第三章生态学基础

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1、1第三章第三章 生态学基础生态学基础由于生态学的许多基本原理可以由于生态学的许多基本原理可以应用于环境科学中，用来研究和应用于环境科学中，用来研究和解决人类生活与环境问题，因而解决人类生活与环境问题，因而有必要学习生态学的基本理论。有必要学习生态学的基本理论。2本章学习重主要内容本章学习重主要内容第一节第一节 生态学生态学基础基础第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用3第一节第一节 生态学基础生态学基础一、生态学及其发展一、生态学及其发展二、生态系统的概念、组成与作用二、生态系统的概念、组成与作用三、生态平衡三、生态平衡四、生物多样性四、生物多样性五、生态学的一般规律五

2、、生态学的一般规律4一、生态学及其发展一、生态学及其发展1 1、生态学、生态学是一门研究是一门研究生物生物与其与其生活环境生活环境相互关系的科学，是生物学的相互关系的科学，是生物学的主要分支之一。主要分支之一。即生命体，包括植物、即生命体，包括植物、动物和人，如果把生物动物和人，如果把生物看成是一个看成是一个生命系统；生命系统；把生活环境看成是把生活环境看成是一个一个环境系统；环境系统；第一节第一节 生态学基础生态学基础51 1、生态学、生态学生态学就是研究生态学就是研究生命系统生命系统和和环境系统环境系统之间之间相互作用规律相互作用规律和机理和机理的一门学科。的一门学科。包括植物、包括植物、

3、动物和人类动物和人类6 2、生态学的发展、生态学的发展（1）研究对象的变化：）研究对象的变化：植物植物动物动物人类人类形成了人形成了人类生态学类生态学（2）生态学与生态学与基础科学基础科学和和应用科学应用科学相结合，相结合，发展了生态学，扩大了生态学的领域。发展了生态学，扩大了生态学的领域。如：经济生态学、物理生态学、化学生态学等。如：经济生态学、物理生态学、化学生态学等。植物植物动物动物植物植物动物动物植物植物人类人类动物动物植物植物动物动物植物植物人类人类动物动物植物植物7二、生态系统的概念、组成与作用二、生态系统的概念、组成与作用1 1、生态系统的概念、生态系统的概念（1）有关概念）有关

4、概念种群种群（Population）：）：一个生物物种一个生物物种在一在一定范围内所有个体的总和。定范围内所有个体的总和。群落群落（Community）：在一）：在一 定的自然区域定的自然区域中中许多不同种的生物许多不同种的生物的总和的总和。8二、生态系统的概念、组成与作用二、生态系统的概念、组成与作用1 1、生态系统的概念、生态系统的概念（1）有关概念）有关概念生态系统生态系统（Ecosystem）按现代生态学观点，）按现代生态学观点，生态系统就是生态系统就是生命系统和环境系统生命系统和环境系统在特定在特定空间的组合，如生物圈。空间的组合，如生物圈。生态系统生态系统（Ecosystem）任何

5、一个）任何一个生物群落生物群落与其周围非生物环境与其周围非生物环境的综合体的综合体。9生物圈是地球上最大的生态系统，它包括生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的地球上的全部生物及其无机环境（非生物全部生物及其无机环境（非生物环境）。环境）。生物圈还可以分出很多个生态系统，例如生物圈还可以分出很多个生态系统，例如一片森林、一块草地、一个池塘、一块农一片森林、一块草地、一个池塘、一块农田、一座城市等，都可以个自成为一个生田、一座城市等，都可以个自成为一个生态系统。态系统。10生态系统生态系统（ecosystem）指在一定的空间内，）指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量生物

6、成分和非生物成分通过物质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。学功能单位。它把生物及其非生物环境看成是互相影响、它把生物及其非生物环境看成是互相影响、彼此依存的统一整体。彼此依存的统一整体。n生态系统是英国生态学家生态系统是英国生态学家Tansley于于1935年首先提出来的。年首先提出来的。11n现在，人们对生态系统这一概念的理解是：现在，人们对生态系统这一概念的理解是：n生态系统是在一定的空间和时间范围内，生态系统是在一定的空间和时间范围内，在在各种生物之间各种生物之间以及以及生物群落与其无机环境之生物群落与其无机环境之间间，通过

7、能量流动和物质循环而相互作用的，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。一个统一整体。对生态系统这一概念的理解对生态系统这一概念的理解12n例如：为了生存和繁衍，每一种生物都要从例如：为了生存和繁衍，每一种生物都要从周围的环境中周围的环境中吸取吸取空气、水分、阳光、热量空气、水分、阳光、热量和营养物质；和营养物质；n生物生长、繁育和活动过程中又不断向周围生物生长、繁育和活动过程中又不断向周围的环境的环境释放和排泄释放和排泄各种物质，死亡后的残体各种物质，死亡后的残体也复归环境也复归环境。对生态系统这一概念的理解对生态系统这一概念的理解13（1）生态系统的组成）生态系统的组成物质循环物质

8、循环能量流动能量流动生态系统生态系统生物生物非生物非生物2、生态系统的组成和作用生态系统的组成和作用14绿色植物绿色植物光合细菌等其他自养生物光合细菌等其他自养生物初级消费者：草食动物初级消费者：草食动物次级消费者：肉食动物次级消费者：肉食动物三级消费者：中型肉食动物三级消费者：中型肉食动物四级消费者：大型肉食动物四级消费者：大型肉食动物微生物、小型无脊椎动物微生物、小型无脊椎动物生产者生产者消费者消费者分解者：分解者：温度、阳光温度、阳光土壤土壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物环境非生物环境（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统

9、 生态系统的组成生态系统的组成15n例如，例如，绿色植物绿色植物利用微生物活动从土壤中释利用微生物活动从土壤中释放出来的氮、磷、钾等营养元素；放出来的氮、磷、钾等营养元素；n食草动物食草动物以绿色植物为食物；以绿色植物为食物；n肉食性动物肉食性动物又以食草动物为食物；又以食草动物为食物；n各种动植物的残体各种动植物的残体则既是昆虫等小动物的食则既是昆虫等小动物的食物，又是微生物的营养来源；物，又是微生物的营养来源；16n微生物微生物活动的结果又释放出植物生长所需要活动的结果又释放出植物生长所需要的营养物质；的营养物质；n经过长期的自然演化，每个区域的生物和环经过长期的自然演化，每个区域的生物和

10、环境之间、生物与生物之间，都形成了一种相境之间、生物与生物之间，都形成了一种相对稳定的结构，具有相应的功能，这就是人对稳定的结构，具有相应的功能，这就是人们常说的们常说的生态系统生态系统。17生产者生产者消费者消费者分解者分解者温度、光温度、光土壤土壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物环境非生物环境（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统主要指绿色植物，也包主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光合细括蓝绿藻和一些光合细菌，是能利用简单的无菌，是能利用简单的无机物机物制造有机物制造有机物（食物）（食物）的自养生物。在生态系的自养生物。在生

11、态系统中起统中起主导作用主导作用。（2）生态系统的作用）生态系统的作用18生产者（绿色植物）生产者（绿色植物）19生产者生产者消费者消费者分解者分解者温度、光温度、光土壤土壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物环境非生物环境（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统 即异养生物，主要即异养生物，主要指各种动物，包括指各种动物，包括草食草食动物、肉食动物、杂食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物动物和寄生动物等。等。如草食动物和肉食如草食动物和肉食动物。它们依赖食用植动物。它们依赖食用植物或动物而生长、繁衍。物或动物而生长、繁衍。（2）生态系

12、统的作用）生态系统的作用20生产者生产者消费者消费者分解者分解者温度、光温度、光土壤土壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物环境非生物环境（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统 它们直接或间接地将它们直接或间接地将生产者产生的有机物利生产者产生的有机物利用而生长、繁衍，把自用而生长、繁衍，把自己的粪便和尸体排向大己的粪便和尸体排向大自然；自然；（2）生态系统的作用）生态系统的作用21一级消费者（草食动物）一级消费者（草食动物）22二级消费者（肉食动物）二级消费者（肉食动物）23生产者生产者消费者消费者分解者分解者温度、光温度、光土壤土

13、壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物成分非生物成分（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统 异养生物，主要是异养生物，主要是细菌和真菌细菌和真菌，也包括某，也包括某些些原生动物和蚯蚓、白原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性蚁、秃鹫等大型腐食性动物。动物。（2）生态系统的作用）生态系统的作用24生产者生产者消费者消费者分解者分解者温度、光温度、光土壤土壤水、二氧化碳、氧水、二氧化碳、氧有机物等有机物等生物成分生物成分（生物群落）（生物群落）非生物成分非生物成分（自然环境）（自然环境）生态系统生态系统（2）生态系统的作用）生态系统的作用

14、它们分解动植物的残体、粪它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物；便和各种复杂的有机化合物；吸收某些分解产物；吸收某些分解产物；最终最终能将有机物分解为简单能将有机物分解为简单的无机物的无机物，而这些无机物参与，而这些无机物参与物质循环后可物质循环后可被自养生物重新被自养生物重新利用利用,使物质流动在大自然中使物质流动在大自然中形成循环。形成循环。25鞭毛虫鞭毛虫26微生物（真菌）橙盖伞（分解者）微生物（真菌）橙盖伞（分解者）27非生物成分非生物成分指生态系统中的各种无指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。

15、壤、空气、水等）。土壤土壤岩石岩石矿物矿物28非生物成分非生物成分指生态系统中的各种无指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。壤、空气、水等）。空气空气水体水体29在这四大角色的作用下，整个生态系统在这四大角色的作用下，整个生态系统始终发生着始终发生着物质和能量的循环与交流。物质和能量的循环与交流。30非生物非生物成分成分生物成分生物成分细菌、真菌细菌、真菌菌类菌类:将分解后将分解后的无机物转化的无机物转化为可利用成分为可利用成分生产者生产者（2）生态系统的作用）生态系统的作用消费者消费者31按生态系统的环境按生态系

16、统的环境性质和形态特征性质和形态特征陆地生态系统陆地生态系统海洋生态系统海洋生态系统淡水生态系统淡水生态系统包括自然生态系统（包括自然生态系统（森林生态系统森林生态系统、草原生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统等）和人工生态系统（农田、城市、荒漠生态系统等）和人工生态系统（农田、城市、工矿区等）；工矿区等）；（3）生态系统的类型）生态系统的类型32n森林系统森林系统 包括乔木、灌木、草本植物、地包括乔木、灌木、草本植物、地被植物及多种多样动物和微生物等与它周围被植物及多种多样动物和微生物等与它周围环境（包括土壤、大气、气候、水分、岩石、环境（包括土壤、大气、气候、水分、岩石、阳光、温度等各种非

17、生物阳光、温度等各种非生物 环境条件）环境条件）-相互作用形成的统一体。相互作用形成的统一体。33n据资料报导，据资料报导，1hm2 森林每天可吸收森林每天可吸收 1tCO2，放出放出 0.73tO2。n全球森林每年能使约（全球森林每年能使约（550108）tCO2 转转变成木材，同时大约可放出（变成木材，同时大约可放出（400108）tO2。n全世界森林吸收全世界森林吸收 CO2 并放出的并放出的 O2 超过世超过世界人口呼吸所需界人口呼吸所需 O2 的近的近 10 倍。倍。吸收吸收CO2释放释放O2，减缓温室效应。减缓温室效应。34n森林能分泌一些杀菌素、负离子和芳香化森林能分泌一些杀菌素

18、、负离子和芳香化合物，合物，对大气进行消毒，使空气清新，对大气进行消毒，使空气清新，从而改善人类的大气生活环境质量。从而改善人类的大气生活环境质量。过滤和净化作用。过滤和净化作用。35n森林可减低风速，防止风害和干旱风森林可减低风速，防止风害和干旱风的形成，预防冷害及霜冻，减少雹灾的形成，预防冷害及霜冻，减少雹灾形成，阻挡沙尘暴等。形成，阻挡沙尘暴等。能减轻来自大气圈能减轻来自大气圈的灾害。的灾害。36n大量水文资料证明：森林能减低洪峰流量，增大量水文资料证明：森林能减低洪峰流量，增加枯水期流量，并调节河川流量，起到既能防加枯水期流量，并调节河川流量，起到既能防止洪涝灾害，又可减轻旱灾的双重作

19、用。止洪涝灾害，又可减轻旱灾的双重作用。n森林之所以能起涵养水源的作用，森林之所以能起涵养水源的作用，主要是因为主要是因为林地具有大量枯枝落叶和腐殖质，以及林地土林地具有大量枯枝落叶和腐殖质，以及林地土壤疏松、吸水和保水能力强。壤疏松、吸水和保水能力强。具有涵养水源具有涵养水源的功能。的功能。37n主要表现在森林具有改良土壤、固土、防治荒漠主要表现在森林具有改良土壤、固土、防治荒漠化，保护耕地，防止水蚀和风蚀等方面的作用。化，保护耕地，防止水蚀和风蚀等方面的作用。n森林和植被以其地上多层次结构和地下发达的根森林和植被以其地上多层次结构和地下发达的根系，可以大大减少降雨势能对土壤的冲刷，并起系，

20、可以大大减少降雨势能对土壤的冲刷，并起固土作用，防止风蚀和水蚀。固土作用，防止风蚀和水蚀。对土壤岩石圈对土壤岩石圈有较大影响。有较大影响。38 森林还能森林还能 在一定程度上起改良土壤的作用。这在一定程度上起改良土壤的作用。这是因为森林能使土壤理化性质改善。如增加土是因为森林能使土壤理化性质改善。如增加土壤有机质，形成团粒结构，增加土壤孔隙度，壤有机质，形成团粒结构，增加土壤孔隙度，提高土壤渗透能力和吸附能力，提高土壤中氮提高土壤渗透能力和吸附能力，提高土壤中氮（N）、磷（）、磷（P）、钾（）、钾（K）含量及各种微量元）含量及各种微量元素含量。素含量。对土壤岩石圈对土壤岩石圈有较大影响。有较大

21、影响。39森林具有森林具有吸尘吸尘作用，由于结构复杂，树叶表面不作用，由于结构复杂，树叶表面不平，多绒毛，有的能分平，多绒毛，有的能分 泌粘性油脂及汁液，森林泌粘性油脂及汁液，森林能吸附大量飘尘。能吸附大量飘尘。森林能森林能减低噪声减低噪声，一般，一般 40m 宽的林带，可减低噪宽的林带，可减低噪声声 1015dB。建造林带可以隔音，抗噪声污染。建造林带可以隔音，抗噪声污染。森林还具有抗辐射、阻碍污染森林还具有抗辐射、阻碍污染 光的传播的作用。光的传播的作用。对生物圈对生物圈有较大影响。有较大影响。40按生态系统的环境按生态系统的环境性质和形态特征性质和形态特征陆地生态系统陆地生态系统海洋生态

22、系统海洋生态系统淡水生态系统淡水生态系统包括湖泊、河流、水库等；包括湖泊、河流、水库等；（3）生态系统的类型）生态系统的类型41按生态系统的环境按生态系统的环境性质和形态特征性质和形态特征陆地生态系统陆地生态系统海洋生态系统海洋生态系统淡水生态系统淡水生态系统包括海岸、河口、浅海、大洋、海底等。包括海岸、河口、浅海、大洋、海底等。（3）生态系统的类型）生态系统的类型42生物自从在地球上出现以来就与自然环境生物自从在地球上出现以来就与自然环境有着密不可分的关系，长期以来形成了有着密不可分的关系，长期以来形成了相相互依存、相互制约的关系互依存、相互制约的关系。地球上的生物。地球上的生物十分庞杂，其

23、中包括动物十分庞杂，其中包括动物2000万种以上，万种以上，植物植物30多万种，微生物多万种，微生物10多万种。多万种。（4）生态系统的特征）生态系统的特征43这些生物通过新陈代谢不断与环境这些生物通过新陈代谢不断与环境进行着物质的交换、能量的传递和信进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流，从而引起环境与生物自身息的交流，从而引起环境与生物自身的变化。的变化。（4）生态系统的特征）生态系统的特征44适应性适应性 生物在长期的进化中对环境具有生物在长期的进化中对环境具有依附性和适应性；依附性和适应性；遗传性遗传性 但生物也不是被动的适应环境，但生物也不是被动的适应环境，生物也具有其本身独特的遗

24、传特性。生物生物也具有其本身独特的遗传特性。生物受到环境的影响，反过来又作用于环境。受到环境的影响，反过来又作用于环境。（4）生态系统的特征）生态系统的特征一个简化了的陆地生态系统一个简化了的陆地生态系统47太阳太阳生产者生产者一级消费者一级消费者二级消费者二级消费者简化的陆地、池塘生态系统简化的陆地、池塘生态系统一级消费者一级消费者（浮游生物）（浮游生物）二级消费者二级消费者三级消费者三级消费者 生产者（浮游植物）生产者（浮游植物）分解者（微生物）分解者（微生物）分解者分解者图2-248构成生态系统的构成生态系统的各种生物的种类、各种生物的种类、数量和空间配置数量和空间配置，在一定时期内均，

25、在一定时期内均处于相对稳定的状态，使生态系统处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保持一个相对稳定的结构。能够各自保持一个相对稳定的结构。主要有主要有形态结构形态结构和和营养结构营养结构。（5）生态系统的结构）生态系统的结构49形态结构形态结构生物种类生物种类种群数量种群数量种的空间配置（水平分布、种的空间配置（水平分布、垂直分布）垂直分布）种的时间变化（发育、季相）种的时间变化（发育、季相）等构成了生态系统的形态结等构成了生态系统的形态结构构50（5）生态系统的结构）生态系统的结构如：在森林生态系统中，有各种乔木、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灌木和草本

26、植物，有各种动物和复杂的微生物种群。微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的它们各自的数量、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时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。的形态结构。51生态系统中物种的类型、分布、空间配置生态系统中物种的类型、分布、空间配置52生态系统中种的时间变化（发育、季相）生态系统中种的时间变化（发育、季相）53营养结构营养结构生态系统各组成部分之间建立起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。它是生态系统中能的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。量流动和物质循环的基础。54 营

27、养结构是以营养为纽带，把生物和非营养结构是以营养为纽带，把生物和非生物紧密结合起来的功能单位，构成以生物紧密结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为中心的三大生产者、消费者和分解者为中心的三大功能类群，它们与环境之间发生密切的功能类群，它们与环境之间发生密切的物质循环和能量流动。物质循环和能量流动。营养结构营养结构55生产者生产者（绿色植物（绿色植物）还原（分解）者还原（分解）者（细菌、真菌）（细菌、真菌）消费者消费者（动物）（动物）环境环境（土壤、空气、水）（土壤、空气、水）生态系统营养结构模式图生态系统营养结构模式图56（6）食物链及食物网）食物链及食物网n食物链食物链：就是一种

28、生物以另一种生物为食，：就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。比如：老鼠以农作物为食，而鼬（比如：老鼠以农作物为食，而鼬（youyou）鼠又以老鼠）鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。为食，这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑再如：碎屑-蘑菇蘑菇-昆虫昆虫-蛙蛙-蛇蛇-鹰就构一个较为复杂鹰就构一个较为复杂的食物链。的食物链。生物圈中的各种生物基于生物圈中的各种生物基于生产者和各级消费者之间生产者和各级消费者之间的营养关系，构成了生态的营养关系，构成了生态系统中的食物链。系统中的食物链。57p 自然界中，一种植物可

29、被不同种动物自然界中，一种植物可被不同种动物食用，家畜采食牧草，野鼠、野兔也吃牧食用，家畜采食牧草，野鼠、野兔也吃牧草；草；p 同一种动物可食不同种食物，如棕熊同一种动物可食不同种食物，如棕熊既吃动物也吃植物。既吃动物也吃植物。（6）食物链及食物网）食物链及食物网58p所以在生态系统中，各种生物取食关系错所以在生态系统中，各种生物取食关系错综复杂，使生态系统中各种食物链相互交叉、综复杂，使生态系统中各种食物链相互交叉、相互联接，形成网络，称为相互联接，形成网络，称为“食物网食物网”。p能量的流动、物质的迁移和转化都是通过能量的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和食物网进行的。食物链和食物网进

30、行的。（6）食物链及食物网）食物链及食物网591 桧树；桧树；2 草本植物；草本植物；3 节肢动物；节肢动物；4 兔；兔；5 啮齿动物；啮齿动物；6 肉食动物肉食动物食物网食物网一个简化了的陆地食物网一个简化了的陆地食物网P3161水生生物的生态系统及其物质和能量的流动示意图水生生物的生态系统及其物质和能量的流动示意图食物链食物链浮游植物浮游植物浮游动物浮游动物小鱼小鱼大鱼大鱼一个小池塘中水生生物之间构成的生态系统和食物链一个小池塘中水生生物之间构成的生态系统和食物链以及其中能量和物质的流动情况见下图：以及其中能量和物质的流动情况见下图：63n食物链的突出特性食物链的突出特性 -生物富集作用生

31、物富集作用DDT在某水生食物链中的富集在某水生食物链中的富集P32DDT在水中、浮游生在水中、浮游生物体中、小鱼体内、物体中、小鱼体内、大鱼体内、鱼鹰体内大鱼体内、鱼鹰体内浓度增大了浓度增大了1000万倍。万倍。64能量流动能量流动物质循环物质循环信息传递信息传递2、生态系统的功能、生态系统的功能能量流动、物质能量流动、物质循环和信息传递循环和信息传递构成了生态系统构成了生态系统的基本功能。的基本功能。65（1）能量流动）能量流动（a）太阳辐射的电磁波情况）太阳辐射的电磁波情况P33入射的太阳能入射的太阳能99%为紫外、为紫外、可见光和红外。可见光和红外。66（b）太阳辐射及地球吸收太阳能的情

32、况）太阳辐射及地球吸收太阳能的情况P33来自太阳的能量只有近来自太阳的能量只有近一半（一半（47%）左右能够）左右能够到达地表，其余的到达地表，其余的34%反射、散射到空间，反射、散射到空间，19%被大气所吸收被大气所吸收。67 生态系统中全部生命活动所需要的能量均生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。太阳能在生态系统中的流动是来自太阳。太阳能在生态系统中的流动是按热力学定律进行的。按热力学定律进行的。能量流动的实现途径：能量流动的实现途径：光合作用和有机成分的输入；光合作用和有机成分的输入；呼吸的热消耗和有机物的输出。呼吸的热消耗和有机物的输出。68能量流动方向：沿着绿色植物能量流动

33、方向：沿着绿色植物草食动物草食动物一级肉食动物一级肉食动物二级肉食动物逐级流动；二级肉食动物逐级流动；而后者所获得的能量大体等于前者所含能而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的量的1/10，即在能量流动过程中，约有，即在能量流动过程中，约有9/10的的损失掉了损失掉了-能量流动的能量流动的1/10规律规律。P3570 水循环水循环 （2）物质循环）物质循环包括水循环、碳循环、包括水循环、碳循环、氮循环、磷循环等氮循环、磷循环等71 水循环水循环 （2）物质循环）物质循环包括水循环、碳循环、包括水循环、碳循环、氮循环、磷循环等氮循环、磷循环等水面、陆地表层蒸发；水面、陆地表层蒸发；植物叶的蒸腾

34、作用；植物叶的蒸腾作用；大气中水的冷凝、降水；大气中水的冷凝、降水；地表水径流、渗透；地表水径流、渗透；地下水径流；地下水径流；72 碳循环碳循环73 碳循环碳循环植物的光合作用；植物的光合作用；动物的呼吸作用；动物的呼吸作用；微生物的分解作用；微生物的分解作用；矿物（化石燃料）矿物（化石燃料）燃料的燃烧；燃料的燃烧；海水吸收成为碳酸盐海水吸收成为碳酸盐 而沉淀；而沉淀；碳酸盐吸收二氧化碳成碳酸盐吸收二氧化碳成 为碳酸氢盐而分解；为碳酸氢盐而分解；火山爆发、森林火灾；火山爆发、森林火灾；74氮循环氮循环 氮循环氮循环75 氮循环氮循环固氮菌、蓝绿藻的固氮；固氮菌、蓝绿藻的固氮；植物从土壤中的吸

35、收；植物从土壤中的吸收；动物食用植物的摄取；动物食用植物的摄取；动植物尸体的分解；动植物尸体的分解；土壤中硝酸盐的反硝化；土壤中硝酸盐的反硝化；化肥的生产和使用；化肥的生产和使用；火山爆发；火山爆发；76 磷循环磷循环P38天然来源天然来源通过天然通过天然侵蚀和人侵蚀和人工开采进工开采进入水体或入水体或食物链食物链经短期循环经短期循环后进入深海后进入深海沉积层中沉积层中77（3）信息传递）信息传递信息在生态系统中表现为多种形式，信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。遗传信息和行为信息。生态系统的另一个功能生态

36、系统的另一个功能就是信息传递功能就是信息传递功能78北极狐是以北极兔为食的；北极狐是以北极兔为食的；北极狐可以怀单胎，也可以怀双胎，而这是北极狐可以怀单胎，也可以怀双胎，而这是取决于北极兔的多少；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。北极兔的数量多，怀双胎；数量少则怀单胎。79难道是北极兔告诉北极狐自己的数量吗？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物显然不可能，这只能是生态系统中某些物理信息、化学信息等在起作用。理信息、化学信息等在起作用。80北极狐北极狐北极兔北极兔81三、生态平衡三、生态平衡1 1、生态平衡的概念、生态平衡的概念 如果

37、某生态系统如果某生态系统各组成成分各组成成分在较长时间在较长时间内保持相对协调，内保持相对协调，物质和能量物质和能量的输出接近相等，的输出接近相等，结构与功能结构与功能长期处于稳定状态，长期处于稳定状态，在外来在外来干扰干扰下，能通过自我调节恢复到下，能通过自我调节恢复到最初的稳定状态，最初的稳定状态，则这种状态可称为则这种状态可称为生态平衡生态平衡。82三、生态平衡三、生态平衡1 1、生态平衡的概念、生态平衡的概念 生态平衡包括三个方面：生态平衡包括三个方面：结构上的平衡结构上的平衡;功能上的平衡功能上的平衡;输入和输出物质数量上的平衡。输入和输出物质数量上的平衡。83三、生态平衡三、生态平

38、衡2、生态平衡的特点、生态平衡的特点 生态平衡是相对的、动态的平衡。生态平衡是相对的、动态的平衡。在系统各组分之间、生物与环境之间不在系统各组分之间、生物与环境之间不断的物质、能量与信息的流动，使得生断的物质、能量与信息的流动，使得生态系统中态系统中旧的平衡不断打破，新的平衡旧的平衡不断打破，新的平衡不断建立。不断建立。只有这样，地球才会由一片只有这样，地球才会由一片死寂变得生机盎然。死寂变得生机盎然。84三、生态平衡三、生态平衡2、生态平衡的特点、生态平衡的特点 绝对的平衡则意味着没有发展和变化。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，则系统各组分之但这种变化如果太快，则系统各

39、组分之间处于一个相对不稳定的状态，会产生间处于一个相对不稳定的状态，会产生一系列严重的问题，生物一系列严重的问题，生物不能适应这种不能适应这种变化则导致物种的大量灭绝。变化则导致物种的大量灭绝。85三、生态平衡三、生态平衡3、生态系统的动态变化、生态系统的动态变化 生态系统的稳定生态系统的稳定取决于植物、食取决于植物、食草动物、食肉动草动物、食肉动物、分解者之间物、分解者之间平衡的相互关系平衡的相互关系植被植被分解分解者者食草动物食草动物食肉动物食肉动物86三、生态平衡三、生态平衡p生态平衡内部具有自动调节的能力。生态平衡内部具有自动调节的能力。生态系统的组成成分生态系统的组成成分越多样越多样

40、，能量流动和物，能量流动和物质循环的途径越复杂，其调节能力也越强。质循环的途径越复杂，其调节能力也越强。p生态系统的调节能力有一定限度的。生态系统的调节能力有一定限度的。超出了限度，调节就不再起作用，生态平衡超出了限度，调节就不再起作用，生态平衡就会遭到破坏。就会遭到破坏。生物生物多样性多样性4、生态平衡的原因、生态平衡的原因 87破坏生态平衡破坏生态平衡的因素的因素自然因素自然因素人为因素人为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类和生物 的有害因素。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、的有害因素。如火山爆发、山崩海啸

41、、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害。地震、台风、流行病等自然灾害。5、破坏生态平衡的因素、破坏生态平衡的因素88破坏生态平衡破坏生态平衡的因素的因素自然因素自然因素人为因素人为因素主要指人类对自然资源的不合理利用、工农业发展带来的主要指人类对自然资源的不合理利用、工农业发展带来的环境污染等环境污染等 。主要有三种：主要有三种：物种变化物种变化引起平衡的破坏；引起平衡的破坏；环境因素改变环境因素改变引起平衡破坏；引起平衡破坏；信息系统的破坏信息系统的破坏，引起平衡破坏。，引起平衡破坏。5、破坏生态平衡的因素、破坏生态平衡的因素89人类对生态系统的影响人类对生态系统的影响 1、过去一个世纪来

42、，地球上有一半的湿地消失。、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、毁林造田使得地球森林覆盖率下降了2050。3、地球上有、地球上有9的树种濒临灭绝。的树种濒临灭绝。4、地球上、地球上70的海洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有些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。已处于生存极限状态。90人类对生态系统的影响人类对生态系统的影响 5、近半个世纪来，全球有、近半个世纪来，全球有23的农业用地发生水土流的农业用地发生水土流失现象。失现象。6、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球60的的大型河流系统遭到破坏、水

43、流速度减缓，河流源头与其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入海口之间的落差增加了2倍。倍。91 1 1、生物多样性定义、生物多样性定义 指的是地球上生物圈中所有的动物、植物和微指的是地球上生物圈中所有的动物、植物和微生物，以及它们所拥有的基因和生存环境。生物，以及它们所拥有的基因和生存环境。变幻万千的植物世界变幻万千的植物世界图片资料来源：世界自然基金会（图片资料来源：世界自然基金会（WWFWWF）四、生物多样性四、生物多样性92变幻万千的变幻万千的动物动物世界世界图片资料来源：世界自然基金会（图片资料来源：世界自然基金会（WWFWWF）93 2、生物多样性

44、的内容、生物多样性的内容（1）基因多样性（也叫遗传多样性）；）基因多样性（也叫遗传多样性）；（2）物种多样性；）物种多样性；（3）生态环境多样性。）生态环境多样性。94 2、生物多样性的意义、生物多样性的意义（1）是大自然造就的基因资源库。是大自然造就的基因资源库。n生物多样性生物多样性具有很高的价值，最为宝贵的是：它具有很高的价值，最为宝贵的是：它是大自然造就的是大自然造就的基因资源库基因资源库。n每一个物种都有一套自己独特的基因，这是物种每一个物种都有一套自己独特的基因，这是物种在漫长的进化过程中既顺应了自然，又保留下了在漫长的进化过程中既顺应了自然，又保留下了自己物种特性的基因组合自己物

45、种特性的基因组合，极为珍贵，而且不可，极为珍贵，而且不可再生。在这方面，人类的知识几乎为零。再生。在这方面，人类的知识几乎为零。95 2、生物多样性的意义、生物多样性的意义（2）是一座巨大的、可再生的资源宝库。）是一座巨大的、可再生的资源宝库。n对于人类的使用价值来说，许多对于人类的使用价值来说，许多植物成分植物成分是人类是人类治疗疾病所离不开的治疗疾病所离不开的药物成分药物成分。n人类在日常生活中使用的各类纤维、油脂、芳香人类在日常生活中使用的各类纤维、油脂、芳香油、去污剂、胶和建筑材料等，就能来自大自然油、去污剂、胶和建筑材料等，就能来自大自然中多种不同的生物资源。中多种不同的生物资源。n

46、所以说，充满了生物多样性的地方是一座巨大的、所以说，充满了生物多样性的地方是一座巨大的、可再生的资源宝库。可再生的资源宝库。96n在地球的陆地生态系统中，生物多样性最为在地球的陆地生态系统中，生物多样性最为丰富的区域是热带雨林。那里生活着世界上丰富的区域是热带雨林。那里生活着世界上50%的物种。但由于森林砍伐、滥捕乱猎和的物种。但由于森林砍伐、滥捕乱猎和环境污染，全世界的物种在以每天几十种的环境污染，全世界的物种在以每天几十种的速度消失。这是地球资源的巨大损失。速度消失。这是地球资源的巨大损失。97n因为一个物种灭绝之后，永不再生，而消失因为一个物种灭绝之后，永不再生，而消失的物种还会通过生物

47、链引起其它物种的消失。的物种还会通过生物链引起其它物种的消失。n所以，保护生物多样性是当今保护地球环境所以，保护生物多样性是当今保护地球环境的重大课题之一。的重大课题之一。98 1 1、相互依存与相互制约规律、相互依存与相互制约规律 反映了生物间的协调关系反映了生物间的协调关系（1 1）普遍的依存和制约）普遍的依存和制约 -“-“物物相关物物相关”规律。规律。系统中系统中各种生物间相互依存、相互制约关系各种生物间相互依存、相互制约关系是是 普遍存在的；普遍存在的；五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律99 1 1、相互依存与相互制约规律、相互依存与相互制约规律 反映了生物间的协调关系反映了生

48、物间的协调关系（2）通过通过“食物食物”而相互联系与制约而相互联系与制约-“相生相相生相克克”规律；规律；就是每一种生物在食物链和食物网中，都占据一就是每一种生物在食物链和食物网中，都占据一定的位置，并具有特定的作用。定的位置，并具有特定的作用。五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律100 2、物质循环转化与再生规律、物质循环转化与再生规律 要防止有毒物质进入环境、生态系统，以要防止有毒物质进入环境、生态系统，以免有毒物质经多次循环后富集到危害人类免有毒物质经多次循环后富集到危害人类的程度的程度。五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律注意注意101 3、物质输入输出的动态平衡规律物质输入输

49、出的动态平衡规律防止输入不足（如施肥不足）；防止输入不足（如施肥不足）；防止输入过多（如富营养化、重金属）。防止输入过多（如富营养化、重金属）。五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律102 4、相互适应与补偿的协同进化规律、相互适应与补偿的协同进化规律 生物与环境之间存在着作用与反作用的生物与环境之间存在着作用与反作用的 过程，即过程，即生物给环境以影响，反过来环境生物给环境以影响，反过来环境也会影响生物，也会影响生物，如地衣的生长。见如地衣的生长。见P45五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律103 5、环境资源的有效极限规律、环境资源的有效极限规律 生物赖以生存的环境资源在质量、数量、

50、生物赖以生存的环境资源在质量、数量、空间和时间等方面都有一定的限度，因而空间和时间等方面都有一定的限度，因而不能过度放牧、捕鱼、狩猎、超标排放污不能过度放牧、捕鱼、狩猎、超标排放污染物等。染物等。五、生态学的一般规律五、生态学的一般规律104第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用一、全面考察人类活动对环境的影响一、全面考察人类活动对环境的影响二、充分利用生态系统的调节能力二、充分利用生态系统的调节能力三、解决近代城市中的环境问题三、解决近代城市中的环境问题四、综合利用资源和能源四、综合利用资源和能源五、在环境保护其他方面的应用五、在环境保护其他方面的应用105 一、全面

51、考察人类活动对环境的影响。一、全面考察人类活动对环境的影响。人类活动对环境的影响要从时间和空间上人类活动对环境的影响要从时间和空间上 全盘考虑，统筹兼顾。全盘考虑，统筹兼顾。不仅要考虑现在，还要考虑将来；不仅要考虑现在，还要考虑将来；不仅要考虑本地区，还有考虑有关的其它地不仅要考虑本地区，还有考虑有关的其它地区。（建设项目必须进行环境影响评价）区。（建设项目必须进行环境影响评价）第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用利用生态系统利用生态系统的整体观念的整体观念106二、充分利用生态系统的调节能力。二、充分利用生态系统的调节能力。如大气污染物的如大气污染物的高烟囱排放、水

52、高烟囱排放、水体自净、土地处体自净、土地处理系统等。理系统等。第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用P50107n利用土壤利用土壤微生物微生物植物生态系统的自净功能和自我调植物生态系统的自净功能和自我调控机制，通过一系列物理、化学和生物化学等过程，使控机制，通过一系列物理、化学和生物化学等过程，使污水达到预定处理效果，并对污水中氮、磷等资源加以污水达到预定处理效果，并对污水中氮、磷等资源加以利用利用,使其成为植物自身营养成分的一种污水处理技术。使其成为植物自身营养成分的一种污水处理技术。n污水土地处理系统与传统的污灌农业有很大的区别，土污水土地处理系统与传统的污灌农业有

53、很大的区别，土地处理系统是在严格控制重点污染源的基础上进行的。地处理系统是在严格控制重点污染源的基础上进行的。P50灌溉、渗滤、浸流等灌溉、渗滤、浸流等土地处理系统对污染土地处理系统对污染物去除率如下：物去除率如下：109三、解决近代城市中的环境问题。三、解决近代城市中的环境问题。1、编制生态规划（环境规划）、编制生态规划（环境规划）是指在编制国家或地区的发展规划时，不是是指在编制国家或地区的发展规划时，不是单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、生态因素和社会因素。（各类规划必须进行生态因素和社会因素。（各类规划必须进行环境影响评价）环境影响评价）第二

54、节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用110三、解决近代城市中的环境问题。三、解决近代城市中的环境问题。2、进行城市生态系统的研究、进行城市生态系统的研究 利用生态学原则和系统论的方法来研究，即利用生态学原则和系统论的方法来研究，即把城市作为特殊的人工环境系统来研究。把城市作为特殊的人工环境系统来研究。第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用111 1、生态工艺（无污染工艺）、生态工艺（无污染工艺）是指：是指：输入的物质和能量获输入的物质和能量获得最大限度的利用；得最大限度的利用；资源和能源的浪费最资源和能源的浪费最少；少；废弃物完全能被自然废弃物完全

55、能被自然界分解、吸收或利用。界分解、吸收或利用。四、综合利用资源和能源四、综合利用资源和能源1122、生态农场、生态农场庄稼地庄稼地猪场猪场113114五、在环境保护其他方面的应用五、在环境保护其他方面的应用 1、阐明污染物质在环境中的迁移转化规律、阐明污染物质在环境中的迁移转化规律（食物链）；（食物链）；2、环境质量和生物监测和生物评价、环境质量和生物监测和生物评价（1）利用植物对大气污染进行监测和评价）利用植物对大气污染进行监测和评价（如菠菜监测二氧化硫等）；（如菠菜监测二氧化硫等）；（2）利用水生生物监测和评价水体污染）利用水生生物监测和评价水体污染。第二节第二节 生态学在环境保护中的应

56、用生态学在环境保护中的应用115五、在环境保护其他方面的应用五、在环境保护其他方面的应用 3、为环境标准的制定提供依据；、为环境标准的制定提供依据；4、人工生态系统及其在污染防治研究中的应、人工生态系统及其在污染防治研究中的应用（如曝气池中指示生物）。用（如曝气池中指示生物）。第二节第二节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用116n水处理中发挥作用的微生物主要有：细菌、古水处理中发挥作用的微生物主要有：细菌、古菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等。n原生动物多属好氧微生物，其中的鞭毛纲、肉原生动物多属好氧微生物，其中的鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲在

57、废水处理中起着重要作用；足纲、纤毛纲在废水处理中起着重要作用；n原生动物主要以细菌为食，其种属和数量随处原生动物主要以细菌为食，其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物。理出水的水质而变化，可作为指示生物。117n如：柄纤毛虫占优时，表示处理系统运转如：柄纤毛虫占优时，表示处理系统运转正常；正常；鞭毛虫、肉足虫大量出现时，表示处理系鞭毛虫、肉足虫大量出现时，表示处理系统可能出现异常。统可能出现异常。118n废水处理中常见后生动物有：轮虫、线虫、废水处理中常见后生动物有：轮虫、线虫、甲壳虫，后生动物以原生动物为食；甲壳虫，后生动物以原生动物为食；n也可作为指示生物，如：轮虫常出现在较清也可作为指示生物，如：轮虫常出现在较清洁的水中，可以判断处理效果；洁的水中，可以判断处理效果；119 下节课见！下节课见！