环境生态学全套课件

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,环境生态学,主要参考书,1. 程胜高，罗泽娇，曾克峰主编. 环境生态学.,北京：化学工业出版社，2019,2. 金岚. 环境生态学.北京：高等教育出版社，,1992,3. 李博主编. 生态学.北京：高等教育出版,社，2019,4. 杨京平主编. 环境生态学. 北京： 化学工,业出版社，2019,5. 卢升高, 吕军主编 .杭州:浙江大学出版,社,2019,第一章 绪论,第一节,环境生态学的研究对象,一 、环境生态学的定义,环境生态学,应用生态学的原理，研究人类对环境影响及解决环境问题途径的一门科学。,环境生态学既是环境科学的分支，又是生态学的一个分支，是一门新兴的、渗透性很强的边缘学科。,二、,环境生态学的研究对象,环境生态学的研究对象是生态环境问题.,生态环境问题,指人类为其自身生存发展，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。,环境问题分类,第一环境问题,由自然力引起的原生环境问题，称为第一环境问题。如地震,、,洪涝,、,飓风,、,火山爆发等,地震对生态环境的破坏,由地震的原生现象如地震断层错动，以及地震波引起的强烈地面振动所造成的灾害。主要有：,1,、地面破坏。,如地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；,直接灾害：,2,、建筑物的破坏,如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；,地震对生态环境的破坏,2019年汶川大地震,地震对生态环境的破坏,2,、建筑物与构筑物的破坏,如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；,2,、建筑物与构筑物的破坏,如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；,2,、建筑物与构筑物的破坏,如房屋倒塌、桥梁断落、水坝开裂、铁轨变形等；,3,、山体等自然物的破坏。如山崩、滑坡等；,地震对生态环境的破坏,4,、海啸。,海底地震引起的巨大海浪冲上海岸，可造成沿海地区,的破坏；,次生灾害：,直接灾害发生后，破坏了自然或社会原有的平衡、稳定状态，从而引发出的灾害。有时，次生灾害所造成的伤亡和损失比直接灾害还大。,1,、火灾,由震后火源失控引起；,1923年日本关东地震，东京市内227处起火，33处未能扑灭造成火灾蔓，旧市区烧毁约50%；横滨市烧毁80%，死亡10万。,主要的次生灾害有：,2,、水灾。,由水坝决口或山崩拥塞河道等引起；,3,、毒气泄漏。,由建筑物或装置破坏等引起；,4,、瘟疫。,由震后生存环境的严重破坏而引起.,火山爆发对生态环境的破坏,火山爆发引起地震,1914年日本樱岛火山爆发，产生的震动相当于一个6.7级地震。,五大连池火山口遗迹,五大连池火山口遗迹,五大连池火山爆发遗迹,洪涝灾害对生态环境的破坏,2009年7月4日，柳江水位超过警戒水位5.8米后，柳州市沿江一带尽成泽国。,洪涝灾害对生态环境的破坏,洪涝灾害对生态环境的破坏,洪涝灾害对生态环境的破坏,洪涝灾害对生态环境的破坏,昭平县被洪涝浸泡过的晒黄烟,第二环境问题,由人类活动引起的次生环境问题。第二环境问题又可分为生态破坏和环境污染两类。,第二环境问题生态破坏,指不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象。如水土流失,、,生物绝种、全球性气候变暖、土地沙漠化等。,生态破坏植被破坏,福建漳平万亩原始森林遭砍伐,生态破坏植被破坏,山西二郎山植被破坏严重,生态破坏植被破坏,嘉陵江小三峡植被遭受严重破坏,生态破坏植被破坏,山林植被与环境破坏,生态破坏植被破坏,植被破坏的后果,生态破坏水土流失,植被破坏引起水土流失,生态破坏水土流失,植被破坏引起水土流失,生态破坏水土流失,黄土高原植被破坏引起水土流失,生态破坏水土流失,黄土高原植被破坏引起水土流失,生态破坏土地沙漠化,植被破坏引起土地沙漠化,生态破坏土地沙漠化,植被破坏引起土地沙漠化,第二环境问题环境污染,指由于人口激增,、,城市化和工农业高速发展引起的有害物质对大气,、,水体,、,土壤和动植物的污染，并达到了致害的程度。,环境污染水环境污染,水污染引起鱼死亡,环境污染江河水体污染,城市生活污水排放水体污染,工业废水排放江河水体污染,环境污染工业废气排放大气污染,城市大气污染,城市大气污染,中国环境问题,水体,、,空气,、,噪声,、,固体废物等污染问题,日趋严重，长江,、,黄河,、,珠江,、,淮河,、,松,花江,、,辽河,、,海河七大水系1/3,以上河段,达不到使用功能要求；大部分湖泊富,营养化突出；沿岸海域污染严重。相,当多的城市空气污染超标。酸雨区面,积占国土总面积的30%，城市垃圾年,产1.4亿吨。处理率不到50%。水土流,失,、,土地沙漠化,、,沙尘暴等生态问题,日益加重. 生态 环境问题已经成为威,胁人类健康和生存的主要因素。,三、环境问题的产生和发展,环境问题随着人类社会的产生而产生，随着人类社会的发展而发展。环境问题的生产和发展分为三上阶段：,（一）原始时代,人类基本受 环境的主宰的阶段。原始时代人类直接从大自然获取生活资料，而表现为对自然的直接依赖关系。处于次要和从属的地位,。,（二）,农业时代人类改造环境的 初级阶段,此阶段人类与环境的关系，产了初步对抗，出现了相互竞争和相互制约的局面，产生了环境衰退的问题.农业和畜牧业的产生和发展，地球上开始出现人工生态环境,开垦土地种植作物放牧等等，使环境发生衰退，具体表现在：,1.林草原土地大面积破坏; 2.局部气候变化,部分土地沙漠化; 3.土地盐渍化;4.生活废造成一定程度的环境污染,。,（,三）工业时代人类统治环境的时代,十八世纪兴起的产业革命，机器大工业生产迅速发展, 蒸汽机等动力机器的使用大大提高社会生产力，增强了人们改造环境的能力。工业时代人们大规模的利用矿物,、,水,、,大气等自然资源，其结果一方面是人类财富的巨大增长，另一方面是环境质量的严重恶化和退化。环境质量恶化的过程可分为三个阶段，环境污染发生期,、,环境污染加剧期和环境污染泛滥期。,1. 环境污染发生期,（18世纪末-19世纪初）,18世纪下半叶到20世纪初，首先是英国然后是欧洲一些国家以及美国日本等相继实现产业革命. 蒸汽机的使用和推广，由此推动火车,、,铁业,、,机器制造业,、,采矿业迅速发展，成为第一次产业革命。此时期建立了钢铁,、,采矿,、,化工等重工业，对环境造成的污染, 主要是煤烟尘二氧化硫以及冶炼制碱造成的水质污染。,2环境污染加剧期,（20世纪初-40年代）,19世纪中叶以后，电机的生产电能的利用以及汽车飞机相继问世，形成了第二次产业革命，石油成了这时期的工业血液，而石油的使用给环境带来了新的污染，其污染范围之大程度之深是前所未有的。汽车尾气污染形成化烟雾，石油工业的废气,、,废水,、,废渣,污染大气,、,水体和土壤。,3环境污染泛滥期（20世纪50年代以后）,这个时期煤炭石油煤制品造成的污染急,剧增加，同时又出现了放射性农药等新的,污染。,水污染引起鱼死亡,第二节 环境生态学的产生发展,一、生态学的产生和发展,(一) 生态学的定义,生态学是研究生物与环境相互关系的科学，最早提出生态学概念是德国的海克尔，在1866年指出生态学的概念。指出生态学是研究生物与环境相互关系的一门科学,(二) 生态学的产生和发展,1、 生态学的产生,生态学产生于19世纪60年代，对生态学产生贡献比较大的人以及他们的著作有：,（1）化学家保尔，他在1670年发表了低气压对动物效应的试验成果，标志着动物生态学的开端.,(2) 马尔萨斯,他1803出版人口论，分析,了,生物的繁殖与食物生产之间的关系，特别是分,析了人口的增长与食物生产之间的关系，指出人,口增长速度明显超过,食物生产速度，人类应控制,人口增长。,（3）,洪堡德1807年出版植物地理学，分析了植物的分布与环境的关系，标志着植物生态学的开始。,（4）达尔文1859年出版物种起源,，对生物与环境关系进行了深入的探讨,，提出著名的生物进化论，并指出环境,对生物进化的影响，为生态学的产生打,打下了基础。,（5）海克尔（德国动物学家）1866年发表有机体的普通形态学，首次提出生态学的定义，标志着生态学的诞生。,2生态学的发展,（1）生态系统概念的提出,1935年英国生态学家坦斯列提出生态系统的概念，他把生物与环境看成一个有机整体，他指出生物与环境之间有密切的内在联系，某种生物只能适应于一定的环境而生存，生物与环境构成一个有机整体。,2生态学的发展,（1）生态系统概念的提出,1935年英国生态学家坦斯列提出生态系统的概念，他把生物与环境看成一个有机整体，他指出生物与环境之间有密切的内在联系，某种生物只能适应于一定的环境而生存，生物与环境构成一个有机整体。生态系统概念的提出使生态学的研究从动植物个体生态现象研究走向生态系统生态研究。,（2）食物链和生态金字塔理论的提出,1942年美国生态学家林德曼通过对美国一个湖泊（塞达次鲍格湖）的生物量转移进行定量研究，发表一篇题为一个老年湖泊食物链动态的论文,。提出著名的食物链和生态金字塔理论，使生态学研究从定性研究走向定量研究。,（3）系统论和计算机信息技术的应用,20世纪40年代生态系统生态学的发展对生态学进行定量研究需要一种研究复杂系统的方法，正在生态学发展被研究方法困惑的时候，美籍奥地利生物学家贝塔朗菲创立系统论。60年代计算机信息技术的应用 ，生态学找到了有效的研究方法。,（4）分子生物学的诞生,20世纪90年代以后，随着分子生物学技术的发展，人们利用分子生物学技术来研究种群生态从而产生了生态学的一个新的分支学科分子生态学。1992年分子生态学杂志Molecular Ecology创刊，标志着分子生态学的产生。分子生态学的诞生标志着生态学的研究进入分子水平。,（5）应用生态学迅速发展,20世纪60年代以后，生态学与当代国际上出现的若干重大问题相结合，形成了很多用用生态学的分支学科，例如污染生态学、农业生态学、环境生态学、经济生态学、人类生态学、城市生态学等等。,（6）生态产业的形成和发展,生态学原理渗透到产业形成生态产业。目前生态产业主要有生态农业生态工业生态食品业生态旅游业生态住宅业等等。,二 、环境生态学的产生和发展,（一）环境生态学的产生,环境生态学产生于20世纪60年代。20世纪50年代人类大量的使用六六六、DDT等剧毒杀虫剂，在提高粮,二 、环境生态学的产生和发展,（一）环境生态学的产生,环境生态学产生于20世纪60年代。20世纪50年代人类大量的使用六六六、DDT等剧毒杀虫剂，在提高粮食产量的同时给环境及人类带来严重危害。1962年美国海洋生物学家卡尔森发表寂静的春天描述了杀虫剂污染环境带来的严重危害，指出人类用自己制造的毒药来提高农业产量，无异于饮鸩止渴。该著作的问世标志着环境生态学的产生。,（二）环境生态学的发展,1972年英国经济学家芭芭拉沃德出版了一本只有一个地球对一个小小行星的关怀和维护，该书是在58个国家152位专家组成的顾问委员会协助下编写而成的，它为1972年在斯德哥尔摩联合国环境会议提供了背景材料。,该书从整个地球的环境出发，从社会经济和政治的不同角度出发，评述环境污染对不同国家产生的影响，指出人类所面临的环境问题，提醒人们认识人类所居住的地球的局限性和易变性。呼吁各国人民维护人类赖以生存的地球，该书对环境生态学的发展起了重要的作用。,1975年美国召开受害生态系统恢复国际会议，讨论受害生态系统的恢复和重建等许多重要的环境生态学问题。1980年卡林等出版受害生态系统恢复过程一书，探讨受害生态系统恢复过程中的重要生态学理论与应用等问题。1987年福尔德曼出版了环境生态学教科书，环境生态学的框架基本形成；1989年在北京召开生态工程国际研讨会，研讨了受害生态系统的重建问题，对推动环境生态学的发展起了积极的促进作用。,第三节 环境生态学的内容,一、生态学基本原理,生态因子作用规律、 生物种群、生,物群落、生态系统结构与功能等,二、人为干扰下生态系统内在变化机理和规律自然生态系统受人为干扰后的反应和变化规律。,三、生态监测,包括物理、化学检测，尤其是对生态系统层次的监测。,四、自然资源保护,包括生物资源的保护和管理，受损生态系统的恢复和重建的生态措施，生态示范区的建设等。,五、生态环境调控对策,包括各种废物的处理和资源化的技术及中国西部脆弱生态环境建设研究等,。,六、生态经济规划与生态风险评价,生态经济规划,处理好经济建设与资源环境保护的关系，在不破坏资源生态环境的前提下发展经济；对自然资源的利用进行合理的规划。,生态风险评价,是预测生物工程、生态入侵及人类其他活动的干扰等所产生的负效应，估计这些负面效应发生的概率，估计具有负面效应的生物个体、种群、群落等，为人类与自然的和谐提供依据,。,第二,章 生态学基本原理,第一节生态因子及其作用规律,一、环境与生态因子,（一） 环境的概念与分类,1 环境的概念,环境是指主体或研究对象以外的，且围绕主体，占据一定空间，构成主体生存条件的各种物质实体或社会因素的总和。,2 环境的分类,（1）按环境形成划分,自然环境：未经过破坏的天然环境。,半自然环境：人类作用与环境后所发生变化了的环境 。,社会环境：人类社会活动的环境。如聚落环境、生产环境、交通环境、文化环境等 。,（2）按环境范围划分,生物圈：在大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈的界面上，生物有机体构成的具有生命和再生能力的圈层。其范围以海平面以下12km到海平面以上10km。,区域环境：指占有某一特定区域空间的自然环境，即生物圈内形成的不同区域，例如江河、湖、海、沙漠、高山、平原以及热带、亚热带、温带寒带等。不同的区域内生活着与其环境相适应的生物。,生境：在一定时间内具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境。猴子的生境是山，鱼的生境是江河、湖泊、海洋、鱼塘。,小环境：指接触生物个体表面或个体表面不同部位的环境,。,如生物的栖自地。,内环境：指生物体内组织或细胞间的环境,。,（二,）,生态因子的概念和分类,1 生态因子的概念,生态因子：指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。如温度、光照、水分、氧气等，其中生物生存不可缺少的环境条件。称为生存因子。,2 生态因子的分类,（1）气候因子： 包括光、热、水、气等。,（2）土壤因子：包括土壤结构无机元素土壤物理化学性质土壤微生物等等。,（3）地形因子：包括地球表面起伏。山丘、高原、平原、坡地、川河、湖泊等。,（4）生物因子,包括动物植物微生物等一切有生命的物质,（5）人为因子,指人类生产活动对自然资源开发利用以及改造和破坏自然环境过程中产生的生态作用，包括环境污染危害和生态作用。,二生态因子的作用规律,（一）生态因子的综合作用,环境中各种生态因子不是孤立存在的，而是彼此相互联系、相互促进、相互制约，任何一个生态因子的变化都会引起其他因子的变化。例如光照的变化会引起温度湿度的变化。生态因子对生物的作用不是单一的而是综合。,（二）生态因子主导作用与辅助作用,多种生态因子同时作用于生物时，其中有一个因子起主导作用，而其他因子起辅助作用。,（三） 生态因子的直接作用和间接作用,有的生态因子直接作用于生物，例如光温水气等。但是有些生态因子不是直接作用于生物，而是间接作用于生物。例如海拔高度。,（四） 生态因子作用的阶段性,由于生物生长发育不同阶段对于生态因子的要求不同，因此生态因子对生物的作用也具有阶段性，例如鱼类的洄游。大马哈鱼生活在海洋里，生殖季节洄游到淡水的河流里产卵，而鳗鲡在淡水中生活，洄游到海洋里生殖。,（五）生态因子的不可代替性和可调节性,各种生态因子都有其独特的作用，不可代替。例如光照不能代替温度，但是生态因子之间可以互相调节，例如光照可以调节温度，水分可以调节空气。,（六） 最小因子定律,最小因子定律是德国化学家利比希最早提出来的。他研究作物产量与营养元素之间的关系，发现植物的生长不是受需要量很大的大量营养元素所限制，而是受需要量很小，但是土壤又缺乏的微量营养元素所限制，因此他提出植物生长和产量形成受环境中存在量最小的生态因子所限制，这个规律就叫做最小因子定律。,最小因子定律,（七） 耐性定律,耐性定律是美国生态学家谢尔福德提出来的，,他认为不仅生态因子存在量不足时限制生物生、长发育，生态因子过量时也会限制生物生长发育。例如水分不足会限制作物生长，水分过多也会限制作物生长，因此他提出每种生物对每种生态因子都有一个耐性范围，这个耐性范围就叫做生态福。生物对生态因子的耐性范围越大其分布范越广。,第二节 生物对环境的生态适应,一生物对光照的生态适应,（一）生物对光照强度的生态适应,光照强度对植物生长及形态结构建成有重要作用。植物光合作用需要光，形态建成需要光。,根据植物对光照强度的生态适应性不同可分为,阳性植物、阴性植物和耐阴植物三大生态类型。,光照强度对动物的生长发育有影响。如青蛙卵,鲑鱼卵在有光条件下孵化快，发育也快，而生,活在海洋深处的浮游生物 则在黑暗下长得快,。,（二） 生物对光周期的适应性,根据植物对日照长短的适应性不同可分为：,1短日植物,在日照时间短于临界日长时才能开花。如晚稻,品种、秋大豆。、,2 . 长日植物,在日照时间长于临界日长时才能开花。如小麦,在日长超过12h时才能开花。类似还有大豆、燕麦、黑麦、油菜、萝卜、甜菜等。,3中性植物,开花对日照时间没有严格要求，只要温度水分,养分适合，完成一定营养生长则可开花。如四,季豆、黄瓜等。,4中日植物,只有在特定的日照时间条件下才可开花，如甘,蔗只有在日照时间为12小时28分时才可开花。,动物对光周期的生态适应，鸟类最明显，很多,鸟类的迁徙都是由日照长短变化引起的。绵羊,、山羊、鹿在日照短的秋季进入生殖期，称为,短日动物，而雪豹、野兔和刺猬则在日照逐渐,变长的春天才能开始生殖，称为长日动物。,二,生物对温度的生态适应,（一）生物生长发育的温度“三基点”,生物的生长发育有生物学最低温度、最适温度和最高温度,（二）生物对变温的生态适应,多数生物在变温下比在恒温下生长要好。如蝗虫在变温下的平均发育速度比在恒温下快38.6%。植物有温周期现象，即温度的昼夜变化与植物的生长周期同步的现象。昼夜变温可提高作物种子发芽率，可以促进植物生长，可以改善植物产品的品质。,（三） 生物对极端温度的生态适应,1 . 生物对低温的生态适应,低温对生物的上海分为寒害霜害冻害三种。,寒害: 零度以上低温对生物的伤害。,霜害: 当气温或地表温度下降到零度，空气中的过饱和水气凝结形成白色的冰晶，而霜给生物造成伤害。豌豆耐霜而木瓜怕霜。,冻害: 生物体冷却降温到冰点以下，细胞间隙结冰而引起的伤害。,2 生物对高温的生态适应,当温度超过最适温度范围后,再继续上升,会对生物产,生伤害作用.甚至导致生物死亡.,窄温性与广温性生物的生态幅,三,生物对水分的生态适应,（一）植物对水分的生态适应,根据植物对水分的生态适应不同，分为水生生物和陆生生植物两大类。,1水生植物,水生植物是所有生活在水中的植物的总称。水体环境的特点为：弱光缺氧，密度大，温度变化平缓，能溶解各种无机盐类。,水生植物的特点：,（1）根茎叶内形成一套相互连接的发达的通气组织，以保证各器官组织对氧气的需要。,（2）机械组织不发达甚至退化，以增加植物,的弹性和抗扭曲能力，适应水体流动。,（3）水生植物水下的叶片多分裂成带状线状而且很薄，以增加吸收阳光无机盐和CO,2,的面积。,水生植物分为沉水植物、浮水植物和挺水植物,三类。,2 陆生植物,（1）湿生植物,在潮湿环境中生长，不能忍耐较长时间的水分不足，即抗旱力最弱的陆生植物，如水稻灯芯草等。,（2）中生植物,生长在水分适中生境中的植物。,（3）旱生植物,生长在干旱环境中，能长期忍耐干旱环境，能维持水分平衡和正常的生长发育。,（二） 动物对水分的生态适应,1 水生动物对水分的生态适应,水生动物的体表通常具有渗透性，存在渗透压,调节和水分平衡的能力。水生动物的分布、种,群形成和数量变动都与水体中含盐量的情况和,动态特点密切相关。,渗透压调节可以限制体表对盐类和水的通透性，通过逆浓度梯度的主动吸收或排出盐类和水分，改变所排出的尿和粪便的浓度和体积。,2, 陆生动物对水分的生态适应,（1）形态上的适应,陆生动物以各种不同的形态结构来适应环境湿度，保持生物体的水分平衡。如昆虫有特殊体 壁，防止水分过量蒸发。两栖动物体表可分泌,粘液保持体表湿润，爬行动物有很厚的角质层,。鸟类有羽毛哺乳动物有皮脂腺和毛，都能防,止体内水分过度蒸发，以保持体内水分的平衡。,（2）行为的适应,沙漠地区昼夜地表温度相差大，地面和地下的,相对湿度和蒸发量相差也很大。一般沙漠动物,（如昆虫爬行类等）白天躲在洞内夜里出来活动。,（3）生理适应,许多动物在干旱环境下有生理上的适应特点，,例如“沙漠之舟”骆驼可以17天不喝水，体内脱,水达体重的27%，仍然照常行走。体内有丰富,的脂肪，血液中有特殊的脂肪和蛋白质，不易,脱水。,四生物对土壤的生态适应,植物有耐瘠型、耐肥型和中间型植物，也有耐酸性、中性、碱性植物类型等，有沙土型、壤土型和粘土型植物等。,第三节 种群生态学,一生物种群的概念和基本特征,（一）生物种群的概念,生物种群：是指在一定空间内具有相似的形态、生理、生态习性，并能相互交配繁殖后代的同一个生物的一群个体。或者说：生物种群是在特定的时间内，占据特定空间，具有一定的数量结构和遗传特征的同种有机个体群。,（二）生物种群的基本特征,1. 生物种群有一定的分布区,生物种群占据一定的空间，分布区受非生物因,素（气候、水文、地质）和生物因素（种间竞,争、捕食和寄生）的影响，种群分布分为均匀,型、随机型和群集型。,2种群大小和种群密度,种群大小:指一定面积或一定容积内某个生物,种的个体数目。如一块鱼塘内鲤鱼有多少尾,。,种群密度：指单位面积或单位容积内某个生物种群的个体数目。如鱼塘立方米有多少尾鲤鱼,。,3 种群的出生率和死亡率,种群出生率：单位时间内种群出生的个体数占种群个体总数的百分比。,种群最大出生率：在最理想的条件下种群的出生率,生态出生率：在一定生态环境条件下的种群种的实际出生率。,种群的死亡率：单位时间内生物种群死亡的个体数占该时间内种群个体总数的百分比。,种群最低死亡率：在最理想条件下种群的死亡率。,种群生态死亡率：在一定生态环境条件下种群的实际死亡率。,4年龄结构和性别比,年龄结构：生物种群个体，按一定年龄分组,，各个年龄组的个体数占种群个体总数的百分比。,性别比：在一段时间范围内种群的雌雄个体,数的比例。,从种群年龄结构可以预测种群的发展。,从生物种群的年龄结构预防测种群的发展,二种群的增长规律,（一）种群的指数增长型,种群的指数增长型（J型增长）：生物种群在没,有限制的环境中增长，种群的生殖潜能得到最,大限度的发挥，种群的数量呈指数增长，其增,长曲线与“J”相似。,生物种群的指数(J型)增长,（二） 逻辑斯谛增长,种群的逻辑斯谛增长（S型增长）：种群在有限制的环境中增长，随着种群数量的增加，个体之间的竞争加剧，使种群的增长率下降，直到停止增长，甚至下降，其增长曲线与“S”相似。,生物种群的逻辑斯谛(S型)增长,绵羊种群的S型增长,草履虫数量S型增长,生物种群增长型,三种群的变动与调节,（一） 种群变动,种群变动：种群数量达到环境容纳水平后，围绕环境容纳量水平作上下波动。,1季节变动,季节变动：种群数量随着季节的变化而发生波动。主要是受气候的季节性变化的影响。如多数昆虫、细菌一年生植物水生浮游植物浮游动物等，都有明显的季节变动。,2年变动,年变动：种群的数量随着年际变化而发生波动。如我国东亚飞蝗，在干旱年份个体数量多，导致蝗害的发生。,90年间捕食者（猞猁）与猎物（美洲兔）的数量周期,（二） 种群调节,1 密度制约作用,（1）种内调节,种内调节：指种群本身的密度调节种群自身的数量。随着种群密度的增大，种群数量增长就会下降，直至停止。种群个体超过环境容纳量后会有一部分个体自然死亡。如水稻群体调节。,（2）种间牵制,种间牵制：一个种群的数量受另一个种群的制约。如鼠蛇，蛇少，老鼠增多，造成严重的鼠害。,2 非密度调节,非密度调节：种群个体数量不是受种群密度的影响，而是受非密度因素制约。非密度因素通常有污染物、火山爆发、化学物品、火灾等等。,四种群的相互作用,（一）正相互作用,两个种群生活在一起，对一个种群或对两个种,群都有利。,1原始协作,两个种群生活在一起，对双方都有利，各方各,有所得，但两者不存在依赖关系，即使离开协,作，双方仍可独立生活。如海蟹与腔肠动物的,协作 。腔肠动物附着在蟹背上，借助海蟹作为,运载工具，寻找食物方便，腔肠动物表皮上有,很多刺细胞，对海蟹起保护作用。,2互利共生,两个种群生活在一起，彼此相互依赖，相互依,存，互惠互利，可以直接进行物质交换，达到,了彼此不能离开而独立生存的程度。如大豆与,根瘤菌。,3偏利共生,两个种群在一起对一个种群有利，对另一个种,群没有利也没有害。如地衣附着在树皮上，获,得空气中水分、养分，对树皮没有利也没有害。,（二）负相互作用,两个种群生活在一起对一个种群不利，或对两,个种群都不利。,1. 竞争,竞争:两个生物争夺同一对象的相互作用。发生在同一种群不同个体间的竞争叫种内竞争，发生在不同种群间的个体竞争叫种间竞争。如杂草与作物竞争空间、养分、水分。,2捕食,捕食：一个种群捕食另一个种群。如青蛙捕食昆虫。,3寄生,寄生：一个种群寄生在另一个种群上从它身体内吸取营养。如大豆与菟丝子，动物与蛔虫。,4抗生,抗生：一个种群的分泌物可抑制另一个种群。生长，如芝麻根系分泌物可抑制香附子的生长，桉树根系分泌物可抑制多种禾本科杂草生长。,5. 偏害,偏害：一个种群的分泌物可杀死另一个种群。如点青霉分泌一种物质叫青霉素可杀多种细菌。,第四节群落生态学,一生物群落的概念,生物群落：指一定时间内生存在一个特定区域或自然生境里的所有生物种群的集合。或者说：在一定的地域或生境里，各种生物种群相互联系相互作用所构成的结合结构单元。,二群落的基本特征,（一）群落的物种组成,1建群种,建群种：群落的缔造者，但是它在数量上不一定是最多，同时对群落和环境有重要影响。,2优势种,优势种：在群落中个体数量最多，生活力最强，覆盖度最大，对群落的机构和功能起控制作用的种群。,3 亚优势种,亚优势种：个体数、覆盖度以及对群落结构、功能以及环境影响仅次于优势种。,4附属种,附属种：在群落中经常出现，但对群落的结构、功能和群落环境影响不大。,5罕见种,罕见种：在群落中偶然出现、对群落的结构、功能和环境影响不大。,（二） 群落的数量特征,1.物种的丰富度,物种的丰富度：群落所包含的物种数目。,2 .群落的多度与密度,多度：群落内各物种的个体数量。,密度：单位面积上生物个体数目。,3.频度,频度：某物种在调查范围内出现的频率。,4覆盖度,盖度:植物枝叶所覆盖的面积占土地面积的百分比。,5优势度,优势度:群落各个种群的枝叶覆盖面积占土地表面积的百分比。,6重要值,重要值:谋生物种群相对盖度+相对优势度+相对频度,四群落结构,（一）群落外貌和生活型,群落外貌指生物群落的外部形态。,生活型不同种生物长期在相同的环境条件下或人工条件下长期生存，发生趋同适应，经过自然选择和人工选择，形成形态生理和生态相似的物种类群。,（二）群落的垂直结构,群落的垂直结构群落的垂直分层现象。,（三）群落水平结构,群落的水平结构群落中种群的水平分布。,五、群落演替,（一）群落演替的概念,群落演替群落演替是一个群落被另一个群落所取,代的过程，即一个群落消亡另一个群落侵入的,过程。,（二）群落演替类型,1、原生演替,原生演替在没有生物侵入过的落地上发生的演替。,2、次生演替,次生演替原有生物群落遭受破坏以后发生的演替。,第三章 生态系统与生态平衡,第一节 生态系统的结构,一、生态系统的概念,生态系统在一定空间内生物与环境之生物与生,物之间，相互联系相互影响，进行物质循环和能量,转化的统一整体。,二、生态系统的组成,生态系统的生产者主要包括绿色植物和化能合成细菌。它们可以直接利用环境中无机物来合成有机物。因此，它们都是自养型生物。生产者利用环境中的无机物合成有机物的生产叫初级生产，也叫第一生产。如植物可通过光合作用把大气中CO2合成碳水化合物，把太阳能转变成生物化学潜能。,（一）生产者,二、生态系统的组成,生态系统生产者,（二）消费者,生态系统的消费者主要是各种动物。动物不能直接利用环境中的无机物来合成有机物，而需要其他生物提供有机物消费以后才能生产新的有机物。生态系统的消费者不是单纯的消费，在消费的同时，也进行有机物生产，它们生产的是动物产品。这种生产叫次级生产，也叫第二性生产。,生态系统消费者,（三）分解者,生态系统的分解者主要是各种微生物。它们以动植物残体以及其它有机物为食，因此，也是异养型生物。生态系统分解者主要有真菌、细菌和放线菌三类。它们的作用主要是把生态系统中复杂的有机物分解成简单的无机物，使它们重新回到环境以实现物质循环。,（四）无机环境,包括光、温、水、气、土壤、矿质营养等。,二、生态系统的结构,生态系统的结构：是指生态系统的构成要素及其在时间上、空间上的配置和能量、物质在各成分之间的转移、循环,的途径。生态系统的结构一般有四种类型。,（一）层次结构,生态系统的层次结构是指生态系统结构的层次性。即一个生态系统由若干个亚系统组成，一个亚系统由若干个子系统组成，一个子系统由若干个二级子系统组成。如一个生态系统由生物系统和环境系统组成，生物系统又由动物、植物、微生物。环境系统又由大气环境,、,土壤环境、生物环境。,（二）营养结构,营养结构：是指生态系统中生物与生物之间，生物与环境之间，以营养为纽带，联系起来，进行物质循环和能量转化所形成的结构。营养结构有两种：食物链结构和食物网结构。,食物链：是生态系统中生物与生物之间，通取食与被取食的关系，联系起来，使能量在不同生物种群之间流动所形成的链状结构。如水稻,昆虫,青蛙,蛇,老鹰。,（三）空间结构,生态系统空间结构：是指生态系统中生物的空间分布。,（1）垂直结构,垂直结构：是生态系统中生物在空间垂直分布所形成的结构。即成层现象。如森林生态系统中乔木、灌木和草本植物所构的垂直结构。,（2）水平结构,水平结构：生态系统中生物的空间水平分布所形成的结构。水平结构一般有三种：均匀分布、随机分布和群集分布。,（四）时间结构,时间结构：是指根据环境自然资源的时间节律和生物生长发育规律，从时间上合理配置生物，提高资源利用率所形成的结构。如在甘蔗生长后期在其株行间搭架挂袋培养食用菌。,第二节 生态系统的功能,一、生态系统的能量流动,（一）生态系统能量转化的基本规律,生态系统中能量的流动和转化服从于热力学第一定律和第二定律。即（1）能量不能创造，也不能消灭，只能从一种形式转变为另一种形式；,（2）能量在流动、转化的过程中，总是由集中趋向分散，任何能量都不能100%地有效转化为下一级能量。,初级生产,：生态系统最初能量来自太阳能，它被绿色植物的光合作用所固定。光合作用积累的能量是进入生态系统的初级能量，这种能量的积累过程就是初级生产。初级生产积累能量的速率，就称为初级生产力。,次级生产：,生态系统中除了初级生产者之外的其他有机物的生产，称为次级生产。即动物生产和微生物生产。动物和微生物利用初级生产者的产品进行同化作用，生产动物和微生物产品。次级生产一般表现为动物和微生物的生长、繁殖和营养物质的贮存。,（二）生态系统能量转化效率和“十分之一”定律,1 能量转化效率,生态系统能量转化效率是指能量沿着食物链流动、转化过程中，某一个营养级所固定的能量与前一个营养成级所持有的能量之比。,2 生态系统能量转化的“十分之一”定律,美国生态学家林德曼在研究生态系统能量流动、转化的过程中，发现了一个规律，就是营养级之间的能量转化，一个营养级的能量大约只有10%左右的能量能够有效地转化为下一级能量构成生物量。而90%的能量在转化过程中被子散掉。这个规律称为“十分之一”定律。也叫林德曼定律。,（三）生态金字塔,按照生态系统中能量沿着食物链流动、转化逐级递减的十分之一法则，把每个营养级的能量、生物量和个体数，按照营养级的顺序排列绘成图，所得到的图形底部宽，顶部尖，其形状与埃及金字塔相似，因此，就称之为生态金字塔。生态金字塔有能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔三种。,二、生态系统的物质循环,（一）物质循环的概念,物质循环：是指生态系统中各种营养元沿着特定的途径，从环境到生物体，又从生物体再到环境不断流动和循环的过程。如,CO,2,植物同化,碳水化合物,降解,CO,2,回到大气。,（二）物质循环的类型,1、地质大循环和生物小循环,地质大循环：是指生态中营养元素，经过生物吸收进入食物链，然后沿着食物链转移到动物，动植物死后，其残体以及它们的排泄物经过微生物分解，使营养元素重新回到环境，并进入五大自然圈（大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈）的循环。这种循环循环的范围大，时间长。,生物小循环：指生态统中的营养元素经过植物吸收进入食物链，然后沿着食物链转移到动物，动植物死亡后，其残体以及排泄物被微生物分解，营养元素回到环境后，很快又被植物重新进入食物链循环，这种循环其循环的范围小，时间短。,2、气相循环和沉积循环,气相循环,指贮存在大气和水域中的营养元素或化合物，可以转变为气体形式，并通过大气扩散，弥漫在陆地和海洋上空，在很短的时间内又被子植物吸收利用，重新进入食物链循环。这种循环，循环速度快，循环比较完全。如氧、二氧化碳、氮的循环，还有水、氯、溴、氟的循环，都属于气相循环。,气 相 循 环,沉积循环,贮存在岩石圈和土壤圈的营养元素，经过自然风化或人工开采释放出来，被植物吸收进入食物链，然后沿着食物链转移到动物，动植物死亡后其残体以及排泄物被微生物分解，营养元素释放出来，随养水流进入江河、大海，经过沉降淀积变成岩石。等到岩石再度风化或人工开采，营养元素才能释放出来再度进入食物链循环。这种循环，循环的速度慢，循环不完全。如磷、硫、碘的循环，还有钙、钾、钠、镁、铁、锰、铜、硅的循环都属于沉积循环。,沉积循环,（,三）几种主要物质循环,1、水的循环,水和水循环对生态系统是有重要意义的。不仅生物体,大部分是由水构成，而且所有生命活动都离不开水。,地球上水的总量大约15亿km3，其中97%存在于海洋，,3%存在于陆地，陆地水虽然少，但对生态系统起着,非常重要的作用。,水通过三相变化，特别是气相和液相变化实现循环，,海洋在太阳辐射下蒸发为水蒸气，水蒸气上升到大气,候又凝结成水，降到陆地和海洋。,河流里水更新一次需11天，土壤水280天，植物体内,水2-3天。,2,、碳的循环,（1）生物小循环,大气中CO2经过植物吸收进入食物链，并沿着食物链,转移，动植物死亡后其残体或排泄物被微生物分解，,变成CO2,同时生物的呼吸作用也将CO2排出，排放出,的CO2很快又被植物同化。,（2）地质大循环,生态系统中营养元素被动植物吸收后进入食物链，并,沿着食物链转移，动植物死亡后，其残体深埋地下，,形成化石燃料（石油煤等）等到人工开采才能释放出,来。,3、氮的循环,（1）生物小循环,土壤中NO2NH4经过植物吸收进入食物链，并沿着食,物链转移，动植物死亡后其残体或排泄物被微生物分,解释放NH4，很快又被植物吸收利用，在进入食物链,循环。,（2）地质大循环,大气中N2氧化成含氮氧化物，NO3，与雨水进入江河,、大海。,4、磷的循环,（1）生物小循环：岩石、土壤中的磷植物,食物链释放出来植物,（2）地质大循环：岩石、土壤中的磷植物,食物链释放出来进入江河、大海沉降,淀积岩石再度风化植物。,5、钾的循环,钾的循环途径与磷很相似，不同之处，钾的流动性,比磷大，不易沉降变成岩石。,三、生态系统的信息传递,（一）信息的概念,信号,是指生态系统中能引起生物感知的,特殊因素。,如光照、声音、颜色、气味等。,信息,是指生态系统中能够引起生物生理变化,和行为的 信号。,（二）信息的类型,1、物理信息,物理信息是指由物理因素引起的信息。 主要有光信息、声信息和接触信息。,2、,化学信息,化学信息是指生物在生命活动代谢过程中分泌一些特殊的物质，引起其它生物的反应。,例如有许多昆虫成虫后，雌虫会分泌一些特殊 的物质，吸引雄虫来交配产卵。,3、营养信息,营养信息是指生态系统的食物链某一个营养级 生物数量发生变化而引起另一个营养级生物的反应。,如老鼠的数量减少很快就引起老鹰的反应。,4、行为信息,行为信息是指生物某一种特殊的行为引起其它生物的反应。,如草原上的鸟，当有人或其它生物进入草原，要捕杀草原上的鸟，雄鸟,就会急速起飞并煽动两翅。其它看到雄鸟这种行为就会迅速躲藏。,（三）生态系统的信息传递,生态系统的信息传递称为信息流。,生态系统信息传递的途径主要有,取食,栖息,性行为,群集作用。,防卫,（三）生态系统的信息传递,生态系统的信息传递称为信息流。,生态系统信息传递的途径主要有,取食,栖息,性行为,群集作用。,防卫,第三 节生态平衡,一、生态平衡的概念,生态平衡是指在一定的时间和区域内，生态系统中的生物和环境之间、生物与生物之间相互制约，维持某种协调，使生态系统的能量流动、物质循环和信息传递达到一种动态结构的相对稳定状态。,生态平衡是一种动态平衡。,二、生态平衡的机理,（一）生态系统物质、能量的输入与输出接近相等是生态平衡的前提,生态系统存在物质、能量的输入与输出，两者在量上要保持接近相等，这是生态系统结构、功能保持相对稳定的前提。,（二）生态系统的结构保持相对稳定是生态平衡的基础,（三）生态系统自我调节能力，是生态平衡不可缺少的条件,生态系统自我调节能力是指当生态系受到外力冲击，其结构和功能遭受暂时破坏时，系统本身能自我修复，使系统的结构与功能恢复到原来的状态。,生态系统中生物系统和环境系统的结构保持相对稳定，是生态民平的基础。生态系统结构破坏，必然导致生态,平衡失调。,三、影响生态平衡的因素,（一）自然因素,自然界很多物理因素都有会给予生态系统带来压力和冲击，生态平衡遭受破坏。,如火山爆发、地震、山洪、泥石流、雷电火烧等都会使生态系统遭受破坏导致生态平衡失调。,（二）人为因素,人为因素对生态系统平衡的影响最大是破坏生物系统以及人类生产过程中对生态环境造成污染。,、破坏植被引起生态平衡失调,植被破坏之后，不仅动物失去有机物质的供应。导致动物物种灭绝。植被破坏引水土流失，此外，植被子破坏导致气候反常，旱涝灾害频繁。如温室效应。,、生物种类减少，生态稳定性下降,、食物链破坏，生态平衡失调,食物链是生产者、消费者、分解者相互联系的纽带，是生态系统中能流和物流的渠道。食物链破坏，能就会停止流动，物质会停止循环，生态系统因此失去平衡。,、有害物质污染环境,工业“三废”、城市污水、垃圾等使有害物质进入生态系统，导致环境污染，使生态平衡破坏。,第四章 自,然资源与生态保护,第一节 自然资源的保护,一、自然资源的含义与基本特征,（一）自然资源的概念,自然资源人类可以直接从自然界获得并用于生产和生,生活,的物质，它是自然环境重要的组成部分。,自然资源可分为可更新资源和不可更新资源,（二）自然资源的基本特征,1、可用性,自然资源可被人们利用，这是自然资源的基本属性。,2、整体性,各种自然资源不是孤立存在的，而是相互联系、相互影响,、相互制约的复杂系统。如光温水都相互影响。,3、地域性,空间分布不均匀性和严格的地域性。,4有限性,（1）数量有限。,（2）人类利用资源能力有限。,（3）限制因子的作用使其它资源的利用受限制,5潜力无限性,（1）可更新性。,（2）随着科学技术的发展，人类对资源开发利用的能,力将不断增强。,（3）废物资源化。,二、保护自然资源的目标,（一）维护自然生态平衡,维护自然生态平衡是保护基本的生态过程和人类赖以,生存的生态系统。,（二）保护生物多样性,1、遗传多样性：一个物种个体间和种群之间的差别多,样性。,2、物种多样性：一个区域内动植物和其他类型多样性。,3、生物群落多样性：一个地区各种生物群落的数目多,样性。,4、功能多样性：在一个生态系统中各种生物作用的多,样性。,（三）保证物种在生态系统中的持续利用,随着社会对资源需要量越来越大，生态系统中生物,的持续利用显得越来越重要，要保证资源的持续利用，,就必须保护和管理好自然，维护生态系统的物质能量,的正常运转。,三.自然资源保护的对策,（一）加强自然资源保护的法制建设,1.完善法律体系。,2.加强法律宣传教育。,3.严格执法。,(二) 加强自然资源的利用研究,（三）制定科学的保护规则,（四）合理利用自然资源,（五）开展自然资源的管理和保护的全球合作,四自然保护区的建设,（一）自然保护区的概念,自然保护区：人类通过一定的法律法规、规章制度对自,然环境和自然资源保护的区域。自然保护的中心是保护,增殖（可更新资源）以及合理利用自然资源,自然保护区的功能：,1.有利于提供生态系统的天然本底。,2.动植物的天然储存库。,3.进行科学研究的天然实验室。,4.活的自然博物馆。,5.有利于改善环境保护地区生态平衡。,（二）自然保护区的类型,有三大类别九个类型,1.自然生态系统自然保护区,(1)森林生态系统自然保护区。,(2)草原和草甸生态系统自然保护区。,(3)荒漠生态系统自然保护区。,(4)内陆湿地和水域生态系统类型自然保护区。,(5)海洋和海岸生态系统自然保护区。,2.野生生物类自然保护区,(1) 野生动物类自然保护区。,(2) 野生植物类自然保护区。,3.自然遗迹类自然保护区,（1）地质遗迹类自然保护区。,（2）古生物遗迹类自然保护区。,（三）自然保护区的建设和管理,目前我国的保护区已达1000多个，其中国家级有150,多个。,自然保护区管理：,1.加强宣传教育,2.拓宽经费渠道,3.严格执法,4.制定优惠政策,5.开展科学研究,第二节 陆地生态系统保护,一.森林生态系统的保护,森林生态系统有四种：热带雨林、亚热带常绿阔叶,林、温带落叶阔叶林、北方针叶林四种生态系统。,（一）热带雨林,地球上面积最大，作用最大的森林生态系统，其,面积大约1.710,7,k，主要分布在三个区域：,（1）南美洲的亚马逊盆地。,（2）非洲的刚果盆地。,（3）东南亚一些岛屿（西双版纳）和海南岛南部。,热带雨林区年平均气温26以上，月平均气温多,高于20，年降水2500-4000mm，全年平均分布无,明显干旱，温度日变幅2-9多数中午降大雨，雨后,天晴常年多雾，日照较低。,1.种类组成极为丰富,热带雨林高等植物均在45000种以上，大部分是木本植,物。高40-50m，高的达92m。,2.群落结构复杂,乔木一般分三层，第一层高30-40m以上，第二层20m以,上，第三层10m以上，树冠锥形，生长极为茂密，,往下是灌木层和草本层,3.乔木的特殊构造,（1）板状根,（2）裸芽,（3）叶子大小形状一致,（4）茎花,（5）昆虫传粉,4.无明显季相交替,（二）常绿阔叶林,常绿阔叶林分布在亚热带湿润气候条件下并以壳斗,科，樟科山茶科木兰科等常绿阔叶树种为主的森林生,态系统。,常绿阔叶林分布在夏季炎热多雨、，冬季寒冷少雨，,春秋温和四季分明的区域，年平均气温16-18最热,月平均气温24-27，最冷月平均3-8，冬季有霜，,年降雨量1000-1500mm,常绿阔叶林一般高于20m左右，很少超过30m,（三）落叶阔叶林,落叶阔叶林又叫夏绿林，分布在中纬度湿润地区，年,平均气温8-14，1月份0以下，7月份24-28C，年降,水量500-1000mm，树木在暖季生长，主要分布在北,美中部，欧洲和中国温带沿海地区.,（四）北方针叶林,北方针叶林分布在北半球高纬度地区，面积为1.2,10,7,k，仅次于热带雨林，居第二位。北方针叶,林分布在地处寒温带，年平均气温多在0以下、夏,季最长一个月，最热平均15-20，冬季最长达9个月,以上，最冷月平均-38-21,，年降水量400-500mm.,二.草原生态系统,草原生态系统:多年生草本植物为主的生态系统,世界草原总面积2.410,7,k，为陆地总面积的1/6，,大部分区域作为天然牧场。,草原的动物以草食动物为主，如黄羊，野牛，长颈,鹿等,第三节 水域生态系统保护,一. 淡水生态系统,1.淡水湖泊生态系统,（1）淡水生态系统的基本特征,绝大多数湖泊是直接受河水补给的，湖泊是河流水,系的组成部分。它的水文与河流有密切关系。湖泊,水的温度具有明显的地带性规律，也受湖面等非地,域因素影响。所以各地相差很大。一些较深的湖泊，,其水温的垂直变化随季节的不同而有差异，一般夏,季水温的分层