环境生态学(复习重点)及环境监理总结报告

环境生态学导论由07环科班委整理第一章绪论环境生态学内容结构图环绪论生物与环境境生物圈中的生命系统生态系统生态学生生态系统服务人类对自然生态系统的干扰与生态恢复态受损生态系统的修复生态系统管理学生态环境保护与可持续发展所谓环境问题，是指人类为其自身的生存和发展，在利用和改造自然界的过程中，对自然环境破坏和污染所产生的危害人类生存的各种负反馈效应。生态破坏：不合理开发和利用资源而对自然环境的破坏以及由此产生的各种生态效应。环境污染：因工农业生产活动和人类生活所排放的废弃物造成的污染。人类社会的发展与环境问题的产生与演变：原始文明（渔猎文明）时期对自然的开发、支配能力极其有限和生活的漂泊是原始社会的特征。人类把自然视为神秘的主宰，他们无力与各种自然灾害的肆虐和饥饿、疾病及野兽的侵扰、危害抗争，此时人与环境的关系是人类对自然的适应，人类属于“自然界中的人”。农业文明时期随着农业的发展，农业文明出现了若干个文明中心，城市人口集聚，对粮食、燃料和建材的需求也随之大增。为满足这种需求，不得不砍伐森林，开垦更多的草原，生物的生存环境受到破坏或退化，甚至造成了某些物种的灭绝，许多文明中心也随着环境的破坏和资源的枯竭而走向衰落。这时的人已成为有能力“与自然对抗的人”。此时，社会、经济和人口、资源协调发展的问题已经开始，但还主要是生态破坏问题。这一时期被视为人类对生物圈的第一次重大冲击。人类对生物圈的第二次重大冲击进入现代工业文明后，小规模的手工业被大规模的机器生产所替代，以畜力、风能、水能为主的能源动力被以化石燃料为能源动力的机械所取代，这使生产力大大提高的同时，对自然资源的开发利用和对环境的影响发生了转折性的变化。第一次产业革命时期（蒸汽机时代）进入蒸汽机时代，推动了炼铁业、机器制造业和采矿业的迅速发展，使社会生产力得到空前的发展，城市规模迅速扩大，各种资源的需求量剧增，城市生态环境日趋恶化，而非城市区域的环境退化、资源耗竭、景观破坏，工业污染成为新问题，人类社会开始面临生态破坏和环境污染并存的格局，但从全球来看，这时的环境问题还是区域性的。第二次产业革命时期随着电的使用，尤其是两次世界大战刺激了许多新兴工业和科学技术突飞猛进的发展，使生产过程需要大量的能源、矿物质和各类自然资源，产品的消耗和使用也需要大量的能源作保障。尤其是化学工业的崛起，合成了大量自然界不存在的化学物质，严重破坏了生态系统及至整个生物圈的结构及功能，出现了许多震惊世界的环境公害事件，现在一些主要的全球环境问题就是这时开始积累的，环境污染与生态破坏的并存的格局也已由区域性扩展为全球性。环境问题产生的根源：环境问题是经济超速增长的结果环境问题是科学技术发展的结果环境问题是宗教鼓励人口增长和人对自然贪欲的结果环境生态学的定义：环境生态学是研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学理论，阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学。环境生态学的形成和发展：◆环境生态学的启蒙和诞生期◆环境生态学的发展初期◆环境生态学理论体系的完善和发展期◆环境生态学理论的实际应用期环境生态学的研究内容及学科任务：◆人为干扰下生态系统内在变化机制和规律研究◆生态系统受损程度及危害性的判断研究◆各类生态系统的功能和保护措施研究◆解决环境问题的生态学对策研究任务：研究以人为主体的各种环境系统在人类活动的干扰下，生态系统演变的过程、生态环境变化的效应以及相互作用的规律和机制，寻求受损生态环境恢复和重建的各种措施。环境生态学研究的热点问题：◆人为干扰的方式及强度◆退化生态系统的特征判定◆人为干扰下的生态演替规律◆生态系统服务功能评价◆生态系统管理◆生态规划和生态效应预测环境生态学的发展趋势：◆从静态的结构研究向动态的功能研究发展◆从描述现状的定性研究到预报未来的定量研究◆野外调查和室内实验相结合◆宏观研究和微观研究相结合◆生物学与地理、化学、物理和数学相互渗透◆运用自动化测试、计算机和遥感技术等现代化实验手段◆开展国际间的合作环境生态学的相关学科：◆生态学◆环境科学◆恢复生态学◆生态经济学◆其它生态学的概念及其及其研究对象：生态学(Ecology)是研究生物与其环境相互关系的科学。它是经典生物学的三大分支学科之一，是环境生态学的理论基础。这个定义是由德国博物学家E.Haeckel于1866年在其著作《普通生物形态学》(GenerelleMorphologieDerOrganismen)中首次提出的。生态学的理论基础是建立在进化论物种起源的自然选择和最适者生存两项基本原则之上。生态学的研究对象是生态系统，涉及所有的生命层次。生态学的学科体系：1、按生物的组织层次来分：个体生态学(Autoecology)、种群生态学(Populationecology)、群落生态学(Communityecology)、生态系统生态学(Ecosystemecology)、全球生态学(Globalecology)。2、按生物类群来分：植物生态学(Plantecology)、动物生态学(Animalecology)、微生物生态学(Microbiologicalecology)、人类生态学(Humanecology)等。3、按研究方向来分：生理生态学(Physiologicalecology)、进化生态学(Evolultionaryecology)、遗传生态学(Geneticecology)、行为生态学(Ethologyecology)等。4、按生物栖息环境来分：陆地生态学(Terrestrialecology)、海洋生态学(Marineecology)、河口湾生态学(Estuaryecology)、农田生态学(Farmlandecology)等。5、生态学与产业部门结合来分：农业生态学(Agroecology)、渔业生态学(Fisheryecology)、林业生态学(Forestryecology)、城市生态学（UrbanEcology）等。6、生态学与其他学科交叉来分：分子生态学(Molecularecology)、化学生态学(Chemicalecology)、数学生态学(Mathematicalecology)、经济生态学(Economicalecology)等。环境科学的概念：环境科学是研究和指导人类在认识、利用和改造自然中，正确协调人与环境相互关系，寻求人类社会可持续发展途径与方法的科学，它是由众多分支学科组成的学科体系的总称。随着可持续发展理论的提出和不断完善，环境科学的研究内容和学科任务等都得到许多新的发展，体现在三个方面：环境科学的资源观：认为整个环境都是资源；环境科学的价值观：首先认为环境具有价值，其次还认为发展活动所创造的经济价值必须与其所造成的社会价值和环境价值相统一；环境科学的道德观：提倡人与自然的和谐相处、协调发展、协同进化。环境科学的研究内容：◆人类与其生存环境的基本关系◆污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程及规律◆环境污染的危害◆环境质量的调查、评价和预测◆环境污染的控制与防治◆自然资源的保护与合理使用◆环境质量的监测、分析技术和预报◆环境规划◆环境管理应用环境学环境控制学环境工程学应用环境学环境控制学环境工程学环境污染防治工程技术及原理大气污染防治工程水污染防治工程固体废物治理及利用工程核工业环境工程噪声及热污染控制工程环境污染综合防治技术和环境规划环境系统工程环境水利工程环境经济学环境医学环境法学环境工效学环境学基础环境学环境社会学环境数学环境物理学环境声学环境学基础环境学环境社会学环境数学环境物理学环境声学辐射污染及其控制热污染及其控制环境化学环境生态学环境毒理学环境地质学恢复生态学：研究生态系统退化原因、退化生态系统恢复与重建技术及方法、生态学过程与机制的科学。它属于技术科学的范畴，着重关注恢复和重建生态系统的正向演替，以及关注生态工程学理论和技术的发展。生态经济学：研究生态经济系统运行机制和系统各要素间相互作用规律的科学。它是生态学和经济学相互交叉、渗透、有机结合形成的边缘学科，也是跨自然科学和社会科学的交叉学科。人类生态学：研究人与生物圈相互作用，人与环境、人与自然协调发展的科学。环境经济学：主要研究环境与经济的相互作用关系、环境资源价值评估及其作用、管理环境的经济手段、环境保护与可持续发展和国际环境问题等内容。污染生态学：以生态系统理论为基础，用生物学、化学、数学分析等方法研究污染条件下生物与环境间关系规律的科学。第二章生物与环境第一节地球上的生物生命的产生与进化:化学进化阶段原始生命形成的环境条件：地表具有还原性气体，有水蒸气、H2S、N2、CH4、NH3及H2等，没有O2，大气层很稀薄，没有臭氧层，紫外线照射强烈，昼夜及季节温差很大。1953年，S.L.Miller在实验室中让混有氨、甲烷和氢的水流经一个电弧，最后得到了甘氨酸、丙氨酸等氨基酸，为无机环境有机化提供了理论依据：在还原性大气中形成的各种有机物随着时间的推移越聚越多，有的会形成较为复杂的化合物，最后形成蛋白质和能够自我复制的核酸分子，即具有生命活性的大分子，这就是生命的开始。原始生命形态只能依靠分解复杂化合物时所释放的能量来维持自身的生存。生物学进化阶段从具有生命活性的大分子到细胞是生命进化中的关键，细胞出现后，生命就从化学进化过渡到生物学进化，进化过程就由变异、遗传、选择等因素所驱动。特别值得指出的是微生物在生命进化中的重要作用。地球上最早形成了以蓝藻门为主的光合自养生物，它们在原始海洋中繁殖、蔓延，消耗二氧化碳，产生分子氧，改变了大气成分，使气体由还原性逐渐变为氧化性，为绿色植物的登陆创造了条件；高空臭氧层的出现使陆生生物的生命有了保障，此后陆地上就出现了一片繁荣景象。生物种的概念：物种是指形态相似的个体的集合，并在自然条件下，同一种个体可自由交配产生可育的后代。不同物种之间存在明显的形态不连续性和不同形式的生殖隔离。物种的分化是生物对环境异质性适应的结果，一个种能代代相传，保持种性，取决于遗传物质或生化控制机制。由于环境的变动和一个种的分布区内环境的异质性，常会引起物种性状的改变，包括基因型和表现型两方面的改变。一个物种的性状随环境条件而改变的程度称为该种的可塑性。生物的协同进化：协同进化是指一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力，引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化。昆虫与植物间的协同进化大型草食动物与植物间的协同进化肉食动物与其食物间的协同进化互惠共生物种间的协同进化协同适应系统生物多样性：生物多样性是指生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性。遗传多样性：所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息。又可分为分子、细胞和个体三个层次。物种多样性：物种水平上的生物多样性，指多种多样的生物类型和种类。生态系统多样性：生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富程度。景观多样性：不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。影响生物多样性的因素：时间因子：地质历史年代越古老的地区，生物多样性高；相反，地质历史年代年轻的地区，生物多样性低。空间异质性因子：环境异质性越高，就会提高更多的生态位和更多的资源类型，从而可容纳更多的生物种类。气候稳定性因子：气候越稳定则生物多样性越高。生物因子：种间关系、种的生态位幅度等生物因素对生物多样性起着重要的作用。生产力因子：高的生产力能支持高的多样性。尺度因子：尺度不同（包括空间尺度和时间尺度）不同生物多样性也不同。：地球自我调节理论Gaia假说（Lovelock&Margulis）地球是一个Gaia，它是由地球生物圈、大气圈、海洋、土壤等各部分组成的反馈系统或控制系统，这个系统通过自身的调节和控制而寻求并达到一个适合大多数生物生存的最佳物理、化学环境条件。这个系统的关键是生物，尤其是微生物。地球表层的复杂性和多样性是由于生命和通过生命活动而表现出来，从而决定了它的自我调节、自我控制的功能。一旦生物消失，则这个Gaia也就消失了。新地球观由生物圈、岩石圈、大气圈、水圈组成的地球表层部分是一个远离物理学和化学平衡态的开放巨系统，生物圈是这个系统的中心，靠生命活动调节、控制和保持其相对的稳定。地质历史实质上是生物圈与其他圈层相互作用、协同进化的历史。多细胞生物出现以前，环境主要是以蓝细菌为主的单细胞生物调控，多细胞生物的作用是在维持大气圈和水圈成分的同时，加速了地球表面物质循环强度和能量储量，只是到了最近两千多年，人类改造环境的能力才迅猛提高。人类社会或人类文化系统已成为地球表层系统内一个特殊的组成部分，地球表层系统的未来状态越来越依赖人类社会的自觉行为。第二节环境的概念及其类型环境的概念：环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。构成环境的各要素，称为环境因子。在环境科学中，环境的主体是人类，环境是指围绕人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和。环境的类型：按环境的空间尺度分宇宙环境按环境的空间尺度分宇宙环境地球环境区域环境微环境内环境按环境的性质分能量环境物质环境按人类对环境的影响程度不同分自然环境人工环境半自然环境第三节主要环境因子生态作用光因子的生态作用及生物的适应光照强度的生态作用及生物的适应光谱成分的生态作用及生物的适应光照时间的生态作用及生物的适应温度因子的生态作用及生物的适应水因子的生态作用及生物的适应土壤因子的生态作用及生物的适应影响地球表面太阳辐射强弱的因素：大气成分：如臭氧、氧气、水汽、雨滴、二氧化碳和尘埃等。太阳高度角：太阳高度角越小，太阳辐射强度就越弱。黄赤交角：不同纬度、不同季节，每天接受的太阳辐射的时间呈周期性变化。地球表面的海拔高度、坡度、坡向和坡位等。光照强度的生态作用：对植物的生长及形态结构的建成有重要作用。促进细胞的增大和分化，影响细胞的分裂和伸长，从而影响植物体积的增大和重量的增加促进组织和器官的分化，制约着器官的生长和发育速度，使植物各组织和器官保持发育上的正常比例影响植物的发育对果实品质有良好的作用，增加果实的含糖量和耐贮性，且着色良好。植物对光照强度的适应类型：阳性植物：在强光环境中才能生育健壮的植物种类。阴性植物：在弱光条件下比在强光条件下生长良好的植物种类。耐荫性植物：在全日照下生长最好，但能忍耐一定荫蔽或在某生育期间需要轻度遮荫的植物种类。太阳辐射中的光谱成分：紫外线：波长290-380nm，占太阳辐射总量的7%。可见光：波长380-760nm，绿色植物光合作用的光谱范围，占太阳辐射总量的50%，红橙光和蓝紫光等称为生理有效辐射，绿光被称为生理无效辐射，红光有利于糖的合成，蓝光有利于蛋白质的合成。红外线：波长>760nm，占太阳辐射总量的43%。光谱成分的生态作用波长光色吸收特性生理生态效应>1000nm红外光被组织中的水吸收热效应1000-720nm远红光植物稍有吸收促进种子萌发，刺激植物延伸720-610nm红光被叶绿素强烈吸收对植物的光合作用和光周期有强烈的影响610-510nm黄橙光叶绿素吸收稍有下降对植物的光合作用和形态建成的影响稍有下降510-400nm蓝光被叶绿素与胡萝卜素强烈吸收能强烈影响光合作用，并抑制植物的生长，使之矮粗400-315nm绿蓝光被叶绿素与原生质吸收对光合作用稍有影响，对植物没有特殊效应315-280nm紫光被原生质吸收强烈影响植物形态建成，影响生理过程，刺激某些生物合成<280nm紫外光被原生质吸收大的剂量能使植物致死光照时间的生态作用：影响植物的开花－－光周期现象长日照植物：多起源和分布于温带和寒带地区短日照植物：多起源和分布于热带和亚热带日中性植物中日照植物：仅少数热带植物影响植物休眠和地下贮藏器官的形成短日照促进植物休眠，长日照能促进植物营养生长，促进节间伸长短日照的地下块茎植物，只有在短日照下才增粗膨大暗期长短与光间断、暗期间断对短日照植物和长日照植物的开花效应：光照时间与植物的引种：短日照植物由南方（短日照、高温）向北方（长日照、低温）引种时，出现营养生长期延长，发育推迟的现象；而由北方向南方引种时，则出现生育期缩短，发育提前的现象。长日照植物由南方向北方引种时，出现生育期缩短，发育提早的现象；而由北方向南方引种时，则出现生育期延长，发育延迟的现象。温度的生态作用：温度与生物的生长温度“三基点”：最低温度、最适温度、最高温度温度与生物的发育有效积温：K=(x-x0)y温度与生物的分布广温生物窄温生物温度与植物的引种：北种南移或高海拔向低海拔引种，要比南种北移或低海拔向高海拔引种容易成功，但必须注意提高产品品质。草本植物比木本植物容易成功；一年生植物比多年生植物容易成功；落叶植物比常绿植物容易成功。极端温度对生物的影响及生物的适应：低温对植物的伤害：寒害：零度以上的低温对植物的伤害。冻害：植物体冷却降温至冰点以下，使细胞间隙结冰而对植物的伤害。霜害：由于霜的出现而使植物受害。高温对植物的伤害主要是引起酶活性降低和功能紊乱、水分代谢失调、有毒物质积累、细胞膜透性增加和功能降低，光合与呼吸失调，加速生长发育，生长量减少，过高温度还能使蛋白质凝固等。植物对低温的适应：形态方面增加保护器官或物质：如鳞片、密毛、油脂等缩小身体体积：呈匍匐状、垫状或莲座状生理方面减少细胞水分，增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质改变吸收光谱带叶片变红，有利于吸收更多的热量植物对高温的适应：形态方面增加密绒毛和鳞片，过滤部分阳光改变树体颜色，反射部分阳光叶片垂直排列，减少光的吸收面积增加木栓层，起到绝热和保护作用生理方面降低细胞含水量，增加可溶性糖或盐的浓度提高蒸腾速率反射红外线动物对极端温度的适应：Bergman,srule：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体比生活在低纬度地区的同类个体大。Allen,srule：恒温动物身体突出的部分在低温环境中有变小变短的趋势。Gloger,srule：动物肤色在温暖潮湿的气候中表现为较深的颜色，在寒冷干燥的气候中表现出较浅的颜色。节律性变温对植物的影响：温周期现象：植物对温度有节奏的昼夜变化的反应春化作用：植物必须经过低温诱导才能进行花芽分化的现象物候：生物长期适应于温度的季节性变化节律而形成相应的生长发育节律休眠：生物的潜伏、蛰伏或不活动状态水循环及水的类型：水循环受太阳能、大气环流、洋流和热量交换所影响，通过蒸发、冷凝等过程在地球上不断地循环着，降水和蒸发是水循环的两种方式。生态系统中的水循环包括截取、渗透、蒸发、蒸腾和地表径流水的类型气态水、液态水、固态水水的生态作用：水是生物生存的重要条件水是生物体的重要组成部分水是生物代谢过程中的重要原料水是生物新陈代谢的介质水能保持植物的固有姿态水有较大的比热，缓和和调节生物体的体温影响植物的产品品质影响生物的数量和分布生物对水因子的适应:水生植物沉水植物水生植物沉水植物浮水植物挺水植物水环境的特点：弱光、缺氧、密度大、粘稠性高，温度变化平缓，能溶解各种无机盐类。陆生植物中生植物湿生植物阴性湿生植物阳性湿生植物旱生植物少浆液植物多浆液植物土壤因子的生态作用及生物的适应:土壤物理特性的生态作用土壤温度土壤水分土壤水分能直接被根系吸收利用土壤水分和溶解盐类一起构成土壤溶液,作为向植物供给养分的媒介.土壤水积极参与土壤中物质的转化过程土壤水分与土壤养分的有效性有关土壤水分能调节土壤温度土壤空气土壤质地与结构土壤因子的生态作用及生物的适应:土壤化学特性的生态作用土壤矿质元素土壤酸碱度通过影响矿质盐分的溶解度，而影响养分的有效性通过影响微生物的活动，而影响养分的有效性和植物的生长土壤有机质非腐殖质腐殖质植物对土壤因子的适应:盐碱土植物聚盐性植物盐碱土植物聚盐性植物泌盐性植物不透盐性植物酸性土植物中性土植物碱性土植物钙土植物沙生植物抗风蚀植物耐沙割植物抗日灼植物耐干旱植物耐贫瘠植物第四节生态因子的作用分析生态因子作用的一般规律：生态因子的综合作用生态因子的主导因子作用生态因子的直接作用和间接作用生态因子的阶段性作用生态因子的不可代替性和补偿作用生态因子的限制性作用：B.J.Lielig最小因子定律:植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量.应用的两个前提条件:只适用于严格的稳定状态必须考虑生态因子之间的补偿作用.如植物光合作用光照强度与二氧化碳浓度之间的关系Shelford耐性定律:生物的存在与繁殖要依赖于某种综合环境因子的存在,只要其中一项因子的量或质不足或过多,超过了某种生物的耐性限度,则使该物种不能生存,甚至灭绝.E.P.Odum对耐性定律的补充：同一生物对不同生态因子的耐受范围不同不同生物对同一生态因子的耐受范围不同，对主要生态因子耐受范围大的物种，其分布也广同一生物在不同的发育阶段对生态因子的耐受范围不同由于生态因子的相互作用，当某个生态因子不处于适宜状态时，则生物对其他生态因子的耐受范围会缩小同一生物种的不同品种长期生活在不同的生态环境会发生生态型的分化，以适应不同的环境，因而对多个生态因子的耐受范围会有所差异生态幅与耐受限度：生态幅是指生物种对环境因子适应范围的大小。主要由各个种的遗传特性所决定。生态学中，常用一系列形容词与不同生态因子配合来表示生态幅的相对宽度，如窄食性、窄温性、窄水性、窄盐性以及广食性、广温性、广水性、广盐性等。生态幅既对某一生态因子，又指环境条件的综合，一般是从生态适应的角度来说。生物耐受限度的调整：内稳态生物控制体内环境，使其保持相对稳定的机制。驯化通过自然驯化或人工驯化可改变生物的耐受限度。休眠通过休眠以躲避不利生态因子的影响。生物对生态因子的适应途径：生态适应生物为了适应环境的变化，从形态、生理、生化等方面作出有利于生存的改变。生物对环境条件适应的途径趋同适应：不同种类的生物，长期生活在相同或相似的环境条件下，常形成相同或相似的适应方式或途径。趋异适应：一群亲缘关系相近的生物有机体，由于分布地区的隔离，长期生活在不同的环境条件下，而形成了不同的适应方式或途径。生态型和生活型：生态型：同种生物的不同个体或群体，长期生存在不同的自然生态条件或人为培育条件下，发生了趋异适应，并经自然选择或人工选择而分化形成的形态、生理和生态特性不同的基因型类群。生活型：不同种的生物，由于长期生存在相同的自然生态条件或人为培育条件，发生了趋同适应，并经自然选择或人工选择而形成具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群。植物的生态型：气候生态型土壤生态型生物生态型生物的生活型：植物的生活型：（C.Raunkiaer）高位芽植物：休眠芽距地面25cm以上大高位芽植物：休眠芽距地面30m以上中高位芽植物：休眠芽距地面8~30m小高位芽植物：休眠芽距地面2~8m矮高位芽植物:休眠芽距地面0.25~2m地上芽植物：休眠芽距地面以上，25cm以下地面芽植物：休眠芽位于近地表的土层内地下芽植物：休眠芽位于较深土层或水中一年生植物：以种子越冬我国几种植物群落类型的生活型谱（生活型百分比%）

高位芽植物地上芽植物地面芽植物地下芽植物一年生植物热带雨林94.75.3000亚热带常绿阔叶林74.37.818.700温带落叶阔叶林52.05.038.03.71.3寒带暗针叶林25.44.439.626.43.2温带草原3.62.041.019.033.4亚高山草甸6.0074.013.07.0高山冻荒漠030.054.016.00第三章生物圈中的生命系统第一节生物种群的特征及其动态种群的概念及其特征：种群：在一定空间中同种个体的集合。它是物种存在的基本单位和演化单位，又是生物群落的基本组成单位。作为群体属性，种群具有如下特征：数量特征：种群的数量大小受出生率、死亡率、迁入率和迁出率四个基本参数影响，这些因素又受年龄结构、性别比例、内分布格局和遗传组成的影响。空间分布特征：具有一定的分布区域和分布方式。遗传特征：具有一定的遗传组成，是一个基因库。种群的群体特征：种群的大小和密度种群大小：种群全部个体数目的多少种群密度：单位面积或单位容积内某种群的个体数目绝对密度相对密度：D＝n/a·t粗密度：单位空间内的个体数目生态密度：单位栖息空间内的个体数目影响种群密度高低的因素环境中可利用的物质和能量的多少种群对物质和能量利用效率的高低生物种群营养级的高低种群本身的生物学特性种群的年龄结构和性别比例年龄结构：不同年龄或年龄组的个体在种群内的比例和配置状况性别比例：种群中雌性个体与雄性个体的比例第一性比：新生个体的雌雄比第二性比：幼体至个体成熟时的雌雄比第三性比：个体充分成熟时的雌雄比出生率和死亡率出生率：种群产生的新个体占总个体数的比率绝对出生率与相对出生率生理出生率与生态出生率死亡率绝对死亡率与相对死亡率生理死亡率与生态死亡率增长率（r）和内禀增长率（rm）增长率：单位时间内，出生率与死亡率之差内禀增长率：在理想条件下，由种群的内在因素所决定的，能够稳定达到的最大增长率生命表和存活曲线生命表：用于描述一群接近同时出生的个体（同生群）从出生到生活史结束的过程。种群数量增长模型：种群的世代净增殖率与种群增长率r=lnR0/T与密度无关的种群增长模型种群的离散式增长模型Nt=N0λtλ＝er种群的连续增长模型（指数式增长）dN/dt=rN或Nt=N0ert与密度有关的种群增长模型（Logistic增长）dN/dt=rN(1-N/K)或Nt=K/(1+ea-rt)种群增长模型:种群数量的实际动态：种群增长：种群数量的持续上升种群平衡：种群数量在相当长时间内维持在一个水平种群波动：种群数量在一定的最小和最大密度范围之间波动规则波动不规则波动种群暴发：种群数量在短期内迅速增长种群衰落和灭亡生态入侵：由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断地扩大，分布区逐步稳定地扩展。种群数量波动的调节机制：密度制约作用种内调节领域性群体行为种间牵制非密度制约作用生物种群的生态对策：为了适应环境，生物朝着不同方向进化的“对策”，称为生态对策（BionomicStrategies）,也称为生活史对策或繁殖策略。生态对策有两种极端的类型，即r-对策和K-对策，有利于发展较大的r值的对策，称为r-对策；有利于提高竞争能力的对策，称为K-对策。在极端的r-对策生物和K-对策生物之间存在着各种过渡类型，形成一个连续的谱带，称为r-K连续谱系。r－对策生物和K－对策生物的主要特征比较r-选择生物K-选择生物环境条件多变，不确定，难以预测稳定，较确定，可预测死亡率高，为随机的、非密度制约低，有选择的、密度制约生殖率高低种群密度随时间变动大，不稳定，远远低于环境容纳量水平随时间变化不大，常稳定于环境容纳量水平或附近种内、种间竞争强弱不一，一般较弱较强，激烈选择倾向发育快；增长率高；提早生育；体形小；一次繁殖；高繁殖率发育缓慢；竞争力高；延迟生育；体形大；多次繁殖；高存活率迁移能力强，适于占领新的生境弱，不易适应新的生境寿命短；通常少于一年长，通常大于一年对子代的投资小，常缺乏抚育和保护机制大，具有完善的抚育和保护机制能量分配较多地分配给生殖较多地用于逃避死亡和提高竞争能力r－对策者与K－对策者种群的增长曲线第二节种群关系★种内关系■种群内个体的空间分布格局■群聚与阿利氏原则■种内竞争与自疏■隔离和领域性■等级制★种间关系■种间竞争■捕食作用■寄生与共生★Meta－种群理论种群内个体的空间分布格局：随机型分布：S2/m＝1均匀型分布：S2/m＝0成群型分布：S2/m＞1群聚与阿利氏原则：群聚：种群内部个体朝一起集中的现象。群聚的生态学意义：群聚有利于提高捕食效率群聚可以共同防御敌害，增加每个成员存活的可能性群聚有利于改变小生境群聚有利于某些动物种群提高学习效率群聚能够促进繁殖阿利氏原则（Allee）一个物种种群的聚集程度和密度一样，随种类和条件而变化，过疏或者是过密都可能有限制性影响。种内竞争与自疏：竞争：生物为了利用有限的共同资源，相互之间所产生的不利或有害影响的现象。种内竞争的类型分摊竞争：无完全的胜利者，资源平均分配争夺竞争：竞争胜利者尽可能多的控制必需品最后产量恒值法则：Y＝W•d＝Ki-3/2自疏法则：W＝C•d-a=C•d-3/2隔离和领域性：隔离：种群内的个体、配偶或以某种方式结合的小群之间通常保留一定空间距离的现象。可减少竞争，防止因密度过大而耗尽资源，从而使空间利用趋于合理化。领域性：由个体、家庭或其他社群单位所占据的，并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间称为领域；生物的这种行为称为领域性。等级制：等级制：动物种群中各个动物的地位具有一定的顺序的等级现象，其基础是支配行为。等级制的生态学意义：减少频繁的争斗，减少内耗优势个体在食物、栖所、配偶的选择中均有优先权，从而保证了种内强者首先获得产生优势后代的机会，有利于种族的保存和延续维持优势个体的权威性，在生存斗争中具有积极意义种间关类型类型种1种2特征偏利作用+0种群1偏利者,种群2无影响原始合作++对两物种都有利,但非必然互利共生++对两物种都必然有利中性作用00两物种彼此无影响竞争:直接干涉型--一物种直接抑制另一物种竞争:资源利用型--资源缺乏时的间接抑制偏害作用-0种群1受抑制,种群2无影响寄生作用+-种群1寄生者,通常较宿主2的个体小捕食作用+-种群1捕食者,通常较猎物2的个体大种间竞争：高斯（G.F.Gause）假说:两个物种越相似,它们的生态位重叠就越多,竞争就越激烈。竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，即完全的竞争者不能共存。生态位理论：生态位：自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。空间生态位：表示划分环境的空间单位和一个物种在环境中的地位。营养生态位：物种在生物群落中的地位与功能作用，即物种与物种之间的营养关系。超体积生态位：物种在n维环境空间中的地位和功能作用。生态位理论：一个稳定的群落中占据相同生态位的两个物种其中一个终究要灭亡。一个稳定的群落中，由于各种群在群落中具有各自的生态位，种群间能避免直接的竞争，从而保证了群落的稳定。一个相互作用、生态位分化的群落系统，各种群在它们对群落的时间、空间和资源的利用方面，以及相互作用的可能类型方面都趋向于互相补充，而不是直接的竞争，因此由多个种群组成的群落要比单一种群的群落稳定。竞争的理论模型（Lotka-Volterra模型）dN1/dt=r1N1（K1-N1-N2）/K1dN2/dt=r2N2（K2-N2-N1）/K2竞争的四种结果：K1/α＜K2，K2/β＜K1，不稳定共存K1/α＜K2，K2/β＞K1，物种2取胜K1/α＞K2，K2/β＜K1，物种1取胜K1/α＞K2，K2/β＞K1，稳定共存捕食作用：一个种群对另一个种群的生长与存活产生负效应的相互作用。寄生作用：一个种（寄生者）寄居于另一个种（寄主）的体内或体表从而摄取养分维持生活的现象。共生原始合作：相互作用的两个种，双方获利，但不存在依赖关系。偏利共生：相互作用的两个种，仅对一方有利，对另一方无影响。互利共生：两物种相互有利的共居关系，并且特此间有直接的物质交流，相互依赖，相互依存。Meta-种群理论：玛他种群：生活在栖息地已破碎的，呈斑块状分布的种群，这一种群可由局部斑块中种群的不断灭绝和再迁入达到平衡而长期生存。玛他种群的两个基本要点：亚种群频繁地从生境斑块中消失亚种群之间存在生物繁殖体或个体的交流，从而使玛他种群在景观水平上表现出复合稳定性玛他种群动态的数学模型(Levins)：dP/dt=mP(1-P)-eP该模型的平衡值为：P=1-e/m式中，P为未灭绝的亚种群比例；m为与物种定居能力有关的常数（重建率）；e为与物种灭绝速率有关的常数。可见，只有当m≥e时，玛他种群才能维持，而如果m＜e时，则玛他种群将逐步灭绝。玛他理论的几个要点：玛他种群是指由一组空间上隔离，又相互有联系的局部种群所组成的种群。一个玛他种群要长期生存，组成的各个局部种群之间的迁入率必须大于各自的灭绝率。玛他种群越大（即组成该玛他种群的局部种群越多），种群能生存的时间越长。玛他种群的稳定性由局部种群之间的迁移率来维持，局部种群之间的迁移率越高，玛他种群的动态稳定性越高。组成玛他种群的局部种群所生存的栖息环境的不同对玛他种群的生存有重要作用组成玛他种群的局部种群之间的距离、动物的扩散能力对玛他种群的维持有重要作用。有一个大种群和许多小卫星种群所组成的玛他种群，如果大种群的数量足够大或互相之间有一定的扩散率，则对物种的保护十分有利。第三节生物群落生物群落的概念及其特征：生物群落是指在特定空间或生境下，具有一定的生物种类组成及其与环境之间彼此影响、相互作用而形成一定的外貌和结构，并具有特定功能的生物集合体。它具有如下基本特征：具有一定的外貌具有一定的种类组成具有一定的外貌具有一定的种类组成具有一定的群落结构形成一定的群落环境不同物种之间相互影响具有一定的动态特征具有一定的分布范围具有特定的群落边界特征群落的种类组成（成员型）：优势种和建群种对群落的结构和群落环境的形成具有明显控制作用的植物种，称为优势种，其中优势层的优势种称为建群种。亚优势种伴生种偶见种物种组成的数量特征：丰富度（多度）：表示一个种在群落中的个体数目。密度：单位面积上植物株数盖度：植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比频度：某个物种在调查范围内出现的频率高度、重量、体积优势度和重要值重要值＝相对密度＋相对频度＋相对盖度Drude的七级多度标准：Soc(Sociales)极多地上部分郁闭Cop(Copiosae)Cop1很多数量很多Cop2多数量多Cop3尚多数量尚多Sp(Sparsal)少数量不多而散生Sol(Solitariae)稀少数量很少且稀疏Un(Unicum)个别单株生物群落的结构：群落的外貌与季相随着气候的季节性交替变化，群落所呈现出的不同外貌称为群落的季相。决定群落外貌的因素植物的生活型和生长型组成群落的物种植物的季相植物的生活期生物群落的结构：群落的垂直结构，即群落的分层现象。植物群落层的分化主要决定于植物的生活型生物群落的结构：群落的水平结构群落在水平方向上配置状况或水平格局。由于环境的不均匀性，使得群落内各物种在二维空间中所呈现的不均匀配置称为群落的镶嵌性，分为融合型和轮廓型两类。两个或多个群落之间的过渡区域称为群落交错区。群落交错区内，种的数目及一些种的密度增大的趋势，某些种的活动强度和生产力增强的现象，称为边缘效应。第四节群落组成与结构的影响因素群落组成和结构的影响因素：干扰干扰是一个偶然发生的不可预知的事件，是在不同空间和时间尺度上发生的自然现象。干扰使群落造成缺口后，有的在没有继续干扰下会逐渐恢复，但缺口也可能被周围群落的任何一个种侵入和占有，并发展为优势者，哪一个种是优胜者则完全取决于随机因素，这称为对缺口的抽彩式竞争。中度干扰假说：中等程度的干扰水平能维持最高的生物多样性。生物因素竞争捕食空间异质性岛屿效应与MacArthur平衡说岛屿的种－面积曲线：S＝cAzMacArthur平衡说：dS/dt＝I－E第五节生物群落的演替生物群落演替的概念：随着时间的推移，生物群落内一些物种消失，另一些物种侵入，群落组成及其环境向着一定方向产生有顺序的发展变化过程，称为群落演替。在特定区域内，群落演替各个阶段由一种群落类型转变成另一种群落类型的整个取代顺序，称为演替序列；在演替过程中，最先出现的物种称为先锋种，在演替过程中出现的物种称为演替种或过渡种，通过演替最终达到的稳定群落称为顶极群落，在顶极群落中出现的物种称为顶极种。群落演替的类型：按演替延续的时间长短分世纪演替按演替延续的时间长短分世纪演替长期演替快速演替按演替的起始条件不同分原生演替次生演替按控制演替的主导因素分内因性演替外因性演替按群落的代谢特征分自养性演替异养性演替群落演替序列：旱生演替系列：地衣群落→苔藓群落→草本群落→木本群落水生演替系列：自由漂浮植物→沉水植物→浮叶根生植物→直立水生植物→湿生草本植物→木本植物生物群落演替理论：单元顶极论(H.C.CowleandF.E.Clements)多元顶极论(A.G.Tansley)顶极－格局假说(R.H.Whittaker)群落中的种群处于稳定状态群落演替达到演替趋向的最大值与生境的协同性高，相似的顶极群落分布于相似的生境中不同的干扰形式和不同的干扰时间所导致的不同演替序列都向类似的顶极群落汇聚在同区域内具有最大的中生性占有发育最成熟的土壤在一个气候区内最占优势群落演替过程中群落结构和功能的变化趋势

群落特征演替阶段顶极阶段

群落特征演替阶段顶极阶段群落能量学总生产量/群落呼吸大于1等于1生活史生态位特化宽窄总生产量/生物量高低生物大小小大单位能流维持的生物量低高生活周期短简单长复杂群落净生产量高低物质循环无机物循环开放封闭食物链线状牧食网状腐食生物与环境的物质交换快慢群落结构有机质总量少多腐屑在营养物再生中的作用不重要重要无机营养物生物外生物内内稳定性内部共生不发达发达物种多样性低高营养保持差好生化多样性低高抗干扰能力弱强层次性和空间异质性简单复杂熵高低生物群落演替的影响因素：植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性是群落演替的先决条件群落内部环境的变化是群落演替的动力种内和种间关系是群落演替的催化剂外界环境条件的变化是群落演替的诱因人类活动是重要的影响因素第四章生态系统生态学第一节系统和系统观系统的概念：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的有机整体。构成一个系统必须具备三个条件：具有两个以上的组分组分之间具有密切的联系各组分能以整体的方式共同完成特定的功能系统的基本特征：系统组分的整体性系统都具有一定的边界特征系统具有水平分离特性和垂直分离特性系统结构的有序性组成系统的各组分之间有一定的量比关系各组分通过各种联系相互作用、相互制约各组分、各层次分工合作，共同完成系统功能系统功能的整合性（系统的整合效应）系统的整体功能大于各部分功能之和的特性。系统结构和功能的可调控性生态系统的概念：生态系统（Ecosystem）：即生物群落与其生存环境之间，以及生物种群之间密切联系、相互作用，通过物质交换、能量转换和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构、执行一定功能的动态平衡体系。生态系统的概念是英国生态学家A.G.Tansley于1935年首次提出的，它成为当代生态学中最重要的概念之一，它强调系统中各组分的普遍联系。近年来，都把自然生态系统扩展为自然－社会－经济复合生态系统。生态系统的基本特征：具有一定的地区特点和空间结构具有时间变化特征具有自动调控功能同种生物的种群密度调控不同种群之间的数量调控生物与环境之间的相互适应调控生态系统是开放系统湿地生态系统富养沼泽中养沼泽湿地生态系统富养沼泽中养沼泽贫养沼泽城市生态系统以人为主体开放度大高能耗，以大量燃料供能为特征农业生态系统森林生态系统森林生态系统物种繁多、结构复杂生态系统类型多样生态系统稳定性高生产力高、现存量大、对环境影响大草地生态系统荒漠生态系统淡水生态系统海洋生态系统第二节生态系统的组成和结构生态系统的基本组成要素：非生物组分（non-livingenvironment）非生物环境：能源、气候、基质和介质物质代谢原料生产者（producers）：自养生物消费者（consumers）：大型异养生物分解者（decomposers）：小型异养生物食物链和食物网：生产者所固定的能量和物质，通过一系列吃与被吃的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物营养关系排列起来的链状顺序称为食物链(FoodChain)。食物链某一环节上的所有生物种的总和称为一个营养级(TrophicLevels)。多条食物链彼此交错连结形成的网状结构称为食物网(FoodWeb)。食物链的基本类型：草牧食物链(GrazingFoodChain)捕食食物链(PredatoryFoodChain)禾苗→蚱蜢→螳螂→黄雀→猫头鹰寄生食物链(ParasiteFoodChain)马→蛔虫→原生动物腐食食物链(SaprophytricFoodChain)稻秆→平菇→人混合食物链稻草→牛粪→蚯蚓→鸡粪→猪粪→鱼生态金字塔：由于能量通过食物链各营养级时逐级减少，所以如果沿着食物链，营养级由低到高，把每一营养级上的有机体的生物量或个体数量或所含能量按顺序排列起来，绘制成图，就会形成一个底部宽、顶部窄的金字塔形结构，这种结构称为生态金字塔。数量金字塔（pyramidofnumber）生物量金字塔（biomasspyramid）能量金字塔（energypyramid）第三节生态系统的基本功能生态系统中的能量流动：生态系统中能量的形式及相互转化：在物理学中，能量是指物质具有做功的能力。能量存在两种状态，即动能和潜能。生态系统中的能量来源：太阳辐射能辅助能除太阳辐射能以外，向生态系统所施加的其它一切形式的能量，称为辅助能。自然辅助能人工辅助能生物辅助能工业辅助能能量流动的基本规律：热力学第一定律（能量守恒定律）能量可以在不同介质之间被传递，在不同形式之间被转换，但它不能被创生，也不能被消灭，只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式，总量是恒定的。热力学第二定律（能量衰变定律）能量不可能从一种形式完全转化成另一种形式，在转化过程中总有一部分能量丢失，任何能量都不会以100%有效地转变为下一能级。生态系统中的初级生产过程：生态系统中的生产者通过光合作用把太阳辐射能转化为化学能，把无机物转化为有机物质的生产过程。初级生产量：单位时间单位面积上绿色植物通过光合作用合成有机物质的量，单位：g·m-2·a-1或J·m-2·a-1。生产量与生产力的单位一样，但在强调“率”时，应当用生产力。GP=NP+R生物量(Biomass)：在某一特定的的调查时刻单位面积上积存的有机物质的量。dB/dt=NP-H-D现存量(Standingcrop)：绿色植物的初级生产量扣除被植食动物取食的部分及枯枝落叶后所剩下的存活部分。生态系统中的次级生产过程：异养生物通过直接或间接摄食生产者所制造的有机物质，通过吸收、消化、再合成自身所需的有机物质的过程。P＝C－FU－RC＝A＋FUA＝P＋R次级生产的生态效率：利用效率增长率高、世代短、更新快的植物被利用的效率高草本植物＞木本植物浮游动物密度大，小型浮游植物被利用的效率高消费效率：脊椎动物＞无脊椎动物同化效率：肉食动物＞草食动物和腐食动物生长效率：草食动物＞肉食动物物质循环的基本概念：生物地球化学循环非生物界的各种化学元素，在不同层次、不同大小的生态系统内，乃至整个生物圈内，沿着特定的途径从环境到生物体，从生物体再到环境，不断地进行着流动和循环，构成生物地球化学循环。库与库存（S）生态系统中能量和物质在运动过程中，被暂时固定和贮存的场所，称为库，分为贮存库和交换库；在某一时刻，在某库中贮存的某种元素的量，称为库存。流与流速（F）物质在库与库之间的转移运动状态，称为流；在单位时间内，流进或流出某库的物质的量，称为流速。周转率（R）与周转期（T）系统达到稳定状态后，某库中的物质在单位时间内所流出或流入的量占库存总量的比例，称为周转率；周转率的倒数称为周转期。物质循环的基本类型：水循环气相型循环其贮存库是大气圈和水圈，具有全球性，是比较完全的循环。沉积型循环其贮存库是岩石圈和土壤圈，循环速度慢，是不完全的循环有毒物质的循环：生物放大作用各种有毒物质一旦进入生态系统后便立即参与物质循环，在循环过程中性质稳定、易被生物体吸收的有毒物质沿着食物链各营养级传递时，在生物体内的残留浓度不断升高，愈是上面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高的现象。化学农药对环境的影响：喷洒农药时，飘浮在大气中而对大气产生污染；进入水体对水生生物产生一定的影响；进入土壤后污染土壤，并可在生物体内富集；污染农畜产品；对农业自身产生危害，表现为益虫减少，主要害虫再次猖獗，次要害虫上升为主要害虫以及害虫的抗药性的产生等。化学肥料对环境的影响：化肥中的重金属元素对土壤产生污染；随地表径流进入水体，导致水体产生富营养化，并对地下水产生污染；在反硝化作用下产生氧化亚氮（N2O）而破坏臭氧层，同时氧化亚氮也是一种温室气体。生态系统中的信息传递：信息的概念及其基本特征：信息是指包含在情报、信号、消息、指令、数据、图象等传播形式中的新的知识内容。生态系统中，信息就是能引起生物生理、生化和行为变化的信号。信息主要具有如下特征：（1）传扩性；（2）永续性；（3）时效性；（4）分享性；（5）转化性。生态系统中信息的特点：信息种类多，贮存量大生态系统信息的多样性信息通信的复杂性生态系统中信息流动的过程和环节：信息的产生：只要事物存在，就会有运动，运动状态和方式的变化就产生信息。信息的获取：信息的感知和信息的识别。信息的传递：包括信息的发送处理、传输处理和接收处理等过程。信息的处理：为了不同目的而实施的对信息进行的加工和变换。信息的再生：利用已有信息来产生信息的过程。信息的施效：使信息产生效益的过程。生态系统中信息的类型及其传递：物理信息生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，生态系统中的各种光、声、热、电、磁等都是物理信息。化学信息生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息、协调各种功能，这种传递信息的化学物质通称为信息素。行为信息通过植物的异常表现和动物的异常行动传递的信息称为行为信息。营养信息生态系统中的食物链就是一个生物的营养信息系统。生态系统的自我调节：生态系统的稳定性：生态系统稳定性是指生态系统抵抗变化的能力以及受到干扰后返回平衡状态的能力。抗变稳定性：生态系统抵抗干扰和保护自身的结构和功能不受损伤的能力。弹性稳定性：生态系统被干扰或破坏后恢复到原来状态的能力。影响生态系统稳定性的因素：生物的种类与成分能流、物流途径的复杂程度与能量和营养物质的贮备生物的遗传性和变异性功能完整性及功能组分冗余信息的传递与调节生态系统的反馈调节：反馈是指系统的输出成分或信息被回送重新成为同一系统的输入成分或控制信息。正反馈：系统输出的变动在原变动方向上被加速的反馈。负反馈：系统输出的变动在原变动方向上被减速或逆转的反馈。生态系统中的正反馈有利于系统的发展，而负反馈能使系统在某一目标附近获得必要的稳定。生态平衡及其表现形式：生态平衡：在一定时间内，生态系统内的生物与生物、生物与环境之间高度的相互适应所维持着的一种协调和稳定状态。包括：时空结构上的有序性能流、物流的收支平衡系统自我修复、自我调节功能的保持，抗逆、抗干扰、缓冲能力强生态平衡的标志：在一定时期内，环境系统无大的灾变或潜伏灾变因子,各环境要素处在有规律的平衡变化过程中。生物群落的类别、种群数量及其结构稳定种群之间的关系处于协调状态。系统中的能量来源充足，并趋于积累增多，能量流动畅通并在各环节上均衡分布。系统生产力朝着逐步提高和增强的方向发展，生态结构与功能日趋适应,结构趋于复杂,系统处于欣欣向荣的发展中。系统具有较强的自我维持机制。生态平衡的三种状态：过熟稳态（相对静止稳态）适度稳态（动态稳态）非平衡稳态生态平衡失调：生态失调：原有的平衡关系被打破后，生态系统中各部分以及它们之间的联系所呈现出的不协调以至对立的状态。生态危机：由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能的失衡，从而威胁到人类的生存。结构上的标志：一级结构缺损结构上的标志：一级结构缺损二级结构受损功能上的标志：能量流动受阻物质循环中断第五章生态系统服务生态系统服务的定义：生态系统服务是指生态系统与生态过程所形成的及所维持的人类赖以生存的自然环境与效用。一般是指生命支持功能（如净化、循环、再生等），而不包括生态系统功能和生态系统提供的产品，但服务、功能与产品三者是紧密相关的。生态系统服务功能的概念是Holdern&Ehrlich于1974年首次提出的；GorgeMarsh是第一个用文字记载生态系统服务功能的人。1991年国际科学联合会环境委员会组织了一次关于如何开展生物多样性定量研究的会议，美国生态学会组织了以GretchenDaily负责的研究小组，出版了《生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性》一书。生态系统服务功能的主要内容：★有机质的生产与生态系统产品★生物多样性的产生与维护★调节气候★减缓旱涝灾害★减缓旱涝灾害★维持土壤功能★传粉播种★控制有害生物★净化环境★感官、心理和精神益处★精神文化的源泉生态系统服务功能价值的特征：★整体有用性★空间固定性★用途多样性★持续有用性★共享性★正负效益性生态系统服务功能价值的分类：McNeely分类系统UNEP分类系统Pearce分类系统OECD分类系统中国的价值分类系统总经济价值OCED生物多样性经济价值分类系统总经济价值对个人而言，价值的“对个人而言，价值的“有形性”减少使用价值非使用价值直接使用价值间接使用价值可直接消费的产品食物生物量娱乐健康功能效益生态功能防洪风暴防护将来的直接或间接使用价值生物多样性保护生境为后代保留使用价值和非使用价值的价值生境不可逆转的改变认识到继续存在的价值（如基于道德信念）生境濒危物种选择价值遗产价值存在价值直接使用价值间接使用价值直接使用价值间接使用价值潜在使用价值存在价值有机物质生产维持大气CO2和O2的平衡营养物质的循环与贮存水土保持涵养水源潜在选择价值潜在保留价值产品及加工品直接使用价值林业农业畜牧业渔业医药业工业消耗性利用价值服务价值旅游观光价值科学文化价值畜力使役价值总经济价值生态系统服务功能价值类型的内涵：直接价值显著实物型直接价值：以生物资源提供给人类的直接产品的形式出现。消耗性使用价值：没有经过市场而被当地居民直接消耗的生物资源产品的价值。生产性使用价值：经过市场交易的那部分生物资源产品的商品价值。非显著实物型直接价值：体现在生物多样性为人类所提供的服务。间接价值：生态系统的功能价值，常包括选择价值、遗产价值和存在价值。选择价值：个人和社会对生物资源和生物多样性潜在用途的将来利用。遗产价值：当代人为将来某种资源保留给子孙后代而自愿支付的费用。存在价值：人们为确保某种资源继续存在而自愿支付的费用。生态系统服务功能价值的评估方法：市场定价与替代花费法：市场价格法：市场价值法：以生态系统提供的商品价值为依据。费用支出法：以人们对某种环境效益的支出费用来表示该效益的经济价值。替代花费法：通过估算替代品的花费而代替某些环境效益或服务的价值。生产成本法：机会成本法：在利用某种资源的待选方案中，人们把失去使用机会的方案中能获得的最大收益称为该资源选择方案的机会成本。恢复和保护费用法：恢复和保护某种资源不受污染或破坏所需要的费用，作为该环境资源被破坏带来的经济损失。影子工程法：在生态环境破坏后，人工建造一个工程来代替原来的环境功能。生态系统服务功能价值的评估方法：环境偏好显示法：旅行费用法（TCM）：通过观察人们的市场行为来推测他们显示的偏好。享乐价格法（HPM）：通过人们为优质环境物品享受所支付的价格来推断某环境质量的价值。规避行为和防护费用法：防护费用（预防消费）购买环境的替代品搬迁生态系统服务功能价值的评估方法：条件价值评估（CVM）直接向调查对象询问对减少环境危害的不同选择所愿意支付的价值。即利用征询问题的方式诱导人们对物品的偏好，并导出人们对此物品的保存和改变而支付的意愿（WTP）从而诱导出公共物品的价值。也叫意愿调查法、权变评价法或应急评价法。条件价值法需解决的技术问题是采访的方式、调查问卷的设计、提问方式和数据统计分析。生态系统服务功能价值的评估方法：绿色国民经济账户：可持续收入与绿色GNP在不减少现有资本资产水平的前提下所必须保证的收入水平，这里的资本资产包括人工资本、人力资本以及环境资本。可持续收入/绿色GNP＝GNP－（预防支出＋恢复支出＋由于非优化利用资源而引起超额计算的部分）－（固定（人工）资产折旧＋自然资产折旧）环境调整的经济账户体系（SEEA）与环境发展指标(EDP)EDP＝GDP－固定资产消耗－非生产自然资产使用第六章人类对自然生态系统的干扰与生态恢复第一节干扰与干扰生态学干扰的定义：显著地改变系统正常格局的事件一个对个体或个体群产生的不连续的、间断的斩杀、位移或损害景观基本表现单元的突然变化，这种变化通过种群反映的明显改变而表述出来干扰是非连续的事件，它破坏生态系统、群落或种群的结构，改变资源、养分的有效性或者改变物理环境群落外部不连续存在、间断发生的因子的突然作用或连续存在因子超正常范围的波动，这种作用或波动能引起有机体、种群或群落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能受到损害或发生改变干扰的性质：干扰具有多重性，对生态系统的影响是多方面的干扰范围频率和周期干扰强度时间尺度干扰具有较大的相对性干扰具有明显的尺度性干扰可以看作是对生态演替过程的再调节干扰具有不协调性干扰在时空尺度上具有广泛性干扰的类型：按干扰的动因划分:自然干扰、人为干扰按干扰来源划分：内源性干扰、外源性干扰按干扰的性质划分：破坏性干扰、增益性干扰干扰的生态学意义：干扰有利于促进系统的演化干扰是维持生态系统平衡和稳定的因子干扰能调节生态关系干扰生态学及其学科任务：干扰生态学是研究各类干扰对生命系统作用规律的科学。其学科任务是通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，揭示不同干扰对生物个体、种群、群落和生态系统方式、机制及其退化的影响。其基本内容包括：研究特定生态系统的干扰因子类型、干扰状况和干扰体系研究生物个体对干扰的适应行为及其机制研究生态系统各组分对干扰的反应研究干扰与生态系统的发展进化研究干扰的生态学意义在生态管理中的应用第二节退化生态系统的类型及其成因退化生态系统是指在一定的时空背景下，生态系统受自然因素、人为因素或二者的共同干扰下，使生态系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的量变和质变，系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相反的位移。退化生态系统的具体表现为：生态系统的基本结构和固有功能的破坏或丧失、生物多样性下降、稳定性和抗逆能力减弱及生产力下降。退化生态系统的类型：裸地森林采伐迹地弃耕地沙漠及荒漠化采矿废弃地垃圾堆放场污染的水域退化生态系统的特征：种类组成发生改变结构简单化生物生产力下降土壤和小环境变坏生物之间的协调关系被打破第三节恢复生态学及其基本理论恢复生态学的概念：恢复生态学是研究生态系统退化的原因、退化生态系统恢复与重建的技术与方法、生态学过程与机理的科学。恢复生态学的学科任务是致力于研究自然灾变和人类活动压力下，受到破坏的自然生态景观的恢复和重建问题。恢复生态学的理论研究内容：生态系统结构、功能，以及生态系统内在的生态学过程与相互作用的机制的研究生态系统稳定性、多样性、抗逆力、生产力、恢复力与可持续性研究先锋群落与顶极群落的发生、发展机理与演替规律研究不同干扰条件下生态系统的受损过程及其响应机制研究生态系统退化的诊断及其评价指标体系研究生态系统退化过程的动态监测、模拟、预警及预测研究恢复生态学应用技术研究内容：退化生态系统的恢复与重建的关键技术体系研究生态系统结构与功能的优化配置及其调控技术研究物种与生物多样性的恢复与维持技术研究生态工程设计与实施技术研究环境规划与景观生态规划技术研究典型退化生态系统恢复的优化模式试验示范与推广研究恢复生态学中的几个重要概念：生态恢复：使受损生态系统恢复到较接近其受干扰前的状态的过程重建：去除干扰并使生态系统恢复原有的利用方式。它可以包括在不可能或不需要再现原貌的情况下营造一个不完全雷同于过去的甚至是全新的自然生态系统改良：改善环境条件以便使原有的生物生存，一般指原有景观被彻底破坏后的恢复改进：对原有的受损系统进行重新的修复，以使系统某些结构与功能得以提高更新：生态系统发育向新的水平或层次的演替再植：恢复生态系统的部分结构和功能，或恢复当地先前土地利用方式恢复生态学的基本理论：自我设计理论只要有足够的时间，随着时间的推移，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组织并会最终改变其组分。人为设计理论通过工程方法和植物重建，可直接恢复退化生态系统，但恢复的类型可能是多样的。生态学理论退化生态系统恢复和重建的原则：地域性原则生态学与系统学原则最小风险原则效益最大原则生态恢复的机理：首先是建立和完善生产者亚系统，因为它们能固定能量，并通过能量驱动水分循环，水分带动营养物质循环。这是生态恢复的必需条件和基础。在生产者亚系统建立的同时或稍后再建立消费者、分解者亚系统和微生境。临界阈值理论：在不同干扰或同种干扰的不同强度压力下，生态系统可从未退化状态向部分退化状态变化，当去除干扰后又可恢复到未退化状态，但从部分退化状态退化到高度退化状态要越过一个临界阈值，反过来，要从高度退化状态恢复到部分退化状态时将非常难，通常需要大量的投入。生态恢复的标准：可持续性（可自然更新）不可入侵性生产力提高营养保持能力强具有生物间的相互作用第七章受损生态系统的修复第一节受损生态系统的特征生态系统受损的主要形式：突发性受损跃变式受损渐变式受损间断式受损复合式受损受损生态系统的基本特征：物种多样性下降系统结构简单化食物网破裂能量流动效率降低物质循环不畅或受阻生产力下降其他服务功能减弱系统稳定性降低第二节受损生态系统的修复森林生态系统受损的原因及特点：受损的原因：自然灾害：病虫害、干旱、洪涝、地震等人类活动：土地开垦、采伐木材、矿山开采等受损森林生态系统的特点：生产力降低，生物多样性下降，调节气候、涵养水分、保育土壤、贮存营养元素的能力等生态功能明显降低。若受损程度轻，表现为逐步退化的形式；若受损程度较重，则表现为直接退化为裸地。受损森林生态系统的修复方法：封山育林林分改造透光抚育或遮光抚育林业生态工程技术的应用区域总体方案的设计时空结构设计食物链设计特殊生态工程的设计受损森林生态系统修复中应注意的问题：需综合考虑群落发育过程的主要因子合理施加人工干扰必须保持最低数量的成分和最小面积在考虑优势种或关键种的同时，还要注意互惠共生种要注意提高森林生态系统的抗逆性草地生态系统受损的原因及特点：草地生态系统受损的原因：人为干扰：过度放牧、垦殖和污染等以及农牧民为获得生活能源而对草原植被的刈割、搂草等自然因素：恶劣的气候条件受损草地生态系统的特点：植被退化：草地被破坏后，植被的密度和生物多样性下降土壤退化：由于风蚀、水蚀、土壤板结和盐碱化等造成的土壤物理性质和化学性质的变化，不能再支持生态系统的高生产力。受损草地生态系统的修复方法与技术：围栏养护，轮草轮牧重建人工草地实施合理的牲畜育肥生产模式河流生态系统受损的主要方式：河流生态系统受损主要来自人类在流域内的各种开发活动所产生的影响，主要包括对沿岸植被的破坏、点源和非点源的各种污染物对水域的污染、对水域中生物资源的过度利用、各种水利建设对河流自然生态功能和生态过程的改变等。受损河流生态系统的修复：建立沿岸绿化带，加强植被的生态功能人工清淤控制污染源科学调控河水流量和流速加强渔业管理湖泊生态系统受损的原因及表现：环境污染水利建设过度放养湖泊富营养化外来种的侵入受损湖泊生态系统的修复：严禁围湖造田营造林地，提高湖泊周围整个流域的植被覆盖率，减少面源污染的危害，增强涵养水分的能力加大人为调控湖泊水位的力度，尽量防止水位频繁地剧烈变化，维持湖泊的最低水位，防止湖泊干枯人工清淤矿区废弃地的修复：尾矿的综合利用从废弃物中进一步回收有价元素作为二次资源制取新形态的物质用作井下采空区的填充材料污染土壤的修复植被修复选择生长快、适应性强、抗逆性好的树种；优先选择固氮树种；尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种；既要考虑树种的经济价值，更要考虑树种的多功能效益。微生物的修复矿区废弃地的综合修复第三节生态工程与修复技术生态工程的内涵：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理，结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展。生态工程与环境工程、生物工程的比较工程类型传统工程环境工程生态工程生物工程基本单元自然系统、社会笑纹自然系统生态系统细胞基本理论工程学环境科学生态学遗传学、细胞生物学基本能源化石能化石能太阳能化石能基本费用大量大量合理大量设计特点人为人为人类辅助下的自组织人为控制结构任意污染源有机体遗传结构与自然关系破坏再污染协调、无污染干扰生物多样性减少改变保持或增加改变生态工程设计的生态学原理物种共生原理生态位原理物种共生原理生态位原理食物链原理物种多样性原理物种耐性原理景观生态学原理耗散结构原理限制因子原理生态因子综合作用原理生态工程设计的具体步骤：拟定目标本底调查自然资源条件社会经济条件生态环境条件模型分析与模拟工程可行性评价生态工程的技术路线：建立互利共生网络延长食物链（食物链加环）生产环：所加入的环可使非经济产品或废弃物直接生产出为人利用的经济产品。增益环：所加入的环虽不能直接生产出商品，但可加大或提高生产环的效益。减耗环：所加入的环能减少上一营养级的资源损耗。复合环：所加入的环节具有上述两种以上的功能。植物修复技术：植物萃取技术：金属积累植物或超积累植物将土壤中的金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上枝条部位的技术。根际过滤技术：利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属的技术。植物固定技术：利用超积累植物或耐重金属植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能技术。植物刺激技术：通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物降解的植物修复过程。植物转化技术：通过植物新陈代谢作用降解环境污染物的过程。第八章生态系统管理第一节生态系统管理的内涵生态系统管理的定义及内涵：生态系统管理是指在充分认识生态系统整体性与复杂性的前提下，以持续地获得期望的物质产品、生态及社会效益为目标，并依据对关键生态过程和重要生态因子长期监测的结果而进行的管理活动。生态系统管理的内涵：生态系统管理要求将生态学和社会科学的知识和技术，以及人类自身和社会的价值整合到生态系统的管理活动中生态系统管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统生态系统管理的效果可用生物多样性和生产力潜力来衡量生态系统管理要求科学家与管理者确定生态系统退化的阈值及退化的根源，并在退化前采取措施生态系统管理要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性的管理选择生态系统管理的时间和空间尺度应与管理目标相适应再生性原则循环利用性原则再生性原则循环利用性原则平衡性原则多样性原则人在生态系统中的双重性原则人在生态系统中的双重性原