《现代环境科学概论第5章--环境生态学基本理论与应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代环境科学概论第5章--环境生态学基本理论与应用课件（30页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、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,*,第五章 环境生态学基本理论与应用,1.生态学与环境生态学,从定义出发理解,生态:Ecology 源于希腊文Oikos 自然界的经济学,生态学定义：,研究,生物或生物群体,与其,环境,相互关系的科学,研究生物与其环境间,相互关系,及,作用机理,的科学,（马世骏）,生 命 系 统,动物,人 植物,微生物,环 境 系 统,自然环境,社会环境,作用、反作用,对立、统一,相互关系 相互依赖、制约,物质循环、代谢,第五章 环境生态学基本理论与应用1.生态学与环境生态学生,1,从研究内容理解,一般生态学：以特定生物为研究
2、对象,环境生态学：,以人为主体的生态系统为研究对象,生态学的分支,植物生态学,动物生态学,按种类划分 微生物生学,人类生态学,个体生态学,按存在状态划分 种群生态学,群落生态学,生态系统,从研究内容理解,2,种群,特定时间、空间同种个体的组合,物种存在、繁殖、进化的基本单位,空间特征：种群的发展潜力空间数量,基本特征 数量特征：种群密度,遗传特征：遗传、变异性生物进化遗传学基础,群落,特定时间、空间不同种生物的总和,一定的物种组成：种类、数量，群落多样性基础,物种间相互影响：竞争、捕食、互利、寄生,影响环境的功能；群落环境,基本特征 一定的外貌和结构：生态结构、形态结构、营养结构,动态特征：季
3、节、年际演替、演化,一定分布范围,边界特征,种群 特定时间、空间同种个体的组合,3,从研究方法理解,当代生态学多学科交叉,定性定量 社会生态学,宏观 微观 复合生态系统 工业生态学,单一综合 应用生态系统 城市生态学,静态动态 文化生态学,基础应用 环境生态学,生 物,生 态 学,环 境,系统工程学 系统生态学 整体观（,核心,）,工艺学 工业生态学 功能观,经济学 经济生态学 经济观,+,化学 化学生态学 生态信息,物理学 物理生态学 +,数学,数学生态学 数学模型,最优化方案,经济效益,社会效益,生态效益,从研究方法理解 生 物生 态 学 系统工程学,4,发展趋势涵盖一切传统领域，形成许多
4、现代观念：,生态工艺 生态城市 生态安全 生态文明,生态价值 生态哲学 生态美学,2.生态系统,含义,马世骏：,“生命系统与环境系统在特定空间的组合”,一定空间生物与周围环境的集合体,自然界基本单位，具有一定结构和功能,生物环境相互作用、影响、制约,不断进行物质循环、能量交换,一定时间内处于动态平衡、相对稳定状态,2.生态系统,5,无机物,非生物组成：,环境要素,有机物,自然因素,组成,生产者,绿色植物 食草动物（一级消费者）,生物组成 消费者动物,分解者,微生物 食肉动物（二级消费者）,微型动物,组成,6,类型,自然生态系统,静水生态系统,淡水,生态系统,水域生态系统 流水生态系统,咸水生态
5、系统：,海洋,、远洋、珊瑚礁,按要素类型 荒,漠,生态系统,草原生态系统,陆地生态系统,森林生态系统,稀树干草生态系统,湿地生态系统,按人类影响程度 半自然生态系统,人工生态系统,类型 静水生态系统 淡水生态系统,7,结构,生物种类,形态结构 种群数量 骨架 形态结构标志,种的空间配置,种的时间变化（发育、季相）,营养结构：生态系统组成部分间营养关系,环 境,生 产 者,分 解 者,消 费 者,结构 营养结构：生态系统组成部分间营养关系环 境生 产,8,食物链：生态系统中生物以食物联系建立起来的链索关系,食物网：多个食物链相互交织构成的网状结构,生态系统功能过程载体,食物链种类：,捕食性食物链
6、,腐生性食物链,寄生性食物链,食物链研究意义,组成及量的调节对保护生物资源意义大，具有经济价值,食物链生物富集作用（重金属、有毒难降解物质）,海水 浮游生物 小鱼 鱼 鱼鹰 人,DDT 310,-12,410,-8,510,-7,210,-6,2.510,-5,310,-5,富集10,7,食物链：生态系统中生物以食物联系建立起来的链索关系,9,营养级：食物链的各个环节，同样方式、获相同性质食物，,同一食性层次,生态同位,典型森林生态系统营养级：,植物 食草动物 一级食肉动物 二级食肉动物 分解者 植物,生物个体数 生物数量金字塔,营养级的表示 生物量 生物量金字塔,能量（营养）能量金字塔,P,
7、1500000,C,1,200000,C,2,90000,（单位：个体/0.1h）,C31,生产者 低位营养级,消费者 高位营养级,4,5,级（,7,级,）,每级利用率10%,寄生性食物链倒置生物量金字塔,C121,P4,营养级：食物链的各个环节，同样方式、获相同性质食物，,10,功能,能量流动,环 境,生 产 者,分 解 者,消 费 者,太阳光量子,太阳光量子以波的形式传递至绿色植物体表,遵循热力学第一定律：能量守恒与转换定律,遵循热力学第二定律：关于有限空间、时间内,一切和热运动有关的物理、化学过程具不可逆性,功能,11,能量单向流动：集中 分散 高 低,能量传递中熵增加，熵不变能量无传递
8、,生态系统保持稳定是由于负熵的不断输入,每一营养级都有能量损失,生态系统能量平衡保证生态系统平衡,能量在营养级流动的特点：有损失或剩余,同化中产生废物、排泄物,同化中耗能，维持生命,能量单向流动：集中,12,物质循环,化学元素在生物圈中的物质循环过程,基本元素：C、H、O、N、S、P,大量元素：Na、Ca、Mg、K,微量元素：Cu、Zn、Mn、B,包括生物、地质、化学系统的循环：生物地球化学循环,物质在库间转移而流动,元素在环境中的贮库：水（H、O）大气、水体,N 大气、生物、地壳,周转时间=库量/流通率,H,2,O在大气库 10.5d,Si在海洋库 8000a,N在大气库 100万a,Na在
9、海洋库 2.0610,28,a,物质循环,13,个体水平生物新陈代谢,物质循环的三级水平 生态系统生产者 消费者 分解者 环境,生物圈生物地球化学循环,物质循环的特点：物质重复再利用性,物质循环周期性,主要元素的循环,水循环：,动力太阳辐射,（H、O）蒸发 降雨,主要过程 地下水 地表水,动植物吸收 渗出,个体水,14,碳循环,：大气、水圈、生物圈为碳循环库,大气库CO,2,710,11,t,地质库CO,3,2,2.710,16,t,主要过程,呼吸,CO,2,光合作用,燃烧,植物,CO,3,2,分解,动物,化石燃料,碳循环：大气、水圈、生物圈为碳循环库,15,氮循环：,大气氮,固氮,氨,硝化作
10、用,NO,2,、NO,3,生物合成,反硝化作用,游离氮,分解,有机氮,大气固氮,岩浆固氮,固氮形式 生物固氮,工业固氮,氮循环：,16,磷循环,硫循环,气态循环 SO,2,H,2,S,沉积循环 SO,4,2,生物循环 SO,4,2,H,2,S,磷酸盐（岩、矿）,鸟粪层,海鸟、鱼,天然侵蚀,浅海沉积 深海沉积,食物链,人工开采,原生质,磷细菌,溶解PO,4,3,磷循环 磷,17,生物生产,生物性产品的生产过程,在能量代谢、物质循环中完成,物质、能量的重新分配、组合形成有机物,初级生产（第一性生产）：,绿色植物光合作用中无机物转化为有机物,总初级生产量 GP,净初级生产量 NP=GPR,R：呼吸消
11、耗的物质、能量,次级生产：,各级消费者转化的物质、能量,以初级生产为基础，受条件、自身局限,有机物与化学能再加工与转化,净次级生产量 P=IFuR,I：采食量 ：,Fu：排泄量,营养级能量转化效率生态效率,生物生产,18,营养级能量转化（Ceder Bog 湖能流分析）,呼吸代谢,R,0,=96.3,呼吸代谢,R,1,=18.8,总初级生产量,GP=464.7,食草动物捕食,I,1,=62.8,食肉动物食,I,2,=12.6,未利用,M,0,=305.6,未利用,M,1,=31.4,L,A,=23200,能量摄取效率：I,t,/I,t,1 初级能量摄取效率：I,0,/I=GP/L,A,同化效率
12、：A,t,/A,t,1 初级同化效率：Ao/A=Io/I,生产效率：Pt/P,t,1 初级生产效率：Po/P=Io/I,初级生态效率,=464.7/23200=2%,次级能量摄取效率=I,1,/,GP=13.5%,次级同化效率,=I,2,+M,1,/,GP=9.5%,次级生产效率=I,2,/,GP=2.7%,次级利用效率=I,2,+R,1,/,GP=6.8%,营养级能量转化（Ceder Bog 湖能流分析）,19,信息联系,信息把生态系统联成统一整体,营养信息：食物链为一个营养信息系统,化学信息：化学分泌物,物理信息：声、光、色,行为信息：行为格式,多样性,复杂性,信息流特点 种类多,储量大,
13、未知因素多,信息流动过程：,产生 获取 处理 再生 施效,信息联系,20,3.系统的状态与平衡,生态系统的状态,调节、反馈机制,正反馈个体及种群数量增加导致远离平衡状态,负反馈个体数量增加，食物资源减少，个体死亡增加，,种群数量减少，系统一般可保持平衡,3.系统的状态与平衡调节、反馈机制,21,：,生态平衡,含义：,生态系统在较长时间内,组成成分相对协调,物质能量输出入接近相等,结构功能基本稳定,在一定的外来干扰下通过自我调节恢复稳定状态,特征：,结构平衡,功能平衡,收支平衡,特点：,平衡是动态的、相对的、有限度的,平衡按一定规律运动、变化,平衡的原因是生态系统内部自动调节能力,环境自净能力,
14、环境自净能力程度取决于生态系统 结构多样性,功能完整性,：生态平衡,22,生态平衡破坏因素：,自然原因自然界异常变化,人为原因人类活动影响,物种消失,物种改变 物种引进,基因工程,污染物进入环境,环境因素改变 植被破坏,地貌改变,信息破坏 环境污染破坏信息物质,生态平衡破坏因素：,23,生态平衡失调的标志：,结构上的标志,一级结构缺损：,生产者、消费者、还原者、非生物成分间结构,二级结构缺损：,生产者、消费者、还原者、非生物成分各自内部结构,功能上的标志,能量流动受阻,物质循环中断,生态平衡失调的标志：,24,生态平衡的恢复与重建,恢复 使受损生态系统从远离初始状态回到干扰、破坏前状态,重建
15、对生态系统改善，减少不希望的特点，增加人类期待的特点,生态平衡的相对性：动态的过程，不可能停留在某状态,目标 使重建向有利的方向发展,已破坏的生态平衡得到恢复，并在更高层次重建,改变、阻止生态系统退化的主导因子,措施调整、配置、优化系统内外功能过程,采用生态工程技术,生态平衡的恢复与重建,25,4.生态学的规律与应用,生态学的基本规律,相互依存、相互制约规律,物物相关、相生相克律,物质循环、转化与再生规律,能流物复律,物质输出入的动态平衡规律,协调稳定律,相互适应与补尝的协同进行规律,协同进行律,环境资源的有效极限规律,负载有额律,应用,全面考察人类活动对环境的影响,充分利用生态系统的调节能力
16、，保护生态平衡,制订生态规划方案,综合利用资源、能源,科学制订国民经济计划 阐明污染物在环境中的迁移转化规律,在环境保护中的应用 环境质量的生物监测、评价,制订环境标准和环境容量,4.生态学的规律与应用,26,生态工程,利用生态系统中,物种共生、物质循环再生,原理,结构、功能协调,原理,以,结构最优化,方法设计的,分层利用物质,的生产系统,相关词：生态工艺技术,以最小的代价措施，对环境损害最小的技术,目标：促进自然界良性循环,充分发挥物质的生产潜力,防治环境污染,经济效益、生态效益同步发展,核心：整体、协调、循环、再生 马世骏,范畴：工业、农业、林业、水利、沙漠化防治、污染防治,生态工程,27,5.生态系统服务,Costanza：,生态系统提供的商品和服务的总称,Daliy：,人类社会对自然生态系统的依赖性,内涵 提供生产、生活原料,创造、维持地球生命支持系统,形成人类生存环境条件,生态系统功能的另一种表现形式,效用 有机质的生产,形成和维持生物多样性,调节气候,调节水循环,保持水土,控制有害生物、病虫害,净化环境、环境自净力,文化休闲,5.生态系统服务,28,价值评价 生态系统服务的
现代环境科学概论第5章--环境生态学基本理论与应用课件
