現代環(huán)境科學概論第5章-環(huán)境生態(tài)學基本理論與應用課件

第五章環(huán)境生態(tài)學基本理論與應用1.生態(tài)學與環(huán)境生態(tài)學從定義出發(fā)理解生態(tài):Ecology源于希臘文Oikos——‘自然界的經濟學’生態(tài)學定義：研究生物或生物群體與其環(huán)境相互關系的科學研究生物與其環(huán)境間相互關系及作用機理的科學（馬世駿）生命系統(tǒng)動物人植物微生物

環(huán)境系統(tǒng)自然環(huán)境社會環(huán)境

作用、反作用對立、統(tǒng)一相互關系相互依賴、制約物質循環(huán)、代謝第五章環(huán)境生態(tài)學基本理論與應用1.生態(tài)學與環(huán)境生態(tài)學生1從研究內容理解一般生態(tài)學：以特定生物為研究對象環(huán)境生態(tài)學：以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象生態(tài)學的分支

植物生態(tài)學動物生態(tài)學按種類劃分微生物生學人類生態(tài)學

個體生態(tài)學按存在狀態(tài)劃分種群生態(tài)學群落生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)

從研究內容理解2

種群特定時間、空間同種個體的組合——物種存在、繁殖、進化的基本單位空間特征：種群的發(fā)展?jié)摿Α臻g數量基本特征數量特征：種群密度遺傳特征：遺傳、變異性—生物進化遺傳學基礎

群落特定時間、空間不同種生物的總和一定的物種組成：種類、數量，群落多樣性基礎物種間相互影響：競爭、捕食、互利、寄生影響環(huán)境的功能；群落環(huán)境基本特征一定的外貌和結構：生態(tài)結構、形態(tài)結構、營養(yǎng)結構動態(tài)特征：季節(jié)、年際演替、演化一定分布范圍邊界特征種群特定時間、空間同種個體的組合3

從研究方法理解當代生態(tài)學——多學科交叉定性 定量社會生態(tài)學宏觀微觀復合生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)學 單一 綜合應用生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)學 靜態(tài) 動態(tài)文化生態(tài)學 基礎 應用環(huán)境生態(tài)學生物生態(tài)學環(huán)境

系統(tǒng)工程學系統(tǒng)生態(tài)學整體觀（核心

）

工藝學工業(yè)生態(tài)學功能觀經濟學經濟生態(tài)學經濟觀

+化學化學生態(tài)學生態(tài)信息

物理學物理生態(tài)學+數學數學生態(tài)學數學模型最優(yōu)化方案

經濟效益社會效益生態(tài)效益從研究方法理解生物生態(tài)學系統(tǒng)工程學4

發(fā)展趨勢涵蓋一切傳統(tǒng)領域，形成許多現代觀念：

生態(tài)工藝生態(tài)城市生態(tài)安全生態(tài)文明生態(tài)價值生態(tài)哲學生態(tài)美學2.生態(tài)系統(tǒng)含義馬世駿：“生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合”一定空間生物與周圍環(huán)境的集合體自然界基本單位，具有一定結構和功能生物—環(huán)境相互作用、影響、制約不斷進行物質循環(huán)、能量交換一定時間內處于動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定狀態(tài)2.生態(tài)系統(tǒng)5

無機物非生物組成：環(huán)境要素有機物自然因素

組成

生產者—綠色植物食草動物（一級消費者）生物組成消費者—動物

分解者—微生物食肉動物（二級消費者）微型動物組成6類型

自然生態(tài)系統(tǒng)

靜水生態(tài)系統(tǒng)

淡水生態(tài)系統(tǒng)

水域生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)咸水生態(tài)系統(tǒng)：海洋、遠洋、珊瑚礁按要素類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)稀樹干草生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)

按人類影響程度半自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)

類型靜水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)7結構生物種類形態(tài)結構種群數量骨架—形態(tài)結構標志種的空間配置 種的時間變化（發(fā)育、季相）

營養(yǎng)結構：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關系環(huán)境生產者分解者消費者結構營養(yǎng)結構：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關系環(huán)境生產8食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯系建立起來的鏈索關系食物網：多個食物鏈相互交織構成的網狀結構——生態(tài)系統(tǒng)功能過程載體食物鏈種類：捕食性食物鏈腐生性食物鏈寄生性食物鏈食物鏈研究意義—組成及量的調節(jié)對保護生物資源意義大，具有經濟價值—食物鏈生物富集作用（重金屬、有毒難降解物質）

海水浮游生物小魚魚魚鷹人DDT3×10-124×10-85×10-72×10-62.5×10-53×10-5

富集107

食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯系建立起來的鏈索關系9營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質食物，同一食性層次——生態(tài)同位典型森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級：植物食草動物一級食肉動物二級食肉動物分解者植物

生物個體數生物數量金字塔

營養(yǎng)級的表示生物量生物量金字塔能量（營養(yǎng)）能量金字塔

P—1500000

C1—200000C2—90000（單位：個體/0.1h㎡）C3—1生產者低位營養(yǎng)級

消費者高位營養(yǎng)級

4—5級（≤7級）每級利用率10%

寄生性食物鏈—倒置生物量金字塔

C1—21P—4營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質食物，10

功能

能量流動環(huán)境生產者分解者消費者太陽光量子

——太陽光量子以波的形式傳遞至綠色植物體表——遵循熱力學第一定律：能量守恒與轉換定律——遵循熱力學第二定律：關于有限空間、時間內一切和熱運動有關的物理、化學過程具不可逆性

功能11

能量單向流動：集中分散高低 能量傳遞中熵增加，熵不變能量無傳遞生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定是由于負熵的不斷輸入每一營養(yǎng)級都有能量損失生態(tài)系統(tǒng)能量平衡保證生態(tài)系統(tǒng)平衡能量在營養(yǎng)級流動的特點：有損失或剩余同化中產生廢物、排泄物同化中耗能，維持生命能量單向流動：集中12物質循環(huán)——化學元素在生物圈中的物質循環(huán)過程基本元素：C、H、O、N、S、P大量元素：Na、Ca、Mg、K微量元素：Cu、Zn、Mn、B——包括生物、地質、化學系統(tǒng)的循環(huán)：生物地球化學循環(huán)——物質在庫間轉移而流動元素在環(huán)境中的貯庫：水（H、O）大氣、水體N大氣、生物、地殼周轉時間=庫量/流通率H2O在大氣庫10.5dSi在海洋庫8000aN在大氣庫100萬aNa在海洋庫2.06×1028a物質循環(huán)13

個體水平—生物新陳代謝物質循環(huán)的三級水平生態(tài)系統(tǒng)—生產者消費者分解者環(huán)境生物圈—生物地球化學循環(huán)物質循環(huán)的特點：物質重復再利用性物質循環(huán)周期性

主要元素的循環(huán)

水循環(huán)：動力—太陽輻射（H、O） 蒸發(fā)降雨主要過程地下水地表水動植物吸收滲出個體水14

碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫大氣庫CO27×1011t地質庫CO32－2.7×1016t

主要過程

呼吸CO2

光合作用

燃燒植物

CO32－分解

動物

化石燃料碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫15

氮循環(huán)：

大氣氮

固氮

氨

硝化作用

NO2－、NO3－

生物合成

反硝化作用

游離氮

分解

有機氮

大氣固氮巖漿固氮固氮形式生物固氮工業(yè)固氮

氮循環(huán)：16

磷循環(huán)

硫循環(huán)氣態(tài)循環(huán)SO2H2S沉積循環(huán)SO42－

生物循環(huán)SO42－H2S

磷酸鹽（巖、礦）鳥糞層海鳥、魚

天然侵蝕淺海沉積深海沉積

食物鏈

人工開采

原生質

磷細菌

溶解PO43－磷循環(huán)磷17

生物生產——生物性產品的生產過程——在能量代謝、物質循環(huán)中完成——物質、能量的重新分配、組合形成有機物初級生產（第一性生產）：綠色植物光合作用中無機物轉化為有機物總初級生產量GP凈初級生產量NP=GP－R R：呼吸消耗的物質、能量次級生產：各級消費者轉化的物質、能量以初級生產為基礎，受條件、自身局限有機物與化學能再加工與轉化凈次級生產量P=I－Fu－RI：采食量：Fu：排泄量

營養(yǎng)級能量轉化效率——生態(tài)效率生物生產18營養(yǎng)級能量轉化（CederBog湖能流分析）

呼吸代謝R0=96.3呼吸代謝R1=18.8總初級生產量GP=464.7食草動物捕食I1=62.8食肉動物食I2=12.6未利用M0=305.6未利用M1=31.4LA

=23200能量攝取效率：It/It－1初級能量攝取效率：I0/I=GP/LA

同化效率：At/At－1初級同化效率：Ao/A=Io/I生產效率：Pt/Pt－1初級生產效率：Po/P=Io/I初級生態(tài)效率

=464.7/23200=2%次級能量攝取效率=I1/

GP=13.5%

次級同化效率=I2+M1/GP=9.5%

次級生產效率=I2/GP=2.7%次級利用效率=I2+R1/GP=6.8%營養(yǎng)級能量轉化（CederBog湖能流分析）19

信息聯系——信息把生態(tài)系統(tǒng)聯成統(tǒng)一整體營養(yǎng)信息：食物鏈為一個營養(yǎng)信息系統(tǒng)化學信息：化學分泌物物理信息：聲、光、色行為信息：行為格式

多樣性復雜性信息流特點種類多儲量大未知因素多信息流動過程：產生獲取處理再生施效信息聯系20

3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)調節(jié)、反饋機制正反饋——個體及種群數量增加導致遠離平衡狀態(tài)負反饋——個體數量增加，食物資源減少，個體死亡增加，種群數量減少，系統(tǒng)一般可保持平衡 3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡調節(jié)、反饋機制21：生態(tài)平衡

含義：生態(tài)系統(tǒng)在較長時間內組成成分相對協(xié)調物質能量輸出入接近相等結構功能基本穩(wěn)定在一定的外來干擾下通過自我調節(jié)恢復穩(wěn)定狀態(tài)

特征：結構平衡功能平衡收支平衡

特點：平衡是動態(tài)的、相對的、有限度的平衡按一定規(guī)律運動、變化平衡的原因是生態(tài)系統(tǒng)內部自動調節(jié)能力—環(huán)境自凈能力環(huán)境自凈能力程度取決于生態(tài)系統(tǒng)結構多樣性功能完整性

：生態(tài)平衡22生態(tài)平衡破壞因素：

自然原因——自然界異常變化人為原因——人類活動影響

物種消失物種改變物種引進基因工程

污染物進入環(huán)境環(huán)境因素改變植被破壞地貌改變信息破壞環(huán)境污染破壞信息物質生態(tài)平衡破壞因素：23生態(tài)平衡失調的標志：

結構上的標志一級結構缺損：生產者、消費者、還原者、非生物成分間結構二級結構缺損：生產者、消費者、還原者、非生物成分各自內部結構功能上的標志能量流動受阻物質循環(huán)中斷生態(tài)平衡失調的標志：24生態(tài)平衡的恢復與重建

恢復使受損生態(tài)系統(tǒng)從遠離初始狀態(tài)回到干擾、破壞前狀態(tài)重建對生態(tài)系統(tǒng)改善，減少不希望的特點，增加人類期待的特點——生態(tài)平衡的相對性：動態(tài)的過程，不可能停留在某狀態(tài)目標使重建向有利的方向發(fā)展已破壞的生態(tài)平衡得到恢復，并在更高層次重建改變、阻止生態(tài)系統(tǒng)退化的主導因子措施 調整、配置、優(yōu)化系統(tǒng)內外功能過程采用生態(tài)工程技術生態(tài)平衡的恢復與重建254.生態(tài)學的規(guī)律與應用生態(tài)學的基本規(guī)律相互依存、相互制約規(guī)律——物物相關、相生相克律物質循環(huán)、轉化與再生規(guī)律——能流物復律物質輸出入的動態(tài)平衡規(guī)律——協(xié)調穩(wěn)定律相互適應與補嘗的協(xié)同進行規(guī)律——協(xié)同進行律環(huán)境資源的有效極限規(guī)律——負載有額律應用全面考察人類活動對環(huán)境的影響充分利用生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)能力，保護生態(tài)平衡制訂生態(tài)規(guī)劃方案綜合利用資源、能源科學制訂國民經濟計劃闡明污染物在環(huán)境中的遷移轉化規(guī)律在環(huán)境保護中的應用環(huán)境質量的生物監(jiān)測、評價制訂環(huán)境標準和環(huán)境容量4.生態(tài)學的規(guī)律與應用26生態(tài)工程利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質循環(huán)再生原理

結構、功能協(xié)調原理以結構最優(yōu)化方法設計的分層利用物質的生產系統(tǒng)相關詞：生態(tài)工藝技術——以最小的代價措施，對環(huán)境損害最小的技術目標：促進自然界良性循環(huán)充分發(fā)揮物質的生產潛力防治環(huán)境污染 經濟效益、生態(tài)效益同步發(fā)展核心：整體、協(xié)調、循環(huán)、再生——馬世駿范疇：工業(yè)、農業(yè)、林業(yè)、水利、沙漠化防治、污染防治生態(tài)工程275.生態(tài)系統(tǒng)服務Costanza：生態(tài)系統(tǒng)提供的商品和服務的總稱Daliy：人類社會對自然生態(tài)系統(tǒng)的依賴性內涵提供生產、生活原料創(chuàng)造、維持地球生命支持系統(tǒng)形成人類生存環(huán)境條件——生態(tài)系統(tǒng)功能的另一種表現形式效用有機質的生產形成和維持生物多樣性 調節(jié)氣候 調節(jié)水循環(huán) 保持水土 控制有害生物、病蟲害 凈化環(huán)境、環(huán)境自凈力 文化休閑5.生態(tài)系統(tǒng)服務28價值評價生態(tài)系統(tǒng)服務的經濟估算生態(tài)系統(tǒng)種類×每種生態(tài)系統(tǒng)現存面積×單位面積年均價值=生態(tài)系統(tǒng)服務總價值意義建立環(huán)境—經濟綜合核算體系制訂自然資源價格體系 科學決策 提高環(huán)境意識方法

市場價值法生態(tài)環(huán)境作為生產要素—成本對生產量、生產率、利潤的影響程度

恢復費用法用修復費作為生態(tài)破壞的經濟損失

影子工程法用恢復工程投資估算表示（恢復費用法的特殊形式）

機會成本法資源的多種使用“機會”中，以最大獲益為機會成本

調查評價法由專家、環(huán)境利用者評定

替代性市場法用間接的商品、勞務替代市場價值法中的產品

人力資本法用人體健康受損、人員死亡的醫(yī)療費用、收入損失估算價值評價生態(tài)系統(tǒng)服務的經濟估算296.生態(tài)系統(tǒng)管理含義具有明確的目標有政策、協(xié)議和實踐活動保證以對生態(tài)系統(tǒng)最佳認識為基礎進行研究、監(jiān)測、不斷適應性的管理達到人類活動和保護自然和諧統(tǒng)一實施提出目標生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)評估整體性管理（生態(tài)系統(tǒng)“健康診斷）——受損生態(tài)系統(tǒng)恢復、重建——生態(tài)安全與生態(tài)風險評估——工業(yè)生態(tài)學與清潔生產6.生態(tài)系統(tǒng)管理30第五章環(huán)境生態(tài)學基本理論與應用1.生態(tài)學與環(huán)境生態(tài)學從定義出發(fā)理解生態(tài):Ecology源于希臘文Oikos——‘自然界的經濟學’生態(tài)學定義：研究生物或生物群體與其環(huán)境相互關系的科學研究生物與其環(huán)境間相互關系及作用機理的科學（馬世駿）生命系統(tǒng)動物人植物微生物

環(huán)境系統(tǒng)自然環(huán)境社會環(huán)境

作用、反作用對立、統(tǒng)一相互關系相互依賴、制約物質循環(huán)、代謝第五章環(huán)境生態(tài)學基本理論與應用1.生態(tài)學與環(huán)境生態(tài)學生31從研究內容理解一般生態(tài)學：以特定生物為研究對象環(huán)境生態(tài)學：以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象生態(tài)學的分支

植物生態(tài)學動物生態(tài)學按種類劃分微生物生學人類生態(tài)學

個體生態(tài)學按存在狀態(tài)劃分種群生態(tài)學群落生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)

從研究內容理解32

種群特定時間、空間同種個體的組合——物種存在、繁殖、進化的基本單位空間特征：種群的發(fā)展?jié)摿Α臻g數量基本特征數量特征：種群密度遺傳特征：遺傳、變異性—生物進化遺傳學基礎

群落特定時間、空間不同種生物的總和一定的物種組成：種類、數量，群落多樣性基礎物種間相互影響：競爭、捕食、互利、寄生影響環(huán)境的功能；群落環(huán)境基本特征一定的外貌和結構：生態(tài)結構、形態(tài)結構、營養(yǎng)結構動態(tài)特征：季節(jié)、年際演替、演化一定分布范圍邊界特征種群特定時間、空間同種個體的組合33

從研究方法理解當代生態(tài)學——多學科交叉定性 定量社會生態(tài)學宏觀微觀復合生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)學 單一 綜合應用生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)學 靜態(tài) 動態(tài)文化生態(tài)學 基礎 應用環(huán)境生態(tài)學生物生態(tài)學環(huán)境

系統(tǒng)工程學系統(tǒng)生態(tài)學整體觀（核心

）

工藝學工業(yè)生態(tài)學功能觀經濟學經濟生態(tài)學經濟觀

+化學化學生態(tài)學生態(tài)信息

物理學物理生態(tài)學+數學數學生態(tài)學數學模型最優(yōu)化方案

經濟效益社會效益生態(tài)效益從研究方法理解生物生態(tài)學系統(tǒng)工程學34

發(fā)展趨勢涵蓋一切傳統(tǒng)領域，形成許多現代觀念：

生態(tài)工藝生態(tài)城市生態(tài)安全生態(tài)文明生態(tài)價值生態(tài)哲學生態(tài)美學2.生態(tài)系統(tǒng)含義馬世駿：“生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合”一定空間生物與周圍環(huán)境的集合體自然界基本單位，具有一定結構和功能生物—環(huán)境相互作用、影響、制約不斷進行物質循環(huán)、能量交換一定時間內處于動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定狀態(tài)2.生態(tài)系統(tǒng)35

無機物非生物組成：環(huán)境要素有機物自然因素

組成

生產者—綠色植物食草動物（一級消費者）生物組成消費者—動物

分解者—微生物食肉動物（二級消費者）微型動物組成36類型

自然生態(tài)系統(tǒng)

靜水生態(tài)系統(tǒng)

淡水生態(tài)系統(tǒng)

水域生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)咸水生態(tài)系統(tǒng)：海洋、遠洋、珊瑚礁按要素類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)稀樹干草生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)

按人類影響程度半自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)

類型靜水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)37結構生物種類形態(tài)結構種群數量骨架—形態(tài)結構標志種的空間配置 種的時間變化（發(fā)育、季相）

營養(yǎng)結構：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關系環(huán)境生產者分解者消費者結構營養(yǎng)結構：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關系環(huán)境生產38食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯系建立起來的鏈索關系食物網：多個食物鏈相互交織構成的網狀結構——生態(tài)系統(tǒng)功能過程載體食物鏈種類：捕食性食物鏈腐生性食物鏈寄生性食物鏈食物鏈研究意義—組成及量的調節(jié)對保護生物資源意義大，具有經濟價值—食物鏈生物富集作用（重金屬、有毒難降解物質）

海水浮游生物小魚魚魚鷹人DDT3×10-124×10-85×10-72×10-62.5×10-53×10-5

富集107

食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯系建立起來的鏈索關系39營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質食物，同一食性層次——生態(tài)同位典型森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級：植物食草動物一級食肉動物二級食肉動物分解者植物

生物個體數生物數量金字塔

營養(yǎng)級的表示生物量生物量金字塔能量（營養(yǎng)）能量金字塔

P—1500000

C1—200000C2—90000（單位：個體/0.1h㎡）C3—1生產者低位營養(yǎng)級

消費者高位營養(yǎng)級

4—5級（≤7級）每級利用率10%

寄生性食物鏈—倒置生物量金字塔

C1—21P—4營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質食物，40

功能

能量流動環(huán)境生產者分解者消費者太陽光量子

——太陽光量子以波的形式傳遞至綠色植物體表——遵循熱力學第一定律：能量守恒與轉換定律——遵循熱力學第二定律：關于有限空間、時間內一切和熱運動有關的物理、化學過程具不可逆性

功能41

能量單向流動：集中分散高低 能量傳遞中熵增加，熵不變能量無傳遞生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定是由于負熵的不斷輸入每一營養(yǎng)級都有能量損失生態(tài)系統(tǒng)能量平衡保證生態(tài)系統(tǒng)平衡能量在營養(yǎng)級流動的特點：有損失或剩余同化中產生廢物、排泄物同化中耗能，維持生命能量單向流動：集中42物質循環(huán)——化學元素在生物圈中的物質循環(huán)過程基本元素：C、H、O、N、S、P大量元素：Na、Ca、Mg、K微量元素：Cu、Zn、Mn、B——包括生物、地質、化學系統(tǒng)的循環(huán)：生物地球化學循環(huán)——物質在庫間轉移而流動元素在環(huán)境中的貯庫：水（H、O）大氣、水體N大氣、生物、地殼周轉時間=庫量/流通率H2O在大氣庫10.5dSi在海洋庫8000aN在大氣庫100萬aNa在海洋庫2.06×1028a物質循環(huán)43

個體水平—生物新陳代謝物質循環(huán)的三級水平生態(tài)系統(tǒng)—生產者消費者分解者環(huán)境生物圈—生物地球化學循環(huán)物質循環(huán)的特點：物質重復再利用性物質循環(huán)周期性

主要元素的循環(huán)

水循環(huán)：動力—太陽輻射（H、O） 蒸發(fā)降雨主要過程地下水地表水動植物吸收滲出個體水44

碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫大氣庫CO27×1011t地質庫CO32－2.7×1016t

主要過程

呼吸CO2

光合作用

燃燒植物

CO32－分解

動物

化石燃料碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫45

氮循環(huán)：

大氣氮

固氮

氨

硝化作用

NO2－、NO3－

生物合成

反硝化作用

游離氮

分解

有機氮

大氣固氮巖漿固氮固氮形式生物固氮工業(yè)固氮

氮循環(huán)：46

磷循環(huán)

硫循環(huán)氣態(tài)循環(huán)SO2H2S沉積循環(huán)SO42－

生物循環(huán)SO42－H2S

磷酸鹽（巖、礦）鳥糞層海鳥、魚

天然侵蝕淺海沉積深海沉積

食物鏈

人工開采

原生質

磷細菌

溶解PO43－磷循環(huán)磷47

生物生產——生物性產品的生產過程——在能量代謝、物質循環(huán)中完成——物質、能量的重新分配、組合形成有機物初級生產（第一性生產）：綠色植物光合作用中無機物轉化為有機物總初級生產量GP凈初級生產量NP=GP－R R：呼吸消耗的物質、能量次級生產：各級消費者轉化的物質、能量以初級生產為基礎，受條件、自身局限有機物與化學能再加工與轉化凈次級生產量P=I－Fu－RI：采食量：Fu：排泄量

營養(yǎng)級能量轉化效率——生態(tài)效率生物生產48營養(yǎng)級能量轉化（CederBog湖能流分析）

呼吸代謝R0=96.3呼吸代謝R1=18.8總初級生產量GP=464.7食草動物捕食I1=62.8食肉動物食I2=12.6未利用M0=305.6未利用M1=31.4LA

=23200能量攝取效率：It/It－1初級能量攝取效率：I0/I=GP/LA

同化效率：At/At－1初級同化效率：Ao/A=Io/I生產效率：Pt/Pt－1初級生產效率：Po/P=Io/I初級生態(tài)效率

=464.7/23200=2%次級能量攝取效率=I1/

GP=13.5%

次級同化效率=I2+M1/GP=9.5%

次級生產效率=I2/GP=2.7%次級利用效率=I2+R1/GP=6.8%營養(yǎng)級能量轉化（CederBog湖能流分析）49

信息聯系——信息把生態(tài)系統(tǒng)聯成統(tǒng)一整體營養(yǎng)信息：食物鏈為一個營養(yǎng)信息系統(tǒng)化學信息：化學分泌物物理信息：聲、光、色行為信息：行為格式

多樣性復雜性信息流特點種類多儲量大未知因素多信息流動過程：產生獲取處理再生施效信息聯系50

3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)調節(jié)、反饋機制正反饋——個體及種群數量增加導致遠離平衡狀態(tài)負反饋——個體數量增加，食物資源減少，個體死亡增加，種群數量減少，系統(tǒng)一般可保持平衡 3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡調節(jié)、反饋機制51：生態(tài)平衡

含義：生態(tài)系統(tǒng)在較長時間內組成成分相對協(xié)調物質能量輸出入接近相等結構功能基本穩(wěn)定在一定的外來干擾下通過自我調節(jié)恢復穩(wěn)定狀態(tài)

特征：結構平衡功能平衡收支平衡

特點：平衡是動態(tài)的、相對的、有限度的平衡按一定規(guī)律運動、變化平衡的原因是生態(tài)系統(tǒng)內部自動調節(jié)能力—環(huán)境自凈能力環(huán)境自凈能力程度取決于生態(tài)系統(tǒng)結構多樣性功能完整性

：生態(tài)平衡52生態(tài)平衡破壞因素：

自然原因——自然界異常變化人為原因——人類活動影響

物種消失物種改變物種引進基因工程

污染物進入環(huán)境環(huán)境因素改變植被破壞