三章节生态学基础电子教案

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1、1,第三章 生态学基础,由于生态学的许多基本原理可以应用于环境科学中，用来研究和解决人类生活与环境问题，因而有必要学习生态学的基本理论。,2,本章学习重主要内容,第一节 生态学基础 第二节 生态学在环境保护中的应用,3,第一节 生态学基础,一、生态学及其发展 二、生态系统的概念、组成与作用 三、生态平衡 四、生物多样性 五、生态学的一般规律,4,一、生态学及其发展 1、生态学,是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的主要分支之一。,即生命体，包括植物、动物和人，如果把生物看成是一个生命系统；,把生活环境看成是一个环境系统；,第一节 生态学基础,6,2、生态学的发展 （1）研究对象的

2、变化：,形成了人类生态学,（2）生态学与基础科学和应用科学相结合，发展了生态学，扩大了生态学的领域。 如：经济生态学、物理生态学、化学生态学等。,植物,动物,植物,动物,植物,人类,人类,7,二、生态系统的概念、组成与作用,1、生态系统的概念 （1）有关概念,种群（Population）：一个生物物种在一定范围内所有个体的总和。 群落（Community）：在一 定的自然区域中许多不同种的生物的总和 。,8,二、生态系统的概念、组成与作用,1、生态系统的概念 （1）有关概念,生态系统（Ecosystem）按现代生态学观点，生态系统就是生命系统和环境系统在特定空间的组合，如生物圈。,生态系统（E

3、cosystem）任何一个生物群落与其周围非生物环境的综合体 。,9,生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的全部生物及其无机环境（非生物环境）。 生物圈还可以分出很多个生态系统，例如一片森林、一块草地、一个池塘、一块农田、一座城市等，都可以个自成为一个生态系统。,10,生态系统（ecosystem）指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。 它把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一整体。,生态系统是英国生态学家Tansley于1935年首先提出来的。,11,现在，人们对生态系统这一概念的理解是： 生态系统是在一定

4、的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。,对生态系统这一概念的理解,12,例如：为了生存和繁衍，每一种生物都要从周围的环境中吸取空气、水分、阳光、热量和营养物质； 生物生长、繁育和活动过程中又不断向周围的环境释放和排泄各种物质，死亡后的残体也复归环境。,对生态系统这一概念的理解,13,（1）生态系统的组成,物质循环,能量流动,生态系统,生物,非生物,2、生态系统的组成和作用,14,绿色植物 光合细菌等其他自养生物 初级消费者：草食动物 次级消费者：肉食动物 三级消费者：中型肉食动物 四级消费者：大型肉食动物 微生物、小型无

5、脊椎动物,生产者 消费者 分解者： 温度、阳光 土壤,水、二氧化碳、氧 有机物等,生物成分（生物群落） 非生物环境（自然环境）,生态系统,生态系统的组成,15,例如，绿色植物利用微生物活动从土壤中释放出来的氮、磷、钾等营养元素； 食草动物以绿色植物为食物； 肉食性动物又以食草动物为食物； 各种动植物的残体则既是昆虫等小动物的食物，又是微生物的营养来源；,16,微生物活动的结果又释放出植物生长所需要的营养物质； 经过长期的自然演化，每个区域的生物和环境之间、生物与生物之间，都形成了一种相对稳定的结构，具有相应的功能，这就是人们常说的生态系统。,17,生产者 消费者 分解者 温度、光 土壤,水、二

6、氧化碳、氧 有机物等,生物成分（生物群落） 非生物环境（自然环境）,生态系统,主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光合细菌，是能利用简单的无机物制造有机物（食物）的自养生物。在生态系统中起主导作用。,（2）生态系统的作用,18,生产者（绿色植物）,19,生产者 消费者 分解者 温度、光 土壤,水、二氧化碳、氧 有机物等,生物成分（生物群落） 非生物环境（自然环境）,生态系统,即异养生物，主要指各种动物，包括草食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。 如草食动物和肉食动物。它们依赖食用植物或动物而生长、繁衍。,（2）生态系统的作用,20,生产者 消费者 分解者 温度、光 土壤,水、二氧化碳、氧 有

7、机物等,生物成分（生物群落） 非生物环境（自然环境）,生态系统,它们直接或间接地将生产者产生的有机物利用而生长、繁衍，把自己的粪便和尸体排向大自然；,（2）生态系统的作用,21,一级消费者（草食动物）,22,二级消费者（肉食动物）,23,生产者 消费者 分解者 温度、光 土壤,水、二氧化碳、氧 有机物等,生物成分（生物群落） 非生物成分（自然环境）,生态系统,异养生物，主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。,（2）生态系统的作用,24,生产者 消费者 分解者 温度、光 土壤,水、二氧化碳、氧 有机物等,生物成分（生物群落） 非生物成分（自然环境）,生态系统,（

8、2）生态系统的作用,它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物； 吸收某些分解产物； 最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用,使物质流动在大自然中形成循环。,25,鞭毛虫,26,微生物（真菌）橙盖伞（分解者）,27,非生物成分,指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。,土壤,岩石,矿物,28,非生物成分,指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。,空气,水体,29,在这四大角色的作用下，整个生态系统 始终发生着物质和能量的循环与交流。,30,非生物成分,生物成分,细菌、真菌

9、,菌类:将分解后的无机物转化为可利用成分,生产者,（2）生态系统的作用,消费者,31,按生态系统的环境 性质和形态特征,（3）生态系统的类型,32,森林系统 包括乔木、灌木、草本植物、地被植物及多种多样动物和微生物等与它周围环境（包括土壤、大气、气候、水分、岩石、阳光、温度等各种非生物 环境条件）-相互作用形成的统一体。,森林系统,33,据资料报导，1hm2 森林每天可吸收 1tCO2，放出 0.73tO2。 全球森林每年能使约（550108）tCO2 转变成木材，同时大约可放出（400108） tO2。 全世界森林吸收 CO2 并放出的 O2 超过世界人口呼吸所需 O2 的近 10 倍。,森

10、林的作用,吸收CO2释放O2 ，减缓温室效应。,34,森林能分泌一些杀菌素、负离子和芳香化合物， 对大气进行消毒，使空气清新，从而改善人类的大气生活环境质量。,森林的作用,过滤和净化作用。,35,森林可减低风速，防止风害和干旱风的形成，预防冷害及霜冻，减少雹灾形成，阻挡沙尘暴等。,森林的作用,能减轻来自大气圈的灾害。,36,大量水文资料证明：森林能减低洪峰流量，增加枯水期流量，并调节河川流量，起到既能防止洪涝灾害，又可减轻旱灾的双重作用。 森林之所以能起涵养水源的作用， 主要是因为林地具有大量枯枝落叶和腐殖质，以及林地土壤疏松、吸水和保水能力强。,森林的作用,具有涵养水源 的功能。,37,主要

11、表现在森林具有改良土壤、固土、防治荒漠化，保护耕地，防止水蚀和风蚀等方面的作用。 森林和植被以其地上多层次结构和地下发达的根系，可以大大减少降雨势能对土壤的冲刷，并起固土作用，防止风蚀和水蚀。,森林的作用,对土壤岩石圈 有较大影响。,38,森林还能 在一定程度上起改良土壤的作用。这是因为森林能使土壤理化性质改善。如增加土壤有机质，形成团粒结构，增加土壤孔隙度，提高土壤渗透能力和吸附能力，提高土壤中氮（N）、磷（P）、钾（K）含量及各种微量元素含量。,森林的作用,对土壤岩石圈 有较大影响。,39,森林具有吸尘作用，由于结构复杂，树叶表面不平，多绒毛，有的能分 泌粘性油脂及汁液，森林能吸附大量飘尘

12、。 森林能减低噪声，一般 40m 宽的林带，可减低噪声 1015dB。建造林带可以隔音，抗噪声污染。森林还具有抗辐射、阻碍污染 光的传播的作用。,森林的作用,对生物圈 有较大影响。,40,按生态系统的环境 性质和形态特征,（3）生态系统的类型,41,按生态系统的环境 性质和形态特征,（3）生态系统的类型,42,生物自从在地球上出现以来就与自然环境有着密不可分的关系，长期以来形成了相互依存、相互制约的关系。地球上的生物十分庞杂，其中包括动物2000万种以上，植物30多万种，微生物10多万种。,（4）生态系统的特征,43,这些生物通过新陈代谢不断与环境进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流，从而

13、引起环境与生物自身的变化。,（4）生态系统的特征,44,适应性 生物在长期的进化中对环境具有依附性和适应性； 遗传性 但生物也不是被动的适应环境，生物也具有其本身独特的遗传特性。生物受到环境的影响，反过来又作用于环境。,（4）生态系统的特征,一个简化了的池塘生态系统,一个简化了的陆地生态系统,47,太阳,生产者,一级消费者,二级消费者,简化的陆地、池塘生态系统,一级消费者（浮游生物）,二级消费者,三级消费者,生产者（浮游植物）,分解者（微生物）,分解者,图2-2,48,构成生态系统的各种生物的种类、 数量和空间配置，在一定时期内均 处于相对稳定的状态，使生态系统 能够各自保持一个相对稳定的结构

14、。 主要有形态结构和营养结构。,（5）生态系统的结构,49,形态结构,生物种类 种群数量 种的空间配置（水平分布、垂直分布） 种的时间变化（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构,50,（5）生态系统的结构,如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。 它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。,51,生态系统中物种的类型、分布、空间配置,52,生态系统中种的时间变化（发育、季相）,53,营养结构,生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。,54,营养结构是

15、以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群，它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。,营养结构,55,生产者 （绿色植物）,还原（分解）者 （细菌、真菌）,消费者 （动物）,环境 （土壤、空气、水）,生态系统营养结构模式图,56,（6）食物链及食物网,食物链：就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。 比如：老鼠以农作物为食，而鼬（you）鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。 再如：碎屑-蘑菇-昆虫-蛙-蛇-鹰就构一个较为复杂的食物链。,生物圈中的各种生物基于生产者和各级消费者之间的营养关系，构成

16、了生态系统中的食物链。,57,自然界中，一种植物可被不同种动物食用，家畜采食牧草，野鼠、野兔也吃牧草； 同一种动物可食不同种食物，如棕熊既吃动物也吃植物。,（6）食物链及食物网,58,所以在生态系统中，各种生物取食关系错综复杂，使生态系统中各种食物链相互交叉、相互联接，形成网络，称为“食物网”。 能量的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和食物网进行的。,（6）食物链及食物网,59,1 桧树； 2 草本植物； 3 节肢动物； 4 兔； 5 啮齿动物； 6 肉食动物,食物网,一个简化了的陆地食物网,P31,61,水生生物的生态系统及其物质和能量的流动示意图,食物链,浮游植物,浮游动物,小鱼,大鱼,一个小池塘中水生生物之间构成的生态系统和食物链 以及其中能量和物质的流动情况见下图：,63,食物链的突出特性 -生物富集作用,DDT在某水生食物链中的富集,P32,DDT在水中、浮游生物体中、小鱼体内、大鱼体内、鱼鹰体内浓度增大了1000万倍。,64,