生态学及其与人类关系

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1、专题IV：生态学及其与人类的关系,生态学ecology,生物,环境,火,水,土,木,金,气,个体生态学Autecology,群体生态学Synecology,改变,创造,种群生态学population,生态系统生态学ecosystem,群落生态学community,个体,种群,群落,生态系统结构、 功能、平衡、调节,动物生态学，植物生态学，微生物生态学，鱼类生态学； 陆地生态学，海洋生态学，河口生态学，淡水生态学；,应用生态学 -污染生态学 -人类生态学 -城市生态学,温,光,气,土,水,一、生态学的基本概念和发展,1、生态学是研究生物与环境之间相互作用的一门学科。 包括： 生物个体之间 群落之

2、间 相互作用 生物和非生物之间,分子水平,亚细胞水平,细胞水平,种群水平,群落水平,整体水平,生态系统,生物圈,生态学是一门有数 百年历史的古老学科。 只是到近代，生态破坏所带来的恶果日益严重和明显，生态学才引起全社会的重视。,19 世纪下半叶德国动物学家提出“oecology”。 拉丁文“oikos”有“家”的意思。 1893 (美)一次生态学会议, 把这个词简化确定为“ecology”。,2、种群生态学,什么是种群？居住在一定地区的同一种类的相互作用的个体组成一个种群。 对种群的研究包括多方面特征的描述。,种群特征： 数量 年龄比 密度 性别比 分布状况,关键特征是“数量” 种群生态学研究

3、外界因子（生物的、物理的）对某一种群在一定地区中丰度和分布的影响。 从而构造合理的种群变动模型，预测种群变化。,蓝线代表对数生长曲线，又称 J 型线 红线代表算术生长曲线，又称 S 型线,对人口的研究，是种群生态学研究的一个特化的分支。,人口增长服从种群生态学规律,、人：出生时死亡率低，一定年龄后死亡率增加 、松鼠：终身死亡率恒定 、蠔：出生时死亡率特高，然后死亡率剧减,人口增长一直很慢，直到工业革命(18世纪)后剧烈增长。,1650 5 x 108 人 1650-1850 1 x 109 人 1850-1930 2 x 109 人 1930-1975 4 x 109 人 1975-1999

4、6 x 109 人,一个国家的人口中，不同年龄组之间的比例, 关系到这个国家的人口增长速率。,年龄/性别 结构 呈金字塔形时, 人口增长快。,年龄/性别 结构 呈菱形时， 人口达零增长。,种群年龄结构的三种类型： （A）增长型 （B）稳定型 （C）衰退型,存活曲线,基本类型： 型 （凹型） 型 （直线型） 型（凸型）,1990 年时两个不同国家的人口 年龄/性别 结构,3、群落生态学 什么是群落？居住在一定地区的两个以上不同物种的种群组成群落。 群落是指生活于某一特定地区的相互作用着的各种生物的总和。,同一群落中不同种群间相互作用方式 方式 种群 1 种群 2 竞争 有害 有害 捕食/被捕食

5、有益 有害 寄生 有益 有害 互利共生 有益 有益 偏利共生 有益 无益、害 合作 有益 有益 植化相克 有益 有害,竞争：各个种群 生活在同一个空间， 分享同样资源， 在资源不足的情况下， 表现出竞争关系。,两种草履虫，分开培养和混合培养，出现不同生长曲线,生长在同一空间的种群，在长期共同进化中，对资源加以适当分配，以避免竞争。 生态位（niche）描述各种生物种群在空间和时间上的特定地位，包含生活方式：食物、气候、需求等等。,五种北美莺同以云杉为生，分处不同的位置，达到避开竞争的效果。,两种藤壶分处海岸不同高度,生长在同一空间的种群，在长期共同进化中，对资源加以适当分配，以避免竞争。 生态

6、位（niche）描述各种生物种群在空间和时间上的特定地位，包含生活方式：食物、气候、需求等等。,捕食/ 被捕食（包括食草动物）最为常见。 加拿大一家出产皮毛公司的销售记录反映了捕食者/被捕食者 数量消长的相互关系。 另一方面，捕食者/被捕食关系使双方发展出多种适应性策略。,山猫正在追捕雪兔,山猫和雪兔在 90 年间的数量消长,捕食/ 被捕食（包括食草动物）最为常见。 加拿大一家出产皮毛公司的销售记录反映了捕食者/被捕食者 数量消长的相互关系。 另一方面，捕食者/被捕食关系使双方发展出多种适应性策略。,拟态,变色,冬天白色,夏天黑色,西番莲是热带藤本植物，展足蛾产卵于叶面，西番莲的蜜腺象卵，起到

7、保护叶子的作用,不同种群的个体之间，存在着长时间的紧密的相互关系，称为共生。 共生又可按对双方的利害区分为： 寄生：一方的生长带来对另一方的损害。 没有一种生物身上不长寄生生物。,锥虫是一种原生动物，能引起睡眠病,食用未煮透的带虫卵的猪肉，可感染旋毛虫病。轻则恶心、呕吐，重则致死。,不同种群的个体之间，存在着长时间的紧密的相互关系，称为共生。 共生又可按对双方的利害区分为： 寄生：一方的生长带来对另一方的损害。 没有一种生物身上不长寄生生物。,寄主和寄生物 动物 植物 病毒 病毒 细菌 细菌 原生动物 扁虫、血吸虫 线虫、槲寄生 线虫、螨、虱、蚤 菟丝子,一只鸟里里外外寄生物约20多种,蚂蟥身

8、上还有蚂蟥,互利共生：则是双方都从共同栖居中得益。 合作：亦是双方互利的，但是两种生物体居住关系上已疏远一点。,蚂蚁和蚜虫共生,白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑 这是一种互利共生。,互利共生：则是双方都从共同栖居中得益。 合作：亦是双方互利的，但是两种生物体居住关系上已疏远一点。,牛尾鸟帮助犀牛清除寄生小虫。,这是一种合作关系,还有介于共生和互利共生之间的情况, 如： 偏利共生，对一方有利，另一方无利、害。 又如： 植化相剋，一方（通常是植物）释放出化学物质，抑制、驱赶、乃至杀死对方。,海边一种软虫, 打洞捕获食物,引来各种分享者。,还有介于共生和互利共生之间的情况, 如： 偏利共生，对一

9、方有利，另一方无利、害。 又如： 植化相剋，一方（通常是植物）释放出化学物质，抑制、驱赶、乃至杀死对方。,一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地。,群落特征的描述是群落生态学的重要内容。 除了种群种群间相互关系影响群落状况，外界因素也可能给群落面目带来巨大改变。 洪水、大火、冰河期、火山爆发， 在一阵突变消除某一地区几乎所有生物种群之后，我们可以观察到群落组成的变化生态更替。,群落特征的描述包括以下几个方面： （1）群落的组成：有哪些种群？各个种群中的个体数量如何？ （2）群落中的优势种群：往往是群落特征最显而 易见的部分。 （3）群落的稳定性。经受干扰的内在潜力。 （4）群落的营养结构：

10、着重表征群落内部各种群间关系。,生物群落基本特征,群落(community) 物种的多样性 植物的生长型 群落结构,按植物生长型分类： 热带雨林、温带落叶阔叶林、温带草原、沙荒,优势现象 种群的空间和时间格局 营养结构 群落演替,原生演替 次生演替,群落演替图,挺水植物和沼泽植物阶段,浮叶根生植物阶段,沉水植物阶段,裸底阶段,森林群落阶段,4、生境 全球陆地，主要在气候和水分供应影响下，形成 715 种典型群落特征，称之谓“生境”（biomes）,七种主要生境： 冻土带：即苔原，带状环北冰洋严寒区。我国没有。 针叶林带：又称泰加林，冻土带以南，温带北缘以及高山。我国东北。 落叶阔叶林带：温带多

11、雨地区，我国东北南部，西南，东南沿海。,冻土带的短暂夏天,冻土带夏天也有色彩,七种主要生境： 冻土带：即苔原，带状环北冰洋严寒区。我国没有。 针叶林带：又称泰加林，冻土带以南，温带北缘以及高山。我国东北。 落叶阔叶林带：温带多雨地区，我国东北南部，西南，东南沿海。,林海雪原中的针叶林,七种主要生境： 冻土带：即苔原，带状环北冰洋严寒区。我国没有。 针叶林带：又称泰加林，冻土带以南，温带北缘以及高山。我国东北。 落叶阔叶林带：温带多雨地区，我国东北南部，西南，东南沿海。,四季分明的落叶阔叶林,草原：温带少雨地区。 我国东北南部，西南，东南沿海。 稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。 沙

12、漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。 热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双版纳。,肥美的澳州大草原,草原：温带少雨地区。 我国东北南部，西南，东南沿海。 稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。 沙漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。 热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双版纳。,非洲稀树草原,稀树草原近观,草原：温带少雨地区。 我国东北南部，西南，东南沿海。 稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。 沙漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。 热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双

13、版纳。,仙人掌是沙漠的特征,沙漠也有干季和雨季,草原：温带少雨地区。 我国东北南部，西南，东南沿海。 稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。 沙漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。 热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双版纳。,热带雨林是地球的宝贵资源,置身热带雨林中间,5、生态系统,一定地区内的所有生物和环境物理因素的总和称生态系统。 研究生态系统着重于宏观方面。 能流、物质循环、生态系统的稳定性等等。,生态系统,生态系统的结构 非生物成分： 太阳辐射能，无机物质,有机物质 生物成分： 生产者、消费者，还原者,生态系统（Ecosystem） 在一定空

14、间内由生物和非生物成分组成的一个功能整体及生物圈能流和物质循环的一个功能单位。,生产者,能流生态系统中的能量传递 效率低和逐级递减，是普遍的规律。,从106 千卡太阳光照开始,生态系统中能量传递的效率大约为10%。,素食者比肉食者节约能源,生态金字塔,能量金字塔,类型： 数量金字塔 生物金字塔 能量金字塔,能流 能流特征： 逐级减少，单方向性 营养水平 绿色植物 (一级） 食草动物（二级） 肉食动物（三级）,物质循环包括： 水循环 气体循环 沉淀物循环,物质流,类型： 水循环 气体型循环 沉淀型循环,水循环,地球表面，海洋面积占70，淡水面积占34。但是人类正面临淡水缺乏的威胁。,生态平衡（Ecological balance） 一个生态系统在特定时间内的动态平衡状态。,生态破坏和失调的因素 环境的污染 成分的改变 森林和环境的破坏,保持和建立生态系统的优化状态： 1正确处理保持生态平衡与开 发资源的关系 2正确安排环境供需相对平衡 3维持生物间的制约关系 4妥善处理部分与全局的关系， 使生态系统处于优化状态,The End of Topic IV,