生态学基本原理解析课件

生态学基本原理生态学基本原理 生态学基本原理1 1 思思 考考为什么要学习生态学？思 考为什么要学习生态学？2 2空气污染加剧空气污染加剧 林立的烟囱排放出滚滚浓烟 空气污染加剧 林立的烟囱排放出滚滚浓烟 3 3水资源短缺水资源短缺 10月28日，一位长沙市民行走在湘江长沙段一片干涸的河床上。水资源短缺 10月28日，一位长沙市民行走在湘江长沙段一片干4 4水污染严重水污染严重 因水体污染致死的白洋淀鱼群 水污染严重 因水体污染致死的白洋淀鱼群 5 5固体废物排放量大固体废物排放量大 2030年中国城市垃圾将达4.8亿吨/年。固体废物排放量大 6 6城市噪声污染严重城市噪声污染严重 城市噪声污染严重 7 7自然植被破坏自然植被破坏 位于山西省新绛县境内的马首山，因山的形状酷似马头而得名。过去，它是个山清水秀、泉水叮咚的好地方。然而，自1993年这里发现磁铁矿后，一些非法采矿者便成群结队来到这里，疯狂地私挖滥采，使生态环境遭到严重破坏,事故不断发生,给当地村民生活带来巨大灾难。据不完全统计，仅2004年到2005年，附近村里就有13人在矿上干活死于非命，至于外地的四川、陕西、湖北等民工，保守讲近年也有五十多人，而且隐瞒不报或少报，赔点钱就了事。野蛮的开采方式自然植被破坏 位于山西省新绛县境内的马首山，因山的形状酷似马8 8沿山路可以看到，山上的植被被剥离得七零八落，原本可耕种的土地被随意倾倒的矿渣所埋掉。山下选矿厂的石渣、石沙堆积如山，泄洪渠道被堵死，浇地的渠道被破坏，过去的水田已成为旱地，一些石渣冲入良田已无法复垦。植被惨遭破坏沿山路可以看到，山上的植被被剥离得七零八落，原本可耕种的土地9 9大山的根脉已被挖断大山的根脉已被挖断1010矿工们住的地方矿工们住的地方1111个体生态原理个体生态原理种群生态原理种群生态原理群落生态原理群落生态原理系统生态原理系统生态原理景观生态原理景观生态原理生态设计案例赏析生态设计案例赏析生态设计创新实践训练生态设计创新实践训练个体生态原理1212一、个体生态原理一、个体生态原理环境对生物的综合作用环境对生物的制约生物对环境的适应性生物对环境的生态效应一、个体生态原理环境对生物的综合作用13131 1 环境对生物的综合作用环境对生物的综合作用生态因子环境中对生物生长发育产生影响的要素。（气候、地形、土壤、生物、人为）生存因子生态因子中生物生存不可缺少的因子。交互作用不可替代作用主辅作用直接间接作用阶段性作用1 环境对生物的综合作用生态因子环境中对生物生长发育产生14142 2 环境对生物的制约环境对生物的制约（1）最小因子定律（木桶原理）生物生长取决于数量最不足的营养物质。2 环境对生物的制约（1）最小因子定律（木桶原理）1515限制因子：某一数量最不足的营养物质，由于不能满足生物生长的需要，不仅限制了生物的生长，而且也将限制其它处于良好状态的生态因子发挥作用，这一生态因子就是限制因子。限制因子：某一数量最不足的营养物质，由于不能满足生物生长的需1616 任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当接近或达到某种生物的耐受限度时，就会使该生物衰退或不能生存。（2）耐性定律 任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当接近1717低低低低 梯度梯度梯度梯度 高高高高不能耐受带不能耐受带不能耐受带不能耐受带耐性上限耐性上限耐性上限耐性上限耐性下限耐性下限耐性下限耐性下限最最最最适适适适范范范范围围围围不能耐受带不能耐受带不能耐受带不能耐受带生生生生理理理理紧紧紧紧张张张张带带带带生生生生理理理理紧紧紧紧张张张张带带带带每个物种对生态因子适应范围的大小称为生态幅。低 梯度 高不能耐受带耐性上限耐性1818耐性定律的补充原理：任何一种生物对不同生态因子的耐性范围不同。同种生物在不同的生育阶段对生态因子的耐性范围不同。由于生态因子间的相互作用，当某一生态因子不是处于最适状态时，生物对其他生态因子的耐性范围将会缩小。耐性定律的补充原理：任何一种生物对不同生态因子的耐性范围不1919对多个生态因子耐性范围都很宽的生物，其地理分布范围也很广。同一生物种的不同品种，长期生活在不同的生态环境下，其耐性范围会发生变化，产生生态型的分化。生态学基本原理解析课件20203 3 生物对环境的适应性生物对环境的适应性趋异适应同一种生物的不同个体群，由于分布地区的间隔，长期接受不同环境条件的综合影响，不同个体群之间所产生的相应的生态变异。趋同适应不同种类的生物生长在相同的环境条件下，往往形成相同（或相似）的适应方式和途径。3 生物对环境的适应性趋异适应同一种生物的不同个体群，由2121（1）生态型趋异适应 同种生物的不同个体群，长期生存在不同的自然生态条件或人为培养条件下，发生趋异适应，并经过自然选择和人工选择，所形成的生态、形态和生理特性不同的基因型类群，称为生态型。（1）生态型趋异适应2222（2）生活型趋同适应 不同生物由于长期生存在相同的自然环境条件或人工培养条件下，发生趋同适应，并经过自然选择和人工选择，而形成的具有相似的形态、生理、生态特性的物种类群，称为生活型。（2）生活型趋同适应2323 生态型是一种种以下的分类单位，一个物种可能有几种不同的生态型。一般分布区域越广的生物种，其生态型越多。生活型着重从外貌上进行区分，是一种种以上的分类单位，一种生活型往往具有多种不同的生物。生态型是一种种以下的分类单位，一个物种可能有几种不同2424城市植被保护和净化环境的生态效益：（1）改善小气候 （2）吸收二氧化碳，释放氧气（3）净化空气（4）减弱噪声（5）涵养水源，保持水土（6）净化水体（7）防风固沙 4 4 生物对环境的生态效应生物对环境的生态效应城市植被保护和净化环境的生态效益：4 生物对环境的生态效应2525l一棵50年树龄的树，产生氧气的价值约31,200美元；吸收有毒气体、防止大气污染价值约 62,500美元；增加土壤肥力价值约31,200美元；涵养水源价值37,500美元；为鸟类及其他动物提供繁衍场所价值31,250美元；产生蛋白质价值2,500美元，除去花、果实和木材价值，总计创值约196,000美元。一棵树的生态价值一棵树的生态价值一棵50年树龄的树，产生氧气的价值约31,200美元；吸收有2626二、种群生态原理二、种群生态原理1 1 什么是种群？什么是种群？生物种群是指一定时间内，占据一定空间，具有相似的形态、生理和生态特性，并能相互交配繁殖后代的同一个生物种的一群个体。二、种群生态原理1 什么是种群？生物种群是指一定时间2727（1）均匀型（2）随机型（3）成群型 均匀成群型、随机成群型、群集成群型2 2 种群分布方式种群分布方式（1）均匀型2 种群分布方式2828城市人口的分布格局城市人口的分布格局29293 3 种群增长规律种群增长规律 种群增长主要表现有两种形式，即指数增长和种群阻滞增长。其中：种群的指数增长，也称为J型增长。种群的阻滞增长，也称为S型增长或逻辑斯谛增长。种种种种群群群群密密密密度度度度时间时间时间时间J J型增长型增长型增长型增长时间时间时间时间环境容纳量环境容纳量环境容纳量环境容纳量S S型增长型增长型增长型增长3 种群增长规律 种群增长主要表现有两种形式，即指数增3030人口增长属于哪一种增长类型？地球上人口的环境容纳量究竟有多大？人口增长属于哪一种增长类型？31314 4 生态对策生态对策r对策：个体小，寿命短，生长迅速，存活率低，但增殖率（r）高，具有较大的扩散能力，适应于多种栖息环境，种群数量常出现大起大落的突发性波动。k对策：个体较大，寿命长，存活率高，适应于稳定的栖息生境，不具较大扩散能力，但具有较强的竞争能力，种群密度较稳定，常保持在k水平。4 生态对策r对策：个体小，寿命短，生长迅速，存活率低，但增32325 5 种间相互作用种间相互作用作用类型相互作用的一般特征中性作用两个种群彼此都不受影响竞争：直接干涉型 两个种群相互抑制竞争：资源利用型 资源缺乏时间接相互抑制偏害作用物种1受抑制，物种2不受影响寄生作用寄生者得利，宿主受害捕食作用捕食者得利，猎物受害偏利作用共生者得利，宿主无影响原始合作二者均有利，但不发生依赖关系互利共生双方都有利，且彼此依赖5 种间相互作用作用类型相互作用的一般特征中性作用两个种群33336 6 种群调节种群调节（1）种内调节：行为调节、生理调节、遗传调节（2）种间牵制（3）环境影响 一般来说，生态系统越复杂，调节机制就越多，越有利于种群的稳定。6 种群调节（1）种内调节：行为调节、生理调节、遗传调节3434兔数量减少兔数量减少兔吃少兔吃少量植物量植物兔因饥兔因饥饿死亡饿死亡兔的食兔的食物增加物增加植物减少植物减少植物增加植物增加兔数量增加兔数量增加兔吃大兔吃大量植物量植物狼数量下降狼数量下降狼数量增加狼数量增加狼因饥狼因饥饿死亡饿死亡狼的食狼的食物增多物增多狼吃少狼吃少量的兔量的兔狼吃较狼吃较多的兔多的兔种间牵制兔数量减少兔吃少兔因饥兔的食植物减少植物增加兔数量增加兔吃大3535三、群落生态原理三、群落生态原理什么是群落？种群和群落有什么区别与联系？群落=生态系统？三、群落生态原理什么是群落？3636 一定地段上所有生物种群的集合，就形成一个生物群落。种群+种群 群落 一定地段上所有生物种群的集合，就形成一个生物群落。37371 1 群落的基本特征群落的基本特征（1）有一定的种类构成（2）有一定的外貌和结构（3）有一定的边界（4）有一定的分布范围（5）不同物种之间相互影响（6）具有形成群落环境的功能（7）有一定的动态特征1 群落的基本特征（1）有一定的种类构成38382 2 群落结构群落结构（1）垂直结构 群落的分层结构愈复杂，对环境利用愈充分，提供的有机物质也愈多，群落分层结构的复杂程度也是生态环境优劣的标志。2 群落结构（1）垂直结构3939（2）水平结构 镶嵌性形成的原因：亲代的扩散分布习性 环境异质性 种间相互作用 自然界中群落的镶嵌性是绝对的，而均匀性是相对的。（2）水平结构自然界中群落的镶嵌性是绝对的，而均匀性是相对的4040（3）时间结构 表现为季相和时相。（3）时间结构41413 3 群落演替群落演替 群落演替是指生态系统内的生物群落随着时间的推移，一些物种消失，另一些物种侵入，出现了生物群落及其环境向着一定方向有顺序的发展变化过程。量变 质变3 群落演替 群落演替是指生态系统内的生物群落随着时间4242 原生演替：在从未有过任何生物的裸地上开始的演替。次生演替：在原有生物群落破坏后的地段上进行的演替。原生演替：在从未有过任何生物的裸地上开始的演替。4343 原生演替常要经过上千年以上时间发展才能达到顶极群落，次生演替进程较快，可以在数百年甚至数十年内完成。原生演替常要经过上千年以上时间发展才能达到顶极群落44443 years after fireMatured forest15 years after fire15 years after fireWith plantingWithout plantingFailed planting3 years after fireMatured fore4545草本、灌木、白桦幼树、落叶松草本、灌木、白桦幼树、落叶松/樟子松幼苗群落樟子松幼苗群落多种草本混发多种草本混发小叶章、莎草群落小叶章、莎草群落草本、灌木、白桦幼苗群落草本、灌木、白桦幼苗群落针阔幼树针阔幼树+灌木灌木+草本混生群落草本混生群落针阔幼树针阔幼树+灌木混生群落灌木混生群落针叶林针叶林+灌木灌木火后火后1年年火后火后2年年3年年5年年10年年20年年100年年草本、灌木、白桦幼树、落叶松/樟子松幼苗群落多种草本混发小叶4646重度火烧迹地的不同更新过程Coniferous forest Broad-leaved forest mixed with shrubs and herbs 10 yearsNatural regeneration540 yearsMixed forest100200 yearsBroad-leaved forest mixed with a few conifer30120 yearsBurned blank30 yearsHuman planting2080 years Mixed forestHuman planting with selected harvesting of broad-leaved trees and shrubs1030 years重度火烧迹地的不同更新过程Coniferous forest4747喀斯特森林喀斯特森林4848石漠化景观石漠化景观4949 喀斯特石山成土速度慢，土层浅薄，土壤持水力差，水土流失严重。喀斯特石山成土速度慢，土层浅薄，土壤持水力差5050陡坡耕地，越垦越穷，越穷越垦陡坡耕地，越垦越穷，越穷越垦51514 4 群落交错区与边缘效应群落交错区与边缘效应 群落交错区又称生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势称为边缘效应。4 群落交错区与边缘效应 群落交错区又称生态交错区或生5252四、系统生态原理四、系统生态原理1 生物与环境相适原理2 生物共生互利原理3 充实生态位原理4 食物链构成原理四、系统生态原理1 生物与环境相适原理53531 1 生物与环境相适原理生物与环境相适原理 生物在长期进化中形成了对某些生态因子的特定要求，只有满足生物对这些生态因子的特定要求，生物才能正常生长发育。在实践中，可根据资源条件选择与之相宜的优势生物种，亦可根据既定生物种对资源条件的需求改善现存资源条件。1 生物与环境相适原理 生物在长期进化中形成了对某些54542 2 生物共生互利原理生物共生互利原理 对生活在同一环境中的生物，应尽量利用相互促进的种间关系，避免将具有负相互作用的生物种群安排在同一环境中。2 生物共生互利原理 对生活在同一环境中的生物，应尽5555 稻田养鸭 稻田养鸭56563 3 充实生态位原理充实生态位原理 生态位：生物种在生态系统中的功能和地位。基础（潜在）生态位：一种生物当不受其他生物竞争限制时所能占据的最大生态位。现实生态位：在有其他生物限制的情况下，即出现生态位重叠情况时，一种生物所占据的生态位。空闲生态位：环境资源中未被占据的位置。3 充实生态位原理 生态位：生物种在生态系统中的功能和5757 对于生态系统中某一空着的或功能效益较差的生态位，可通过配套引进新物种，或采取措施充实、强化生态位，提高资源利用率，改善生态系统的结构和功能。对于生态系统中某一空着的或功能效益较差的生态位，可通58584 4 食物链构成原理食物链构成原理 合理组装系统的食物链营养关系，选择搭配不同的生物种群，使系统的物质和能量得到充分有效利用；若再将各营养级的废弃物通过加工利用，还能变废为宝。4 食物链构成原理 合理组装系统的食物链营养关系，选5959