现代自然地理-生物圈与生态系统课件

面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程第七章第七章 生物圈与生态系统生物圈与生态系统第一节第一节 生物圈的组成生物圈的组成第二节第二节 生物圈的结构生物圈的结构第三节第三节 生物圈的形成与演化生物圈的形成与演化第四节第四节 生态系统生态系统第五节第五节 人与生物圈人与生物圈高等教育出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程第一节第一节 生物圈的组成生物圈的组成 物质组成物质组成：生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是有机物质。是有机物质。元素组成：元素组成：生物体的组成主要是氢、氧和碳，它们分别占主要是氢、氧和碳，它们分别占49.8%、24.9%和和24.9%，三种元素占到生物有机体的，三种元素占到生物有机体的99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。等。系统组成：系统组成：陆地生态系统、海洋生态系统。陆地生态系统、海洋生态系统。生物组成：生物组成：原核微生物、原生生物、后生植物、后生动物。原核微生物、原生生物、后生植物、后生动物。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程一、生物圈的物质组成一、生物圈的物质组成生物圈生物圈生产者生产者消费者消费者分解者分解者大气大气水水岩石、土壤岩石、土壤阳光阳光其他无机物其他无机物有有机机物物质质无无机机物物质质面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程二、生物体的元素组成二、生物体的元素组成（G.E.G.E.赫钦逊赫钦逊生物圈生物圈）研究表明，生物体的元素组成成分主要是氢、氧和碳，它们分研究表明，生物体的元素组成成分主要是氢、氧和碳，它们分别占别占49.8%、24.9%和和24.9%，三种元素占到生物有机体的，三种元素占到生物有机体的99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程三、生物圈的系统组成三、生物圈的系统组成面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程四、生物圈的生物组成四、生物圈的生物组成 过去通常来说，生过去通常来说，生物主要包括动物、植物主要包括动物、植物和微生物。但后来物和微生物。但后来研究表明，还存在一研究表明，还存在一些生物，其结构与功些生物，其结构与功能介于动物与植物之能介于动物与植物之间。故科学家建议将间。故科学家建议将生物划分为四大类，生物划分为四大类，即原核微生物、原生即原核微生物、原生生物、后生植物和后生物、后生植物和后生动物。生动物。生物生物后生植物后生植物后生动物后生动物原生生物原生生物原核微生物原核微生物面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程第二节第二节 生物圈的结构生物圈的结构 垂直准正态分布式结构：垂直准正态分布式结构：在垂直方向上，集中分布在某一范围内，在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减小。而向上和向下都逐渐减小。水平连续不均匀结构：水平连续不均匀结构：地球表面任何一个地方都有生物分布，生地球表面任何一个地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是连续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，物在地球表面的分布是连续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，生物在地表的分布是不均匀的。生物在地表的分布是不均匀的。多级嵌套结构：多级嵌套结构：多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且是相互多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且是相互联系、相互作用的。联系、相互作用的。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程一、生物圈的垂直准正态分布结构一、生物圈的垂直准正态分布结构 在海洋里，随着深度的增大，生物种在海洋里，随着深度的增大，生物种类与数量逐渐减少。生物种类与数量有随类与数量逐渐减少。生物种类与数量有随离海平面距离的增大逐渐减少的规律。在离海平面距离的增大逐渐减少的规律。在陆地上，生物的种类与数量随高度的增加陆地上，生物的种类与数量随高度的增加而减少。陆地上生物集中分布于低海拔的而减少。陆地上生物集中分布于低海拔的范围内，随着海拔高度的增大，生物的种范围内，随着海拔高度的增大，生物的种类与数量逐渐减少。综上所述，我们可以类与数量逐渐减少。综上所述，我们可以用一个简化的图式来表示生物圈的垂直结用一个简化的图式来表示生物圈的垂直结构。从整体上看，类似正态分布，可以称构。从整体上看，类似正态分布，可以称为准正态分布模式。因此生物圈的垂直结为准正态分布模式。因此生物圈的垂直结构可以叫做垂直准正态分布结构。构可以叫做垂直准正态分布结构。从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分布式结构的特征。所谓垂直准从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分布式结构的特征。所谓垂直准正态分布，是指在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减正态分布，是指在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减小。地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：生物集中分布在平均海平面附小。地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：生物集中分布在平均海平面附近，从海平面向上或者向下随着高度或深度的增大，生物的种类和数量依次减少。近，从海平面向上或者向下随着高度或深度的增大，生物的种类和数量依次减少。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程 二、生物圈的结构特性二、生物圈的结构特性结构特性结构特性亲岩性亲岩性亲水性亲水性亲气性亲气性亲光性亲光性温控性温控性面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程1.1.亲岩性亲岩性陆地生物量与生产率大于海洋陆地生物量与生产率大于海洋近地面生物量与生产率大于高空近地面生物量与生产率大于高空近岸海域生物量与生产率大于远离陆地的大洋近岸海域生物量与生产率大于远离陆地的大洋 反映了岩石圈对于生物圈的重要影响，是生物的支撑反映了岩石圈对于生物圈的重要影响，是生物的支撑和生物营养物质的来源。和生物营养物质的来源。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程2.2.亲水性亲水性 湿润地区的湿润地区的生物量与生产率生物量与生产率大于干旱地区，大于干旱地区，沿海地区的生物沿海地区的生物量与生产率大于量与生产率大于内陆地区，表明内陆地区，表明生物圈结构上的生物圈结构上的亲水性，反映了亲水性，反映了水圈对于生物圈水圈对于生物圈的重要影响。的重要影响。净初级生产率与年降水量的关系（净初级生产率与年降水量的关系（Strahler）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程3.3.亲气性亲气性 生物圈的垂直准正态分布结构，在一定生物圈的垂直准正态分布结构，在一定程度上反映了生物圈结构上的亲气性，因为程度上反映了生物圈结构上的亲气性，因为海平面附近空气最充足，向高空、向地下和海平面附近空气最充足，向高空、向地下和水下，空气都变得稀薄。水下，空气都变得稀薄。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程4.4.亲光性亲光性 生物量和生物生产率，地表大于地下，海面生物量和生物生产率，地表大于地下，海面大于水下，在一定程度上反映了生物圈结构上大于水下，在一定程度上反映了生物圈结构上的亲光性，因为地表的光强大于地下和水下，的亲光性，因为地表的光强大于地下和水下，水深或者埋深越大光强越小。亲光性反映了太水深或者埋深越大光强越小。亲光性反映了太阳辐射对于生物生长发育的重要性：生物的生阳辐射对于生物生长发育的重要性：生物的生产率的高低，取决于光合作用的强弱。没有光，产率的高低，取决于光合作用的强弱。没有光，生物就无法进行光合作用，也就没有生物的生生物就无法进行光合作用，也就没有生物的生产，更谈不上生物量的多少了。产，更谈不上生物量的多少了。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程5.5.温控性温控性 温控性是指生物圈的结构特征受到温度分布温控性是指生物圈的结构特征受到温度分布控制的性质。赤道、热带地区的生物量与生产率控制的性质。赤道、热带地区的生物量与生产率大于极地寒冷地区，表明生物圈结构上的温控性，大于极地寒冷地区，表明生物圈结构上的温控性，反映了温度或者热量对于生物的影响。生物的地反映了温度或者热量对于生物的影响。生物的地带性分布规律，就很好地说明了这一性质。带性分布规律，就很好地说明了这一性质。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程纬度地带性：纬度地带性：地球上生物的分布，大致呈带状沿纬线方向延伸，地球上生物的分布，大致呈带状沿纬线方向延伸，按纬度方向有规律地变化。按纬度方向有规律地变化。干湿度分带性：干湿度分带性：由于距海远近等引起的水分条件的不同由于距海远近等引起的水分条件的不同,从而使动从而使动植物分布由沿海向内陆依次发生变化。植物分布由沿海向内陆依次发生变化。垂直带性：垂直带性：生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性的交替生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性的交替现象。现象。.地方性：地方性：生物在局部地域的分异规律。生物在局部地域的分异规律。区系性：区系性：不同的动、植物不同的动、植物,在漫长的历史演变过程中在漫长的历史演变过程中,在一定的地在一定的地理条件下理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。由于分布区相同而组成一定的生物区系。三三、生生物物的的地地域域分分异异与与区区系系性性面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程陆地植物的水平地域分布与纬度、湿度的关系陆地植物的水平地域分布与纬度、湿度的关系 生物的这种地带性生物的这种地带性分异规律，是由于太阳分异规律，是由于太阳辐射随纬度的梯度变化，辐射随纬度的梯度变化，引起气候（温度、降水）引起气候（温度、降水）呈带状分布，从而使动、呈带状分布，从而使动、植物也相应地呈带状分植物也相应地呈带状分布。在水分充足的条件布。在水分充足的条件下，从赤道向极地应该下，从赤道向极地应该依次分布着热带雨林、依次分布着热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、寒温带带落叶阔叶林、寒温带针叶林、寒带冻原和极针叶林、寒带冻原和极地荒漠。地荒漠。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程植被垂直带性与纬度地带性的关系植被垂直带性与纬度地带性的关系 山地地势是形成垂直带山地地势是形成垂直带性的前提。山地气候条件随性的前提。山地气候条件随着海拔高度发生变化着海拔高度发生变化，是形是形成垂直带性的直接原因。由成垂直带性的直接原因。由于地势抬高于地势抬高，气候等发生垂气候等发生垂直变化直变化,从而使生物也随之发从而使生物也随之发生相应的垂直变化。垂直带生相应的垂直变化。垂直带性既受地带性因素制约性既受地带性因素制约，又又受非地带性因素影响受非地带性因素影响，是两是两者派生的区域性分异规律。者派生的区域性分异规律。垂直带性与纬度地带性在结垂直带性与纬度地带性在结构与性质上有一定的相似性，构与性质上有一定的相似性，但其成因机制不完全相同。但其成因机制不完全相同。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程世界植物区系及其分区世界植物区系及其分区 区系性反区系性反映生物彼此间映生物彼此间的亲缘关系和的亲缘关系和系统发育过程系统发育过程以及地理隔离以及地理隔离情况。一个生情况。一个生物区系中物区系中，特特有类群愈多有类群愈多，分类等级愈高分类等级愈高，说明它们愈古说明它们愈古老老，地理隔离地理隔离愈久愈久，即区系即区系性愈强。性愈强。全北区（泛北区）；全北区（泛北区）；古热带区；古热带区；新热带区；新热带区；好旺角区（开普区）；好旺角区（开普区）；澳大利亚区；澳大利亚区；南极区南极区（塔赫他间，（塔赫他间，19781978）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程第三节第三节 生物圈的形成与演化生物圈的形成与演化 一、生命的起源一、生命的起源 从无机物到简单有机物阶段；从无机物到简单有机物阶段；从简单有机物到复杂有机物阶段；从简单有机物到复杂有机物阶段；从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段。从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段。二、生物圈的演化二、生物圈的演化 生物种类由少到多；生物种类由少到多；生物圈结构由简单到复杂；生物圈结构由简单到复杂；生物分布的空间范围由小到大并由海洋向陆地扩展。生物分布的空间范围由小到大并由海洋向陆地扩展。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程生生物物圈圈的的形形成成与与演演化化面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程原原始始生生命命高高级生生命命面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程10亿年前面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程寒寒武武纪纪生生物物面面貌貌志留纪生物面貌志留纪生物面貌泥泥盆盆纪纪古古生生物物奥陶纪生物面貌奥陶纪生物面貌面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程石石炭炭纪纪古古生生物物二叠纪古生物二叠纪古生物三叠纪古生物三叠纪古生物侏侏罗罗纪、纪、白白垩垩纪纪生生物物面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程新生代古生物新生代古生物面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程人类的出现人类的出现面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程 生态系统生态系统(ecosystem)是生物群落与其环境之间由于不断地是生物群落与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动而形成的统一整体。生物群落及其非生进行物质循环和能量流动而形成的统一整体。生物群落及其非生物环境物环境(生境生境)共同组成的物质共同组成的物质-能量系统，称为生态系统。能量系统，称为生态系统。第四节第四节 生态系生态系统统 生态系统是一个广泛的概念，它可以从类型上理解，也可以生态系统是一个广泛的概念，它可以从类型上理解，也可以从区域上理解。任何一个生物群落与其周围环境的组合，都可称从区域上理解。任何一个生物群落与其周围环境的组合，都可称为生态系统。生物圈是最大的生态系统。它包括陆地生态系统、为生态系统。生物圈是最大的生态系统。它包括陆地生态系统、海洋生态系统。海洋生态系统。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程 一、一、生态系统的组成生态系统的组成 非生物物质：水、二氧化碳、氧、氮、矿物盐类、酸、碱以非生物物质：水、二氧化碳、氧、氮、矿物盐类、酸、碱以及任何一定时间在生物有机体之外出现的元素或化合物。及任何一定时间在生物有机体之外出现的元素或化合物。生物有机体：生产者、消费者、分解者。生物有机体：生产者、消费者、分解者。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程生态系统的组成生态系统的组成及其相互关系及其相互关系（Mackenzie,1998）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程与小麦有关的生态因素图解与小麦有关的生态因素图解 面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程二、二、生态系统的结构生态系统的结构 营养级营养级：生态系统的生物部分，从绿色植物开始的各个环节。：生态系统的生物部分，从绿色植物开始的各个环节。食物链食物链：在生态系统中，一类生物被另一类所食，另一类又被第：在生态系统中，一类生物被另一类所食，另一类又被第三类所食，从而沿着营养级形成了食物的链锁关系。三类所食，从而沿着营养级形成了食物的链锁关系。食物网食物网：一个食物链常常有许多不同的分支，各个食物链彼此交：一个食物链常常有许多不同的分支，各个食物链彼此交织、错综联结成更加复杂的食物网。织、错综联结成更加复杂的食物网。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程（一）营养级（一）营养级 生态系统除了具有垂直和水平空间结构外，以食物关系把各类生生态系统除了具有垂直和水平空间结构外，以食物关系把各类生物有机体连接起来形成的营养结构是最主要的。生态系统主要是由营物有机体连接起来形成的营养结构是最主要的。生态系统主要是由营养关系组织起来的。养关系组织起来的。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程生态金字塔生态金字塔 在每一个生态系统中在每一个生态系统中,能能量沿着营养级转移流动时量沿着营养级转移流动时，每经过一个营养级数量都要每经过一个营养级数量都要大大减少。后一营养级上的大大减少。后一营养级上的生产量远小于前一级生产量远小于前一级,其能量其能量转化效率大约为转化效率大约为10%，这就这就是林德曼是林德曼(Lindeman)的百分的百分之十率。于是顺着营养级序之十率。于是顺着营养级序列向上列向上，生产量即能量急剧生产量即能量急剧地、梯级般地递减，用图表地、梯级般地递减，用图表示则得到生产力金字塔；有示则得到生产力金字塔；有机体的个体数目一般也向上机体的个体数目一般也向上急剧递减构成数目金字塔；急剧递减构成数目金字塔；各营养级的生物量顺序向上各营养级的生物量顺序向上递减构成生物量金字塔，总递减构成生物量金字塔，总称生态金字塔。称生态金字塔。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程（二）食物网（二）食物网面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程 从污染生态学来看从污染生态学来看,食物链的研究具有十分重要的意义。因为污染物会通过食物食物链的研究具有十分重要的意义。因为污染物会通过食物链产生逐级富集的现象链产生逐级富集的现象，即即生物放大作用生物放大作用。营养级越高的生物体内所含有的污染物。营养级越高的生物体内所含有的污染物的数量或浓度也越大的数量或浓度也越大，从而严重地危害较高营养级生物的生长发育或人体健康。在从而严重地危害较高营养级生物的生长发育或人体健康。在污染物的影响下，一个有机体在金字塔中的位置越高，它的组织中污染物的浓度就污染物的影响下，一个有机体在金字塔中的位置越高，它的组织中污染物的浓度就可能越大。可能越大。三、生物放大作用三、生物放大作用面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程DDT通过食物链而不断积聚（杨持通过食物链而不断积聚（杨持生态学生态学）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程三、生态系统的功能三、生态系统的功能（一）生物生产（一）生物生产（二）生态系统的能量流（二）生态系统的能量流 通过生态系统的能量单向流动。通过生态系统的能量单向流动。林德曼林德曼(Lindeman)的百分之十率：后一营养级上的生的百分之十率：后一营养级上的生产量远小于前一级，其能量转化效率大约为产量远小于前一级，其能量转化效率大约为10%。（三）生态系统的物质循环（三）生态系统的物质循环 生生态态系系统统中中各各种种有有机机物物质质，经经过过分分解解者者分分解解成成可可被被生生产产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始地循环。者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始地循环。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程1.1.生物生产生物生产 绿色植物在阳光照射下，吸收水与二氧化碳，并绿色植物在阳光照射下，吸收水与二氧化碳，并将之合成成为碳氢化合物将之合成成为碳氢化合物(葡萄糖葡萄糖)，释放出氧气，这，释放出氧气，这就是光合作用：就是光合作用：12H2O+6CO2+光能光能=C6H12O6+6O2+6H2O 呼吸作用则是有机质（碳氢化合物）氧化变成二呼吸作用则是有机质（碳氢化合物）氧化变成二氧化碳和水的过程：氧化碳和水的过程：C6H12O6+6O2 =6H2O+6CO2+化学能化学能面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程生生物物生生产产的的区区域域分分异异面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程2.2.生态系统的能量流生态系统的能量流 任何生态系统要正常运转都需任何生态系统要正常运转都需不断地输入能量。生态系统中的能不断地输入能量。生态系统中的能量来自太阳量来自太阳,它它是通过绿色植物的固是通过绿色植物的固定而输入到系统里定而输入到系统里,保存在有机物质保存在有机物质中。当植食动物吃植物时能量转移中。当植食动物吃植物时能量转移到第二营养级动物体中到第二营养级动物体中,当肉食动物当肉食动物吃植食动物时吃植食动物时,能量又转移到第三营能量又转移到第三营养级的动物中，余此类推。最后由养级的动物中，余此类推。最后由腐生生物分解死亡的动、植物残体腐生生物分解死亡的动、植物残体,将有机物中的能量释放逸散到环境将有机物中的能量释放逸散到环境中。与此同时中。与此同时,在各营养级由于生物在各营养级由于生物呼吸作用都有一部分能量损失，所呼吸作用都有一部分能量损失，所以能量不能再次被生产者利用而进以能量不能再次被生产者利用而进行循环。这一通过生态系统的能量行循环。这一通过生态系统的能量单向流动的现象，叫做能量流。单向流动的现象，叫做能量流。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程生态系统的能量流动，具有以下五个特点：生态系统的能量流动，具有以下五个特点：（1 1）生产者即绿色植物对太阳能的利用率很低，只有）生产者即绿色植物对太阳能的利用率很低，只有1.2%1.2%；（2 2）能量只朝单一方向流动；）能量只朝单一方向流动；（3 3）流动中能量逐渐减少，每经过一个营养级都有能量以热的形）流动中能量逐渐减少，每经过一个营养级都有能量以热的形式散失掉，而且各营养层次自身呼吸所耗用的能量都在其总产量的式散失掉，而且各营养层次自身呼吸所耗用的能量都在其总产量的一半以上，即一半以上，即56%56%83%83%范围内；也就是说，各级的净产量只有总产范围内；也就是说，各级的净产量只有总产量的量的17%17%44%44%；（4 4）各级消费者之间能量的利用率也不高，为）各级消费者之间能量的利用率也不高，为4.5%4.5%17%17%，平均，平均起来约为起来约为10%10%。因此，自然界食物链的长度一般不超过。因此，自然界食物链的长度一般不超过5 5个环节。并个环节。并且位于最高营养级中的生物，取食的空间范围比植食动物大得多。且位于最高营养级中的生物，取食的空间范围比植食动物大得多。（5 5）只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时，生态系）只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时，生态系统的结构和功能才能保持动态的平衡。统的结构和功能才能保持动态的平衡。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程3.3.生态系统的物质循环生态系统的物质循环 生态系统中的物质循环，包括这样几个途径：（生态系统中的物质循环，包括这样几个途径：（1）环境）环境生产生产者者环境，（环境，（2）环境）环境消费者消费者环境，（环境，（3）环境）环境分解者分解者环境环境,(4),(4)环境环境生产者生产者消费者消费者环境环境,(5)环境环境生产者生产者分解者分解者环环境，境，（6）环境）环境消费者消费者分解者分解者环境，环境，（7）环境）环境生产者生产者消消费者费者分解者分解者环境。环境。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程四、生态系统中的信息传递四、生态系统中的信息传递 生态系统的功能整体性，除体现在生物生产过程能量流动和生态系统的功能整体性，除体现在生物生产过程能量流动和物质循环等方面外，还表现在系统中生命成分之间存在着信息的传物质循环等方面外，还表现在系统中生命成分之间存在着信息的传递。递。生态系统中的信息主要可分为两大类：生态系统中的信息主要可分为两大类：物理信息：物理信息：以物理过程为传递形式的信息，如光、声音、颜以物理过程为传递形式的信息，如光、声音、颜色等。动物的求偶行为、恐吓、报警行为等都是物理信息。色等。动物的求偶行为、恐吓、报警行为等都是物理信息。化学信息：化学信息：生物代谢产生的一些物质，尤其是各种腺体分泌的生物代谢产生的一些物质，尤其是各种腺体分泌的各类激素等，许多属传递信息的化学物质。同种动物间以释放化学各类激素等，许多属传递信息的化学物质。同种动物间以释放化学物质传递信息是相当普遍的现象。例如，长爪沙鼠能从四种小型啮物质传递信息是相当普遍的现象。例如，长爪沙鼠能从四种小型啮齿类的外激素中分辨出同种的气味。生物种间也存在着化学通讯联齿类的外激素中分辨出同种的气味。生物种间也存在着化学通讯联系，而且这种联系不仅常见于动物与动物之间，也常见于动物与植系，而且这种联系不仅常见于动物与动物之间，也常见于动物与植物间、植物与植物之间。物间、植物与植物之间。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程五、生态系统的稳定性五、生态系统的稳定性生态平衡生态平衡 生态系统是一种复杂的、动态的系统。在生态系生态系统是一种复杂的、动态的系统。在生态系统中就要不断发生能量和物质的交换和转移，形成一统中就要不断发生能量和物质的交换和转移，形成一种能量和物质的连续流动。在一个未受干扰或少受干种能量和物质的连续流动。在一个未受干扰或少受干扰正常运行的生态系统中，这种物质和能量的输入与扰正常运行的生态系统中，这种物质和能量的输入与输出是趋于平衡的，这种平衡称为生态系统的内稳定输出是趋于平衡的，这种平衡称为生态系统的内稳定状态，或生态平衡。状态，或生态平衡。生态平衡的维持和调节主要是通过系统的反馈机生态平衡的维持和调节主要是通过系统的反馈机制、抵抗力和恢复力实现的。制、抵抗力和恢复力实现的。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程 反馈可分为正反馈和负反馈可分为正反馈和负反馈，两者的作用是相反的。反馈，两者的作用是相反的。特别是负反馈对系统的自我特别是负反馈对系统的自我调节具有重要的意义。生态调节具有重要的意义。生态系统中的反馈现象十分复杂，系统中的反馈现象十分复杂，既表现在生物组分与环境之既表现在生物组分与环境之间，也表现在生物各组分之间，也表现在生物各组分之间及结构与功能之间。在一间及结构与功能之间。在一个生态系统中，当被捕食者个生态系统中，当被捕食者动物数量很多时，捕食者因动物数量很多时，捕食者因获得充足食物而大量发展；获得充足食物而大量发展；捕食者数量增加后，被捕食捕食者数量增加后，被捕食者数量又减少，接着，捕食者数量又减少，接着，捕食者动物由于得不到足够食物，者动物由于得不到足够食物，数量自然减少。数量自然减少。生态系统的反馈作用及其自我调节生态系统的反馈作用及其自我调节两个负反馈之间的相互关系（潘树荣等）两个负反馈之间的相互关系（潘树荣等）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程种群稳定增长与自动调节示意图种群稳定增长与自动调节示意图(Sutton)面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程人类人类生物圈的组成部分生物圈的组成部分人类的食物源于生物圈人类的食物源于生物圈人对生物圈的影响人对生物圈的影响植物为人类提供了赖以生存的氧气植物为人类提供了赖以生存的氧气生物圈与生物资源生物圈与生物资源第五节第五节 人与生物圈人与生物圈面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程一、人类一、人类生物圈的组成部分生物圈的组成部分 如果以人类为中心，讨论人类的生存环境，如果以人类为中心，讨论人类的生存环境，那么生物圈和岩石圈、大气圈、水圈一样，都那么生物圈和岩石圈、大气圈、水圈一样，都是人类环境的组成部分。但是，如果换一个角是人类环境的组成部分。但是，如果换一个角度考虑，人类又是生物圈的组成部分。从生物度考虑，人类又是生物圈的组成部分。从生物学的角度说，人是生物的一种。学的角度说，人是生物的一种。面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程二、人与其他动物的关系二、人与其他动物的关系 与人类同处于哺乳动物纲与人类同处于哺乳动物纲的还有马、牛、虎、兔、羊、的还有马、牛、虎、兔、羊、猴、狗、猪等。他们都是胎生、猴、狗、猪等。他们都是胎生、恒温，以母乳哺育幼体，并且恒温，以母乳哺育幼体，并且大都具有毛皮。与人类同处于大都具有毛皮。与人类同处于灵长目的有猴子、猩猩、猿等。灵长目的有猴子、猩猩、猿等。实际上人就是从猿演化而来的，实际上人就是从猿演化而来的，人是动物的一种，与动物有着人是动物的一种，与动物有着渊源的关系。尽管人类与一般渊源的关系。尽管人类与一般的动物之间，有着本质的区别的动物之间，有着本质的区别（人能够制造工具，大脑发达，（人能够制造工具，大脑发达，具有主观能动性等），但人毕具有主观能动性等），但人毕竟是由动物演化而来的，人来竟是由动物演化而来的，人来自生物圈，人是生物圈的组成自生物圈，人是生物圈的组成部分。部分。人与其他动物的关系人与其他动物的关系面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程三、人在生物链中的位置 人类的生活离人类的生活离不开生物圈。人体不开生物圈。人体本身不能直接制造本身不能直接制造有机质，人体机能有机质，人体机能的维持必须依靠生的维持必须依靠生物制造或者提供的物制造或者提供的有机质。从生物链有机质。从生物链来说，人是杂食动来说，人是杂食动物，是高级的消费物，是高级的消费者。要维持人类的者。要维持人类的生活，必须要有足生活，必须要有足够的植物与动物为够的植物与动物为之提供足够量的食之提供足够量的食物。物。人在生物链中的位置（赫钦逊人在生物链中的位置（赫钦逊生物圈生物圈）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）面向面向2121世纪课程教材世纪课程教材Textbook Series for 21st Century现代自然地理学（第二版）现代自然地理学（第二版）王建王建 主编主编国家精品课程国家精品课程四、人对生物圈的影响四、人对生物圈的影响人类活动改变了生物圈的组成人类活动改变了生物圈的组成：一方面由于人类活动对生境的干扰与破坏，一些物种数量减少甚一方面由于人类活动对生境的干扰与破坏，一些物种数量减少甚至消失了；另外一方面种植、养殖以及生物工程技术的发展，一些至消失了；另外一方面种植、养殖以及生物工程技术的发展，一些新的物种诞生了。与此同时，人口还在不断的增长，相对来说，生新的物种诞生了。与此同时，人口还在不断的增长，相对来说，