3-1生态环境与生态保护

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 三 章 生态环境与生态保护,1,主要内容,第一节,生态学与生态系统,第二节,生态环境保护,其余阅读,2,第一节 生态学与生态系统,一、生态学,是一门研究生物与环境之间的相互关系及其作用机理的科学。,（生物之间、生物与非生物间、生物环境间）,研究对象的层次：,个体 种群 群落 生态系统,3,“生态学（,ecology,）”一词是由德国生物学家黑格尔于,1869,年首先提出的。他把生态学定义为“自然界的经济学”。其英文词首和经济学（,economics,）是相同的，均来自于希腊文（,oikos ，,家庭居处，栖息地）,，可见，生态学与经济学、栖息地、环境等有着密切的关系。,后来，也有学者把生态学定义为,“研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学”,。,（一）生态学定义的沿革,4,我国著名生态学家马世骏把生态学定义为“,研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学,” 。,这里的,生物包括植物、动物和微生物,，而环境是指各种生物特定的生存环境，包括非生物环境和生物环境。,非生物环境由光、热、空气、水分和各种无机元素组成。,因此，生态学不是孤立地研究生物，也不是孤立地研究环境，而是研究生物与其生存环境之间的相互关系。,这种相互关系具体体现在,生物,与其,生存环境,之间作用与反作用、对立与统一、相互依赖与制约和物质循环与代谢等几个方面。,5,1.按研究对象的组织水平划分,：,全球生态学、景观生态学、分子生态学。,（二）生态学的研究对象和分支学科,2.根据研究对象的分类群划分,植物生态学、动物生态学、微生物学,6,淡水湖泊生态系统,田野生态系统,3.研究对象的生境类别,陆地生态、海洋生态、淡水生态、岛屿生态,7,4.根据研究性质划分,理论生态、应用生态（农业生态、草地生态）,数学生态学 化学生态学,物理生态学 地理生态学,生理生态学 进化生态学,行为生态学 生态遗传学,经济生态学等,8,（三）生态学的研究方法,Methods of Approach to Ecology,理论的,Theoretical,实验室的,Laboratory,野外的,Field,9,（四）生态学的研究实例,基于化学生态学,研究研制出性诱剂对食蝇实施诱捕，控制种群数量。,10,二、生 态 系 统,生态系统的定义,生态系统的组成,生态系统的结构,食物链和食物网,生态系统的功能,11,生态系统,定义一：,在一定的地域里，生物与环境相互作用所形成的统一整体，叫生态系统。,定义二：,生态系统是指生命系统和环境系统在特定空间的组合。,12,（一）、生态系统的组成,生态系统,非生物环境,生产者,绿,色,植,物,生物群落,消费者,指,各,种,动,物,分解者,指,微,生,物,无,生,命,物,质,和,能,量,13,利用太阳能从_合成有机物的生物体称为_，而利用_作为能源及合成它自身生命的生物体称为_。,无机物 生产者 有机物 分解者,14,（二）,生态系统的结构,1、生态系统的形态结构：,生态系统的,生物种类,，,种群数量,、,种的空间配置,（水平分布、垂直分布）、,种的时间变化,（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构。,15,如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。,16,生物种群在群落中的生活方式和它们在时间和空间上所占有的地位。,生态位不同于栖息地，栖息地代表种群的“住址”，而生态位是种群赖以生存的“职业”；,生态位相似的物种，发生竞争。,两种藤壶分处海岸不同高度,生态位,（,ecological niche,）,17,五种北美莺同以云杉为生，分处不同的位置。,生态位就是生物的生存空间，包括资源、环境等。,生态位越多则种群占有空间资源就越多，分布就越广泛。例如，美国国土广，而且在海外也占有不少资源，个人占有资源量大，人口分布也比较合理，美国人的生态位就比较大，他们生活就很舒服。,18,生态系统中种的时间变化（发育、季相）,19,2、生态系统的营养结构：,生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中,能量流动和物质循环,的基础。,生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，彼此形成一个以食物联接起来的链锁关系，称为,食物链,。,一个生态系统中许多食物链彼此相互交错形成的复杂的营养关系叫,食物网,。,食物链上的每一个环节称为,营养级,。,生态系统中能量的流动，物质的迁移和转化，就是通过食物链或食物网进行的。,20,按照生物间的相互关系，一般可把食物链分为：,捕食性食物链,，由一些以其他动物为食的动物构成的食物链。例如由狐狸和野兔构成的食物链。,碎食性食物链,，是由一些食碎屑生物构成的。,如秃鹫、蚯蚓、千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。,寄生性食物链,，是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物”建立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的虱或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子等。,腐生性食物链,，是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌等。,21,种内与种间关系,捕食,（predation）,竞争,（competition）,寄生,（parasitism）,共栖,（commensalism）,合作,（protocooperation）,与,互利共生,（mutualism）,化学互助和,拮抗,(antagonism,),22,23,山猫正在追捕雪兔,24,山猫和雪兔在 90 年间的数量消长,25,两种草履虫，分开培养和混合培养，出现不同生长曲线,26,一只鸟里里外外寄生物大20多种,27,蚂蟥身上还有蚂蟥,28,白鹭与大象共栖,29,(左) 兰花栖生在树干上 （右）双锯鱼和海葵共栖,30,蚂蚁和蚜虫合作,31,牛尾鸟帮助河马清除寄生小虫,32,白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑,（）,（互利共生）,33,一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地。,34,三、生态系统的功能,1.能量流动,2.物质循环,3.信息联系,35,1、能量流动,特点：,（1）单向流动,（2）逐级递减，传输效率约为10,36,生态系统中的能量流动,太阳能,呼吸,呼吸,呼吸,呼吸,生产者,一级,消费者,二级,消费者,三级,消费者,分解者,单向、逐级递减,呼吸,100,10-20,1-4,0.1-0.8,37,能量流动金字塔模型,能量流动逐级递减大部分能量以热量的形式返回,38,2、生态系统的物质循环,生态系统中物质循环在不断地进行着。,碳、氢、氧、氮、磷、硫,是构成有机体的主要元素，因而这些物质的循环是生态系统的基本物质循环。另外，还有几十种微量元素也是生命活动必不可少的。在生态系统中也构成了各自的循环，与,环境污染,密切相关的主要有水、碳和氮、硫、磷的循环。,39,（1）、水循环,生物体组成的成份中大部分是水，体内进行的一切生物化学变化也都离不开水。另一方面水又是生态系统中能量流动和物质循环的介质，对调节气候和净化环境也起了十分重要的作用。,地球上的水是通过气体的形式循环的。海洋、江河、湖泊以及土壤中的水在阳光的作用下变成水蒸汽进入大气中；陆生植物从土壤中吸收的水分大部分通过蒸腾作用进入大气。大气中的水蒸气遇冷后变成雨、雪、冰雹等降落到地面，从而形成稳定的平衡。,40,41,（2）、碳循环,碳存在于生物体内和无机环境中，在生物体内，碳是构成生物体的重要元素，没有碳就没有生命。,42,（3）、氮循环,生物固氮：每年约为54X10,6,吨。,工业固氮：每年大约30X10,6,吨,电离固氮：每年大约7.6X10,6,吨,岩浆固氮：每年大约0.2X10,6,吨,43,44,生物富集作用,（,biological enrichment）,生态系统中同一营养级上众多种群或个体，从环境中积蓄某种元素或难于分解的化合物，致使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。,例：,DDT,的富集现象。,45,3、生态系统中的信息联系,营养信息：,影响生物的迁徙等,化学信息：,代谢分泌物,物理信息：,声、光、电、热等,行为信息：,乌龟产卵,遗传信息,印随学习,46,拟态,47,西番莲是热带藤本植物，展足蛾产卵于叶面，西番莲的蜜腺象卵，起到保护叶子的作用,48,一种像石头样的植物，不易被动物发现,49,冬天白色,夏天黑色,50,51,环境专栏北极狐和北极兔,据科学家们观察，生活在北极地区的北极狐是以北极兔为食的。北极狐一胎可以怀单胎，也可以怀双胎。而这是取决于北极兔的多少。北极兔的数量多，怀双胎；数量少则怀单胎。这对于维持生态系统的平衡是至关重要的。难道是北极兔告诉北极狐自己的数量吗？显然不可能，这只能是生态系统中某些类似物理、化学等信息在起作用。,52,北极狐,北极兔,53,四、生态平衡,（一）,概念,生态系统发展到一定的阶段，它的生产者、消费者、分解者之间能够较长时间地保持着一种动态平衡；也就是说，它的能量流动和物质循环能较长时间地保持着一种,动态,平衡，这种平衡状态就叫做生态平衡。,它包括,结构上的稳定、功能上的稳定、能量输入、输出数量上的稳定,。,54,生态平衡是相对的平衡、动态的平衡。,在系统各组分之间、生物与环境之间不断的物质、能量与信息的流动，使得生态系统中旧的平衡不断打破，新的平衡不断建立。,只有这样，地球才会由一片死寂变得生机盎然。绝对的平衡则意味着没有发展和变化。,但这种变化如果太快，则系统各组分之间不可能有一个相对稳定的相互关系，会产生一系列严重的问题，生物不能适应这种变化则导致物种的大量灭绝。,55,奇怪的事情发生了!,自从渡渡鸟灭绝以后，大颅榄树也日渐稀少，似乎患上了不育症。到20世纪80年代，毛里求斯只剩下13株大颅榄树了，眼看这种树木就要从地球上消失了。,环境案例,56,1981年，美国生态学家坦普尔来到毛里求斯，他细心地测定了大颅榄树的年轮，发现树龄正好是300年，也就是说，渡渡鸟灭绝之日，也正是大颅榄树绝育之时。,他终于在找到的一个渡渡鸟遗骸中发现了秘密：在渡渡鸟的遗骸中发现了几颗大颅榄树的种子，原来渡渡鸟喜欢吃这种树木的果实。,他把大颅榄树的种子给与渡渡鸟比较相似的吐绶鸟吃下后，从粪便中排出种子的外壳被消化了一层，种在苗圃后，终于发出了新芽。,57,（二）生态系统的动态变化,生态系统的稳定取决于平衡的相互关系,58,1、自然因素：,主要是指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物的有害因素。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害，都会使生态平衡遭到破坏。,2、人为因素,主要指人类对自然资源的不合理利用、盲目发展生产带来的环境污染等问题。,影响生态系统变化的因素,59,环境专栏人类对生态系统的影响达到极限,1、过去一个世纪来，地球上有一半的湿地消失。,2、毁林造田使得地球森林覆盖率下降了2050。,3、地球上有9的树种濒临灭绝。,4、地球上70的海洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有些 已处于生存极限状态。,5、近半个世纪来，全球有23的农业用地发生水土流失现象。,6、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球60的大型河流系统遭到破坏、水流速度减缓，河流源头与其入海口之间的落差增加了2倍。,60,北方退化山地,南方退化山地,刀耕火种上山坡,沙地草地的退化,61,水生生态系统的退化,例：生物入侵,62,是指运用生态规律、仿照生态系统的运行原理、设计和建设结构合理、低耗高效、能协调稳定持续运行的生态系统。,如：,生物多样性保护,、生态农业建设、生态城市建设、生态经济区建设等。,第二节,生态环境保护,63,发展生态农业,生态农业,是利用生态学原理，依据生态系统内物质循环和能量转化的基本规律建立的一种农业生产方式。,生态农业的生产结构是,农林牧副渔,各业合理结合，使初级生产者农作物的产物能沿食物链的各营养级进行多层次利用，以有效地发挥各种资源的经济效益。,64,中国的生态农业,中国生态农业重视农村生态建设，大量植树造林，防止水土流失和荒漠化，改善生态环境，使农业生产有一个良性循环的生态系统。,因此，生态农业是一种持续发展的农业模式，也是一条保护生态环境的有效途径。,65,20世纪80年代初期，我国开始有了生态农业的建设，现在已经有了一些令人瞩目的成就。,如在北京大兴留民营村、江苏省泰县河横村、浙江省萧山市山一村、辽宁省大洼县西安生态养殖场等地，生态农业都取得了非常好的成绩，联合国环境规划署先后授予这几个单位,“,环境保护全球500佳”称号,。,66,a.家庭生态农业模式,我国江苏省建湖县庆丰乡农民高文满，在其家庭生态系统中，利用生态工程原理，用鸡粪喂猪，用猪粪生产沼气，沼气发电，沼气渣水肥田，收到了较好的经济效益。,通过上述生态模式的运行，使其生产农作物的成本降低了57.1，单位面积耕地成本降低了42，实现了农业的良性循环和经济上的高效益。,67,b.,农场生态农业模式,马雅农场位于菲律宾首都马尼拉附近。它是以生态学理论为依据建立起来的新型农业生产模式，被普遍认为是充分利用能源、发展农业、保护环境、维持生态平衡的典范。这个农场是一个包括农场、牧场、鱼场、食品加工和罐头制造的综合性生态农场。,68,基本流程为,把稻草、树叶、蔬菜加工成饲料用于养牛、猪、鸭等，其动物粪便和肉类加工场的高浓度废水送入沼气池。经微生物作用产生沼气，作为农场生活和生产用能源，沼气渣沉淀后的上清液进入氧化塘，进行曝气处理。在氧化塘中种植水生生物并养鸭，水生生物可作为鱼和猪的饲料、鱼塘内繁殖藻类作鱼饵，塘泥和沼气渣作肥料。,由于有机质还田减少了化肥用量，从而降低了农业成本，减少了污染，改善了生态环境。,69,农田、森林,畜牧场,肉类加工厂,沼气池,养鱼塘,氧化塘,沉淀池,粮食、麸皮,树叶、秸秆,畜产品,粪便,发电厂,生产生活能源,固体废物加工厂,废液,废渣,饲料,废渣、废液,废水,有机肥,70,作业,解释下列术语：,生态学、生态系统、生态平衡、生态农业。,课外思考：城市生态系统的改善与维护内容有哪些？,71,