第二章生态学基础

1、1第二章第二章 生态学基础生态学基础 现代生态学定义：研究生命系统与环境系统之间现代生态学定义：研究生命系统与环境系统之间 相互作用的规律及机理相互作用的规律及机理 生命系统：自然界具有一定结构和调节功能的生命单元。生命系统：自然界具有一定结构和调节功能的生命单元。 环境系统：是自然界的光、热、空气、水分以及各种有机环境系统：是自然界的光、热、空气、水分以及各种有机 物和无机元素相互作用所共同构成的空间物和无机元素相互作用所共同构成的空间2-1 概述概述1. 1. 生态学（生态学（EcologyEcology）定义：）定义： 传统定义：研究生物或生物群体与其生存环境之传统定义：研究生物或生物群

2、体与其生存环境之 间的相互关系的学科。间的相互关系的学科。2. 2. 生态学研究对象生态学研究对象生物个体、种群、群落和生态系统甚至是生物圈（Biosphere）生态学的萌芽时期（公元16世纪以前） 生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪） 生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代） 现代生态学时期 （20世纪60年代至今）3. 生态学的发展史生态学的发展史n 生态学的巩固时期生态学的巩固时期 北欧学派：以注重群落分析为特点 法瑞学派：又被称为植被区系学派 英美学派：以研究植物群落演替和创建顶极群落著名 前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态、植 被地理与植被制图工作 n 现代生

3、态学时期现代生态学时期 研究层次上向宏观和微观两极发展 研究手段的更新： “3S”（GPS、RS、GIS） 研究范围的拓展：从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.1.1.生态系统生态系统(Ecosystem)(Ecosystem)定义：定义： 2-2 生态系统的概念与类型生态系统的概念与类型2.生态系统的类型生态系统的类型 按环境中的水体状况分：按环境中的水体状况分：1水生生态系统：水生生态系统：淡水生态系统淡水生态系统 海洋生态系统海洋生态系统2陆地生态系统陆地生态系统：荒漠生态系统：荒漠生态系统 草原生态系统草原生态系统 森林生态系统森林生态系统 按人为干预的程度划分为：按

4、人为干预的程度划分为：1自然生态系统自然生态系统2半自然生态系统半自然生态系统3人工生态系统人工生态系统无机物有机化合物气候因素生产者 (producer)消费者 (consumer)分解者 (还原者)(decomposer)六大组成成分六大组成成分l生产者生产者：自养生物，主：自养生物，主要是各种绿色植物，也包要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。合作用的细菌。l消费者消费者：异养生物，主：异养生物，主要指以其他生物为食的各要指以其他生物为食的各种动物。种动物。l分解者分解者：异养生物，把：异养生物，把复杂的有机物分解成简单复杂的有机物分解成简单无机

5、物，包括细菌、真菌、无机物，包括细菌、真菌、放线菌和动物等。放线菌和动物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分 三大功能群三大功能群3. 生态系统的组成生态系统的组成4. 生态系统的结构空间结构时间结构营养分营养分阳光阳光生产者生产者分解者分解者各各级级消消费费者者n 营养结构2-3 生态系统的功能生态系统的功能1. 食物链（网）“螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后” （ 据周立志）植物植物蝉蝉(初级消费者初级消费者) 螳螂螳螂(二级消费者二级消费者)黄雀黄雀(三级消费者三级消费者)鹰鹰(四级消费者四级消费者)(顶极食肉动物顶极食肉动物)食物链的类型食物链的类型捕食性食物链（grazing

6、 food chain）： 构成形式是：植物 食草动物 食肉动物， 如在草原上： 牧草 羊 狼腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链 动植物残体 腐食性动物 肉食性动物 顶级肉食动物 寄生型食物链： 植物 动物 寄生物 更小的寄生物 如：牧草 黄鼠 跳蚤 鼠疫病菌 食物链的特征食物链的长度通常不超过6个营养级；食物链越长，最后营养级位所获得的能量也越少。食物链或食物网的复杂程度与生态系统的稳定性直接相关；生态系统中的食物链不是固定不变的。 食物网 (food web)： 生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构食物网。2. 生

7、态系统中的能量流动 1) 媒介：通过食物链完成媒介：通过食物链完成 2) 能量流动特点：能量流动特点：生产者对太阳能的利用率低；生产者对太阳能的利用率低；为单向流动；为单向流动；流动中能量逐渐减少；流动中能量逐渐减少；各级能量流动遵循各级能量流动遵循1/10 定律；定律；只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时，生态只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时，生态系统的结构和功能才保持动态平衡系统的结构和功能才保持动态平衡 人人 10 kcal10 kcal 二级消费者二级消费者 100kcal100kcal 一级消费者一级消费者 1000kcal1000kcal 绿色生产者绿色生产者

8、10000kcal10000kcal能量金字塔能量金字塔3) 1/103) 1/10定律：定律： 能量在各营养级（能量在各营养级（P24P24）之间流动）之间流动时，各级所吸收的能量为前一级传递的总能量的时，各级所吸收的能量为前一级传递的总能量的10%10%（平均值（平均值) )1)1)媒介：通过食物链（媒介：通过食物链（P P2424）完成）完成2)2)循环循环: : 主要循环物质有：主要循环物质有：水（水（H H2 2O O）、碳（）、碳（C C）、氮（）、氮（N N）、硫（）、硫（S S） 见教材见教材P P26263. 生态系统中的物质循环4.信息联系信息联系营养信息营养信息化学信息化

9、学信息物理信息物理信息行为信息行为信息1.2-3 生态平衡生态平衡2. 2. 生态平衡的特点：生态平衡的特点： 1) 1) 为一暂时的、相对的动态平衡：为一暂时的、相对的动态平衡： 由生态系统内部的自由生态系统内部的自动调节能力所致。动调节能力所致。 2) 2) 生态系统结构越复杂，组成越多，物质与能量的途径越生态系统结构越复杂，组成越多，物质与能量的途径越 多，调节能力越强，平衡易保持。反之，调节能力越弱，平衡就多，调节能力越强，平衡易保持。反之，调节能力越弱，平衡就不易保持。不易保持。 3) 3) 生态系统的变化与发展，是在不平衡生态系统的变化与发展，是在不平衡 平衡平衡 不平衡不平衡中的

10、物质与能量流动中进行的。中的物质与能量流动中进行的。3. 破坏生态平衡的因素破坏生态平衡的因素1)自然因素自然因素(P30)2)人为因素人为因素v环境因素发生改变环境因素发生改变v生物种类发生变化生物种类发生变化v信息系统的破坏信息系统的破坏1. 对环境质量的生物监测与生物评价对环境质量的生物监测与生物评价生物监测生物监测: 是指利用生物对环境中污染物质的反应，即利用是指利用生物对环境中污染物质的反应，即利用生物在各种污染环境下所发出的各种信息，来判断环境污染生物在各种污染环境下所发出的各种信息，来判断环境污染状况的一种手段。状况的一种手段。案例介绍：案例介绍：以鹭鸟为指示生物监测湿地环境污染

11、以鹭鸟为指示生物监测湿地环境污染2-4 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用群栖的鹭科水鸟群栖的鹭科水鸟小白鹭作为指示生物小白鹭作为指示生物,来评来评估中国和巴基斯坦境内湿地污染水平及其影响估中国和巴基斯坦境内湿地污染水平及其影响生物评价生物评价: 是指用生物学方是指用生物学方法按一定标准对一定范围法按一定标准对一定范围内的环境质量进行评定和内的环境质量进行评定和预测。预测。通常采用的方法通常采用的方法: 指示生物法指示生物法生物指数法生物指数法种类多样性指数法等种类多样性指数法等2. 对污染环境的生物净化对污染环境的生物净化 大气污染物的生物净化大气污染物的生物净化 水体污染的生

12、物净化水体污染的生物净化 3. 生态工程生态工程 “生态工程是利用生态系统中物种共生与物质循环生态工程是利用生态系统中物种共生与物质循环再生原理及结构与功能协调原则，结合结构最优化再生原理及结构与功能协调原则，结合结构最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。 生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防治环境污染，提下，充分发挥物质的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展达到经济效益与生态效益同步发展”生态工程案例生态工程案例 农业生态工程农业生态工程 菲律宾马雅农场生态农业菲律宾马雅农场生态农业P35 养鱼池氧化塘畜牧场肉类加工厂沉淀池农田、森林固体废物加工厂发电厂生产能源生活能源沼气池废渣饲料废液有机肥料畜产品废水废液、废渣沼气树叶