第2章 環(huán)境生態(tài)學的基本知識

生態(tài)學基礎(chǔ)第二章

本章主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)

本章教學目的、重點和難點一、教學目的1、了解環(huán)境生態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)的有關(guān)概念；2、掌握生態(tài)系統(tǒng)的組成、分類和基本功能；3、了解目前城市生態(tài)系統(tǒng)的狀況。二、教學重點和難點生態(tài)系統(tǒng)的組成和基本功能，食物鏈，食物網(wǎng)和營養(yǎng)級等。三、本章教學安排2學時

第一節(jié)概述13.6kg空氣2.5kg水1kg糧食324噸空氣54噸水33噸糧食人一生中消耗的能源一、基本概念

生態(tài)系統(tǒng)的邊界不確定，可大可小。一滴水、一個池塘、一個湖泊、一片森林，都可以成為一個生態(tài)系統(tǒng)。“小到一滴水大至整個生物圈”。生態(tài)系統(tǒng)的范圍

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)

生態(tài)系統(tǒng)包括了自然界的各個方面：森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)，以及海洋生態(tài)系統(tǒng)等。

二、生態(tài)系統(tǒng)的分類

森林生態(tài)系統(tǒng)

草原生態(tài)系統(tǒng)

荒漠生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)

河流生態(tài)系統(tǒng)

湖泊生態(tài)系統(tǒng)

海洋生態(tài)系統(tǒng)

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生物群落（生命成分）（非生命成分）無機環(huán)境三、生態(tài)系統(tǒng)的組成

生產(chǎn)者：綠色植物消費者：草食和肉食動物分解者：微生物

能源：太陽輻射生產(chǎn)環(huán)境：水、空氣、土壤、巖石等。

（一）生命成分作用：綠色植物太陽輻射光合作用有機物化學能供自身生長發(fā)育為其他生物提供能源

（一）生命成分動物寄生菌類

（一）生命成分消費者的分級一級消費者（初級消費者）：以綠色植物為食的食草動物；二級消費者（次級消費者）：以食草動物為食的食肉動物；三級消費者：以二級消費者為食的食肉動物。四級消費者：以三級消費者為食。以食肉動物為食的食肉動物

（一）生命成分

把生產(chǎn)者和消費者的殘體分解為簡單的物質(zhì)，歸還環(huán)境，供生產(chǎn)者重新利用。作用：

（二）非生命成分

為生物提供必要的生存環(huán)境和營養(yǎng)元素。作用：

非生命成分是指各種環(huán)境要素，包括溫度、大氣、陽光、水、土壤、氣候、各種礦物質(zhì)和非生物成分的有機質(zhì)等。初級消費者生產(chǎn)者初級消費者次級消費者次級消費者三級消費者四級消費者分解者

四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能（一）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

指構(gòu)成生態(tài)的各個環(huán)境要素及其量比關(guān)系，各組分在時間、空間上的分布，以及各組分間能量、物質(zhì)、信息流動的途徑與傳遞關(guān)系。1、概念2、分類形態(tài)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

（1）、形態(tài)結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)的生物種類、種群數(shù)量、種類的空間配置和時間變化等，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)。（2）、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間，通過營養(yǎng)聯(lián)系構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。食物鏈和食物網(wǎng)

生物之間以食物為聯(lián)系建立起來的鏈鎖關(guān)系，稱為“食物鏈”。食物鏈：食物網(wǎng)：

食物鏈彼此交叉聯(lián)結(jié)所形成的網(wǎng)狀食物關(guān)系，稱為“食物網(wǎng)”。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃漬泥請任意指出2-3條食物鏈

思考：

生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)復雜好還是簡單好？

營養(yǎng)級：

食物鏈上的各個環(huán)節(jié)都叫“營養(yǎng)級”。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者為第一營養(yǎng)級，一級消費者為第二營養(yǎng)級，依次為第三、第四營養(yǎng)級。營養(yǎng)級一般為4-5級。

營養(yǎng)級：第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)請指出老鷹分別處于第幾營養(yǎng)級。

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)四、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳遞（二）生態(tài)系統(tǒng)的功能重點

能量流動

能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動是從綠色植物開始的通過食物鏈的營養(yǎng)級逐級向前傳遞的，最后以做功或散熱的形式消散。

能量流動特點：單向流動逐級遞減

1、生產(chǎn)者即綠色植物對太陽能的利用率很低，一般為1%-2%。2、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向流動的。3、流動中的能量急劇減少，從一個營養(yǎng)級到另一個營養(yǎng)級都有大量的能量以熱的形式散失掉。4、各級消費者之間能量的利用率也不高，為10%左右。5、生態(tài)系統(tǒng)中，當其生產(chǎn)的能量與消耗的能量保持一定的相對平衡時，該生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能才能保持動態(tài)平衡。特點：林德曼能量流動“十分之一”定律。能量成金字塔的形式遞減，所以叫“生態(tài)金字塔”。

能量流動遷移創(chuàng)新

如D魚體重增加1kg，所需浮游植物約

kg

1000

為什么肉類食品的價格比小白菜高？

物質(zhì)循環(huán)庫（Pools)

：是指在生態(tài)系統(tǒng)中，各種化學元素在生物和非生物環(huán)境中滯留的數(shù)量。例如，在一個湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，磷在水體中的數(shù)量是一個庫；磷在浮游植物中的含量又是一個庫。概念：

物質(zhì)在庫與庫之間的轉(zhuǎn)移，就是物質(zhì)流動，這種物質(zhì)流動構(gòu)成的循環(huán)，即稱為物質(zhì)循環(huán)。

物質(zhì)循環(huán)水循環(huán)碳循環(huán)氮循環(huán)六大循環(huán)硫循環(huán)氧循環(huán)磷循環(huán)

六大循環(huán)動力水循環(huán)主要是在地表水蒸發(fā)和大氣降水之間進行的。水循環(huán)作用

六大循環(huán)碳循環(huán)

信息傳遞營養(yǎng)信息；化學信息；物理信息；行為信息。傳遞方式重點

信息傳遞（1）營養(yǎng)信息：通過營養(yǎng)交換的形式，把信息從一個種群傳遞到另一個種群，或從一個個體傳遞到另一個個體，食物鏈（網(wǎng)）即是一個營養(yǎng)信息系統(tǒng)。

信息傳遞案例分析

據(jù)科學家們觀察，生活在北極地區(qū)的北極狐是以北極兔為食的。北極狐一胎可以懷單胎，也可以懷雙胎。而這取決于北極兔的多少。北極兔的數(shù)量多，懷雙胎；數(shù)量少則懷單胎。這對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡是至關(guān)重要的。北極兔和北極狐的案例說明了什么？

信息傳遞（2）化學信息：生物分解出某些特殊的化學物質(zhì)，這些分泌物在生物的個體或種群之間起著各種信息的傳遞作用。例如，螞蟻走過，留下的化學痕跡，是為了讓其他螞蟻跟隨。昆蟲學家就發(fā)現(xiàn)，一只雄飛蛾能夠接收到幾公里外雌飛蛾發(fā)出的某種信號，從而趕去相會。

信息傳遞（3）物理信息：是指以物理過程為傳遞形式的信息，如鳥鳴、獸吼、光、聲和顏色等。

信息傳遞（4）行為信息：有些動物可以通過自己的各種行為方式向同伴發(fā)出識別、威嚇、求偶和挑戰(zhàn)等信息。燕子求偶時，雌燕會圍繞雄燕在空中做出特殊的飛行格式。丹頂鶴在求偶時，雌雄雙雙起舞。

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)五、生態(tài)平衡生物種類的組成和比例相對穩(wěn)定非生物環(huán)境條件相對穩(wěn)定生態(tài)平衡1、定義：生態(tài)平衡指的是生態(tài)系統(tǒng)中，通過生物鏈和其他自然因素來維系的一種平衡狀態(tài)。2、特點：①動態(tài)平衡②相對平衡

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)六、生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制1、自我調(diào)節(jié)機制2、反饋調(diào)節(jié)機制

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)（1）當生態(tài)系統(tǒng)的某一部分出現(xiàn)了機能異常時，就可能被其他部分的調(diào)節(jié)所抵消。（2）生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)越復雜，自動調(diào)節(jié)能力就越強；組成與結(jié)構(gòu)越簡單，自動調(diào)節(jié)能力就越弱。（3）調(diào)節(jié)能力有一定的限度。

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)七、破壞生態(tài)平衡的因素

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)七、破壞生態(tài)平衡的因素自然因素：指自然界發(fā)生的異常變化或自然界本來就存在的對人類和生物的有害因素。

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)七、破壞生態(tài)平衡的因素人為因素：指人類對自然資源的不合理利用、工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染等問題。生態(tài)平衡失調(diào)的主要原因

水葫蘆

水葫蘆

水葫蘆

水葫蘆

水葫蘆

紫莖澤蘭

紫莖澤蘭

紫莖澤蘭

紫莖澤蘭

薇甘菊

薇甘菊

云南省景谷縣受薇甘菊入侵

藥物清除薇甘菊

志愿者清除薇甘菊

空心蓮子草

豚草

毒麥

互花米草

飛機草視頻

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)補充八、我國生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀和保護鳥類資源巴西印尼秘魯哥倫比亞中國盤點瀕臨滅絕的生物華南虎僅存30只大熊貓野生的不到700只中華白鰭豚不到150只

爪哇犀不到40只

新西蘭鸚鵡不到60只，多為雄性

藍鯨約500條世界最大的蝴蝶瀕臨滅絕

大猩猩受到嚴重威脅

亞洲黑熊是受到滅絕威脅的最嚴重的一種

加利福尼亞禿鷲已接近絕種

藏羚羊

揚子鱷

珙桐

紅豆杉

紅豆杉天山雪蓮天山雪蓮

水青樹

水青樹

連香樹

連香樹

目前高等植物中，瀕危物種4000-5000種，占全國高等植物總數(shù)的15-20%，這些物種如果全部滅絕，將導致相關(guān)的40000多種生物的生存受到威脅。已滅絕的動物

新疆虎

犀牛

內(nèi)蒙野馬

高鼻羚羊

白臂葉猴芬蘭1

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名挪威2

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名烏拉圭3

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名瑞典4

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名冰島5

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名中國133

國家可持續(xù)環(huán)境保護能力（ESI）排名

第三節(jié)城市生態(tài)環(huán)境一、城市化的發(fā)展：引起城市生態(tài)環(huán)境問題的主要因素為超城市化和超工業(yè)化。什么是超城市化呢？一些發(fā)展中國家，大批勞動力盲目從農(nóng)村涌入城市，致使大城市人口急劇增加，超過了城市設(shè)施、區(qū)域資源和環(huán)境的負荷能力，從而帶來就業(yè)困難、住房擁擠、交通阻塞、環(huán)境污染、治安惡化等一系列社會問題和環(huán)境問題，這種現(xiàn)象稱為“超城市化”。

第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)

年份6050403020100世界城市人口占總?cè)丝诘谋壤壤?上海（1510萬人）、北京（1240萬人）和天津（1070萬人）紐約（1230萬人）和倫敦（870萬人）北京、上海、廣州、天津、重慶和深圳

第三節(jié)城市生態(tài)環(huán)境二、城市環(huán)境的特點1人口密集型居住2人口密集型活動3生活資料依賴運輸4日用品依賴商店供應(yīng)5水集中供應(yīng)（管網(wǎng)）

第三節(jié)城市生態(tài)環(huán)境二、城市環(huán)境的特點6能源集中供給7垃圾集中清運8路面以硬化地面為主9建筑以水泥材料為主10動植物種類和數(shù)量減少謝謝Theend美國生態(tài)圈

試驗及其給我們的啟示什么是“生物圈Ⅱ號”

科學家們將人類休養(yǎng)生息的地球稱為“生物圈I號”，為了試驗人類離開地球能否生存，美國從1984年起花費了近2億美元，在亞利桑那州建造了一個幾乎完全密封的“生物圈Ⅱ號”實驗基地。什么是“生物圈Ⅱ號”

這是一座占地1.3萬平方米的鋼架結(jié)構(gòu)的玻璃建筑，遠遠望去仿佛是一個巨大的溫室。它所有的窗戶都是完全密閉的，透過玻璃往里看去，溫室內(nèi)有碧綠的麥田、草地、碧波蕩漾的魚塘，微型“海洋”不時卷起陣陣細浪。室內(nèi)還放養(yǎng)著豬、牛、羊和其他家禽，里面還有幾排房子。

1991年9月26日，八位科學家進入這個實驗室，他們將在里面一邊從事科學研究，一邊養(yǎng)雞養(yǎng)鴨，耕種收獲，過著完全自給自足的生活。兩年中除了提供第一批包括種子在內(nèi)的物品外其余的一切都需要他們自己解決。能源，取自太陽能；氧氣，由他們種植的植物制造；糧食，靠他們自己在里面種地獲得；肉類和蛋白質(zhì)，取自他們養(yǎng)的雞、鴨、豬、羊。甚至包括里面的氣溫和氣候，也是由他們來設(shè)法控制，并盡可能模擬地球氣候。

總之，他們必須設(shè)法保證這個小小的生態(tài)系統(tǒng)的平衡。這說起來容易，做起來卻并不簡單。比如綠色植物過多，沒有充足的肥料和二氧化碳供它們呼吸，植物會死亡；假如他們想多吃點肉，必須多養(yǎng)動物，而動物過多，糧食和飼料會緊張，氧氣的消耗會增加，空氣中二氧化碳濃度會升高，從而影響他們自身的生存。在這個生物圈里，科學家必須對生態(tài)環(huán)境嚴格控制。

如果食草動物過多，將引起草地破壞，就必須獵食一些食草動物，如果一種植物滅亡了，他們將取出試管內(nèi)儲存的植物細胞，重新培養(yǎng)?？茖W家們需要進行大量的實驗，才能維持生存、凈化環(huán)境，稍有不慎，生態(tài)危機就會出現(xiàn)。這一切都需要科學家們做周密的計劃和細致的安排。任何