第二章生态系统退化与恢复

1、1第二章第二章 生态系统退化与恢复生态系统退化与恢复2重点与难点重点与难点n重点：q生态系统的基本概念和特点；q退化生态系统的概念与特征；q生态系统退化对可持续发展的影响。n难点：q生态系统中的能量流动与物质循环；q退化生态系统的恢复。3第一节生态系统概述一、生态系统的概念和特点一、生态系统的概念和特点n生态系统的概念生态系统的概念n生态系统的特点生态系统的特点41、生态系统的概念n生态系统生态系统指在一定的空间内，生物成分和非生物成分，通过物质循指在一定的空间内，生物成分和非生物成分，通过物质循环和能量流动的相互作用和相互依存所形成的一个生态学功能单位，环和能量流动的相互作用和相互依存所形成

2、的一个生态学功能单位，称为生态系统。称为生态系统。生物成分生物成分环环 境境物质循环物质循环能量流动能量流动5n2、生态系统的特点、生态系统的特点:具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；具有自我调节能力；生态系统是一个动态系统。6二、生态系统的组成n气候因子n无机物质n有机物质n土壤n生产者(producer)n消费者(consumer)n分解者(还原者)(decomposer)四大基本成分四大基本成分生产者：生产者：自养生物，主要是各自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。些能进行光合作用的细菌。消费者：消费者：异养生物，主要指以

3、异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、寄生动物、植食动物、肉食动物、寄生动物、腐生生物和杂食动物。腐生生物和杂食动物。分解者：分解者：异养生物，以动物残异养生物，以动物残体为生的异养微生物，包括细菌、体为生的异养微生物，包括细菌、真菌、放线菌和一些原生动物等。真菌、放线菌和一些原生动物等。非生物成分非生物成分生物成分生物成分(生物群落生物群落)三大功能群三大功能群78n屎壳郎出国记屎壳郎出国记9澳大利亚进口屎克螂澳大利亚进口屎克螂因牛粪覆盖每年损毁牧场因牛粪覆盖每年损毁牧场3600万亩万亩 。60年代，澳大利年代，澳大利亚引入了羚羊粪蜣亚

4、引入了羚羊粪蜣(Onthophagus gazella)和和神农蜣螂神农蜣螂(Catharsius molossus)等，对分解牛粪发挥了等，对分解牛粪发挥了明显的作用。明显的作用。可要好好可要好好听讲啊！听讲啊！10三、生态系统的营养结构三、生态系统的营养结构（一）食物链与食物网（一）食物链与食物网n1、食物链（、食物链（food chain）：）：各种生物之间存在着取食和被取食的关系，这就是食物链。q捕食食物链q碎食食物链11n食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类:捕食食物链（grazingfoodchain）：以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物

5、。碎屑食物链（detritalfoodchain）：从死亡的有机体或腐屑开始。12一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”螳螂捕蝉，螳螂捕蝉，黄雀在后！黄雀在后！哈！哈！哈！哈！植物汁液植物汁液蝉蝉(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)13n2、食物网、食物网(foodweb)：生态系统中的食物链经常互相交叉，形成复杂的网络结构，把许多生物包括在内，这种复杂的捕食关系就是食物网。1415陆地生态系统食物网1617（二）营养级和生态金字塔n1、营养级、营养级（trophiclevel）：是指处

6、于食物链上的某一环节上一切生物种的总和。18三、营养级和生态金字塔生态金字塔生态金字塔：把生态系统中各个营养级有机体的个体数量、生物量、：把生态系统中各个营养级有机体的个体数量、生物量、能量，按营养级顺序排列并绘制成图，其形似金字塔，故称生态金能量，按营养级顺序排列并绘制成图，其形似金字塔，故称生态金字塔。字塔。 生物量金字塔生物量金字塔 数量金字塔数量金字塔 能量金字塔能量金字塔1101001000下面营养级所储存的能量只有下面营养级所储存的能量只有大约大约10%能够被其上一营养级能够被其上一营养级所利用，其余大部分能量以热所利用，其余大部分能量以热量的形式释放到大气中去。量的形式释放到大气

7、中去。19练习：练习：1、在草、在草兔兔狐狐狼这条食物链中，属于第一营养级狼这条食物链中，属于第一营养级和次级消费者的生物分别是（和次级消费者的生物分别是（ ）。）。 A 狼和兔狼和兔 B 免和狼免和狼 C 草和狐草和狐 D 草和兔草和兔C 2、从生态系统的组成成分看绿色植物和蚯蚓分别属于、从生态系统的组成成分看绿色植物和蚯蚓分别属于（ ）。）。 A 生产者和消费者生产者和消费者 B 生产者和分解者生产者和分解者C 分解者和消费者分解者和消费者 D 消费者和分解者消费者和分解者B203、根据右图、根据右图所示的食物网所示的食物网回答问题：回答问题：（1）该生态系统中有）该生态系统中有_条食物链

8、。条食物链。（2）图中的次级消费者是）图中的次级消费者是 _。（3）图中占有两个不同营养级的生物是）图中占有两个不同营养级的生物是_。4狐、蛇、鹰狐、蛇、鹰鹰鹰21四、生态系统的功能四、生态系统的功能1、能量流动、能量流动：单向，逐级递减单向，逐级递减生态系统的能量流动过程生态系统的能量流动过程生产者生产者(植物植物)初级消费者初级消费者(植食动物植食动物)次级消费者次级消费者(肉食动物肉食动物)三级消费者三级消费者(肉食动物肉食动物)22四、生态系统的功能四、生态系统的功能1、能量流动、能量流动：单向，逐级递减单向，逐级递减n单向单向q从能量形式的转换方向上看，太阳能从能量形式的转换方向上看

9、，太阳能 化学能化学能 热能热能q从能量载体的接续方向上看，太阳从能量载体的接续方向上看，太阳 自养生物自养生物 异养生物异养生物环境环境q从总的能流途径而言，能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的。从总的能流途径而言，能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的。n逐级递减逐级递减q指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。23请大家思考并讨论请大家思考并讨论: : 假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，

10、只有15Kg15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长使自己活的最长的办法是的办法是: : 1. 1.先吃鸡，然后吃玉米先吃鸡，然后吃玉米 2.2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡最后再吃鸡24植物植物 - - 牛牛 - - 人人植物植物 - - 人人人们应采用以人们应采用以谷物和植物蛋白谷物和植物蛋白为主的食物结构为主的食物结构如何调整饮食结构？如何调整饮食结构？25研究能量流动的实践意义2 2、帮助人们、帮助人们合理地调整生态系统合理地调整生态系统中的能量中的能量 流动关系，流动关系，使能

11、量持续高效使能量持续高效地流向对人地流向对人 类最有益的部分。类最有益的部分。 如如: :草场放牧草场放牧1 1、帮助人们科学规划、设计人工生态系统，、帮助人们科学规划、设计人工生态系统， 使能量得到最有效的利用。使能量得到最有效的利用。 如如: :生态农业生态农业26桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图27能量流动厨房能量流动厨房28四、生态系统的功能四、生态系统的功能2、物质循环、物质循环：生物生物 环境，双向环境，双向n生态系统的物质循环是双向的，一方面，物质通过生态系统的物质循环是双向的，一方面，物质通过食物链各个营养级传递和转化，另一方面，生态系食物链各个营养级传递和转化，另一方面，

12、生态系统中各种有机物质经过分解者归还环境后，可被生统中各种有机物质经过分解者归还环境后，可被生物再次利用，同一种物质可以被食物链的各个营养物再次利用，同一种物质可以被食物链的各个营养级多次利用。级多次利用。29四、生态系统的功能四、生态系统的功能2、物质循环、物质循环：生物生物 环境，双向环境，双向生物地球化学循环的三大类型 ：n水循环：主要存储库是水圈。 n气体型循环：主要存储库是大气圈，其次为海洋。属于气体型循环的物质主要O、CO2、N、Cl、Br和和F等。等。 n沉积型循环：主要存储库是岩石圈和土壤圈。主要物质有P、S、Ca 、Na、Mg、Fe等等。30碳循环碳循环(carbon cyc

13、le)化化泥碳泥碳煤煤大气中大气中CO2CO2碳化作用碳化作用石油石油水生植物水生植物光合作用光合作用腐烂腐烂燃料燃料呼吸呼吸作用作用光合光合作用作用腐烂腐烂扩散扩散31四、生态系统的功能四、生态系统的功能一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告诉巢中其他同伴蜜源的位置？3、信息传递、信息传递32问题探讨问题探讨3334课内思考课内思考: :1. 1.流经生态系统的总能量是流经生态系统的总能量是( )( ) A. A. 照射到该生态系统内所有植物体叶面上的太阳能照射到该生态系统内所有植物体叶面上的太阳能 B. B. 射进该系统的全部太阳能射进该系统的全部太阳能 C. C. 该系统全部生产者所固定的太阳能

14、的总量该系统全部生产者所固定的太阳能的总量 D. D. 生产者传递给消费者的全部能量生产者传递给消费者的全部能量2. 2.生态系统的能量金字塔中，构成塔基的一般是生态系统的能量金字塔中，构成塔基的一般是( )( ) A A初级消费者初级消费者 B B生产者生产者 C C次级消费者次级消费者 D D分解者分解者C B 35课内思考课内思考: :3. 3.初级消费者体内能量的去路不包括初级消费者体内能量的去路不包括( )( ) A A用于自身的生长、发育和繁殖用于自身的生长、发育和繁殖 B B被第一营养级的其他生物所获得被第一营养级的其他生物所获得 C C以热能的形式散失以热能的形式散失 D D被

15、分解者分解释放到环境中去被分解者分解释放到环境中去 4. 4.根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最少，根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最少，人们应采用哪种食物结构（人们应采用哪种食物结构（ ） A A以禽类、蛋类为主以禽类、蛋类为主 B B以淡水养殖的鱼、虾为主以淡水养殖的鱼、虾为主 C C以谷物和植物蛋白为主以谷物和植物蛋白为主 D D以猪肉等家畜肉类为主以猪肉等家畜肉类为主B C36课内思考课内思考: : 5. 5.金龟子遇敌害后装死，从植株上滚落地下，属于（金龟子遇敌害后装死，从植株上滚落地下，属于（ ）信息。信息。 A A物理信息物理信息 B B化学信息化学信息 C C行

16、为信息行为信息 D D其他信息其他信息 6. 6.牧草生长旺盛时，兔的繁殖也会加快，数量增加。牧草牧草生长旺盛时，兔的繁殖也会加快，数量增加。牧草与兔之间传递的是（与兔之间传递的是（ ） A A物理信息物理信息 B B化学信息化学信息 C C行为信息行为信息 D D营养信息营养信息 DC37五、生态平衡（五、生态平衡（ecological balance）38五、生态平衡五、生态平衡n自然状态下，生态系统的演替总是自动地向着物种多样化、结构自然状态下，生态系统的演替总是自动地向着物种多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展。复杂化、功能完善化的方向发展。n如果没有外来因素的干扰，生态系统最终必

17、将达到成熟稳定阶段。如果没有外来因素的干扰，生态系统最终必将达到成熟稳定阶段。 此时生物种类最多，种群比例最适宜，总生物量最大，系统内稳此时生物种类最多，种群比例最适宜，总生物量最大，系统内稳定性最强。定性最强。n生态平衡是靠一系列反馈机制维持的。生态平衡是靠一系列反馈机制维持的。39n反馈机制反馈机制(feedback)(feedback)当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。来影响最初发生变

18、化的那种成分，这个过程就叫反馈。q负反馈（negativefeedback）：n是生态系统在受到一定干扰后是生态系统在受到一定干扰后恢复和保持其稳定平衡状态恢复和保持其稳定平衡状态。q正反馈(positivefeedback)：n生态系统受到内部或外界某因素的干扰引起了一些变化。这些变化生态系统受到内部或外界某因素的干扰引起了一些变化。这些变化反过来又加强了某些因素的干扰和所引起的那些变化反过来又加强了某些因素的干扰和所引起的那些变化，使生态系统使生态系统远离平衡状态远离平衡状态。40 生态系统中的反馈生态系统中的反馈（据周立志）狼狼狼狼兔兔兔兔植物植物植物植物狼狼饿饿死死狼狼吃吃饱饱吃了吃了

19、较多较多兔子兔子吃了吃了较少较少兔子兔子兔兔吃吃饱饱兔兔饿饿死死吃了吃了较少较少的草的草吃了吃了大量大量的草的草污染污染 鱼死亡鱼死亡污染污染 鱼死亡鱼死亡 鱼死亡鱼死亡 污染污染 正反馈正反馈负反馈负反馈41破坏生态平衡的因素：破坏生态平衡的因素： 自然因素自然因素：指自然界发生的异常变化，或者自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素，如火山爆发、海啸、水旱灾害、地震、台风、泥石流等自然灾害；人为因素人为因素：是指人类对自然的不合理利用、工农业发展带来的环境污染等。42第二节第二节 生态系统退化与恢复生态系统退化与恢复n一、生态退化一、生态退化n二、生态恢复二、生态恢复43n现今，各类生态系

20、统广泛存在着退化现象。干扰作用是引起退化的最主要原因。n人类对自然生态系统的过度及不合理的利用，造成一系列生态恶化现象，愈演愈烈。n自然生态系统一旦遭到破坏，其能量、物质交换、信息流均发生改变，其恢复非常艰难。生态退化研究的意义恢复时间长恢复投入大44一、生态退化一、生态退化1、生态退化的内涵、生态退化的内涵n正常的生态系统由于具有抵抗力和恢复力，因此，系统结构和功能总是在一定范围内波动，不会因外部干扰而发生大的变化，在生物群落和自然环境之间取得一种平衡。n在干扰的作用下，生态系统的结构和功能发生了位移，原有的在干扰的作用下，生态系统的结构和功能发生了位移，原有的平衡状态被破坏，系统内部的生物

21、种类及数量将发生明显下降，平衡状态被破坏，系统内部的生物种类及数量将发生明显下降，使得生态系统的演替处于退化状态，即出现了生态系统的退化使得生态系统的演替处于退化状态，即出现了生态系统的退化过程，简称生态退化。过程，简称生态退化。452 2、生态退化的原因、生态退化的原因n自然因素自然因素q区域地质地貌，气候和水文等的异常变化n人为因素人为因素q人口增长，农业活动，工业与城市化活动，政治与战争，文化与旅游等463 3、生态退化的类型、生态退化的类型n土壤侵蚀土壤侵蚀n土地沙漠化土地沙漠化n耕地盐渍化耕地盐渍化n森林生态系统退化森林生态系统退化n47n（1）概念）概念q退化生态系统是指在一定的时

22、空背景下，由于自然和人为因素的干扰，生态系统出现偏途演替，导致生态要素和生态系统整体发生不利于生物和人类生存的量变和质变，生态系统的结构和功能发生与其原来的平衡状态或演替方向相悖的位移。4、退化生态系统的概念和特征、退化生态系统的概念和特征48n（2）特征）特征q生态系统的基本结构和固有功能的破坏和丧失q生物多样性下降q稳定性和抗逆能力减弱q系统生产力下降n植被结构和种类的变化是退化生态系统最初的表现，也是最植被结构和种类的变化是退化生态系统最初的表现，也是最显著和最重要的变化显著和最重要的变化4、退化生态系统的概念和特征、退化生态系统的概念和特征49二、生态恢复二、生态恢复n生态恢复（生态恢

23、复（ecological restoration）是使受损的生态）是使受损的生态系统恢复到受干扰前的状态过程，它研究生态系统自系统恢复到受干扰前的状态过程，它研究生态系统自身的性质、受损机理及修复过程。身的性质、受损机理及修复过程。50二、生态恢复二、生态恢复（一）生态恢复的目标与原则（一）生态恢复的目标与原则n1、生态恢复的目标、生态恢复的目标q实现基底稳定实现基底稳定q恢复植被和土壤恢复植被和土壤q提高生物多样性提高生物多样性q增强生态系统功能增强生态系统功能q构建合理景观构建合理景观n2、生态恢复的原则、生态恢复的原则51三、生态恢复三、生态恢复（二）生态恢复的程序与技术体系（二）生态恢

24、复的程序与技术体系n1、生态恢复的程序、生态恢复的程序q确定系统边界确定系统边界q生态系统状况调查生态系统状况调查q生态系统退化诊断生态系统退化诊断q确定目标、原则、方案确定目标、原则、方案q实施生态恢复实施生态恢复q生态恢复示范和推广生态恢复示范和推广q预测、监测与评价预测、监测与评价n2、生态恢复的技术体系（表、生态恢复的技术体系（表11-1）52第三节第三节 自然生态系统的退化与恢复自然生态系统的退化与恢复n一、海岸带生态系统的退化与恢复n二、农业生态系统的退化与恢复n三、草地生态系统的退化与恢复n四、森林生态系统的退化与恢复53一、海岸带生态系统的退化与恢复一、海岸带生态系统的退化与恢

25、复n海岸带生态系统海岸带生态系统：是指海岸线向海陆两侧扩展一定距离的海岸带区域和附近的海域。54一、海岸带生态系统的退化一、海岸带生态系统的退化n海岸带生态系统面临的压力：海岸带生态系统面临的压力：q1人口增长与城市化q2海平面上升与海岸侵蚀q3淡水资源紧缺与水环境恶化q4渔业资源退化55以红树林为例：以红树林为例：n红树林：红树林： 是分布在滨海地区，受周期性海水浸淹（潮涨时淹没于水是分布在滨海地区，受周期性海水浸淹（潮涨时淹没于水中，退潮时露出水外）的一种淤泥海滩上耐盐的乔灌植物群落。中，退潮时露出水外）的一种淤泥海滩上耐盐的乔灌植物群落。桐花树5657n红树林由原先的混交林向树种单一的纯

26、林退化；n80%红树林为次生林，原生性的红树林不到10%；n面积锐减；中国红树林概况中国红树林概况5859红树林面临的威胁红树林面临的威胁6061626364红树林生态系统的保护与恢复红树林生态系统的保护与恢复656667二、农业生态系统的退化二、农业生态系统的退化n 农业生态系统农业生态系统是基于人类满足自身生存需要，通过积极干是基于人类满足自身生存需要，通过积极干预自然所形成的具有自然、社会双重属性，生态、经济、社预自然所形成的具有自然、社会双重属性，生态、经济、社会多种功能的半自然复合生态系统。会多种功能的半自然复合生态系统。68二、农业生态系统的退化二、农业生态系统的退化n1、农田面积

27、减少n2、土壤退化n3、种植物种单一化n4、外来物种入侵69三、农业生态系统的退化三、农业生态系统的退化707172737475退化农业生态系统的恢复：退化农业生态系统的恢复：程序：程序：n研究当地土地历史，乡土作物，人类活动，土壤特征，农用动物、植物及微生物关系，分析退化原因n针对退化原因进行样方实验n进行土壤改良和作物品种改良n控制污染并合理用水n恢复后评估及改进76退化农业生态系统的恢复：退化农业生态系统的恢复：恢复措施：恢复措施：n模仿自然生态系统，降低化肥输入，混种，间种，增加固氮作物品种，深耕，施用农家肥，种植绿肥，改良土壤质地，轮作与休耕，利用生物防治病虫害，建立农田防护林体系，

28、利用廊道、梯田等控制水土流失，秸秆还田等。77三、草地生态系统的退化三、草地生态系统的退化n草地生态系统是以多年生草本植物为主要生产者的陆地生态系统。78草地生态系统退化的原因草地生态系统退化的原因 A过渡开垦B过渡放牧 C滥伐树木和滥挖药材 E开矿和旅游等D鼠害和虫害(主要是蝗虫)严重被蝗虫糟蹋的作物79草地生态系统退化的表现草地生态系统退化的表现n植被结构改变n能量不平衡n自我调节功能减弱80n自学：退化草地生态系统的恢复自学：退化草地生态系统的恢复81四、森林生态系统的退化四、森林生态系统的退化n森林面积减少n森林结构简单82退化森林生态系统的恢复退化森林生态系统的恢复n1、恢复原则、恢

29、复原则q地域性原则地域性原则恢复实践恢复实践83退化森林生态系统的恢复退化森林生态系统的恢复n2、恢复方法、恢复方法q天然林的保护天然林的保护p生物多样性生物多样性p生产力生产力p防护功能防护功能p健康和生命力健康和生命力p主要指标体系主要指标体系q次生林的恢复方法次生林的恢复方法p封山育林封山育林p林分改造林分改造p透光抚育透光抚育p森林管理森林管理84第三节第三节 城市生态系统城市生态系统一、一、 城市生态系统的概念城市生态系统的概念n城市生态系统是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络结构，是人类在改造和适应自然环境的基础上，建立的特殊人工生态系统。85二、二、 城市生态系统的组成与结构城市生态系统的组成与结构 1、组成、组成862、结构、结构n空间结构空间结构n社会结构社会结构n经济结构经济结构n营养结构营养结构87n（一）城市化进程急剧加快（一）城市化进程急剧加快q城市化的重要特征城市化的重要特征p城市人口和农村人口比例的改变城市人口和农村人口比例的改变p空间的扩展造成城市面积和农村面积比例的改变空间的扩展造成城市面积和农村面积比例的改变三、城