环境保护与可持续发展》第三章.ppt

环境与可持续发展导论 第三章 生态学基本原理 生态学的基本原理。生态系统的组成及 生态平衡的基本概念。生态学在环境保护工 作中的应用。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 第三章 生态学基本原理 第一节 生物物种、种群与群落 第二节 生 态 系 统 第三节 生 态 平 衡 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 生态学的发展及其与环境学的区别 生态学是生物学的重要分支之一，20世纪初才 逐渐被公认为是一门独立的学科。 生态学研究的内容: 研究生物与其生活环境相关关系的学科 环境学研究的内容: 研究人类活动与环境质量变化基本规律的学科 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 第一节 生物物种、种群与群落 一、物种（Species） 物种是生物界分类的基本单位，惠特克于1969年提出了 生物界的划分方法。 界（Kingdom） 门（Phylum） 纲（Class） 目（Order） 科（Family） 属（Genus） 种（Species） 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 生物的三大类 n动 物：小到单细胞的原生动物，大至发育较为 完善的鸟类、兽类。动物种类有200多万种。 n植 物：从低等藻类到高等的种子植物。植物种 类有20多万种。 n微生物：单细胞或结构简单甚至没有细胞结构的 低等生物，包括各种病毒、细菌。共有10多万种 。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 物种的变异现象-遗传规律： 19世纪50年代，达尔文发表了物种起源， 提出了以“自然选择”为中心的生物进化学说，证 明了“物竞天择、适者生存”的进化论学说。 二、 种群（Population） 一定时间内占有一定空间的某一生物种的个体 的集合群 1、 种群的概念 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 2. 种群的基本特征 种群的大小、密度、生物量 大小（Size）-一个种群个体数目的多少 密度（Density）-单位时间和空间内的个体数 生物量-单位面积或空间内所有个体的鲜物质 或生物质的总量 年龄结构（Age structure） 种群中各年龄组个体数在整个种群中所占的 比例 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 性别比例 种群中雄性和雌性个体数目的比例 出生率和死亡率 出生率单位时间内生物所产生后代个体的平均数 死亡率单位时间内生物死亡的平均数 3. 种群的变化规律-增长规律 指数增长规律、S型增长规律和阻尼振荡 规律。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 三、 群落（Community） 在一定的环境条件下，各种大小生物种群在特 定空间的集合。 1. 群落的基本特征 外貌特征、多样性特征、物种的相对数量 、优势现象、群落结构。 2. 群落的演替 物种的变化导致群落内部环境的变化，又对种 群产生影响，直至相对稳定。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 第二节 生 态 系 统 生态系统生命系统（生物群落）和环境 系统在特定空间的组合。 生物群落和非生物环境的集合体 Ecosystem 由英国植物学家 A.G.Tansley 于1935年提出。50年代得到广泛关注，60年 代以后成为生态学研究的中心。 生态系统的研究是环境学领域研究的重点， 因此，工程学研究也逐步向生态学研究渗透。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 一、 生态系统的组成和特征 生 态 系 统 生 物 部 分非 生 物 部 分 生产者 消费者 分解者 绿色 植物 动 物微生物 物质、能量、场所 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 1. 生产者 生态系统中能进行光合作用的各种绿色植物、蓝绿 藻和某些细菌。又称为自养生物。 光合作用太阳能化学能 无机物有机物 2. 消费者 以其他生物为食的各种动物（植食动物、肉食 动物、杂食动物和寄生动物等）。 一级消费者-草食动物 二级消费者-肉食动物 三级消费者-以前二级消费者为食物 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 3. 分解者 分解动植物残体、粪便和各种有机物的细菌 、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鹫等食腐动物。分 解者和消费者都是异养生物。 4. 非生物部分 生态系统中生物赖以生存的一切环境条件。 无机物：氮、氧、二氧化碳和各种无机盐等。 有机物：蛋白质、糖类、脂类和土壤腐殖质等 。自然条件：温度、湿度、风、和降水等，来 自宇宙的太阳辐射也可归入此类。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 构成生态系统的各个因素中，生物群落处 于核心地位，非生命系统是生物赖以生存的基 础，二者处于一种动态平衡之中，才形成一个 稳定的生态系统生态平衡。 5. 食物链和食物网 生态系统中各种生物之间存在着的取食关 系，食物网越复杂，生态系统就越稳定。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 二、 生态系统的功能 主要包括：生物生产、能量流动、物质循环和 信息流动。 1. 生物生产 生物吸收环境中的物质、能量，转化成新的物质 、能量，实现物质、能量积累，用以延续生命和增 长。 初级生产绿色植物光合作用对太阳能的积累 次级生产消费者和生产者对初级生产者产生的有 机物及储存的能量，进行再生产、再利用的过程。 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 2. 能量流动 太阳能 初级生产者 化学能（储存于有机物中） 消费者（一级、二级、三级） 残体 分解者 无机物 回归环境 能量源自于太阳能 能量流沿食物链单向流动，由低级到高级，具有不可 逆性和非循环性。 营养级和能量金字塔 能量流沿食物链逐渐减少。后一营养级从前一营养级 仅能获取能量的10%-Lindeman 效率。 特 点： 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 3. 物质循环 营养物质是各种生命活动（初级、次级生产） 的基础。 微生物细胞的组成： 水和无机盐-维持细胞生命的重要物质 有机化合物-碳、氧、氢、硫、磷组成的有机化合物 ，构成细胞中蛋白质、核酸、糖类、脂类和维生素。 生态系统的物质循环： 环境营养物有机体 代谢 分解 回归环境 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 水循环： 水是最重要的生命物质之一 水是细胞代谢和生命活动的基础 地球上的总水量14亿立方公里，其中海水占 97.3%，冰川为主的陆地水占2.7%，其中1/3为冰帽 、冰川，1/3为地下水，不到1%为地表水。 水循环： 蒸 发雨、雪地表水径 流地下水 水资源短缺 资源性短缺 水质性短缺 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 碳循环： 碳是构成生物体的基本元素，占生物总质量约25%。 在无机环境中，以二氧化碳和碳酸盐的形式存在。 碳循环的主要形式： CO2 光合作用有机碳生物呼吸、分解 CO2 植物的呼吸作用 动物的呼吸作用 化石燃料的使用、释放 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 氮循环： 氮是形成蛋白质、氨基酸和核酸的主要成分， 是生命的基本元素。 大气中N2占79%，N2是一种惰性气体，不能被大 多数生物直接利用。 固氮方式： 生物固氮-根瘤菌、固氮蓝藻 工业固氮-合成氨、铵盐 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 氮循环方式： 土壤中氨 硝化细菌 氧 化 亚硝酸盐 硝酸盐 植物吸收 蛋白质、核酸（有机氮） 蛋白质 生物分解 水 解 氨基酸、尿素、氨 硝化细菌 氧 化 硝酸盐 反硝化细菌 氮 气 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 磷循环： 磷是维持生命活动必需的另一重要因素 磷的主要来源：磷酸盐矿、鸟粪、动物化石 磷的循环方式： 磷酸盐 侵蚀 开采 土 壤植物利用残体回到土壤 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 第三节 生 态 平 衡 一、生态平衡 正常的生态系统中，能量流动和物质循环不断 地进行，生产者、消费者、还原者之间保持的一种 动态平衡状态。 生物与非生物之间 生物之间 生命系统 非生命系统 生产者、消费者、分解者 能量流动 环境系统环境系统 物质循环 物质循环 东南大学通识教育课程东南大学通识教育课程环境与可持续发展导论环境与可持续发展导论 生态平衡的基本特征： 系统中物质与能量的输入、输出保持相对平衡 系统中物质与能量的流动保持合理的比例速度 系统中生物的种类和数量保持相对稳定 系统具有良好的自