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1、 第七章 生物圈与生态系统n第一节 生物圈的组成n第二节 生物圈的结构n第三节 生物圈的形成与演化n第四节 生态系统n第五节 人与生物圈生物圈的组成n物质组成：生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是无机物质。n元素组成：主要是氢、氧和碳，它们分别占49.8%、24.9%和24.9%，三种元素占到生物有机体的99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。n系统组成：陆地生态系统；海洋生态系统。n生物组成：原核微生物，原生生物，后生植物，后生动物。第 七 章生物圈的物质组成生物圈有机物质 无机物质生产者消费者还原者大气 水 岩石、土壤 阳光 其它无机物第 七 章生物体的原子
2、组成（%）（G.E.赫钦逊生物圈）研究表明，生物体的元素组成成分主要是氢、氧和碳，它 们分别占49.8%、24.9%和24.9%，三种元素占到生物有机体的 99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等 。第 七 章生物圈的系统组成第 七 章生物圈的生物组成过去通常来说，生物 主要包括动物、植物 和微生物。但后来研 究表明，还存在一些 生物，其结构与功能 介于动物与植物之间 。故科学家建议将生 物划分为四大类，即 原核微生物、原生生 物、后生植物和后生 动物。生物原核微生物原生生物后生植物后生动物第 七 章生物圈的结构生物圈的结构垂直准正态分布式结构水平连续不均匀结构 多级嵌套结
3、构 第 七 章生物圈的结构n垂直准正态分布式结构：在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减小。n水平连续不均匀结构：地球表面任何一个地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是连续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，生物在地表的分布是不均匀的。n多级嵌套结构：多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且相互联系、相互作用的。第 七 章生物圈的垂直准正态分布式结构在海洋里，随着深度的增大， 生物种类与数量逐渐减少。生物 种类与数量有随离海平面距离的 增大逐渐减少的规律。在陆地上 ，生物的种类与数量随高度的增 加而减少。陆地上生物集中分布 于低海拔的范围内，随着海拔高 度的增大，生物的种类与数量逐
4、 渐减少。总上所述，我们可以用 一个简化的图式来表示生物圈的 垂直结构。从整体上看，类似正 态分布，可以称为准正态分布模 式。因此生物圈的垂直结构可以 叫做垂直准正态分布式结构。 从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分布式结构的特征。所 谓垂直准正态分布，是指在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向 上和向下都逐渐减小。地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：生 物集中分布在平均海平面附近，从海平面向上或者向下随着高度或深度 的增大，生物的种类和数量依次减少。（王建，2000）第 七 章生物圈的结构特性第 七 章生物的地域分异与区系性生物的地域分异与区系性地带性干湿度分带性垂直带性地方性区系
5、性第 七 章生物的地域分异与区系性纬度地带性：地球上生物的分布，大致呈带状沿纬线方向延伸，按纬度方向有规律地变化。干湿度分带性：由于距海远近等引起的水分条件的不同,从而使动植物分布由沿海向内陆依次发生变化。垂直带性：生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性的交替的现象。地方性：生物在局部地域的分异规律。区系性：不同的动、植物,在漫长的历史演变过程中, 在 一定的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。第 七 章陆地植物的水平地域分布与纬度、干燥度的关系地带性，即纬度地带性。是指地球上生物的分布，大致呈带状沿纬线 方向延伸，按纬度方向有规律地变化。生物的这种地带性 分异规律，是由于太阳
6、辐射随纬度的梯度变化 ，引起气候（温度、降 水）呈带状分布，从而 使动、植物也相应地呈 带状分布。在水分充足 的条件下，从赤道向极 地应该依次分布着热带 雨林、亚热带常绿阔叶 林、温带落叶阔叶林、 寒温带针叶林、寒带冻 原和极地荒漠。第 七 章植被垂直带性与纬度地带性的关系山地地势是形成垂直 带性的前提。山地气候条 件随着海拔高度发生变化 ，是形成垂直带性的直接 原因。由于地势抬高，气 候等发生垂直变化,从而使 生物也随之发生相应的垂 直变化。垂直带性既受地 带性因素制约,又受非地带 性因素影响，是两者派生 的区域性分异规律。垂直 带性与纬度地带性在结构 与性质上有一定的相似性 ,但其成因机制
7、不完全相 同.垂直带性是指生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性 的交替的现象。第 七 章世界植物区系及其分区所谓区系性,是指不同的动、植物，在漫长的历史演变过程中 ， 在一定的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。 区系性反映生物彼此间的亲缘关系和系统发育过程以及地理隔离 情况。一个生物区系中，特有类群愈多，分类等级愈高，说明它 们愈古老，地理隔离愈久，即区系性愈强。（塔赫他间，1978）第 七 章生物圈的形成与演化生命的起源：从无机物到简单有机物阶段；从简单有机物到复杂有机物阶段；从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段。生物圈的演化：生物种类由少到多生物圈结构由简单到复杂
8、；生物分布的空间范围由小到大并由海洋向陆地扩展。第 七 章生态系统n生态系统的组成：非生物物质（水、二氧化碳、氧、氮、矿物盐类、酸、碱,以及任何一定时间在生物有机体之外出现的元素或化合物）；生物有机体（生产者；消费者；分解者） n 生态系统的结构n 营养级：生态系统的生物部分，从绿色植物开始的各个环节。n 食物链：在生态系统中，一类生物被另一类所食，另一类又被第三类所食，从而沿着营养级形成了食物的链锁关系n 食物网：一个食物链常常有许多不同的分支，各个食物链彼此交织、错综联结成更加复杂的食物网第 七 章生态系统的组成（Mackenzie,1998）生态系统主要由两大部分组成：生物有机体和非生物
9、物质。第 七 章营养级、食物链、食物网生态系统除了具有垂直和水平空间结构外，以食物关系把各类 生物有机体连接起来形成的营养结构是最主要的。生态系统主要是 由营养关系组织起来的。第 七 章生态系统的功能n生物生产n生态系统的能量流：通过生态系统的能量单向流动。林德曼 (Lindeman)的百分之十率：后一营养级上的生产量远小于前 一级,其能量转化效率大约为10%。n生态系统的物质循环：生态系统中各种有机物质，经过分解者 分解成可被生产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始 地循环。n生态系统中的信息传递n生态系统的稳定性生态平衡 ：达到稳定或平衡状态的生态 系统,其生产、消费和分解之间,也就是
10、系统的能量流动和物质循 环,能较长时间地保持平衡状态。第 七 章生物放大作用从污染生态学来看,食物链的研究具有十分重要的意义。因为污染物通 过食物链产生逐级富集的现象,即生物放大作用。营养级越高的生物体内所 含有的污染物的数量或浓度越大,从而严重地危害较高营养级生物的生长发 育或人体健康。以DDT为例来说，如果散布在大气中的浓度为0.000，003 ppm,当降落到海水中为浮游生物摄取后,在体内富集到0.04 ppm (1.3万倍)； 浮游生物被小鱼吞食后,其体内DDT浓度达0.5 ppm (14.3万倍)；小鱼再被大 鱼吞食后,体内浓度增加到2.0 ppm (57.2万倍)；如鱼再为水鸟所食
11、,可达25 ppm (858万倍)；人若食用水鸟，DDT浓度可在体内进一步富集到30 ppm， 等于大气中浓度的1，000万倍! 在污染物的影响下，一个有机体在金字塔中 的位置越高，它的组织中污染物的浓度就可能越大。第 七 章生态系统中能量流与物质流的关系任何生态系统要正常运转都需 不断地输入能量。生态系统中的能 量来自太阳,它是通过绿色植物的固 定而输入到系统里,保存在有机物质 中。当植食动物吃植物时能量转移 到第二营养级动物体中,当肉食动物 吃植食动物时,能量又转移到第三营 养级的动物中，余者类推。最后由 腐生生物分解死亡的动、植物残体, 将有机物中的能量释放逸散到环境 中。与此同时,在各
12、营养级由于生物 呼吸作用都有一部分能量损失。所 以,能量不能再次被生产者利用而进 行循环。这一通过生态系统的能量 单向流动的现象，叫做能量流。第 七 章生态金字塔在每一个生态系统中,能 量沿着营养级转移流动时,每 经过一个营养级数量都要大 大减少。后一营养级上的生 产量远小于前一级,其能量转 化效率大约为10%,这就是林 德曼(Lindeman)的百分之十 率。于是顺着营养级序列向 上,生产量即能量急剧地、梯 级般地递减，用图表示则得 到生产力金字塔；有机体的 个体数目一般也向上急剧递 减构成数目金字塔；各营养 级的生物量顺序向上递减构 成生物量金字塔，总称生态 金字塔.第 七 章生态系统中的
13、能量循环（生物小循环）（王建，2000）生态系统中的物质循环，包括这样几个途径：（1）环境-生 产者-环境，（2）环境-消费者-环境，（3）环境-分解者-环境 ,(4)环境-生产者-消费者-环境, (5)环境-生产者-分解者-环境， （6）环境-消费者-分解者-环境，（7）环境-生产者-消费者-分 解者-环境。第 七 章反馈可分为正反馈和负 反馈，两者的作用是相反的 。特别是负反馈对系统的自 我调节具有重要的意义。生 态系统中的反馈现象十分复 杂，既表现在生物组分与环 境之间，也表现在生物各组 分之间及结构与功能之间。 在一个生态系统中，当被捕 食者动物数量很多时，捕食 者因获得充足食物而大量
14、发 展；捕食者数量增加后，被 捕食者数量又减少；接着， 捕食者动物由于得不到足够 食物，数量自然减少。生态系统的负反馈作用及其自我调节第 七 章人与生物圈n人类生物圈的组成部分n人类的食物来源于生物圈n植物为人类提供了赖以生存的氧气n生物圈与生物资源第 七 章人与其他动物的关系与人类同处于哺乳动物 纲的还有马、牛、虎、兔、羊 、猴、狗、猪等。他们都是胎 生、恒温，以母乳哺育幼体， 并且大都具有毛皮。与人类同 处于灵长目的有猴子、猩猩、 猿等。实际上人就是从猿演化 而来的，人是动物的一种，与 动物有着渊源的关系。尽管人 类与一般的动物之间，有着本 质的区别（人能够制造工具， 大脑发达，具有主观能动性等 ），但人毕竟是由动物演化而 来的，人来自生物圈，人是生 物圈的组成部分。第 七 章人在生物链中的位置人类的生活离 不开生物圈。人体 本身不能直接制造 有机质，人体机能 的维持必须依靠生 物制造或者提供的 有机质。从生物链 来说，人是杂食动 物，是高级的消费 者。要维持人类的 生活，必须要有足 够的植物与动物为 之提供足够量的食 物。第 七 章（电子教案 ）作者：王 建陈 霞王轲道
