第三章_生态学基础及其在环境保护中的应用

1、1第二章第二章 生态学基础生态学基础及其在环境保护中的应用及其在环境保护中的应用第一节第一节 生态学概述生态学概述第二节第二节 生态系统生态系统第三节第三节 生态平衡生态平衡第四节第四节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用2一、生态学的一、生态学的定义定义 生态学是研究生物有机体与其周围环境生态学是研究生物有机体与其周围环境（包括非生物和生物环境）（包括非生物和生物环境）相互关系相互关系的科学。的科学。 第一节 生态学概述3 这种关系是彼此相互影响、制约的一种这种关系是彼此相互影响、制约的一种辨证关系，其实质是彼此间通过物质、能量、辨证关系，其实质是彼此间通过物质、能量、信息等产

2、生联系。具体包括：信息等产生联系。具体包括：1. 1. 环境对生物的作用。环境对生物的作用。 如人参南引、橡胶北引如人参南引、橡胶北引2. 2. 生物对环境的反作用。生物对环境的反作用。 如植物改良土壤和气候如植物改良土壤和气候4二、生态学的研究对象二、生态学的研究对象 经典生态学研究的经典生态学研究的层次层次是个体、种群、是个体、种群、 群落、群落、 生态系统生态系统、生物圈、生物圈 种群种群在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合， 是物种存在的基本单位。 群落群落一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合， 植物群落 、动物群落、微生物群落 生物圈生物圈地球上的全部生物和一切适用

3、于生物栖息的场所 56三、三、 生态学的发展趋势生态学的发展趋势 向宏观和微观两极发展向宏观和微观两极发展； 与自然科学和社会科学高度交叉融合与自然科学和社会科学高度交叉融合； 强调理论与实践的结合强调理论与实践的结合。目前世界上最最关注的生态问题是：目前世界上最最关注的生态问题是： 1 1）全球气候变化；）全球气候变化； 2 2）生物多样性保护；）生物多样性保护； 3 3）构建可持续生态系统。）构建可持续生态系统。7 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构 食物链和食物网食物链和食物网 营养级和生态金字塔营养级和生态金字塔 生态效率生态效率 生态系统的

4、反馈调节和生态金字塔生态系统的反馈调节和生态金字塔第二节第二节 生态系统生态系统8一、生态系统的基本概念一、生态系统的基本概念 生态系统生态系统在一定空间在一定空间范围范围内，生物系统和环境系统内，生物系统和环境系统之间通过之间通过能量流动、物质循环、信息传递能量流动、物质循环、信息传递而形成的而形成的具有一定具有一定结构结构和特定和特定功能功能的整体。的整体。 9二、生态系统的特征二、生态系统的特征 是生物圈的一个主要结构和功能单位；是生物圈的一个主要结构和功能单位； 内部具有自我调节能力；内部具有自我调节能力； 能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大能量流动、物质循环和信息传递是生态

5、系统的三大功能；功能； 生态系统中生态系统中营养级营养级一般不会超过一般不会超过5-65-6个，个，whywhy？ 生态系统是一个动态系统。生态系统是一个动态系统。10三、生态系统的组成三、生态系统的组成（一）非生物组分（环境）：（一）非生物组分（环境）：光、温、水、气、土等光、温、水、气、土等（二）生物组分（二）生物组分 1. 1. 生产者生产者 2. 2. 消费者消费者 3. 3. 分解者分解者11（1 1）生产者生产者：指能利用无机物合成有机物，并把太阳能以生物化学能指能利用无机物合成有机物，并把太阳能以生物化学能的形式第一次固定到生物有机体中的自养生物，的形式第一次固定到生物有机体中的

6、自养生物，包括包括绿色植绿色植物和一些化能合成细菌。物和一些化能合成细菌。（2 2）消费者消费者：指直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物生存的生指直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物生存的生物，包括食草动物及食肉动物。物，包括食草动物及食肉动物。（3 3）分解者）分解者：指以动植物残体及其它有机物为食并将其分解为无机物指以动植物残体及其它有机物为食并将其分解为无机物的小型生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。的小型生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。生物组分生物组分12一个简单的陆地生态系统模式图一个简单的陆地生态系统模式图13 营养级：营养级：指处于食物链某一环节上的指处于食物链某

7、一环节上的所有生物的总和。所有生物的总和。绿色植物等生产者属于第一营养级；绿色植物等生产者属于第一营养级；以生产者为食的草食动物属于第二营养级；以生产者为食的草食动物属于第二营养级；食肉动物属于第三营养级或更高。食肉动物属于第三营养级或更高。1415食物链及食物网 食物链：食物链：在生态系统中，生物成员之间以在生态系统中，生物成员之间以食物营养关系食物营养关系彼此联系起彼此联系起来的序列，称为来的序列，称为食物链食物链。16食物网：食物网：在生态系统中，许多条食物链彼此相互交叉在生态系统中，许多条食物链彼此相互交叉而形成的复杂网状结构，称为而形成的复杂网状结构，称为食物网食物网。1718四、生

8、态系统的功能（一）能量流动（一）能量流动（二）物质循环（二）物质循环（三）信息传递（三）信息传递19（一）能量流动 在生态系统中，能量是沿食物链在生态系统中，能量是沿食物链单向单向流动，流动， 在流通过程中按在流通过程中按1/101/10定律递减。定律递减。 Lindeman Lindeman 定律：定律：在生态系统中在生态系统中, , 一个营养级到一个营养级到另一个营养级的能量转化效率通常为另一个营养级的能量转化效率通常为10%10%左右。左右。20 由美国学者林德曼(R. L. Lindeman)于1942年提出。在一个生态系统中，从绿色植物开始的能量流动过程中，后一营养级获得的能量约为前

9、一营养级能量的10%，其余90%的能量因呼吸作用或分解作用而以热能的形式散失，还有小部分未被利用。 21陆地食物链陆地食物链食碎屑者食碎屑者2223 生态金字塔生态金字塔能量金字塔：能量金字塔： 能量通过营养级能量通过营养级逐级减少，把通过逐级减少，把通过各营养级的能流量各营养级的能流量由低到高画成图，由低到高画成图，就成为一个金字塔就成为一个金字塔千卡千卡/ /平方米平方米. .年年数量金字数量金字塔：塔： 单位面单位面积内生产积内生产者和各级者和各级消费者的消费者的数目数目建立建立的金字塔。的金字塔。生 物 量 金 字生 物 量 金 字塔：塔：以单位面以单位面积上生产者积上生产者和各级消费

10、和各级消费者的者的生物量生物量建立的金字建立的金字塔。塔。24 典型的生态金字塔模型典型的生态金字塔模型2526（二）物质循环2728水循环29碳循环30氮循环31矿物质循环32（三）信息传递 在生态系统中，生物之间进行着信息交换和传递，可以通过在生态系统中，生物之间进行着信息交换和传递，可以通过分泌化学物质，也可以通过声音、行为等手段。可分为：分泌化学物质，也可以通过声音、行为等手段。可分为：1. 1. 物理信息，物理信息，如光、声如光、声；2. 2. 化学信息，化学信息，如性信息素、胡桃醌；如性信息素、胡桃醌；3.3. 行为信息，行为信息，如蜜蜂跳舞。如蜜蜂跳舞。33第三节第三节 生态平衡

11、生态平衡生态平衡：生态平衡：生态系统通过发育和调节达到的一种稳定状态，生态系统通过发育和调节达到的一种稳定状态，包括结构、功能以及能量输入、输出的稳定。包括结构、功能以及能量输入、输出的稳定。生态阈值：生态阈值：生态系统具有自我调节能力，但只能在一定范围 内、一定条件下起作用，如果干扰果大，超出了 生态系统本身的调节能力，生态平衡就会被破坏， 这个临界限度称为生态阈值。 （一）相关概念（一）相关概念34 生态系统平衡是一种动态平衡，因为能量流动和物质循环仍在不间断地进行，生物个体也在不断地进行更新。 现实中生态系统常受到外界的干扰，但干扰造成的损坏一般都可通过负反馈机制的自我调节作用使系统得到

12、修复，维持其稳定与平衡。 35 生态阈限的大小决定于生态系统的成熟程度。生态系统越成熟，它的种类组成越多，营养结构越复杂，稳定性越大，对外界的压力或冲击的抵抗能力也越大，即阈值高；相反一个简单的人工的生态系统，则阈值低。生态失调：生态失调：当外界干扰远远超过了生态阈限，生态系统的自我调节能力已不能抵御，从而不能恢复到原初状态时，称为“生态失调”。生态危机：生态危机：由于人类活动而导致局部地区甚至整个生物圈由于人类活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁人类的生存。结构和功能的失衡，从而威胁人类的生存。36 生态危机并不是指一般意义上的自然灾害问题，而是指由于人的活动所引起的环

13、境质量下降、生态秩序紊乱、生命维持系统瓦解，从而危害人的利益、威胁人类生存和发展的现象。 37（二）生态系统的反馈调节和生态平衡38反馈调节反馈调节 反馈调节：当生态系统某一成分发生变化，它必然引起其他成分出现一系列相应变化，这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分。 负反馈：系统中某一成分的变化所引起的其它一系列变化，结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化，使生态系统达到或保持平衡或稳态。 正反馈：系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来加速最初发生变化的成分所发生的变化，使生态系统远离平衡状态或稳态。如湖泊污染，导致鱼的数量因死亡而减少，由于鱼体腐烂，加重湖泊污染并引起更多鱼类的死亡。39负反馈是生态系统稳定的前提条件40（三）影响生态平衡的因素1. 1. 系统内生物种类及数量的丰富度系统内生物种类及数量的丰富度2. 2. 系统内生物与环境之间的平衡和协调系统内生物与环境之间的平衡和协调3. 3. 生态系统反馈调节的类型生态系统反馈调节的类型41第四节 生态学在环境保