《環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展》第三章.ppt

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環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展導論 第三章生態(tài)學基本原理 生態(tài)學的基本原理 生態(tài)系統(tǒng)的組成及生態(tài)平衡的基本概念 生態(tài)學在環(huán)境保護工作中的應(yīng)用 第三章生態(tài)學基本原理 第一節(jié)生物物種 種群與群落第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)第三節(jié)生態(tài)平衡 生態(tài)學的發(fā)展及其與環(huán)境學的區(qū)別 生態(tài)學是生物學的重要分支之一 20世紀初才逐漸被公認為是一門獨立的學科 生態(tài)學研究的內(nèi)容 研究生物與其生活環(huán)境相關(guān)關(guān)系的學科 環(huán)境學研究的內(nèi)容 研究人類活動與環(huán)境質(zhì)量變化基本規(guī)律的學科 第一節(jié)生物物種 種群與群落 一 物種 Species 物種是生物界分類的基本單位 惠特克于1969年提出了生物界的劃分方法 界 Kingdom 門 Phylum 綱 Class 目 Order 科 Family 屬 Genus 種 Species 生物的三大類 動物 小到單細胞的原生動物 大至發(fā)育較為完善的鳥類 獸類 動物種類有200多萬種 植物 從低等藻類到高等的種子植物 植物種類有20多萬種 微生物 單細胞或結(jié)構(gòu)簡單甚至沒有細胞結(jié)構(gòu)的低等生物 包括各種病毒 細菌 共有10多萬種 物種的變異現(xiàn)象 遺傳規(guī)律 19世紀50年代 達爾文發(fā)表了 物種起源 提出了以 自然選擇 為中心的生物進化學說 證明了 物競天擇 適者生存 的進化論學說 二 種群 Population 一定時間內(nèi)占有一定空間的某一生物種的個體的集合群 1 種群的概念 2 種群的基本特征 種群的大小 密度 生物量 大小 Size 一個種群個體數(shù)目的多少 密度 Density 單位時間和空間內(nèi)的個體數(shù) 生物量 單位面積或空間內(nèi)所有個體的鮮物質(zhì)或生物質(zhì)的總量 年齡結(jié)構(gòu) Agestructure 種群中各年齡組個體數(shù)在整個種群中所占的比例 性別比例 種群中雄性和雌性個體數(shù)目的比例 出生率和死亡率 出生率 單位時間內(nèi)生物所產(chǎn)生后代個體的平均數(shù) 死亡率 單位時間內(nèi)生物死亡的平均數(shù) 3 種群的變化規(guī)律 增長規(guī)律 指數(shù)增長規(guī)律 S型增長規(guī)律和阻尼振蕩規(guī)律 三 群落 Community 在一定的環(huán)境條件下 各種大小生物種群在特定空間的集合 1 群落的基本特征 外貌特征 多樣性特征 物種的相對數(shù)量 優(yōu)勢現(xiàn)象 群落結(jié)構(gòu) 2 群落的演替 物種的變化導致群落內(nèi)部環(huán)境的變化 又對種群產(chǎn)生影響 直至相對穩(wěn)定 第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng) 生命系統(tǒng) 生物群落 和環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合 生物群落和非生物環(huán)境的集合體 Ecosystem 由英國植物學家A G Tansley于1935年提出 50年代得到廣泛關(guān)注 60年代以后成為生態(tài)學研究的中心 生態(tài)系統(tǒng)的研究是環(huán)境學領(lǐng)域研究的重點 因此 工程學研究也逐步向生態(tài)學研究滲透 一 生態(tài)系統(tǒng)的組成和特征 生態(tài)系統(tǒng) 生物部分 非生物部分 生產(chǎn)者 消費者 分解者 綠色植物 動物 微生物 物質(zhì) 能量 場所 1 生產(chǎn)者 生態(tài)系統(tǒng)中能進行光合作用的各種綠色植物 藍綠藻和某些細菌 又稱為自養(yǎng)生物 光合作用 太陽能 化學能 無機物 有機物 2 消費者 以其他生物為食的各種動物 植食動物 肉食動物 雜食動物和寄生動物等 一級消費者 草食動物 二級消費者 肉食動物 三級消費者 以前二級消費者為食物 3 分解者 分解動植物殘體 糞便和各種有機物的細菌 真菌 原生動物 蚯蚓和禿鷲等食腐動物 分解者和消費者都是異養(yǎng)生物 4 非生物部分 生態(tài)系統(tǒng)中生物賴以生存的一切環(huán)境條件 無機物 氮 氧 二氧化碳和各種無機鹽等 有機物 蛋白質(zhì) 糖類 脂類和土壤腐殖質(zhì)等 自然條件 溫度 濕度 風 和降水等 來自宇宙的太陽輻射也可歸入此類 構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各個因素中 生物群落處于核心地位 非生命系統(tǒng)是生物賴以生存的基礎(chǔ) 二者處于一種動態(tài)平衡之中 才形成一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)平衡 5 食物鏈和食物網(wǎng) 生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間存在著的取食關(guān)系 食物網(wǎng)越復雜 生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定 二 生態(tài)系統(tǒng)的功能 主要包括 生物生產(chǎn) 能量流動 物質(zhì)循環(huán)和信息流動 1 生物生產(chǎn) 生物吸收環(huán)境中的物質(zhì) 能量 轉(zhuǎn)化成新的物質(zhì) 能量 實現(xiàn)物質(zhì) 能量積累 用以延續(xù)生命和增長 初級生產(chǎn) 綠色植物光合作用對太陽能的積累 次級生產(chǎn) 消費者和生產(chǎn)者對初級生產(chǎn)者產(chǎn)生的有機物及儲存的能量 進行再生產(chǎn) 再利用的過程 2 能量流動 太陽能 初級生產(chǎn)者 化學能 儲存于有機物中 消費者 一級 二級 三級 殘體 分解者 無機物 回歸環(huán)境 能量源自于太陽能 能量流沿食物鏈單向流動 由低級到高級 具有不可逆性和非循環(huán)性 營養(yǎng)級和能量金字塔能量流沿食物鏈逐漸減少 后一營養(yǎng)級從前一營養(yǎng)級僅能獲取能量的10 Lindeman效率 特點 3 物質(zhì)循環(huán) 營養(yǎng)物質(zhì)是各種生命活動 初級 次級生產(chǎn) 的基礎(chǔ) 微生物細胞的組成 水和無機鹽 維持細胞生命的重要物質(zhì) 有機化合物 碳 氧 氫 硫 磷組成的有機化合物 構(gòu)成細胞中蛋白質(zhì) 核酸 糖類 脂類和維生素 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 環(huán)境營養(yǎng)物 有機體 代謝 分解 回歸環(huán)境 水循環(huán) 水是最重要的生命物質(zhì)之一 水是細胞代謝和生命活動的基礎(chǔ) 地球上的總水量14億立方公里 其中海水占97 3 冰川為主的陸地水占2 7 其中1 3為冰帽 冰川 1 3為地下水 不到1 為地表水 水循環(huán) 蒸發(fā) 雨 雪 地表水 徑流 地下水 水資源短缺 資源性短缺 水質(zhì)性短缺 碳循環(huán) 碳是構(gòu)成生物體的基本元素 占生物總質(zhì)量約25 在無機環(huán)境中 以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在 碳循環(huán)的主要形式 CO2 光合作用 有機碳 生物呼吸 分解 CO2 植物的呼吸作用 動物的呼吸作用 化石燃料的使用 釋放 氮循環(huán) 氮是形成蛋白質(zhì) 氨基酸和核酸的主要成分 是生命的基本元素 大氣中N2占79 N2是一種惰性氣體 不能被大多數(shù)生物直接利用 固氮方式 生物固氮 根瘤菌 固氮藍藻 工業(yè)固氮 合成氨 銨鹽 氮循環(huán)方式 土壤中氨 硝化細菌 氧化 亞硝酸鹽 硝酸鹽 植物吸收 蛋白質(zhì) 核酸 有機氮 蛋白質(zhì) 生物分解 水解 氨基酸 尿素 氨 硝化細菌 氧化 硝酸鹽 反硝化細菌 氮氣 磷循環(huán) 磷是維持生命活動必需的另一重要因素 磷的主要來源 磷酸鹽礦 鳥糞 動物化石 磷的循環(huán)方式 磷酸鹽 侵蝕 開采 土壤 植物利用 殘體回到土壤 第三節(jié)生態(tài)平衡 一 生態(tài)平衡 正常的生態(tài)系統(tǒng)中 能量流動和物質(zhì)循環(huán)不斷地進行 生產(chǎn)者 消費者 還原者之間保持的一種動態(tài)平衡狀態(tài) 生物與非生物之間 生物之間 生命系統(tǒng) 非生命系統(tǒng) 生產(chǎn)者 消費者 分解者 能量流動 環(huán)境系統(tǒng) 環(huán)境系統(tǒng) 物質(zhì)循環(huán) 物質(zhì)循環(huán) 生態(tài)平衡的基本特征 系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的輸入 輸出保持相對平衡 系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的流動保持合理的比例速度 系統(tǒng)中生物的種類和數(shù)量保持相對穩(wěn)定 系統(tǒng)具有良好的自我調(diào)節(jié)能力 二 生態(tài)平衡失調(diào) 受外界影響 結(jié)構(gòu) 功能受損 超過自我調(diào)節(jié)能力 導致系統(tǒng)衰退甚至崩潰而不能修復 失衡的結(jié)構(gòu)標志 系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者 消費者 分解者缺損 種群和數(shù)量減少 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 失衡的功能標志 生物生產(chǎn)率下降 能量流動受阻 物質(zhì)循環(huán)中斷 三 破壞生態(tài)平衡的因素 1 自然因素 2 人為因素