生態(tài)學基本原理與生態(tài)保護課件

第四章

生態(tài)學基本原理與生態(tài)保護生態(tài)學的定義

生態(tài)系統的組成和類型

生態(tài)系統的功能

生態(tài)平衡的理念

生態(tài)環(huán)境的保護第一節(jié)第三節(jié)第二節(jié)第四章

生態(tài)學基本原理與生態(tài)保護生態(tài)學的定義

生態(tài)系統的組成1第一節(jié)概述

隨著糧食、人口、能源和環(huán)境等一系列世界性問題的出現，推動了生態(tài)學的發(fā)展，生態(tài)學的基本原則不僅被看作是環(huán)境科學重要的理論基礎，也被看成是社會經濟持續(xù)發(fā)展的理論基礎。第一節(jié)概述隨著糧食、人口、能源和環(huán)境2生態(tài)學的定義生態(tài)學（Ecology）是研究生物與環(huán)境之間相互關系及其作用機理的科學。

德國生物學家恩斯特?海克爾生物：植物、動物和微生物；環(huán)境：各種生物特定的生存環(huán)境，包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境。非生物環(huán)境——由光、熱、空氣、水分和各種無機元素組成；生物環(huán)境——由作為主體生物以外的一切生物組成。

生態(tài)學的定義生態(tài)學（Ecology）是研究生物與環(huán)境之間相互3生態(tài)學的分支—結構層次個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系；族群生態(tài)學研究一種或親緣關系較近的幾種生物種群與環(huán)境之間的關系；群落生態(tài)學研究生活在同一環(huán)境中的所有生物與環(huán)境之間的關系………….生態(tài)學的分支—結構層次個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多4陸地生態(tài)學水域生態(tài)學森林生態(tài)學生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境草原生態(tài)學荒漠生態(tài)學土壤生態(tài)學海洋生態(tài)學湖泊生態(tài)學流域生態(tài)學陸地生態(tài)學水域生態(tài)學森林生態(tài)學生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境草原生態(tài)5與非生命科學結合數學生態(tài)學生態(tài)學的分支—與其他科學結合物理生態(tài)學化學生態(tài)學經濟生態(tài)學生理生態(tài)學行為生態(tài)學遺傳生態(tài)學………與生命科學其他分支結合進化生態(tài)學與非生命科學結合數學生態(tài)學生態(tài)學的分支—與其他科學結合物理生6農業(yè)生態(tài)學醫(yī)學生態(tài)學工業(yè)資源生態(tài)學環(huán)境保護生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學生態(tài)信息學城市生態(tài)學景觀生態(tài)學………….生態(tài)學的分支—分支學科農業(yè)生態(tài)學生態(tài)學的分支—分支學科7個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系；族群生態(tài)學研究一種或親緣關系較近的幾種生物種群與環(huán)境之間的關系；群落生態(tài)學研究生活在同一環(huán)境中的所有生物與環(huán)境之間的關系文化生態(tài)學研究文化的集群和競爭的環(huán)境對于文化進程的影響與推動作用………….生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系8生態(tài)系統的定義生態(tài)系統（Ecosystem）是自然界一定空間的生物與環(huán)境之間相互作用、相互制約，不斷演變，達到動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定的統一整體，是具有一定結構和功能的單位。

英國生態(tài)學家阿瑟?喬治?斯坦利（原文）Ecosystemisthewholesystem,…includingnotonlytheorganism-complex,butalsothewholecomplexofphysicalfactorsformingwhatwecalltheenvironment…

生態(tài)系統的定義生態(tài)系統（Ecosystem）是自然界一定空間9生態(tài)系統的組成生態(tài)系統無生命物質生產者消費者分解者生態(tài)系統的組成生態(tài)系統無生命物質生產者消費者分解者10生態(tài)系統的組成1）生產者：指能進行光合作用的各種綠色植物、藍綠藻和某些化能合成細菌。又稱為自養(yǎng)生物。2）消費者：指以其他生物為食的各種動物（植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等）3）分解者：指分解動植物殘體、糞便和各種有機物的細菌、真菌、原生動物、蚯蚓和禿鷲等食腐動物。消費者和分解者又稱為異養(yǎng)生物。4）無生命物質：包括無機物、有機物和自然因素；無機物：包括氮、氧、二氧化碳和各種無機鹽等。

有機物：包括蛋白質、糖類、脂類和土壤腐殖質等。

自然因素：包括太陽輻射、溫度、濕度、風和降水等生態(tài)系統的組成1）生產者：指能進行光合作用的各種綠色植物、藍11生態(tài)系統的類型

根據生態(tài)條件：水生生態(tài)系統和陸地生態(tài)系統水生生態(tài)系統：海洋生態(tài)系統和淡水生態(tài)系統；淡水生態(tài)系統：流水生態(tài)系統和靜水生態(tài)系統。陸地生態(tài)系統：森林、草原、荒漠、高山等。森林生態(tài)系統：熱帶、亞熱帶、溫帶和寒溫帶森林等。過渡生態(tài)系統：濕地生態(tài)系統。濕地生態(tài)系統：不問其為天然或人工、常久或暫時之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體者,包括低潮時水深不超過6m的水域。（1971年，拉姆薩爾，《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》）生態(tài)系統的類型根據生態(tài)條件：水生生態(tài)系統和陸地生態(tài)系統12生態(tài)系統的類型

根據人為的影響或干預程度自然生態(tài)系統：沒有或者沒有明顯地被人類改造的生態(tài)系統熱帶雨林、海洋、江河湖泊、高山；人工生態(tài)系統：以人類活動為生態(tài)環(huán)境中心，按照人類的理想要求建立的生態(tài)系統。城市、農田、人工造林、人工濕地、草坪等。半自然生態(tài)系統：一個經過人類改造，但仍保留著本身重要元素的生態(tài)系統。自然保護區(qū)、農業(yè)生態(tài)系統等。生態(tài)系統的類型根據人為的影響或干預程度13生物圈2號工程生物圈2號工程（Biosphere2）美國為了探索生態(tài)系統奧秘，試驗人類離開地球能否生存，在亞利桑那州圖森市以北沙漠中建造的幾乎完全與外部世界隔絕的、內部有著類似地球的各種生態(tài)系統的科學實驗基地。生物圈2號實驗失敗最主要的啟示是：目前最好的辦法還是保護和利用好地球，進行環(huán)境保護和生態(tài)恢復是實現人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生物圈2號工程生物圈2號工程（Biosphere2）14生物圈2號工程由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發(fā)起,并與幾家財團聯手出資,委托空間生物圈風險投資公司承建,歷時8年,耗資1.5億美元，占地1.3萬m2，采用了全封閉的鋼筋與玻璃結構，僅有陽光、電和信息與外界相通。引入了3800多種生物(植物、動物、微生物)布置成森林生態(tài)系統、草地生態(tài)系統、水和沼澤生態(tài)系統、農田生態(tài)系統和海洋生態(tài)系統，還有供研究人員生活用的樓房和人造風雨設施。設計壽命100年。1991年9月26日投入運行，并進行實驗。1996年9月，由數百名科學家組成的委員會對實驗進行了總結。到后期，“生物圈2號”中的植物幾乎滅絕，必須注入氧氣才能維持人員生存。他們認為，在現在技術條件下，人類無法模擬一個類似地球、可供人類生存的生態(tài)環(huán)境。生物圈2號實驗失敗的原因：氧氣未能順利循環(huán)。生物圈2號工程由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發(fā)起,并與幾家15迷你地球迷你地球迷你地球”位于日本北部沿海的青森縣六所村，面積只有4700平方米，是3個由不銹鋼走廊連接的體育館式建筑。整套設施耗資6500萬美元，于2000年建成，眼下研究人員已經開始進行前期試驗。模擬封閉空間內氧氣和二氧化碳在植物、人類和動物之間的循環(huán)2個人，2只羊迷你地球迷你地球16新華網東京９月１３日電（記者何德功）日本在封閉空間“迷你地球”進行的為期一周自給自足的實驗１３日順利結束，“迷你地球”送走了第一批“迷你地球人”。參加實驗的研究員筱原正典在當天的記者招待會上說：“兩名‘迷你地球人’靠自己培育的植物釋放出的氧氣度過一周時光，我感到實在了不起。通過這次實驗自己對植物更加情有獨鐘，今后會更珍愛植物。”筱原正典準備２００９年在“迷你地球”居?。磦€月，向封閉空間發(fā)起新的挑戰(zhàn)。迷你地球新華網東京９月１３日電（記者何德功）日本在封閉空間“迷你地球17“迷你地球”實驗從本月６日開始，實驗的目的之一是，調查食物等所含的碳是如何在生態(tài)系統中循環(huán)的?！懊阅愕厍颉笔侨毡矩攬F法人環(huán)境科學技術研究所２０００年建造的，總面積５０００平方米，其中１０％的空間全部密封，在密封空間里除了植物栽培區(qū)外，還有羊圈和供兩名研究人員居住的一室一廳。兩名研究人員和兩只山羊靠吃在植物栽培室收獲的大米和蔬菜生活了一周?？茖W家預計，人類到２０５０年可以到月球旅行，２０１０年登上火星會夢想成真，“迷你地球”作為一種宇宙空間生存技術將來不可缺少。http:///GB/25892/3694131.html迷你地球“迷你地球”實驗從本月６日開始，實驗的目的之一是，調查18日本環(huán)境科學研究所負責“迷你地球”的主要研究工作。這里的高級執(zhí)行主任、火箭科學家新田敬二信心十足，他說：“與生物圈2號最大的區(qū)別之一是，我們花費了大量的金錢和時間來設計和建立支持生命的系統?！薄懊阅愕厍颉睕]有使用土壤和依賴微生物，而是使用機器來人工分解和處理廢料。這個人工支持部分占據了整個場地的1/4。支持系統的中心部分是復原氧氣的處理機，使用高溫和電解水的辦法從二氧化碳中重新獲得氧氣。新田認為，“迷你地球”所使用的機械甚至比美國航空航天局為國際空間站研發(fā)的同類設備效率更高?！拔蚁嘈旁谶@里開發(fā)的技術將來可以用于航天項目”。

迷你地球日本環(huán)境科學研究所負責“迷你地球”的主要研究工作。這里的高級19兩位科學家的生活區(qū)域也占據了“迷你地球”的1/4面積，有兩張床、電腦和固定的腳踏健身車。房間的角落安置著攝像頭，以監(jiān)控他們的安全狀況。相鄰的房間是用來飼養(yǎng)動物的。目前已有兩頭山羊接受了3周的血壓、體溫和心臟情況監(jiān)視，以確定它們是否能夠適應封閉的環(huán)境。研究人員還嘗試在可以調控溫度、濕度和光線的房間里種植水稻和大約30種蔬菜。居住在“迷你地球”內部的人只能從外部得到電力供應和信息。內外聯系是通過電話、電子郵件和因特網來實現的。/newsf/2002-12/L20021226123853.htm迷你地球兩位科學家的生活區(qū)域也占據了“迷你地球”的1/4面積20第二節(jié)

生態(tài)系統的功能

能量流動功能物質循環(huán)功能信息傳遞功能

食物鏈和食物網是實現這些功能的保證第二節(jié)

生態(tài)系統的功能能量流動功能食物鏈和食物網是實現這21食物鏈和食物網

食物鏈：各種生物之間存在著的取食和被取食關系，物質和能量通過這種關系在生態(tài)系統內傳遞。

英國動物學家埃爾頓（C.S.Eiton），1927年，首次提出，“大魚吃小魚，小魚吃蝦米”食物鏈類型：捕食性、寄生性、腐生性、碎食性等食物鏈和食物網食物鏈：各種生物之間存在著的取食和被取食關系22食物鏈和食物網

食物網：實際上許多食物鏈經常相互交叉，形成復雜的捕食關系，這種關系又稱為食物網。一般情況下，食物網越復雜生態(tài)系統就越穩(wěn)定。因為食物網中某個環(huán)節(jié)（物種）缺失時，其他相應環(huán)節(jié)能起補償作用。相反食物網越簡單，則生態(tài)系統越不穩(wěn)定。物種之間的關系：競爭關系、共生關系食物鏈和食物網食物網：實際上許多食物鏈經常相互交叉，形成復23營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

食物鏈上的各個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)級。生產者為第一營養(yǎng)級，一級消費者為第二營養(yǎng)級，依此類推。營養(yǎng)級一般只有4－5級。凡在同一層次上的生物都屬于同一營養(yǎng)級，同一生物也可能隸屬于不同的營養(yǎng)級。低位營養(yǎng)級是高位營養(yǎng)級營養(yǎng)和能量的供應者。但是，能量在食物網中流動時，轉移效率很低。低位營養(yǎng)級儲存的能量只有10％左右被高位營養(yǎng)級利用，這在生態(tài)學上稱為10％定律。為了保證生態(tài)系統中能量的流通，自然界就形成了生物量金字塔和能量金字塔。營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔食物鏈上的各個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)級。生產者為第24生態(tài)系統的能量流動

生態(tài)系統中能量的輸入、傳遞和散失的過程。生態(tài)系統的能量流動生態(tài)系統中能量的輸入25（1）能量流動的起點：從生產者固定的全部太陽能開始。太陽能是生態(tài)系統能量的根源，通過光合作用實現。（2）生態(tài)系統能量流動的數量：

流經生態(tài)系統的總能量，是生產者所固定的全部太陽光能。

化石燃料：煤、石油（1）能量流動的起點：從生產者固定的全部太陽能開始。（2）26生態(tài)系統中的能量流動

地球是一個開放系統存在著能量的輸入和輸出；能量輸入的根本來源是太陽能；光合作用是植物固定太陽能的唯一有效途徑；化石燃料則在過去地質年代固定和儲存了太陽能；根據熱力學第一定律，能量可以從一種形式轉化為另一種形式，在轉化的過程中，能量既不會消失，也不會增加，這就是能量守恒原理；根據熱力學第二定律，能量的流動總是從集中到分散，從能量高向能量低的方向傳遞。

生態(tài)系統中的能量流動地球是一個開放系統存在著能量的輸入和輸27（3）生態(tài)系統能量流動的特點：第一、能量流動不是循環(huán)的而是單向的：從生產者→初級消費者→次級消費者→三級消費者→……。第二、能量流動是逐級遞減的：傳遞率為10％～20％（3）生態(tài)系統能量流動的特點：第一、能量流動不是循環(huán)的而是單28十分之一定律

1941年美國耶魯大學生態(tài)學家林德曼發(fā)表了《一個老年湖泊內的食物鏈動態(tài)》的研究報告。他對５０萬平方米的湖泊作了野外調查和研究后用確切的數據說明，生物量從綠色植物向食草動物、食肉動物等按食物鏈的順序在不同營養(yǎng)級上轉移時，有穩(wěn)定的數量級比例關系，通常后一級生物量只等于或者小于生物量的１／１０。林德曼把生態(tài)系統中能量的不同利用者之間存在的這種必然的定量關系，叫做“十分之一定律”。

林德曼的理論為生態(tài)科學打下了理論基礎。十分之一定律1941年美國耶魯大學生態(tài)學家林德29小結

能量流動是單向流動，逐級遞減。小結能量流動是單向流動，逐級遞減。30生態(tài)系統中的物質循環(huán)

在生態(tài)系統的各個組成部分之間，不斷進行著物質循環(huán)。氫、氧、二氧化碳、碳、氮、硫、磷是構成生命有機體的主要物質，也是自然界中的主要元素。生物圈中這些元素的循環(huán)在生命活動中起著重要作用。

生態(tài)系統中的物質循環(huán)在生態(tài)系統的各個組成部分之31水、氧和二氧化碳的循環(huán)水、氧和二氧化碳的循環(huán)32碳循環(huán)碳是構成生物體的基本元素，占生物總質量約25%。在無機環(huán)境中，大多以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在。

碳循環(huán)以（通過植物呼吸或發(fā)酵；通過動物呼吸；通過化石、礦物質、天然氣等燃燒）三種方式實現。碳循環(huán)碳是構成生物體的基本元素，占生物總質量約25%。在無機33氮循環(huán)氮是形成蛋白質、氨基酸和核酸的主要成份，是生命的基本元素。大氣中含量豐富的氮絕大部分不能被生物直接利用。大氣氮進入生物有機體的主要途徑有：①生物固氮；②工業(yè)固氮；③巖漿固氮；④大氣固氮(閃電固氮、宇宙線作用等）氮循環(huán)氮是形成蛋白質、氨基酸和核酸的主要成份，是生命的基本元34硫循環(huán)

地球上的硫大部分存在于巖石、礦物和海底沉積物中。大氣圈中硫主要來源于火山爆發(fā)和化石燃料的燃燒。含硫化石燃料（煤和石油）的燃燒；煉油、冶金工業(yè)和其它工業(yè)過程。

硫循環(huán)地球上的硫大部分存在于巖石、礦物和海底沉積物中。35磷循環(huán)磷是生物的重要營養(yǎng)成份，主要以磷酸鹽的形式存在。磷是攜帶遺傳信息DNA的組成元素，是動物骨骼、牙齒和貝殼的重要組成。

磷循環(huán)磷是生物的重要營養(yǎng)成份，主要以磷酸鹽的形式存在。36小結物質循環(huán)具有全球范圍性、反復性。小結物質循環(huán)具有全球范圍性、反復性。37生態(tài)系統中的信息傳遞

信息傳遞是生態(tài)系統的重要功能之一。生物之間交流的信息是生態(tài)系統中的重要內容,通過它可以把同一物種之間,以及不同物種之間的“意愿”表達給對方,從而在客觀上達到自己的目的。信息（覓食、求偶、警告）形式主要有四種:1）物理信息2）化學信息3）營養(yǎng)信息4）行為信息生態(tài)系統中的信息傳遞信息傳遞是生態(tài)系統的重要功能之一。38生態(tài)系統中的信息傳遞

1）物理信息——由聲、光和顏色等構成；

（貓頭鷹、螢火蟲、毒蛇）2）化學信息——生物代謝作用產物產生的化學物質；（酶、生長素、性誘激素）動物的氣味；豬籠草生態(tài)系統中的信息傳遞1）物理信息——由聲、光和顏色等構成；39生態(tài)系統中的信息傳遞

3）營養(yǎng)信息——由食物和養(yǎng)分構成（食物鏈）；4）行為信息——（無論是否同一種群）用不同的行為動作傳遞不同的信息。（蜜蜂的8字舞、）生態(tài)系統中的信息傳遞3）營養(yǎng)信息——由食物和養(yǎng)分構成（食物40總結

能量流動是單向流動,逐級遞減;物質循環(huán)具有全球性，反復運動；物質是能量流動的載體；能量是物質循環(huán)的動力；信息傳遞能調節(jié)生物的種間關系，維持生態(tài)系統的穩(wěn)定?？偨Y能量流動是單向流動,逐級遞減;41第三節(jié)

生態(tài)平衡及其生態(tài)環(huán)境的保護

一、生態(tài)平衡的概念

在一定時期內，系統內的生產者、消費者和分解者之間保持著一種動態(tài)平衡，系統內的能量流動和物質平衡在較長時間內保持穩(wěn)定。當遇到外來干擾時，能通過自我調節(jié)恢復到最初的穩(wěn)定狀態(tài)，這種生態(tài)狀況稱為生態(tài)平衡。第三節(jié)

生態(tài)平衡及其生態(tài)環(huán)境的保護一、生態(tài)平衡的概念42生態(tài)平衡的特點

一、動態(tài)平衡自我調節(jié)能力

二、相對平衡易受外界干擾生態(tài)平衡的特點一、動態(tài)平衡43生態(tài)平衡的含義

結構上的平衡；功能上的平衡；輸入和輸出物質數量上的平衡。

生態(tài)平衡的含義結構上的平衡；44破壞生態(tài)平衡的因素

1.自然因素——第一環(huán)境問題

自然因素指自然界發(fā)生的異常變化所引起的生態(tài)平衡的破壞。

2.人為因素——第二環(huán)境問題

（1）使環(huán)境因素發(fā)生改變（2）使生物物種發(fā)生改變（3）信息系統的破壞破壞生態(tài)平衡的因素1.自然因素——第一環(huán)境問題45生態(tài)保護的目標生態(tài)保護的最終目標：維持健康生態(tài)系統，達到資源與環(huán)境的可持續(xù)利用?？梢愿鶕唧w項目有具體目標。實現社會效益、經濟效益、環(huán)境效益的統一是共同的目標。生態(tài)保護的目標生態(tài)保護的最終目標：維持健康生態(tài)系統，達到資源46生態(tài)保護的對策工程治理（目的：減少不利因素、進行無害化處理、加速生態(tài)恢復進程）生物治理（包括：植被恢復、恢復和保持生物的多樣性）生態(tài)系統的整合（主要：物質的良性循環(huán)、能量的合理高效流動）生態(tài)保護的對策工程治理47生態(tài)學在環(huán)境保護中有哪些方面的應用？思考題生態(tài)學在環(huán)境保護中有哪些方面的應用？思考題48第四章

生態(tài)學基本原理與生態(tài)保護生態(tài)學的定義

生態(tài)系統的組成和類型

生態(tài)系統的功能

生態(tài)平衡的理念

生態(tài)環(huán)境的保護第一節(jié)第三節(jié)第二節(jié)第四章

生態(tài)學基本原理與生態(tài)保護生態(tài)學的定義

生態(tài)系統的組成49第一節(jié)概述

隨著糧食、人口、能源和環(huán)境等一系列世界性問題的出現，推動了生態(tài)學的發(fā)展，生態(tài)學的基本原則不僅被看作是環(huán)境科學重要的理論基礎，也被看成是社會經濟持續(xù)發(fā)展的理論基礎。第一節(jié)概述隨著糧食、人口、能源和環(huán)境50生態(tài)學的定義生態(tài)學（Ecology）是研究生物與環(huán)境之間相互關系及其作用機理的科學。

德國生物學家恩斯特?海克爾生物：植物、動物和微生物；環(huán)境：各種生物特定的生存環(huán)境，包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境。非生物環(huán)境——由光、熱、空氣、水分和各種無機元素組成；生物環(huán)境——由作為主體生物以外的一切生物組成。

生態(tài)學的定義生態(tài)學（Ecology）是研究生物與環(huán)境之間相互51生態(tài)學的分支—結構層次個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系；族群生態(tài)學研究一種或親緣關系較近的幾種生物種群與環(huán)境之間的關系；群落生態(tài)學研究生活在同一環(huán)境中的所有生物與環(huán)境之間的關系………….生態(tài)學的分支—結構層次個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多52陸地生態(tài)學水域生態(tài)學森林生態(tài)學生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境草原生態(tài)學荒漠生態(tài)學土壤生態(tài)學海洋生態(tài)學湖泊生態(tài)學流域生態(tài)學陸地生態(tài)學水域生態(tài)學森林生態(tài)學生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境草原生態(tài)53與非生命科學結合數學生態(tài)學生態(tài)學的分支—與其他科學結合物理生態(tài)學化學生態(tài)學經濟生態(tài)學生理生態(tài)學行為生態(tài)學遺傳生態(tài)學………與生命科學其他分支結合進化生態(tài)學與非生命科學結合數學生態(tài)學生態(tài)學的分支—與其他科學結合物理生54農業(yè)生態(tài)學醫(yī)學生態(tài)學工業(yè)資源生態(tài)學環(huán)境保護生態(tài)學環(huán)境生態(tài)學生態(tài)信息學城市生態(tài)學景觀生態(tài)學………….生態(tài)學的分支—分支學科農業(yè)生態(tài)學生態(tài)學的分支—分支學科55個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系；族群生態(tài)學研究一種或親緣關系較近的幾種生物種群與環(huán)境之間的關系；群落生態(tài)學研究生活在同一環(huán)境中的所有生物與環(huán)境之間的關系文化生態(tài)學研究文化的集群和競爭的環(huán)境對于文化進程的影響與推動作用………….生態(tài)學的分支—棲居環(huán)境個體生態(tài)學研究一個生物個體或一種生物多個個體與環(huán)境之間的關系56生態(tài)系統的定義生態(tài)系統（Ecosystem）是自然界一定空間的生物與環(huán)境之間相互作用、相互制約，不斷演變，達到動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定的統一整體，是具有一定結構和功能的單位。

英國生態(tài)學家阿瑟?喬治?斯坦利（原文）Ecosystemisthewholesystem,…includingnotonlytheorganism-complex,butalsothewholecomplexofphysicalfactorsformingwhatwecalltheenvironment…

生態(tài)系統的定義生態(tài)系統（Ecosystem）是自然界一定空間57生態(tài)系統的組成生態(tài)系統無生命物質生產者消費者分解者生態(tài)系統的組成生態(tài)系統無生命物質生產者消費者分解者58生態(tài)系統的組成1）生產者：指能進行光合作用的各種綠色植物、藍綠藻和某些化能合成細菌。又稱為自養(yǎng)生物。2）消費者：指以其他生物為食的各種動物（植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等）3）分解者：指分解動植物殘體、糞便和各種有機物的細菌、真菌、原生動物、蚯蚓和禿鷲等食腐動物。消費者和分解者又稱為異養(yǎng)生物。4）無生命物質：包括無機物、有機物和自然因素；無機物：包括氮、氧、二氧化碳和各種無機鹽等。

有機物：包括蛋白質、糖類、脂類和土壤腐殖質等。

自然因素：包括太陽輻射、溫度、濕度、風和降水等生態(tài)系統的組成1）生產者：指能進行光合作用的各種綠色植物、藍59生態(tài)系統的類型

根據生態(tài)條件：水生生態(tài)系統和陸地生態(tài)系統水生生態(tài)系統：海洋生態(tài)系統和淡水生態(tài)系統；淡水生態(tài)系統：流水生態(tài)系統和靜水生態(tài)系統。陸地生態(tài)系統：森林、草原、荒漠、高山等。森林生態(tài)系統：熱帶、亞熱帶、溫帶和寒溫帶森林等。過渡生態(tài)系統：濕地生態(tài)系統。濕地生態(tài)系統：不問其為天然或人工、常久或暫時之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體者,包括低潮時水深不超過6m的水域。（1971年，拉姆薩爾，《關于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》）生態(tài)系統的類型根據生態(tài)條件：水生生態(tài)系統和陸地生態(tài)系統60生態(tài)系統的類型

根據人為的影響或干預程度自然生態(tài)系統：沒有或者沒有明顯地被人類改造的生態(tài)系統熱帶雨林、海洋、江河湖泊、高山；人工生態(tài)系統：以人類活動為生態(tài)環(huán)境中心，按照人類的理想要求建立的生態(tài)系統。城市、農田、人工造林、人工濕地、草坪等。半自然生態(tài)系統：一個經過人類改造，但仍保留著本身重要元素的生態(tài)系統。自然保護區(qū)、農業(yè)生態(tài)系統等。生態(tài)系統的類型根據人為的影響或干預程度61生物圈2號工程生物圈2號工程（Biosphere2）美國為了探索生態(tài)系統奧秘，試驗人類離開地球能否生存，在亞利桑那州圖森市以北沙漠中建造的幾乎完全與外部世界隔絕的、內部有著類似地球的各種生態(tài)系統的科學實驗基地。生物圈2號實驗失敗最主要的啟示是：目前最好的辦法還是保護和利用好地球，進行環(huán)境保護和生態(tài)恢復是實現人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生物圈2號工程生物圈2號工程（Biosphere2）62生物圈2號工程由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發(fā)起,并與幾家財團聯手出資,委托空間生物圈風險投資公司承建,歷時8年,耗資1.5億美元，占地1.3萬m2，采用了全封閉的鋼筋與玻璃結構，僅有陽光、電和信息與外界相通。引入了3800多種生物(植物、動物、微生物)布置成森林生態(tài)系統、草地生態(tài)系統、水和沼澤生態(tài)系統、農田生態(tài)系統和海洋生態(tài)系統，還有供研究人員生活用的樓房和人造風雨設施。設計壽命100年。1991年9月26日投入運行，并進行實驗。1996年9月，由數百名科學家組成的委員會對實驗進行了總結。到后期，“生物圈2號”中的植物幾乎滅絕，必須注入氧氣才能維持人員生存。他們認為，在現在技術條件下，人類無法模擬一個類似地球、可供人類生存的生態(tài)環(huán)境。生物圈2號實驗失敗的原因：氧氣未能順利循環(huán)。生物圈2號工程由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發(fā)起,并與幾家63迷你地球迷你地球迷你地球”位于日本北部沿海的青森縣六所村，面積只有4700平方米，是3個由不銹鋼走廊連接的體育館式建筑。整套設施耗資6500萬美元，于2000年建成，眼下研究人員已經開始進行前期試驗。模擬封閉空間內氧氣和二氧化碳在植物、人類和動物之間的循環(huán)2個人，2只羊迷你地球迷你地球64新華網東京９月１３日電（記者何德功）日本在封閉空間“迷你地球”進行的為期一周自給自足的實驗１３日順利結束，“迷你地球”送走了第一批“迷你地球人”。參加實驗的研究員筱原正典在當天的記者招待會上說：“兩名‘迷你地球人’靠自己培育的植物釋放出的氧氣度過一周時光，我感到實在了不起。通過這次實驗自己對植物更加情有獨鐘，今后會更珍愛植物?！斌阍錅蕚洌玻埃埃鼓暝凇懊阅愕厍颉本幼。磦€月，向封閉空間發(fā)起新的挑戰(zhàn)。迷你地球新華網東京９月１３日電（記者何德功）日本在封閉空間“迷你地球65“迷你地球”實驗從本月６日開始，實驗的目的之一是，調查食物等所含的碳是如何在生態(tài)系統中循環(huán)的?！懊阅愕厍颉笔侨毡矩攬F法人環(huán)境科學技術研究所２０００年建造的，總面積５０００平方米，其中１０％的空間全部密封，在密封空間里除了植物栽培區(qū)外，還有羊圈和供兩名研究人員居住的一室一廳。兩名研究人員和兩只山羊靠吃在植物栽培室收獲的大米和蔬菜生活了一周?？茖W家預計，人類到２０５０年可以到月球旅行，２０１０年登上火星會夢想成真，“迷你地球”作為一種宇宙空間生存技術將來不可缺少。http:///GB/25892/3694131.html迷你地球“迷你地球”實驗從本月６日開始，實驗的目的之一是，調查66日本環(huán)境科學研究所負責“迷你地球”的主要研究工作。這里的高級執(zhí)行主任、火箭科學家新田敬二信心十足，他說：“與生物圈2號最大的區(qū)別之一是，我們花費了大量的金錢和時間來設計和建立支持生命的系統。”“迷你地球”沒有使用土壤和依賴微生物，而是使用機器來人工分解和處理廢料。這個人工支持部分占據了整個場地的1/4。支持系統的中心部分是復原氧氣的處理機，使用高溫和電解水的辦法從二氧化碳中重新獲得氧氣。新田認為，“迷你地球”所使用的機械甚至比美國航空航天局為國際空間站研發(fā)的同類設備效率更高?！拔蚁嘈旁谶@里開發(fā)的技術將來可以用于航天項目”。

迷你地球日本環(huán)境科學研究所負責“迷你地球”的主要研究工作。這里的高級67兩位科學家的生活區(qū)域也占據了“迷你地球”的1/4面積，有兩張床、電腦和固定的腳踏健身車。房間的角落安置著攝像頭，以監(jiān)控他們的安全狀況。相鄰的房間是用來飼養(yǎng)動物的。目前已有兩頭山羊接受了3周的血壓、體溫和心臟情況監(jiān)視，以確定它們是否能夠適應封閉的環(huán)境。研究人員還嘗試在可以調控溫度、濕度和光線的房間里種植水稻和大約30種蔬菜。居住在“迷你地球”內部的人只能從外部得到電力供應和信息。內外聯系是通過電話、電子郵件和因特網來實現的。/newsf/2002-12/L20021226123853.htm迷你地球兩位科學家的生活區(qū)域也占據了“迷你地球”的1/4面積68第二節(jié)

生態(tài)系統的功能

能量流動功能物質循環(huán)功能信息傳遞功能

食物鏈和食物網是實現這些功能的保證第二節(jié)

生態(tài)系統的功能能量流動功能食物鏈和食物網是實現這69食物鏈和食物網

食物鏈：各種生物之間存在著的取食和被取食關系，物質和能量通過這種關系在生態(tài)系統內傳遞。

英國動物學家埃爾頓（C.S.Eiton），1927年，首次提出，“大魚吃小魚，小魚吃蝦米”食物鏈類型：捕食性、寄生性、腐生性、碎食性等食物鏈和食物網食物鏈：各種生物之間存在著的取食和被取食關系70食物鏈和食物網

食物網：實際上許多食物鏈經常相互交叉，形成復雜的捕食關系，這種關系又稱為食物網。一般情況下，食物網越復雜生態(tài)系統就越穩(wěn)定。因為食物網中某個環(huán)節(jié)（物種）缺失時，其他相應環(huán)節(jié)能起補償作用。相反食物網越簡單，則生態(tài)系統越不穩(wěn)定。物種之間的關系：競爭關系、共生關系食物鏈和食物網食物網：實際上許多食物鏈經常相互交叉，形成復71營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔

食物鏈上的各個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)級。生產者為第一營養(yǎng)級，一級消費者為第二營養(yǎng)級，依此類推。營養(yǎng)級一般只有4－5級。凡在同一層次上的生物都屬于同一營養(yǎng)級，同一生物也可能隸屬于不同的營養(yǎng)級。低位營養(yǎng)級是高位營養(yǎng)級營養(yǎng)和能量的供應者。但是，能量在食物網中流動時，轉移效率很低。低位營養(yǎng)級儲存的能量只有10％左右被高位營養(yǎng)級利用，這在生態(tài)學上稱為10％定律。為了保證生態(tài)系統中能量的流通，自然界就形成了生物量金字塔和能量金字塔。營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔食物鏈上的各個環(huán)節(jié)稱為營養(yǎng)級。生產者為第72生態(tài)系統的能量流動

生態(tài)系統中能量的輸入、傳遞和散失的過程。生態(tài)系統的能量流動生態(tài)系統中能量的輸入73（1）能量流動的起點：從生產者固定的全部太陽能開始。太陽能是生態(tài)系統能量的根源，通過光合作用實現。（2）生態(tài)系統能量流動的數量：

流經生態(tài)系統的總能量，是生產者所固定的全部太陽光能。

化石燃料：煤、石油（1）能量流動的起點：從生產者固定的全部太陽能開始。（2）74生態(tài)系統中的能量流動

地球是一個開放系統存在著能量的輸入和輸出；能量輸入的根本來源是太陽能；光合作用是植物固定太陽能的唯一有效途徑；化石燃料則在過去地質年代固定和儲存了太陽能；根據熱力學第一定律，能量可以從一種形式轉化為另一種形式，在轉化的過程中，能量既不會消失，也不會增加，這就是能量守恒原理；根據熱力學第二定律，能量的流動總是從集中到分散，從能量高向能量低的方向傳遞。

生態(tài)系統中的能量流動地球是一個開放系統存在著能量的輸入和輸75（3）生態(tài)系統能量流動的特點：第一、能量流動不是循環(huán)的而是單向的：從生產者→初級消費者→次級消費者→三級消費者→……。第二、能量流動是逐級遞減的：傳遞率為10％～20％（3）生態(tài)系統能量流動的特點：第一、能量流動不是循環(huán)的而是單76十分之一定律

1941年美國耶魯大學生態(tài)學家林德曼發(fā)表了《一個老年湖泊內的食物鏈動態(tài)》的研究報告。他對５０萬平方米的湖泊作了野外調查和研究后用確切的數據說明，生物量從綠色植物向食草動物、食肉動物等按食物鏈的順序在不同營養(yǎng)級上轉移時，有穩(wěn)定的數量級比例關系，通常后一級生物量只等于或者小于生物量的１／１０。林德曼把生態(tài)系統中能量的不同利用者之間存在的這種必然的定量關系，叫做“十分之一定律”。

林德曼的理論為生態(tài)科學打下了理論基礎。十分之一定律1941年美國耶魯大學生態(tài)學家林德77小結

能量流動是單向流動，逐級遞減。小結能量流動是單向流動，逐級遞減。78生態(tài)系統中的物質循環(huán)

在生態(tài)系統的各個組成部分之間，不斷進行著物質循環(huán)。氫、氧、二氧化碳、碳、氮、硫、磷是構成生命有機體的主要物質，也是自然界中的主要元素。生物圈中這些元素的循環(huán)在生命活動中起著重要作用。

生態(tài)系統中的物質循環(huán)在生態(tài)系統的各個組成部分之79水、氧和二氧化碳的循環(huán)水、氧和二氧化碳的循環(huán)80碳循環(huán)碳是構成生物體的基本元素，占生物總質量約25%。在無機環(huán)境中，大多以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在。

碳循環(huán)以（通過植物呼吸或發(fā)酵；通過動物呼吸；通過化石、礦物質、天然氣等燃燒）三種方式實現。碳循環(huán)碳是構成生物體的基本元素，占生物總質量約25%。在無機81氮循環(huán)氮是形成蛋白質、氨基酸和核酸的主要成份，是生命的基本元素。大氣中含量豐富的氮絕大部分不能被生物直接利用。大氣氮進入生物有機體的主要途徑有：①生物固氮；②工業(yè)固氮；③巖漿固氮；④大氣固氮(閃電固氮、宇宙線作用等）氮循環(huán)氮是形成蛋白質、氨基酸和核酸的主要成份，是生命的基本元82硫循環(huán)

地球上的硫大部分存在于巖石、礦物和