生态学基本知识分析.pptx

第一章 生态学基本知识2q 生态学的基本知识 生态学概念 生态系统的概念 生态系统的组成 食物链的概念q 生态平衡 生态平衡的概念 生态系统中能量传递是单向的？了解碳、氮、磷、硫基本循环 导致生态平衡破坏的主要因素q 生态学与环境保护 如何运用生态学的知识进行环境保护？3一 生态学基本知识1 生态学概念 是研究生物之间及其与非生物环境之间相互作用的规律与机理的科学。它既不是孤立地研究生物体，也不是孤立地研究环境，而是研究它们之间错综复杂的相互关系。1869年，德国黑里格尔首先提出q 环境科学 是研究环境的运动变化规律及其与人类社会活动之间的关系，研究人类与环境之间协同变化、持续发展的规律和具体途径。q 生态与环境 生态学的发展为环境科学奠定了理论基础，环境科学的进步又进一步推动了生态学的发展。4植被是清洁水源的保证，具有重要的调节水量的作用5热带雨林6长白山森林保护区7土壤的形成过程蕴涵了生态学的有关知识针叶林下出现灰化土生草侵入出现生草灰化土阔叶林下出现棕色森林土密丛生草的发展形成草甸土、沼泽土沼泽干涸出现黑钙土蔬丛生草形成了草原土、栗钙土、灰钙土8个体、种群、群落和生态系统生态学所研究的有4个可辨别尺度的亚部分：(i)探讨个体对其环境的反应；(ii)研究单个物种的种群对于环境的反应；(iii)群落（出现在确定面积中的种群集合）的组成和结构；(iv)生态系统（群落与环境的非生物成分的结合）内的各种过程，例如能流、食物网和营养物的循环等。9生态学只有按照进化论才可理解生物体巨大的多样性，以及其形态学、生理学和行为的变异的丰富性，全都是亿万年进化的结果。这个进化历史对于每一个个体都留下了不能去除的影响。我们今天发现的种种模式，只有按照进化论的观点才可能有意义。“对物种有利”现象并不存在“对物种有利”的这种想法是一个非常普遍的误解。这是绝对和完全错误的。自然选择将会有利于那些传给大多数后裔的基因，即使这些基因有可能导致物种种群大小的下降。10趋同进化11生态学门类生物植物生态学，动物生态学，人类生态学地域海洋生态学，湖泊生态学，河川生态学农业耕作农田生态学，草原生态学，森林生态学环境污染生态学122 生态系统 是指在特定范围（地段）中的全部生物（即生物群落）与外界环境相互作用的任何统一的整体。生物圈是最大的生态系统，是指陆地表面包括浅海及近大气层有生物存在的自然界，是地壳与大气接触的一个圈，一般限定为高出地平面15公里和海面下11公里的范围以内；它包括所有动物、植物、微生物及其周围的自然环境。13生物与环境：同化-异化适应环境-反作用环境自然淘汰适者生存143 生态系统特征（1）生态系统组成 生物 环境 生产者消费者分解者光、热、气、水、无机矿质元素，以及有关条件，地形、地貌、海拔高度等。15生产者（producer）绿色植物（核心地位），自养微生物 醣蛋白质纤维素维生素脂肪光能利用率13%16消费者（consumer）主要是动物，不能从外界环境中直接利用能量，只能依靠生产者所制造的有机物以获得物质和能量；分为1、2、3、4级 生产者11223人类分解者10%能量传递17分解者（reducer）绿色植物，异养微生物 一切有机物质动植物残体，残渣、排泄物简单无机化合物铵，CO2，水，矿物大气分解者土壤18无机物是生态系统中无生命的部分，也是生物的外界环境条件，包括光、热、水、气和矿质养分。19（2）生态系统多样性 只要是在特定的范围内，有生命存在，它和周围物理环境不可分隔地相互联系、相互作用，满足生态系统的四个组成部分，具有物质循环与能量传递功能，均可形成单独的生态系统。所以生态系统可大可小，具有多样性。20水生生态系统陆地生态系统21江源湿地22肯尼亚的斑马种群23（1）生态系统构成了食物链 生态系统中多种多样的植物和动物群落之间由食物关系联系起来，一种生物以另一生物为食物，而另一种生物又作为其它生物的食物，这种食物的链系称为食物链，实际上就是高级消费者以低级消费者为食物，就是物质和能量的传递途径。“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃泥巴”食物链的长度决定了能量积累的多少，食物链愈短，则可用的能量就越大。食物链一般不是单线形式食物网。24食物链25按照各种生物在食物链中的关系，食物链分为捕食性食物链碎食性食物链腐生性食物链寄生性生物链26二 生态平衡1 生态平衡概念 在生态系统中，能量流动和物质循环是长期不断地在进行，在环境没有发生重大改变时，系统中的生产、消费和分解者总是保待某种动态平衡，能量流动和物质循环也就保持相对稳定和通畅，这种动态平衡状态就叫做生态平衡。生态系统具有自我调节、恢复平衡的能力272 生态系统中能量的单向传递太阳能化学能 植物有机物 动物有机物1 动物有机物2 10%10%光能利用率呼吸消耗,残体分解呼吸消耗,残体分解呼吸消耗,残体分解28太阳辐射能量来源42%反射和散射15%大气吸收0.0031.5%光能利用率光能利用率29人类消费的肉和谷物以谷物为食比以吃谷物的动物肉为食能维持更多人的生存，世界上大约有40%的谷物被牲畜消耗。转化效率是这样的：5kg适于人类食用的植物蛋白，喂食牲畜后，只能变成1kg适于人类食用的动物蛋白。此外，大量鱼蛋白用来喂养牲口，更是对资源的极低效利用。30光能利用率 是指单位面积上植物光合作用所累积的有机物，其所含能量与照射在同一面积上的日光能量的比值。有机物所含的能量，一般通过其干物质在燃烧过程中测定其释放的热量，取其平均值，然后折合为单位重量所含的能量以千卡/千克计算。一般有机物每克含能量为4.25千卡/克。31提高光能利用率的途径 光能利用率 植物有机物生物量调整种植结构北方单季提高复种指数，间、混、套调整作物组成3233能量流动是单向的 能量在生态系统中沿着营养级由一种生物转移至另一种生物，在能量转移过程中，由于生物的呼吸而不断消耗，转栘次数愈多则能量消耗也愈多，最后虽然有若干能量以煤、石油、木材、存粮等形式储存起来，但在人类开发利用过程中，仍以CO2及H2O的形式回到大自然界中，完全消失在空间。343 生态系统中的物质循环地质大循环：在海陆变迁中，先前沉积于海底的泥沙又变成了岩石，当其抬升地面以后，又接受风化与迁移等作用而运积海底。如此周而复始的地质运动过程，就是地壳物质的地质大循环.生物小循环：受生物力的作用，物质被生物选择吸收，并在生态系统内沿着生产者消费者还原者的方向流动，周而复始，所以生物小循环的实质也就是有机质的合成与分解。水土流失35有机体（97%）：碳、氢、氧、氮、磷、钾与环境污染密切相关的物质循环主要是水、碳、氮（1）水循环不仅是氢和氧的循环，也是其他循环的介质36（2）碳循环是碳元素在生态系统和贮存库之间运动、转化和往复循环的过程。生物碳蛋白质，脂肪，糖类，有机酸（碱），占植物干物质的45%无机碳CO2，碳酸盐（岩石），化石燃料3738（3）氮循环是氮元素在生态系统和贮存库之间运动、转化和往复循环的过程。大气层（78%），生物体，硝石矿物39温室效应？氮循环破坏光化学烟雾，酸雨，水体富营养化40（4）磷循环是磷元素在生态系统和贮存库之间运动、转化和往复循环的过程。自然界中磷主要贮存于岩石和磷酸盐沉积物长期以来磷元素向海洋的流失量大于返回陆地的量，这已引起生态专家的极大关注。解决的途径应是加强与繁荣陆地生态系，减少磷的流失，以及合理开发利用海洋磷资源。4142（5）硫循环是硫元素在生态系统和贮存库之间运动、转化和往复循环的过程。硫在土壤、大气和水体中的含量均较小，主要来源为有机物分解释放的H2S或形成的可溶性硫酸盐，火山喷发产生的H2S、SO2等气体。434 生态平衡生态系统的自我调节能力环境微污染生态系统的组成成分愈多，能量流动和物质循环的途径愈多，则自我调节的能力愈强，反之则愈弱。如混交林就比单一林具有较强的抗虫害能力，间、混、套种也比单一作物的抗病虫害能力强。系统内的调节能力是有一定限度的，称之为生态学“阀限”，超过了这个限度，系统内部就失去自动调节能力，结果是有机体的生产量下降，生产力衰退，功能失调，导致生态平衡的破坏。44生态平衡平衡破坏的主要因素自然因素主要是自然界发生的异常变化，这种异常变化可能给生态平衡带来严重的影响，而且这种因素是难于控制的，如火山爆发、地震、水早灾害、泥石流、台风等。印度洋海啸人为因素环境污染氯气泄露事件自然资源的不合理开发森林，草原，农田45农业机械化46三 生态学与环境保护污染生态学环境与生态的交叉研究生物与环境污染之间的相互作用及调控机制；研究环境污染对生物生存繁衍、生物的特征性状的影响和生物本身的适应、净化机理；研究污染物在生态系统中的迁移、积累、转化与归宿；研究防治的理论与技术47生态学知识在环境保护中的应用1生物监测和环境质量评价环境质量监测方法：化学、物理和生物的方法生物监测是利用生物在各种污染环境中所反应出的信息以判断环境污染的状况；简便易行，经济合理，监测范围广，不受地理条件限制，可进行连续监测。48（1）大气环境质量监测和评价SO2大麦、棉花、萝卜、甘薯、乔麦、紫花苜蓿、灰 菜、向日葵、芝麻、地衣、苔鲜等 浓度0.3-0.5ppm时叶片就可以在叶缘和脉间出现白色烟斑和坏死。抗性指数:在SO2浓度为1.25ppm时,植物在1小时后出现症妆，定为该植物的抗性指数。臭氧贴梗府棠、矮牵牛，早熟禾、烟草等HF唐菖蒲、郁金香、雪松等Cl白菜、百日草、波斯菊重金属Cd、Cr、Cu、Fe、Pb、Zn苔藓49（2）对水体环境质量的监测与评价 根据水生生物在污水中的生理、毒理指数将水体的污染划为不同等级。由于各种水生生物对污染的忍耐力的不同，在不同污染程度的水体中就会出现不同的生物种群，称为生物体系。当出现不同生物体系时，即可判断水体污染的程度，从而作为水体质量评价的依据。50生态学知识在环境保护中的应用2污染物在生态系统中的迁移和转化污染物在复杂的生态系统中通过生产者-消费者-分解者不断地迁栘、转化和富集，因此通过生物检测可以了解污染物质迁栘、转化的途径和规律，为预测污染的动向和防治污染提供依据。生物富集作用(DDT)生物放大作用51杀虫剂影响人类生育 52生态学知识在环境保护中的应用3生态系统的自净能力大气CO2，粉尘，噪音水体洗涤剂土壤农药53绿色长城红树林自然保护区54本章主要知识点生态系统的概念生态系统的组成生态平衡的概念生态系统中能量传递是单向的？了解碳、氮、磷、硫基本循环导致生态平衡破坏的主要因素如何运用生态学的知识进行环境保护？55谢谢 谢！谢！