費(fèi)

10、和各級(jí)消費(fèi)者的者的生物量生物量建立的金字建立的金字塔。塔。24 典型的生態(tài)金字塔模型典型的生態(tài)金字塔模型2526（二）物質(zhì)循環(huán)2728水循環(huán)29碳循環(huán)30氮循環(huán)31礦物質(zhì)循環(huán)32（三）信息傳遞 在生態(tài)系統(tǒng)中，生物之間進(jìn)行著信息交換和傳遞，可以通過在生態(tài)系統(tǒng)中，生物之間進(jìn)行著信息交換和傳遞，可以通過分泌化學(xué)物質(zhì)，也可以通過聲音、行為等手段?？煞譃椋悍置诨瘜W(xué)物質(zhì)，也可以通過聲音、行為等手段?？煞譃椋?. 1. 物理信息，物理信息，如光、聲如光、聲；2. 2. 化學(xué)信息，化學(xué)信息，如性信息素、胡桃醌；如性信息素、胡桃醌；3.3. 行為信息，行為信息，如蜜蜂跳舞。如蜜蜂跳舞。33第三節(jié)第三節(jié) 生態(tài)平衡

11、生態(tài)平衡生態(tài)平衡：生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)達(dá)到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)達(dá)到的一種穩(wěn)定狀態(tài)，包括結(jié)構(gòu)、功能以及能量輸入、輸出的穩(wěn)定。包括結(jié)構(gòu)、功能以及能量輸入、輸出的穩(wěn)定。生態(tài)閾值：生態(tài)閾值：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，但只能在一定范圍 內(nèi)、一定條件下起作用，如果干擾果大，超出了 生態(tài)系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)能力，生態(tài)平衡就會(huì)被破壞， 這個(gè)臨界限度稱為生態(tài)閾值。 （一）相關(guān)概念（一）相關(guān)概念34 生態(tài)系統(tǒng)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，因?yàn)槟芰苛鲃?dòng)和物質(zhì)循環(huán)仍在不間斷地進(jìn)行，生物個(gè)體也在不斷地進(jìn)行更新。 現(xiàn)實(shí)中生態(tài)系統(tǒng)常受到外界的干擾，但干擾造成的損壞一般都可通過負(fù)反饋機(jī)制的自我調(diào)節(jié)作用使系統(tǒng)得到

12、修復(fù)，維持其穩(wěn)定與平衡。 35 生態(tài)閾限的大小決定于生態(tài)系統(tǒng)的成熟程度。生態(tài)系統(tǒng)越成熟，它的種類組成越多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，穩(wěn)定性越大，對外界的壓力或沖擊的抵抗能力也越大，即閾值高；相反一個(gè)簡單的人工的生態(tài)系統(tǒng)，則閾值低。生態(tài)失調(diào)：生態(tài)失調(diào)：當(dāng)外界干擾遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了生態(tài)閾限，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力已不能抵御，從而不能恢復(fù)到原初狀態(tài)時(shí)，稱為“生態(tài)失調(diào)”。生態(tài)危機(jī)：生態(tài)危機(jī)：由于人類活動(dòng)而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個(gè)生物圈由于人類活動(dòng)而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個(gè)生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅人類的生存。結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅人類的生存。36 生態(tài)危機(jī)并不是指一般意義上的自然災(zāi)害問題，而是指由于人的活動(dòng)所引起的環(huán)

13、境質(zhì)量下降、生態(tài)秩序紊亂、生命維持系統(tǒng)瓦解，從而危害人的利益、威脅人類生存和發(fā)展的現(xiàn)象。 37（二）生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和生態(tài)平衡38反饋調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié)：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化，它必然引起其他成分出現(xiàn)一系列相應(yīng)變化，這些變化又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分。 負(fù)反饋：系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其它一系列變化，結(jié)果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分的變化，使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到或保持平衡或穩(wěn)態(tài)。 正反饋：系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。如湖泊污染，導(dǎo)致魚的數(shù)量因死亡而減少，由于魚體腐爛，加重湖泊污染并引起更多魚類的死亡。39負(fù)反饋是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提條件40（三）影響生態(tài)平衡的因素1. 1. 系統(tǒng)內(nèi)生物種類及數(shù)量的豐富度系統(tǒng)內(nèi)生物種類及數(shù)量的豐富度2. 2. 系統(tǒng)內(nèi)生物與環(huán)境之間的平衡和協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)生物與環(huán)境之間的平衡和協(xié)調(diào)3. 3. 生態(tài)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)的類型生態(tài)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)的類型41第四節(jié) 生態(tài)學(xué)在環(huán)境保