《环境与生态》PPT课件.ppt

自然纪念物种起源出版150周年,09年11月24日是达尔文著作物种起源出版150周年，为了纪念这部进化论伟大著作的诞生，Nature推出达尔文纪念专刊BiodiversityinCrisis。2010年为国际生物多样性年，多位专家学者在本期专刊中就生物多样性的保护、现状等问题阐述了自己的观点。,1,2,第11讲环境与生态,第一节生物与环境第二节种群生态第三节生物群落第四节生境第五节生态系统第六节人类活动对环境和生态的影响,3,一、生物与环境,生态学是研究生物与环境之间相互作用的一门学科。包括：生物个体之间、群落之间、生物和非生物之间的相互作用。,生物,环境,改变,创造,温,光,气,土,水,4,生态学的研究范畴,分子水平,亚细胞水平,细胞水平,个体水平,种群水平,群落水平,生态系统,生物圈,5,生态学是一门有数百年历史的古老学科,1869年，德国动物学家Hackel提出ecologie1893(美)，一次生态学会议，把这个词简化确定为“ecology”。20世纪20-30年代：初具规模50年代：数学的引入，成为定量学科70年代以来：生态破坏所带来的环境问题日益严重和明显，生态学才引起全社会的重视,6,生态学的分支学科,基础生态学按组织层次分：个体生态学，种群生态学，群落生态学，生态系统生态学等按生物类别分：动物生态学，植物生态学，微生物生态学，真菌生态学等按栖息环境分：陆地生态学，海洋生态学，河口生态学，淡水生态学等,应用生态学污染生态学人类生态学城市生态学农业生态学资源生态学,7,生态因子,生态因子：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为、分布有着直接或间接影响的环境要素。主要包括：生物因子：生物种内和种间的相互关系。非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等。,8,生态因子的作用特点,综和性：每一个生态因子都是在与其他生态因子的相互影响、制约中起作用的。非等价性：总有1-2种因子起主导作用。不可替代性和互补性：每一种因子都是必不可少的，当其数量不足时可靠其他因子来补偿。限定性：某一生态因子的有益作用只限于生物生长发育的某一特殊阶段。,9,生物与环境关系的基本原理,生物势和环境阻力生物势：生物在没有任何限制的环境中增长的潜在速率环境阻力：环境对生物增长速率的限制因素谢尔福特耐受定理：生物对每种生态因子都有耐受上限和下限,10,生物与非生物因子的关系,温,水,土,季节、纬度昼夜、海拔,高沸点、高比热固态膨胀,无机、有机、微生物,气,结构（1000km)、成分（氮、氧、二氧化碳、水）作用（保护、保温、能源、材料）,光,光的强度（入射角、纬度、海拔）光的性质（红外线、可见光、紫外线）光的作用（升温、能量、致突变）,11,生物与水的关系,水生植物,水生动物,陆生植物,陆生动物,12,二、种群生态学,什么是种群？居住在一定地区的同一种类的相互作用的个体组成一个种群。种群特征：数量；年龄比；密度；性别比；分布状况关键特征是“数量”：种群生态学研究外界因子（生物的、物理的）对某一种群在一定地区中丰度和分布的影响。从而构造合理的种群变动模型，预测种群变化。,13,种群变动指数增长模型,14,种群变动逻辑斯蒂增长模型,加速阶段,减速阶段,平衡阶段,15,群聚分布,均匀分布,随机分布,种群的空间结构,16,种群统计学种群存活曲线,I、人：出生时死亡率低，一定年龄后死亡率增加II、松鼠：终身死亡率恒定III、蠔：出生时死亡率特高，然后死亡率剧减,17,种群生态学中关于人口的研究,工业革命后人口剧烈增长,1999年左右已经达到60亿,18,1800-2000中国人口增长总体上是按指数增长模型进行的,19,人口的年龄/性别结构与增长速率密切相关,金字塔形人口增长快,菱形人口零增长,20,1990年瑞典和墨西哥的人口年龄/性别结构,21,三、群落生态学,群落是指生活于某一特定地区的相互作用着的各种生物的总和。,22,竞争,竞争：各个种群生活在同一个空间，分享同样资源，在资源不足的情况下，表现出竞争关系。,23,避开竞争北美莺,五种北美莺同以云杉为生，分处不同的位置达到避开竞争的效果,24,避开竞争藤壶,两种藤壶分处海岸不同高度以避开竞争,25,捕食/被捕食,加拿大一家出产皮毛公司的销售记录反映了山猫和雪兔的数量消长,26,捕食者/被捕食关系使双方发展出多种适应性策略,27,共生,不同种群的个体之间，存在着长时间的紧密的相互关系，称为共生。共生又可按对双方的利害区分为：寄生：一方的生长带来对另一方的损害。互利共生：则是双方都从共同栖居中得益。合作：亦是双方互利的，但是两种生物体居住关系上已疏远一点。,28,寄生锥虫是一种原生动物，能引起睡眠病,29,寄生感染旋毛虫病，轻则恶心、呕吐，重则致死,30,寄主和寄生物,31,一只鸟里里外外寄生物约20多种,32,蚂蟥身上还有蚂蟥,33,互利共生蚂蚁和蚜虫,34,互利共生白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑,35,合作：牛尾鸟帮助犀牛清除寄生小虫,36,偏利共生：海边一种软虫,打洞捕获食物引来各种分享者,37,植化相克一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地,38,群落特征的描述是群落生态学的重要内容,外界因素也可能给群落面目带来巨大改变，如洪水、大火、冰河期、火山爆发等，在一阵突变消除某一地区几乎所有生物种群之后，我们可以观察到群落组成的变化群落演替。群落特征的描述包括以下几个方面：群落的组成：有哪些种群？各种群的个体数量如何？群落中的优势种群：往往是最显而易见的部分。群落的稳定性：经受干扰的内在潜力。群落的营养结构：着重表征群落内部各种群间关系。,39,一个湖泊演替成森林,裸底阶段,沉水植物阶段,浮叶根生植物阶段,挺水植物和沼泽植物阶段,40,四、生境,全球陆地，主要在气候和水分供应影响下，形成715种典型群落特征，称之谓“生境”。冻土带：即苔原，带状环北冰洋严寒区，我国没有。针叶林带：又称泰加林，冻土带以南，温带北缘以及高山。我国东北。落叶阔叶林带：温带多雨地区，我国东北南部，西南，东南沿海。,41,冻土带的短暂夏天也有色彩,42,林海雪原中的针叶林,43,四季分明的落叶阔叶林,44,生境,草原：温带少雨地区。我国东北南部，西南，东南沿海。稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。沙漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双版纳。,45,肥美的澳州大草原,46,非洲稀树草原,47,仙人掌是沙漠的特征,48,热带雨林是地球的宝贵资源,49,五、生态系统,一定地区内的所有生物和环境物理因素的总和称生态系统。研究生态系统着重于宏观方面，如能流、物质循环、生态系统的稳定性等。生态系统的基本组分：非生物成分：太阳辐射能，无机物质(大气、水)，有机物质生物成分：生产者，消费者，还原者,50,生态系统的基本组分,51,北极地区食物网,52,生态系统的基本特征,核心是生物群落地区特点和空间结构时间特征三大功能类群参与代谢活动动态平衡特征开放性,53,生态系统的初级生产力是有限的,54,生态系统中的能量传递效率低和单向逐级递减,55,生态系统中能量传递的效率大约为10%,56,素食者比肉食者节约能源,57,海洋生态系统生产力,生产者420108吨年,食草动物64108吨年,第1级食肉动物10108吨年,第2级食肉动物1.5108吨年,第3级食肉动物0.22108吨年,58,物质循环水循环,地球表面海洋面积占70，但淡水面积仅占34，人类正面临淡水缺乏的威胁,59,物质循环碳循环,60,物质循环氮循环,61,物质循环磷循环,62,生态系统的信息传递,种类物理信息化学信息营养信息行为信息,动物间的信息传递捕食居住防卫性行为群集,63,防卫甲壳虫喷出毒液,64,防卫蝴蝶用鲜艳的“眼睛”吓走敌人,65,生态平衡及调控,生态平衡：一个生态系统在特定时间内的动态平衡状态特征：动态平衡整体性生态平衡的失调和破坏生物种类成分的改变生态系统结构的破坏,66,生态系统的破坏过度捕杀,67,生态系统的破坏滥砍滥伐,68,如何解决生态平衡失调？,正确处理保持生态平衡与开发资源的关系正确安排环境供需相对平衡维持生物间的制约关系妥善处理部分与全局的关系，使生态系统处于优化状态,69,六、人类活动对环境和生态的影响,生态,环境,人类活动,人类活动造成环境恶化,人类活动造成生态破坏,环境恶化与生态破坏互相加剧,环境恶化与生态破坏威胁人类生存,70,酸雨造成死亡之湖（纽约州）,71,酸雨毁坏德国森林的50,72,酸雨带来一片凄凉景象,73,北美酸雨地区分布,74,臭氧层吸收太阳光中99的紫外线,中层,平流层,臭氧层,对流层,75,氟利昂极快地破坏臭氧层,76,南极上空臭氧洞还在继续增大,1990年南极上空平流层臭氧洞面积达9106平方英里，大约是美国国土面积三倍。1993年又扩大25。蒙特利尔协议签字国承诺逐年减少氟氯化碳的产量，直至完全停产。,77,人类的文明是建立在能源和其它资源的大量消耗上的,78,化石能源的消耗造成了温室效应,79,垃圾处理厂,80,环境污染事故寂静的春天,1939年，发明DDT1943年，DDT跳蚤斑疹伤寒1957年，二战后大面积灭蚊1961年，“SilentSpring”-RachelCarson，唤起了人类对环境污染的警觉。1970年，美国成立环保局1972年，颁令禁用DDT,81,飞机喷洒DDT杀蚊,82,DDT随食物链传播,水中DDT浓度310-6ppm,鹰体内DDT浓度25ppm,二十世纪十大污染事件,(1）北美死湖事件大面积酸雨区，造成湖泊生物大量死亡(2）卡迪兹号油轮事件油轮触礁漏油污染，造成海洋生态环境严重破坏(3)墨西哥湾井喷事件深海油井发生严重井喷，海洋环境严重污染(4）库巴唐“死亡谷”事件工业企业排放废水废气，污染环境，居民严重受害(5）西德森林枯死病事件因酸雨之害，德国有八十多万公顷森林被毁，大量儿童感染疾病,(6）印度博帕尔公害事件化工厂毒气泄漏，一周内2500人死亡，当时就有15万人受害，最终导致20多万人失明(7）切尔诺贝利核漏事件前苏联核电站发生核泄漏事故，在以后的十年中10万居民患肺癌和骨癌死亡(8）莱茵河污染事件化学公司仓库起火，剧毒农药钢管爆炸，造成莱茵河严重污染，生态严重破坏(9）雅典“紧急状态事件”雅典市中心二氧化碳浓度大幅度超标，雅典宣布进入紧急状态，车辆停驶、工厂停工、学校停课(10）海湾战争油污染事件海湾战争期间，科威特油田起火，原油在海面上形成油带，黑烟蔽日，海湾地区生态环境面临崩溃,切尔诺贝利核事故,1986年4月26日凌晨1时23分，切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸。8吨多强辐射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出。据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。,85,黑色创伤：死亡人数9万余人,核泄漏过程持续了10天，放射性物质散到乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯以及其他欧洲国家。全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响，27万人因此患上癌症，其中致死9.3万人,86,87,保护生态环境一场斗争,坦桑尼亚野生动物保护官员和没收的象牙,88,保护生态环境需要科技支持,阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的灌溉农业,中国的环境污染问题频发,09年8月，陕西省凤翔县，174名儿童铅中毒，1016名受检儿童中851血铅超标。年产铅锌20万吨的东岭集团陕西东岭冶炼有限公司，被疑与此有关。09年8月，湖南省浏阳市，2888人的有效检测结果中，尿镉超标509人。经专家确认湘和化工厂是造成镉污染的直接来源。09年9月，云南“九大高原湖泊”之一阳宗海，出现砷含量超标，水体严重污染已经降为劣五类水质。经初步确定，阳宗海水体砷污染主要来源是云南澄江锦业工贸有限公司。,89,90,可持续发展建立在生态平衡和持续基础上健康的经济发展,从工业文明过渡到生态文明,91,本讲摘要,生态学是研究生物与环境之间相互作用的一门学科。包括：生物个体之间、