《环境保护与可持续发展》第三章.ppt

环境与可持续发展导论 第三章生态学基本原理 生态学的基本原理 生态系统的组成及生态平衡的基本概念 生态学在环境保护工作中的应用 第三章生态学基本原理 第一节生物物种 种群与群落第二节生态系统第三节生态平衡 生态学的发展及其与环境学的区别 生态学是生物学的重要分支之一 20世纪初才逐渐被公认为是一门独立的学科 生态学研究的内容 研究生物与其生活环境相关关系的学科 环境学研究的内容 研究人类活动与环境质量变化基本规律的学科 第一节生物物种 种群与群落 一 物种 Species 物种是生物界分类的基本单位 惠特克于1969年提出了生物界的划分方法 界 Kingdom 门 Phylum 纲 Class 目 Order 科 Family 属 Genus 种 Species 生物的三大类 动物 小到单细胞的原生动物 大至发育较为完善的鸟类 兽类 动物种类有200多万种 植物 从低等藻类到高等的种子植物 植物种类有20多万种 微生物 单细胞或结构简单甚至没有细胞结构的低等生物 包括各种病毒 细菌 共有10多万种 物种的变异现象 遗传规律 19世纪50年代 达尔文发表了 物种起源 提出了以 自然选择 为中心的生物进化学说 证明了 物竞天择 适者生存 的进化论学说 二 种群 Population 一定时间内占有一定空间的某一生物种的个体的集合群 1 种群的概念 2 种群的基本特征 种群的大小 密度 生物量 大小 Size 一个种群个体数目的多少 密度 Density 单位时间和空间内的个体数 生物量 单位面积或空间内所有个体的鲜物质或生物质的总量 年龄结构 Agestructure 种群中各年龄组个体数在整个种群中所占的比例 性别比例 种群中雄性和雌性个体数目的比例 出生率和死亡率 出生率 单位时间内生物所产生后代个体的平均数 死亡率 单位时间内生物死亡的平均数 3 种群的变化规律 增长规律 指数增长规律 S型增长规律和阻尼振荡规律 三 群落 Community 在一定的环境条件下 各种大小生物种群在特定空间的集合 1 群落的基本特征 外貌特征 多样性特征 物种的相对数量 优势现象 群落结构 2 群落的演替 物种的变化导致群落内部环境的变化 又对种群产生影响 直至相对稳定 第二节生态系统 生态系统 生命系统 生物群落 和环境系统在特定空间的组合 生物群落和非生物环境的集合体 Ecosystem 由英国植物学家A G Tansley于1935年提出 50年代得到广泛关注 60年代以后成为生态学研究的中心 生态系统的研究是环境学领域研究的重点 因此 工程学研究也逐步向生态学研究渗透 一 生态系统的组成和特征 生态系统 生物部分 非生物部分 生产者 消费者 分解者 绿色植物 动物 微生物 物质 能量 场所 1 生产者 生态系统中能进行光合作用的各种绿色植物 蓝绿藻和某些细菌 又称为自养生物 光合作用 太阳能 化学能 无机物 有机物 2 消费者 以其他生物为食的各种动物 植食动物 肉食动物 杂食动物和寄生动物等 一级消费者 草食动物 二级消费者 肉食动物 三级消费者 以前二级消费者为食物 3 分解者 分解动植物残体 粪便和各种有机物的细菌 真菌 原生动物 蚯蚓和秃鹫等食腐动物 分解者和消费者都是异养生物 4 非生物部分 生态系统中生物赖以生存的一切环境条件 无机物 氮 氧 二氧化碳和各种无机盐等 有机物 蛋白质 糖类 脂类和土壤腐殖质等 自然条件 温度 湿度 风 和降水等 来自宇宙的太阳辐射也可归入此类 构成生态系统的各个因素中 生物群落处于核心地位 非生命系统是生物赖以生存的基础 二者处于一种动态平衡之中 才形成一个稳定的生态系统 生态平衡 5 食物链和食物网 生态系统中各种生物之间存在着的取食关系 食物网越复杂 生态系统就越稳定 二 生态系统的功能 主要包括 生物生产 能量流动 物质循环和信息流动 1 生物生产 生物吸收环境中的物质 能量 转化成新的物质 能量 实现物质 能量积累 用以延续生命和增长 初级生产 绿色植物光合作用对太阳能的积累 次级生产 消费者和生产者对初级生产者产生的有机物及储存的能量 进行再生产 再利用的过程 2 能量流动 太阳能 初级生产者 化学能 储存于有机物中 消费者 一级 二级 三级 残体 分解者 无机物 回归环境 能量源自于太阳能 能量流沿食物链单向流动 由低级到高级 具有不可逆性和非循环性 营养级和能量金字塔能量流沿食物链逐渐减少 后一营养级从前一营养级仅能获取能量的10 Lindeman效率 特点 3 物质循环 营养物质是各种生命活动 初级 次级生产 的基础 微生物细胞的组成 水和无机盐 维持细胞生命的重要物质 有机化合物 碳 氧 氢 硫 磷组成的有机化合物 构成细胞中蛋白质 核酸 糖类 脂类和维生素 生态系统的物质循环 环境营养物 有机体 代谢 分解 回归环境 水循环 水是最重要的生命物质之一 水是细胞代谢和生命活动的基础 地球上的总水量14亿立方公里 其中海水占97 3 冰川为主的陆地水占2 7 其中1 3为冰帽 冰川 1 3为地下水 不到1 为地表水 水循环 蒸发 雨 雪 地表水 径流 地下水 水资源短缺 资源性短缺 水质性短缺 碳循环 碳是构成生物体的基本元素 占生物总质量约25 在无机环境中 以二氧化碳和碳酸盐的形式存在 碳循环的主要形式 CO2 光合作用 有机碳 生物呼吸 分解 CO2 植物的呼吸作用 动物的呼吸作用 化石燃料的使用 释放 氮循环 氮是形成蛋白质 氨基酸和核酸的主要成分 是生命的基本元素 大气中N2占79 N2是一种惰性气体 不能被大多数生物直接利用 固氮方式 生物固氮 根瘤菌 固氮蓝藻 工业固氮 合成氨 铵盐 氮循环方式 土壤中氨 硝化细菌 氧化 亚硝酸盐 硝酸盐 植物吸收 蛋白质 核酸 有机氮 蛋白质 生物分解 水解 氨基酸 尿素 氨 硝化细菌 氧化 硝酸盐 反硝化细菌 氮气 磷循环 磷是维持生命活动必需的另一重要因素 磷的主要来源 磷酸盐矿 鸟粪 动物化石 磷的循环方式 磷酸盐 侵蚀 开采 土壤 植物利用 残体回到土壤 第三节生态平衡 一 生态平衡 正常的生态系统中 能量流动和物质循环不断地进行 生产者 消费者 还原者之间保持的一种动态平衡状态 生物与非生物之间 生物之间 生命系统 非生命系统 生产者 消费者 分解者 能量流动 环境系统 环境系统 物质循环 物质循环 生态平衡的基本特征 系统中物质与能量的输入 输出保持相对平衡 系统中物质与能量的流动保持合理的比例速度 系统中生物的种类和数量保持相对稳定 系统具有良好的自我调节能力 二 生态平衡失调 受外界影响 结构 功能受损 超过自我调节能力 导致系统衰退甚至崩溃而不能修复 失衡的结构标志 系统内生产者 消费者 分解者缺损 种群和数量减少 系统层次结构发生变化 失衡的功能标志 生物生产率下降 能量流动受阻 物质循环中断 三 破坏生态平衡的因素 1 自然因素 2 人为因素