第三章_生態(tài)學基礎(chǔ)及其在環(huán)境保護中的應(yīng)用

1、1第二章第二章 生態(tài)學基礎(chǔ)生態(tài)學基礎(chǔ)及其在環(huán)境保護中的應(yīng)用及其在環(huán)境保護中的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 生態(tài)學概述生態(tài)學概述第二節(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)學在環(huán)境保護中的應(yīng)用生態(tài)學在環(huán)境保護中的應(yīng)用2一、生態(tài)學的一、生態(tài)學的定義定義 生態(tài)學是研究生物有機體與其周圍環(huán)境生態(tài)學是研究生物有機體與其周圍環(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。的科學。 第一節(jié) 生態(tài)學概述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，其實質(zhì)是彼此間通過物質(zhì)、能量、辨證關(guān)系，其實質(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)學的研究對象二、生態(tài)學的研究對象 經(jīng)典生態(tài)學研究的經(jīng)典生態(tài)學研究的層次層次是個體、種群、是個體、種群、 群落、群落、 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)、生物圈、生物圈 種群種群在同一時期內(nèi)占有一定空間的同種生物個體的集合， 是物種存在的基本單位。 群落群落一定時間內(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)學的發(fā)展趨勢生態(tài)學的發(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； 與自然科學和社會科學高度交叉融合與自然科學和社會科學高度交叉融合； 強調(diào)理論與實踐的結(jié)合強調(diào)理論與實踐的結(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；）生物多樣性保護； 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)級和生態(tài)金字塔營養(yǎng)級和生態(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、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞能量流動、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 是生物圈的一個主要結(jié)構(gòu)和功能單位；是生物圈的一個主要結(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、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、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)級營養(yǎng)級一般不會超過一般不會超過5-65-6個，個，whywhy？ 生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(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. 消費者消費者 3. 3. 分解者分解者11（1 1）生產(chǎn)者生產(chǎn)者：指能利用無機物合成有機物，并把太陽能以生物化學能指能利用無機物合成有機物，并把太陽能以生物化學能的形式第一次固定到生物有機體中的自養(yǎng)生物，的形式第一次固定到生物有機體中的

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菌。物和一些化能合成細菌。（2 2）消費者消費者：指直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機物生存的生指直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機物生存的生物，包括食草動物及食肉動物。物，包括食草動物及食肉動物。（3 3）分解者）分解者：指以動植物殘體及其它有機物為食并將其分解為無機物指以動植物殘體及其它有機物為食并將其分解為無機物的小型生物，主要有真菌、細菌、放線菌等微生物。的小型生物，主要有真菌、細菌、放線菌等微生物。生物組分生物組分12一個簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖一個簡單的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式圖13 營養(yǎng)級：營養(yǎng)級：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；綠色植物等生產(chǎn)者屬于第一營養(yǎng)級；以生產(chǎn)者為食的草食動物屬于第二營養(yǎng)級；以生產(chǎn)者為食的草食動物屬于第二營養(yǎng)級；食肉動物屬于第三營養(yǎng)級或更高。食肉動物屬于第三營養(yǎng)級或更高。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，稱為食物鏈食物鏈。16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（一）能量流動（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 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，流動， 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, , 一個營養(yǎng)級到一個營養(yǎng)級到另一個營養(yǎng)級的能量轉(zhuǎn)化效率通常為另一個營養(yǎng)級的能量轉(zhuǎn)化效率通常為10%10%左右。左右。20 由美國學者林德曼(R. L. Lindeman)于1942年提出。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，從綠色植物開始的能量流動過程中，后一營養(yǎng)級獲得的能量約為前

9、一營養(yǎng)級能量的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食碎屑者食碎屑者2223 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)級能量通過營養(yǎng)級逐級減少，把通過逐級減少，把通過各營養(yǎng)級的能流量各營養(yǎng)級的能流量由低到高畫成圖，由低到高畫成圖，就成為一個金字塔就成為一個金字塔千卡千卡/ /平方米平方米. .年年數(shù)量金字數(shù)量金字塔：塔： 單位面單位面積內(nèi)生產(chǎn)積內(nèi)生產(chǎn)者和各級者和各級消費者的消費者的數(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)者和各級消費

10、和各級消費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，生物之間進行著信息交換和傳遞，可以通過分泌化學物質(zhì)，也可以通過聲音、行為等手段。可分為：分泌化學物質(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. 化學信息，化學信息，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)平衡就會被破壞， 這個臨界限度稱為生態(tài)閾值。 （一）相關(guān)概念（一）相關(guān)概念34 生態(tài)系統(tǒng)平衡是一種動態(tài)平衡，因為能量流動和物質(zhì)循環(huán)仍在不間斷地進行，生物個體也在不斷地進行更新。 現(xiàn)實中生態(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反饋機制的自我調(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)：當外界干擾遠遠超過了生態(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，稱為“生態(tài)失調(diào)”。生態(tài)危機：生態(tài)危機：由于人類活動而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個生物圈由于人類活動而導(dǎo)致局部地區(qū)甚至整個生物圈結(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)學在環(huán)境保