环境基础学课件

《环境基础学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境基础学课件（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章1第五章：人第五章：人类类与生物圈与生物圈生态学的含义及发展生态学的含义及发展 一、生态学的含义 生态学是研究生物与其生活环境相互关系的科学。 二、生态学的学科特性：多学科性。 三、生态学与环境科学的关系 生态学和环境科学所研究的问题相近。虽然研究的侧重点不同，但生态学的许多基本原理可以应用于环境 科学中，来研究解决人类生活与环境问题。 生态系统的结构与功能生态系统的结构与功能 一、生态系统概念的形成及发展1935 年英国生态学家坦斯利（A.G.Tansley）首先提出了生态系统（Ecosystem）这一科学概念，用来概括 生物群落和环境共同组成的自然整体。 1942 年，生态学家林德曼

2、发表了“食物链”、“金字塔营养基”和“十分之一”定律的报告，初步奠定了生态 系统的理论基础。 前苏联生态学家苏卡乔夫 1944 年，提出了“生物地理群落”的科学概念（与生态系统概念同义），它是指 在一定地表范围内相似的自然现象即大气、岩石、植物、动物、微生物、土壤、水文等条件的总和。 进入 50 年代，特别是 60 年代以后，著名生态学家奥德姆、惠特克（R.H.Whittaker）和苏卡乔夫等人的 研究工作，使生态系统学说的理论体系进一步完善。 70 年代以来，生态系统学说得到了空前发展。 50 年代以来，与生态系统理论有关的几个研究计划 、60 年代的“国际生物学计划”（IBP，Intern

3、ational Biological Program） ，以自然生态系统的能量流动和 物质循环为主要对象； 、70 年代的“人与生物圈计划”（MAB，Man and Biosphere ），强调了人类活动对自然生态系统及生物圈 的影响； 、80 年代的“国际地圈与生物圈计划”（IGBP，International Geosphere-Biosphere Program ），主要研究生 物圈和地球系统的相互作用。 二、生态系统的概念、组成及特征 生态系统的概念 在一定地区内，生物成分（生物群落）和非生物环境（物理环境）之间通过能量流动、物质循环和信息传 递相互作用、相互依存形成的一个生态学功能单

4、位。 生态系统的组成 、生物群落（生产者、消费者、分解者） 、无机环境 生态系统的特征 、多层次性 、是开放系统，而非封闭系统 任何一个能够维持其机能正常运转的生态系统必须依赖外界环境提供输入和接受输出。 、控制系统或反馈系统 在一定限度内，具有自动调节和自组织能力，逐渐修复与调整因外界干扰而受到的损伤，维持正常的结构 与功能，保持其相对平衡状态。 、动态系统：由简单到复杂、由不成熟到成熟。 三、生态系统的结构 空间结构：水平结构、垂直结构、层片 营养结构：食物链、食物网 食物链 、概念：生态系统中以生产者为起点，一些有机体以吃和被吃的关系，即通过食物关系彼此联结而形成 的一个能量与物质流通系

5、列。第五章2、食物链类型：捕食食物链、碎屑食物链 食物网 、食物网：各个食物链彼此交织、错综连接形成复杂的能量与物质流通的网络。 、食物（链）网的复杂程度与生态系统的稳定性 一般来说，食物链越长，食物网的结构越复杂，抵抗外界干扰的能力越强，稳定性就越大。反之，生态系 统容易发生波动或毁灭。 营养级 在生态系统中，凡是以相同或相似的方式获取相同性质食物的植物类群或动物类群。 营养结构 在生态系统中，不同营养级的组合就是营养结构。（在生态系统中，食物链的环节和营养级的数目都是有 限的，一般为 35 个环节） 生物放大作用 污染物通过食物链产生逐级富集的现象。举例：以 DDT 为例。 大气：0.00

6、0003ppm浮游生物 0.04ppm（1.3 万倍）小鱼 0.5ppm（14.3 万倍）大鱼 2.0ppm（57.2 万倍） 水鸟 25ppm（858 万倍）人 30ppm（1000 万倍） 四、生态系统的功能 能量流动（单向） 、生态系统能量转化效率 “百分之十率”或“十分之一定律” 注：能量流通过各营养级时能量损失的主要原因？ 天然群落的光合作用只利用有效光能的 12 每个营养级的生物产品都有一定数量不被摄食 消费者不能全部消化吸收食物所含的能量 所有生产者、消费者都必须呼吸以维持生存 在食物链中也存在能量浪费或其它损耗现象 、生态金字塔：数量金字塔、生物量金字塔、能量（生产力）金字塔

7、物质循环 、生态系统中的物质 关键元素或能量元素： C、H、0、N 大量元素：含量占生物体总重量万分之一以上的元素（C、H、0、N、P、S、K、Ca、Mg ） 微量元素：生物体含量很少的一些元素（如 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo ） 、物质循环 生态系统内的小循环 生态系统间或全球性的生物地球化学大循环（类型划分：根据储存库和物质形态不同） 储存库与交换库：每一种矿质元素都具有独特的性质，其生物地球化学循环的特点也不完全一致。但是它 们在地球上进行循环的过程中，都有一个或几个主要的环境“蓄库”。在这种蓄库里，该元素储存的数量大大超 过正常结合在生命系统中的数量；并且元素从蓄库里通常以缓慢的

8、速度释放出来。这样的蓄库一般就是大气圈、 水圈和岩石圈。与此相对的是元素储量少、移动较快的交换库或循环库，生物被看作是交换库。 水循环（注：水循环的生态学意义？） 水循环的生态学意义水循环的生态学意义在于通过它的循环为陆地生物、淡水生物和人类提供淡水资源；水是很好的溶剂，绝 大多数物质都是先溶于水才能迁移并被生物利用；水还是地理环境变化的动因之一，它将一个地区的物质经过 侵蚀搬运到另一个地区沉积下来，不但改变了原来的地表面貌，而且受侵蚀的高地一般比较贫瘠，接受沉积的 低地比较肥沃，使不同生态系统的生产力明显不同；通过水的运动还把陆地生态系统和水域生态系统联结起来； 最后，水还具有防止温度等生态

9、因子剧烈变化的作用，有利于生物的生存。由此可见，水循环是地球上太阳能 所推动的各种循环中的个中心循环，其他物质的循环都是与水循环结合在一起进行的。没有水循环，生命就 不能维持，生态系统也无法运转起来。 气体型循环（碳、氮、氧、氮等） 沉积型循环（磷、硫、碘、钾、镁、铁等） 磷循环：第五章3信息传递 、物理信息：物理信息 由声、光和颜色等构成。 、化学信息：由生物代谢产物，尤其是分泌的各种激素组成的化学物质。 、营养信息 、行为信息 人类对生物圈的影响人类对生物圈的影响 一、生态系统平衡及维持机制 生态系统平衡的概念 在一定的时期内，生产者、消费者和分解者之间保持着一种动态平衡状态，系统内的能量

10、流动和物质循环 在较长时期内保持稳定。这种状态就是生态平衡。 、生物种类（即生物、植物、微生物.有机物）的组成和数量比例相对稳定； 、非生物环境（包括空气、阳光、水、土壤等）保持相对稳定。生态平衡是一种动态平衡。 生态系统平衡的维持机制（反馈调节） 、负反馈：生态系统受内部或外部某因素的干扰引起了一些变化，这些变化反过来抑制了该因素的干扰 和所引起的变化，进而导致生态系统逐渐恢复平衡稳定状态。 例：狼与兔子之间的数量关系、正反馈：生态系统受内部或外部某因素的干扰引起了一些变化，这些变化反过来不是抑制而是加强了 该因素的干扰和所引起那些变化，进而导致生态系统远离平衡稳定状态。 举例：水体富营养化

11、、黄土高原水土流失 、生态系统反馈调节的限度 二、生态学的“五规律”（马世骏） 、相互制约和相互依赖的规律（相生相克、物物相关） 、物质循环转化的再生规律 、物质输入与输出的动态平衡规律 、相互适应与补偿的协同进化规律 、环境资源的有效极限规律 三、人类对生物圈的影响 、森林在缩小 、牧场在退化 、猎捕与毒杀 、人与昆虫的战争 、意外的繁衍 、日益加速的物种灭绝（生物多样性丧失） 四、关于生物多样性 生物多样性的概念 在一定时间和一定地区所有生物（动物、植物、微生物）物种及其遗传和生态系统复杂性的总称。 、遗传多样性(Genetic diversity) 广义：指地球上生物所携带的各种遗传信息

12、的总和（存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的遗 传变异的总和）。 狭义：指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研 究所，1992）。 、物种多样性(Species diversity) 某一区域内生物（动物、植物、微生物）种类的丰富度。包括两个方面（蒋志刚等，1997） 一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性； 二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性。 、生态系统多样性（Ecosystem diversity） 生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异和生态过程变化的多样性。

13、（McNeely 等，1990）第五章4生物多样性的价值 生物多样性的价值通常指基因、物种、生态系统对人类的生存所具有的现实和潜在价值。主要表现在： 、直接价值 消耗性利用价值：指直接消耗性的（即不经市场交易的）自然产品上的价值。 生产性利用价值：通过商业性收获供市场交换产品的价值。 其他表现：野生生物遗传资源对现代农业的贡献、野生传粉动物对作物的贡献、利用生物多样性防治病 虫害、在医疗卫生方面的价值。 、间接价值（生态功能） 指不能直接转化为经济效益的价值，它涉及到生态系统的功能，但其作用很显著，可从以下方面理解： 生态系统的生产力能力，为所有物种包括人类提供生命维持系统。 维持生态系统平衡

14、具有重要意义。 促进土壤发育，保护水土资源。 调节气候。 净化环境，吸收分解污染物质。 提供良好生活和娱乐环境，有利人类身心健康。 、潜在价值或选择价值 指那些潜在的未被人们认识的价值，为后代人在利用生物多样性方面提供了选择的机会，为人类适应自然 变化提供了选择的机会。 、存在价值 指生物多样性的伦理学和哲学价值。例如：发达国家的一些人，对他们从未打算参观和利用的某一物种和 环境附加了价值。他们希望子孙后代可从这些物种的存在而得到一些利益。或可能只是满足于知道海洋中的曾 拥有鲸，中国有大熊猫。 中国的生物多样性 、中国在国际上的地位 中国是全球 12 个生物“巨大多样性国家”之一。（墨西哥、哥

15、伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、巴西、扎伊尔、马 达加斯加、中国、印度、马来西亚、印度尼西亚、澳大利亚） 、中国生物多样性的特点 物种丰富 中国有高等植物 3 万余种，其中在全世界裸子植物 15 科 850 种中，中国就有 10 科，约 250 种，是世界上 裸子植物最多的国家。有脊椎动物 6347 种，占世界近 14。 特有属、种繁多 高等植物中特有种最多，约 17300 种，占高等植物总种数的 57以上。6347 种脊椎动物中，特有种 667 种，占 10.5。 区系起源古老 由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期又未遭受大陆冰川的影响，许多地区都不同程度 保留了白垩纪、第三纪的古老残

16、遗部分。如松杉类世界现存 7 个科中，中国有 6 个科。动物中大熊猫、白鳍豚、 扬子鳄等都是古老孑遗物种。 栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富 中国是水稻和大豆的原产地，品种分别达 5 万个和 2 万个；有药用植物 11000 多种，牧草 4215 种，原产中 国的重要观赏花卉超过 30 属 2238 种；是世界上家养动物品种和类群最丰富的国家，共有 1938 个品种和类群。 生态系统丰富多彩 中国具有地球陆生生态系统，如森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类型，由于 不同的气候和土壤条件，又分各种亚类型 599 种。海洋和淡水生态系统类型也很齐全，目前尚无统计数据。 生物多样性保护 、中国生物多样性损失触目惊心 、中国生物多样性保护