第七章 自然地理学生物群落与生态系统(下).ppt

第七章生物群落与生态系统 主要内容 第一节地球的生物界第二节生物与环境第三节生物种群和生物群落第四节生态系统第五节陆地和水域生态系统第六节社会 经济 自然复合生态系统第七节生物多样性及其保护 本次课的内容提要 在前三节内容的基础上 学习生态系统的结构 功能 了解生态系统的反馈调节与生态平衡机制 并分别掌握陆地和水域生态系统的特征与分布规律了解农业 城市两大社会 经济 自然复合生态系统的基本特性掌握生物多样性的概念 价值等 从而了解如何保护生物多样性 第四节生态系统 1生态系统的概念2生态系统的组分和结构3生态系统的功能4生态系统的反馈调节与生态平衡 第四节生态系统 二战后 人口的增长对自然资源与环境造成了日益增强的压力 生态学和地理学也逐步参与解决相关的问题 20世纪前半期以生物的种群和群落维主要研究对象 从60年代开始则以生态系统为主要研究对象 1生态系统的概念 基本概念生态系统 在一定空间内生物成分 生物群落 和非生物成分 物理环境 通过物质循环和能量流动相互作用 互相依存而形成的一个生态学功能单位 整个生物圈就是由各种生态系统镶嵌而成的地球上最大的生态系统 生态系统的基本特点在一定限度内具有自我调节和自组织能力 是一个控制系统或反馈系统 是一个动态系统 早期阶段与晚期阶段有许多不同特征 池塘生态系统 1生态系统的概念 湿地生态系统 海洋生态系统 湖泊生态系统 陆地生态系统 美丽的神农架 2生态系统的组成和结构 生态系统的组分非生物成分 太阳辐射能 水 氧气 二氧化碳 无机盐类和有机物质 生物成分生产者 所有的绿色植物 蓝藻 少量光合细菌以及化学能合成细菌 是生态系统中的自养成分 消费者 各类动物 属于异样成分 根据食性又分为植食动物和肉食动物 植食动物 一级消费者 肉食动物 二 三 四级消费者 分解者 细菌 真菌和一些原生动物 也称为还原者 2生态系统的组成和结构 生态系统的组成成分 2生态系统的组成和结构 生态系统的结构食物链 生态系统中以生产者植物为起点 一些生物有机体通过食物的关系彼此联结而形成的一个能量与物质流通的系列即为食物链 食物网 若干个食物链彼此交织 错综联结形成复杂的能量与物质流通的网络 即食物网 营养级 在食物网中各食物链上凡属于同一级环节上的所有生物种 陆地生态系统食物网 2生态系统的组成和结构 生态系统结构的意义食物链是生态系统营养结构的形象体现 生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移 积累的原理和规律 食物网越复杂 生态系统抵抗外力干扰的能力就越强 反之亦然 3生态系统的功能 生态系统有机物质的生产绿色植物的初级生产绿色植物是有机物质的最初制造者 而植物物质是能量的最初和最基本的储存者 所以绿色植物被称为生态系统的第一性生产者或初级生产者 其生产量称为第一性生产量或初级生产量 消费者动物的次级生产各级消费者动物直接或间接利用初级生产的物质进行同化作用 把植物性物质转换为动物性物质 使自身得到生长 繁殖和物质和能量的贮存 3生态系统的功能 次级生产过程 3生态系统的功能 生态系统的能量流动基本特点能量在生态系统中和在物理系统中不同能量是单向流动的能量在生态系统内流动的过程是不断递减的 各营养级的生物量顺序向上递减构成生物量金字塔 能量在流动中质量逐渐提高 3生态系统的功能 生态系统的物质循环矿物元素在生态系统之间的输入和输出 它们在大气圈 水圈 岩圈之间以及生物间的流动和交换称生物地 球 化 学 循环 即物质循环 cyclingofmaterial 生物地球化学循环的三大类型水循环 主要存储库是水圈 气体型循环 主要存储库是大气圈 其次为海洋 属于气体型循环的物质主要有二氧化碳 氧 氮 氯等 沉积型循环 主要存储库是岩石圈和土壤圈 主要物质有磷 硫 碘 钾 铁 镁 钠 钙等 西德地区的水循环示意图 ClodiusandKeller 1951 3生态系统的功能 氮的循环 3生态系统的功能 化 泥碳 煤 大气中CO2 CO2 碳化作用 石油 水生植物光合作用 腐烂 燃料 呼吸作用 光合作用 腐烂 扩散 碳循环 carboncycle 3生态系统的功能 4生态系统的反馈调节与生态平衡 生态平衡当生态系统处于相对稳定状态时 生物之间和生物与环境之间出现高度的相互适应与协调 种群结构与数量比例持久地没有明显变化 能量和物质的输入和输出大致相等以及结构与功能之间相互适应并获得最佳协调关系 这种状态就是生态平衡 Ecologicalbalance 4生态系统的反馈调节与生态平衡 反馈机制 feedback 当生态系统中某一成分发生变化的时候 它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化 这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分 这个过程就叫反馈 负反馈 negativefeedback 是生态系统在受到一定干扰后恢复和保持其稳定平衡状态 正反馈 positivefeedback 生态系统受到内部或外界某因素的干扰引起了一些变化 这些变化反过来又加强了某些因素的干扰和所引起的那些变化 使生态系统远离平衡状态 4生态系统的反馈调节与生态平衡 两个负反馈之间的相互关系 狼 狼 兔 兔 植物 植物 狼饿死 狼吃饱 吃了较多兔子 吃了较少兔子 兔吃饱 兔饿死 吃了较少的草 吃了大量的草 负反馈 第五节陆地和水域生态系统 1 陆地生态系统2 水域生态系统按人类对系统影响程度可划分为自然生态系统和人工生态系统两大类 前者根据环境特征和生物的生态特征不同划分为陆地生态系统与水域生态系统 后者则划分为农业生态系统和城市生态系统 1 陆地生态系统 主要特征非生物环境具有极大的复杂性和更富于变化的特征 具有较高的平均生物生产量和巨大的生物物质积累量 动态变化较明显 包括季节性变化和其他类型的演替 相当明显的有规律的空间分布格局 1 陆地生态系统 分布规律 空间分布格局上带有明显的地带性分布规律 三向地带性纬度地带性 热量气候带的带状分布经度地带性 干湿地带性 海陆分布和大气环流等因素作用 垂直地带性 海拔升高温度和气体逐渐降低 风速和太阳辐射加强 降水量先增加后减少 1 陆地生态系统 主要类型热带雨林热带稀树草原亚热带常绿阔叶林温带落叶阔叶林 北方针叶林温带草原荒漠冻原 陆地生态系统的分异 2水域生态系统 主要特征环境比较均一 变化比较和缓 并较少出现极端情况 水具有流动性和较大热容量 大多数第一性生产者是各种浮游藻类 常出现颠倒的生物量金字塔 即较高营养级 如鱼类 的生物量大于生产者的生物量 是陆地生态系统不具备的特征 2水域生态系统 主要类型淡水生态系统包括河流湖泊细流河水库等 按水的运动分类 流水生态系统 江河与溪流等 静水生态系统 湖泊 水库和池塘等 海洋生态系统 湖泊生态系统示意图 2水域生态系统 海洋生态系统分布图 第六节社会 经济 自然复合生态系统 1农业生态系统2城市生态系统在一定的社会经济和科学技术条件下 经过人们的干预把自然生态系统分别改造为农业生态系统和城市生态系统 它们以人为核心 以自然环境为基础 进行频繁的社会和经济文化活动 并且彼此结合共同形成为一个复杂的整体 1农业生态系统 基本概念是指在人类活动的干预下 一定区域的农业生态群体与其周围自然和社会经济因素彼此联系 相互作用而共同建立起的固定 转化太阳能 获取一系列农副产品的人工生态系统 以作物栽培为主体的农田生态系统最为重要 1农业生态系统 农田生态系统的主要特征生物成分显著变化 系统结构明显简化 是一个能量和物质大量流通的开放系统 生物生产量一般较高 具有明显的地域性特点 人是农田生态系统的核心 社会因素起重要的导向作用 1农业生态系统 生态农业按照生态学和生态经济学原理 应用系统工程等现代化科学技术 把传统农业技术和现代农业先进技术相结合而建立起来的一种多层次 多结构 多功能 具有良好经济效益 生态效益和社会效益的集约经营管理的综合农业生产体系 生态农业的优势整体性协调性地域性高效性 控制性层次性稳定性改善生态环境 1农业生态系统 中国现有生态农业系统类型生物立体共生型 充分利用生物的共生互惠关系 物质能量多层分级利用型 利用生态系统内能量循环和物质循环规律 基塘式水陆结合型区域整体规划的综合型生态农业系统 2城市生态系统 基本概念城市生态系统 以人为主体 充分利用空间和集约人口 经济 科学技术与文化的地域大系统 组成成分 2城市生态系统 主要特点城市生态系统以人为主体 生物量常具有倒金字结构 城市生态系统缺乏生物成分 食物链 网 变得比较简短 系统的稳定性差 并且还使其生物量常常具有倒金字塔结构 城市是一个高度耗能和需要大量物质输入并有产品输出的开放系统 能量和物质流动巨大 转换迅速 城市生态系统虽然是深受人类调控的典型人工生态系统 但是依赖性强 独立性弱 自我调节能力小 是人类对陆地自然生态系统影响最强烈的地方 2城市生态系统 城市生态系统 第七节生物多样性及其保护 1生物多样性的概念2生物多样性的价值3全球生物多样性概况及受威胁现状4生物多样性的保护 1生物多样性的概念 生物多样性 Biologicaldiversity 是指在一定时间和一定地区所有生物 动物 植物 微生物 物种及其遗传变异和生态系统的复杂性总称 遗传多样性 基因多样性 是指存在于生物个体内 单个物种内以及物种之间的遗传变异的总和 物种多样性 物种水平上的生物多样性 一个地区内物种的多样化 生态系统多样性 生境的多样性 生物群落多样性和生态过程的多样性 2生物多样性的价值 直接使用的价值 给人类提供了食物 纤维 药物 如各种中药 维生素 鱼油等 和燃料 建材等的使用价值 这些是人们普遍认识的 间接使用价值或生态功能 非消耗性利用价值 如改善人类生存环境 维持自然界生态平衡等 潜在价值或选择价值 为后代再利用生物多样性方面提供选择机会 3全球生物多样性概况及受威胁状况 在恐龙时代 平均每1000年才有一种动物绝种 20世纪以前 地球上大约每4年有一种动物绝种 现在平均每天有20 30种生物绝迹 近150年来 鸟类灭绝约80种 近50年来 兽类灭绝了近40种 近100年来 物种灭绝的速