第二章 神圣的平衡(1)

1、1第二章第二章 神圣的平衡（神圣的平衡（1）生态系统生态系统2第二章第二章 神圣的平衡神圣的平衡本章内容重点介绍系统、生态平衡及生态学在环境保护中本章内容重点介绍系统、生态平衡及生态学在环境保护中的应用等内容。的应用等内容。生态学是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学。近生态学是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学。近年来由于环境问题的出现，使生态学研究的对象，扩展到年来由于环境问题的出现，使生态学研究的对象，扩展到人类生活和社会形态等方面，成为环境科学的理论基础。人类生活和社会形态等方面，成为环境科学的理论基础。32.1 生态系统生态系统1、生态系统、生态系统 生态系统：是在一定生态系统

2、：是在一定时间和空间时间和空间范围内由生物与它们的环范围内由生物与它们的环境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。 2.1.1 生态系统的概念生态系统的概念45自然生态自然生态系统系统人工生态系人工生态系统统水域生态水域生态系统系统陆地生态系陆地生态系统统海洋生态系统海洋生态系统淡水生态系统淡水生态系统森林生态系统森林生态系统草原生态系统草原生态系统荒漠生态系统荒漠生态系统冻原生态系统冻原生态系统农田生态系统农田生态系统人工林生态系统人工林生态系统果园生态系统果园生态系统城市生态系统城市生态系统生生态态系系统统的的类类型型61、生态系统、生态系统

3、生态系统有四个基本组成：生态系统有四个基本组成：环境、生产者、消费者及分解或转化者环境、生产者、消费者及分解或转化者。功能主要表现：生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。其中功能主要表现：生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。其中能量流动和物质循环相辅相成，共同进行的。能量流动和物质循环相辅相成，共同进行的。生态系统的核心是生态系统的核心是生物群落生物群落，7生态系统结构模型生态系统结构模型8生态系统结构模型生态系统结构模型9分解者分解者生生态态系系统统生产者生产者消费者消费者初级消费者：初级消费者：次级消费者：次级消费者：三级消费者：三级消费者：非非生生物物成成分分生生物物成成分分阳光、

4、温度、空气、水份、土壤阳光、温度、空气、水份、土壤自养型生物自养型生物,主要是绿色植物主要是绿色植物植食性动物植食性动物 以植食性动以植食性动 物为食的肉食性动物物为食的肉食性动物 以小型肉食性以小型肉食性 动物为食的大型肉食性动物动物为食的大型肉食性动物 分解动、植物的尸体、粪便、枯分解动、植物的尸体、粪便、枯枝落叶枝落叶,主要是细菌和真菌主要是细菌和真菌生生态态系系统统的的成成分分生态系统生态系统=生物群体生物群体+环境条件环境条件10森林生态系统森林生态系统11森林生态系统森林生态系统是最重要的是最重要的陆地生态系统陆地生态系统。森林生态系统森林生态系统是以森林植物为主体，动物，菌类，昆

5、虫，微生是以森林植物为主体，动物，菌类，昆虫，微生物等为生物因素，与土壤，水分，大气，光照，温度等非生物因物等为生物因素，与土壤，水分，大气，光照，温度等非生物因素相互联系，相互依存，相互制约的物质循环系统。素相互联系，相互依存，相互制约的物质循环系统。森林生态系统森林生态系统是陆地上最丰富的物种资源库。森林为大量植物、是陆地上最丰富的物种资源库。森林为大量植物、动物及其他生物创造了生存的条件和生活的物质基础。森林，特动物及其他生物创造了生存的条件和生活的物质基础。森林，特别是原始森林，是各大类气候带中最丰富、最珍贵的物种宝库别是原始森林，是各大类气候带中最丰富、最珍贵的物种宝库“基因库基因库

6、”，是人类探索、研究、发掘生物资源及自然遗产的重，是人类探索、研究、发掘生物资源及自然遗产的重要基地，对发展科学，改善人类生活、生存环境具有非常重要的要基地，对发展科学，改善人类生活、生存环境具有非常重要的意义。意义。12森林生态系统森林生态系统分布：分布：生物特点：生物特点：功能：功能： 湿润或较湿润的地方湿润或较湿润的地方. .动植物种类繁多，高大的乔木多。动植物种类繁多，高大的乔木多。有有“绿色水库绿色水库”、“地球之肺地球之肺”之称。之称。 涵养水源、保持水土、防风固沙、调涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气等。节气候、净化空气等。13草原生态系统草原生态系统14 草原生态

7、系统在其结构、功能等方面与森林生态系统，都是草原生态系统在其结构、功能等方面与森林生态系统，都是完全不同的。完全不同的。 草原生态系统由四种基本成分组成，其独特之处是草原生态系统由四种基本成分组成，其独特之处是草本群落草本群落。(1)非生物部分非生物部分 太阳能是所有生命的源泉。此外，包括无机物太阳能是所有生命的源泉。此外，包括无机物质包括氧、氮、二氧化碳、磷、钾、钙、镁、水以及植物所需质包括氧、氮、二氧化碳、磷、钾、钙、镁、水以及植物所需要的微量元素和有机物质等。要的微量元素和有机物质等。(2)草本群落草本群落 在草原生态系统中，绿色植物的主体是在草原生态系统中，绿色植物的主体是木本科和木本

8、科和豆科豆科等草本植物。等草本植物。阔叶杂草灌木阔叶杂草灌木，也能在某些草地群落中占居，也能在某些草地群落中占居优势地位。它们是生产者。优势地位。它们是生产者。15草原生态系统在其结构、功能等方面与森林生态系统，都是完草原生态系统在其结构、功能等方面与森林生态系统，都是完全不同的。全不同的。(3)消费者消费者 草原生态系统的消费者有牛、羊、鹿等反刍性动物草原生态系统的消费者有牛、羊、鹿等反刍性动物及马、驴、兔、植食性昆虫、鸟类、啮齿动物等初级消费者，及马、驴、兔、植食性昆虫、鸟类、啮齿动物等初级消费者，还有蛙、蛇、鹰、狼等二级、三级和四级消费者，人是最高位还有蛙、蛇、鹰、狼等二级、三级和四级消

9、费者，人是最高位的消费者。的消费者。 (4)分解者分解者 它由微生物区系和动物区系组成，前者包括细菌、它由微生物区系和动物区系组成，前者包括细菌、真菌、放线菌以及土壤中腐生性微生物等；后者包括原生动物、真菌、放线菌以及土壤中腐生性微生物等；后者包括原生动物、腐食性动物，如蚯蚓、昆虫。腐食性动物，如蚯蚓、昆虫。16草原生态系统草原生态系统分布：分布：生物特点：生物特点：功能：功能：干旱地区。干旱地区。 草本植物为主，缺乏高大的乔木，动植物草本植物为主，缺乏高大的乔木，动植物种类比森林生态系统少。结构常发生剧烈变种类比森林生态系统少。结构常发生剧烈变化。化。 保持水土，防风固沙；畜牧业的重要保持水

10、土，防风固沙；畜牧业的重要生产基地生产基地. .17荒漠生态系统荒漠生态系统18分布：分布： 沙漠、戈壁、两极冻土和高山冻原等沙漠、戈壁、两极冻土和高山冻原等寒冷或干旱、贫瘠地区。寒冷或干旱、贫瘠地区。生物特点：生物特点： 生物稀少。主要是一些耐干旱的种类。生物稀少。主要是一些耐干旱的种类。19湿地生态系统湿地生态系统20湿地生态系统湿地生态系统形成：形成：生物特点：生物特点：功能：功能： 湿地生态系统被誉为湿地生态系统被誉为“地球之肾地球之肾”。 在多水和过湿条件下形成的，沼泽是在多水和过湿条件下形成的，沼泽是典型的湿地生态系统。典型的湿地生态系统。 沼泽植物占优势，动植物种类很多。沼泽植物

11、占优势，动植物种类很多。净化水质、蓄洪抗旱、调节气候、降解污染。净化水质、蓄洪抗旱、调节气候、降解污染。21海洋生态系统海洋生态系统22海洋生态系统海洋生态系统占地球表面积的占地球表面积的71%，整个地球上的海洋是一，整个地球上的海洋是一个巨大的生态系统个巨大的生态系统. 海洋里的海洋里的生产者生产者主要是浮游植物主要是浮游植物，消费者消费者主要是一些适于水主要是一些适于水中生活的动物。中生活的动物。海洋植物通过光合作用每年能够产生三百六十亿吨海洋植物通过光合作用每年能够产生三百六十亿吨氧气氧气，占占全球每年产生氧气总量的全球每年产生氧气总量的70。海洋蒸发的水蒸气变成降水，能够为陆地生态系统

12、补充大量海洋蒸发的水蒸气变成降水，能够为陆地生态系统补充大量的的淡水。淡水。海洋容纳了从陆地江河流入的污泥浊水，回馈给陆地生态系海洋容纳了从陆地江河流入的污泥浊水，回馈给陆地生态系统的却是纯净的淡水。统的却是纯净的淡水。可见海洋在维持生物圈的可见海洋在维持生物圈的碳碳氧平衡和水循环氧平衡和水循环方面起着重要方面起着重要作用。作用。23海洋是生命的摇篮海洋是生命的摇篮。海洋生物具有很高的海洋生物具有很高的食用价值食用价值。许多海洋生物可。许多海洋生物可以用作以用作工业原料工业原料。例如，鱼鳞可以制成鱼鳞胶，。例如，鱼鳞可以制成鱼鳞胶，鲸类的油脂可以用作高级润滑油，海带可以用作鲸类的油脂可以用作高

13、级润滑油，海带可以用作提取碘和甘露醇的原料等。提取碘和甘露醇的原料等。海洋生物还有很高的海洋生物还有很高的药用价值药用价值。24海洋生态系统海洋生态系统组成：组成：生物特点：生物特点：功能：功能：海洋和海洋生物海洋和海洋生物植物绝大部分是微小的浮游植物。动物种植物绝大部分是微小的浮游植物。动物种类很多，大多在水中游动。类很多，大多在水中游动。1 1、提供氧气，调节全球气候；、提供氧气，调节全球气候；2 2、提供海产品、提供海产品2526淡水生态系统淡水生态系统组成：组成：生物特点：生物特点：功能：功能：由河流、湖泊或池塘等由河流、湖泊或池塘等水生植物、动物种类多，大部分在水中游动。水生植物、动

14、物种类多，大部分在水中游动。1.1.提供饮用、灌溉及工业用的水源；提供饮用、灌溉及工业用的水源；2.2.调节气候。调节气候。27农田生态系统农田生态系统28农田生态系统农田生态系统形成：形成：生物特点：生物特点：功能：功能：人的作用人的作用以农作物为主，动植物种类相对较少。以农作物为主，动植物种类相对较少。为人类提供食物和生活所需。为人类提供食物和生活所需。29 园林生态系统园林生态系统30形成：形成：生物特点：生物特点：功能：功能：人的作用人的作用以观赏植物为主，种类较多。以观赏植物为主，种类较多。 园林植物在城市生态平衡中具有重要的地位和作用，园林植物在城市生态平衡中具有重要的地位和作用，

15、除了美化环境，还有遮阴降温、净化空气、降低噪声、除了美化环境，还有遮阴降温、净化空气、降低噪声、提高空气湿度的作用。提高空气湿度的作用。31城市生态系统城市生态系统32城市生态系统城市生态系统分布：分布：特点：特点：在人群较多的地方。在人群较多的地方。 人是城市生态系统的核心，生物部分主人是城市生态系统的核心，生物部分主要是人，消费者主要是人类。其他生物种类要是人，消费者主要是人类。其他生物种类和数量都很少。和数量都很少。3334 森林森林 农田农田352、食物链营养级、食物链营养级1）食物链食物链：由取食关系把多种生物联系起来，彼此形成：由取食关系把多种生物联系起来，彼此形成一个以食物为关联

16、的连锁关系。一个以食物为关联的连锁关系。如：青草如：青草野兔野兔狐狸狐狸 藻类藻类虾虾鱼鱼食鱼的鸟类。食鱼的鸟类。 许多食物链经常互相交叉，形成一种复杂的食物网。许多食物链经常互相交叉，形成一种复杂的食物网。 营养级营养级：即食物链上每一个环节上生物物种的总和。生：即食物链上每一个环节上生物物种的总和。生态系统中的物质和能量就是这样一级一级向上传递。态系统中的物质和能量就是这样一级一级向上传递。 能量沿食物链流动时，效率很低，仅仅有约能量沿食物链流动时，效率很低，仅仅有约1/10被利被利用，其他的能量以热能的形式释放到大气中。这称为用，其他的能量以热能的形式释放到大气中。这称为1/10定律或能

17、量金字塔。定律或能量金字塔。362）食物网的稳定性）食物网的稳定性稳定：是指在一个稳定的环境里，生物总数（种稳定：是指在一个稳定的环境里，生物总数（种群所有个体的数目）大体上保持一个恒量。群所有个体的数目）大体上保持一个恒量。 食物链越复杂越趋于稳定，因为食物链中某个食物链越复杂越趋于稳定，因为食物链中某个环节缺失时，其它环节能起补偿作用。环节缺失时，其它环节能起补偿作用。 如：如： A B ： B A C 被捕食者被捕食者 捕食者捕食者 被捕食者被捕食者 捕食者捕食者 A：竹子，：竹子，B：大熊猫。：大熊猫。 A：兔子，：兔子，B：田鼠，：田鼠，C：猫头鹰。：猫头鹰。 37连一连课本连一连课

18、本P25面的食物链面的食物链382）食物网的稳定性）食物网的稳定性复集作用：重金属和一些有毒的脂溶性物质，性质稳复集作用：重金属和一些有毒的脂溶性物质，性质稳定，难以分解。虽然开始在环境中的浓度很低，但可定，难以分解。虽然开始在环境中的浓度很低，但可以在生物体内逐渐累积，并通过食物链放大。以在生物体内逐渐累积，并通过食物链放大。 人类常常是处于食物链的顶端，有毒物质沿食物链人类常常是处于食物链的顶端，有毒物质沿食物链的浓缩，最终受害者还是人类。的浓缩，最终受害者还是人类。39.有毒物质有毒物质40404141生物富集作用生物富集作用某湖泊中的生物富集作用某湖泊中的生物富集作用水俣病水俣病422

19、.2 生态系统的功能生态系统的功能431、能量流动能量流动44451、能量流动能量流动特点：特点： 1）利用率低，辐射到地面上太阳能仅有）利用率低，辐射到地面上太阳能仅有0.1%左右被绿色植物左右被绿色植物所利用。所利用。 2）能量流动是单一方向的，且）能量流动是单一方向的，且不可逆的不可逆的。 3）能量沿着食物链逐级减少的。）能量沿着食物链逐级减少的。 因为能量流动过程中，总有一部分能量被生物呼吸所消耗。因为能量流动过程中，总有一部分能量被生物呼吸所消耗。 4）各级消费者之间的能量利用率不高。）各级消费者之间的能量利用率不高。 生态系统的营养级一般不超过生态系统的营养级一般不超过5级。级。

20、5）只有当生态系统能量的）只有当生态系统能量的生产和消耗平衡生产和消耗平衡时，其结构和功能时，其结构和功能才能保持动态平衡。才能保持动态平衡。462、物质循环、物质循环生态系统中的物质循环过程十分复杂，常常需要放眼较大的生态系统中的物质循环过程十分复杂，常常需要放眼较大的生态系统，甚至是生物圈，下面重点了解生态系统，甚至是生物圈，下面重点了解C、N，S、P的循环。的循环。1）碳循环）碳循环 C是构成微生物体的基本元素，而且是主要的营养物质。是构成微生物体的基本元素，而且是主要的营养物质。约占生物总量的约占生物总量的25%，而在无机环境中是以，而在无机环境中是以CO2和碳酸盐形和碳酸盐形式存在的

21、。式存在的。 C的循环与两个过程有关：的循环与两个过程有关： a）光合作用或呼吸光合作用或呼吸，大气中的大气中的C与植物体内与植物体内C的关系。的关系。 b）石灰石与气态石灰石与气态CO2之间的关系。是岩石与大气中之间的关系。是岩石与大气中C的关系。的关系。472、物质循环、物质循环2）N循环循环 N存在于生物体内，大气中存在于生物体内，大气中和矿物质内。在大气中和矿物质内。在大气中N2的体的体积分数为积分数为79%，且，且N2很稳定，很稳定，不能直接被植物利用。不能直接被植物利用。482）N循环循环大大气气中中的的N2氨氨基基酸酸蛋蛋白白质质植植物物体体内内消费者体内消费者体内尿素尿素土壤土

22、壤硝酸盐硝酸盐反硝化细菌反硝化细菌硝化细菌硝化细菌492、物质循环、物质循环3）S循环循环 502、物质循环、物质循环4）P循环循环 512、物质循环、物质循环4）P循环循环 523、信息传递、信息传递生态系统中各组成之间及其内部存在着各种形生态系统中各组成之间及其内部存在着各种形式的信息，有物理信息，化学信息和营养信息式的信息，有物理信息，化学信息和营养信息和行为信息。和行为信息。1）物理信息物理信息：叫声、颜色等。：叫声、颜色等。 叫声：可以传达惊慌、安全、恫吓、警告、厌叫声：可以传达惊慌、安全、恫吓、警告、厌恶、有食物和求偶等。恶、有食物和求偶等。 2）化学信息化学信息：分泌的某种特殊的

23、化学物质。：分泌的某种特殊的化学物质。533、信息传递、信息传递3）营养信息营养信息： 如如 鹌鹑鹌鹑田鼠田鼠猫头鹰组成的食物链，猫头鹰组成的食物链， 可以通过猫头鹰对田鼠的捕食情况传递鹌鹑可以通过猫头鹰对田鼠的捕食情况传递鹌鹑数量的多少。数量的多少。4）行为信息行为信息：通过各种行为向同伴发出识别、：通过各种行为向同伴发出识别、威吓、求偶和挑战等信息。威吓、求偶和挑战等信息。 如萤火虫发光：求偶信息。如萤火虫发光：求偶信息。542.3 生态平衡生态平衡 地球环境各要素之间的平衡是地球亿万年来发育的结地球环境各要素之间的平衡是地球亿万年来发育的结果，保持这种平衡是维护生命的必须，破坏这种平衡就

24、果，保持这种平衡是维护生命的必须，破坏这种平衡就是破坏生命的基础。是破坏生命的基础。 551、生态平衡的概念、生态平衡的概念生态系统中不断地进行着能量和物质的交换和转移，生态系统中不断地进行着能量和物质的交换和转移，形成能量和物质的连续流动。在正常系统中，它的形成能量和物质的连续流动。在正常系统中，它的结结构和功能构和功能，包括物种、种群数量和比例以及能量和物包括物种、种群数量和比例以及能量和物质的输入输出，都处于质的输入输出，都处于相对稳定相对稳定的状态。的状态。生产者、消费者和分解者之间有完好的营养关系。生产者、消费者和分解者之间有完好的营养关系。 这种系统对外部冲击和危害承受能力、这种系

25、统对外部冲击和危害承受能力、自我调节恢自我调节恢复能力最大复能力最大。 这种调节能力是这种调节能力是有限的有限的，超过这个限度，就会引起，超过这个限度，就会引起生态失调，乃至整个系统遭到破坏。生态失调，乃至整个系统遭到破坏。56生态系统具有一定的自动调节能力生态系统具有一定的自动调节能力 有一头牛闯进了一块足球场，它用了半年的时间把半个有一头牛闯进了一块足球场，它用了半年的时间把半个球场的草吃光，问它用多长的时间才能把整个球场的草吃球场的草吃光，问它用多长的时间才能把整个球场的草吃光？光？考你考你IQIQ如果闯进的是一百头牛如果闯进的是一百头牛,那么结果又会是如何呢那么结果又会是如何呢?草地会

26、被破坏草地会被破坏, ,难以恢复原样，生态系统的调节能难以恢复原样，生态系统的调节能力具有一定限度，如果外界的干扰超过了这个限力具有一定限度，如果外界的干扰超过了这个限度，生态系统就会遭到破坏。度，生态系统就会遭到破坏。5758生态破坏生态破坏59人口剧增人口剧增602、影响生态平衡的因素、影响生态平衡的因素影响因素有自然因素和人为因素。影响因素有自然因素和人为因素。1）自然因素）自然因素：自然界发生的异常变化。：自然界发生的异常变化。2）人为因素）人为因素：对自然资源的不合理开发利用，盲目生产带来：对自然资源的不合理开发利用，盲目生产带来的环境污染问题。的环境污染问题。 a）生物种类成分的改

27、变：）生物种类成分的改变： 兔子引入澳大利亚兔子引入澳大利亚引发引发“兔子危机兔子危机”； 紫茎泽兰由墨西哥引入我国的云南紫茎泽兰由墨西哥引入我国的云南灾难性的生态危机。灾难性的生态危机。 主要因为原生产地物种主要因为原生产地物种相互制约形成了稳定相互制约形成了稳定的种群关系。的种群关系。611）自然因素）自然因素622）人为因素：）人为因素： b）环境因素的改变：）环境因素的改变： 大量污染物的引入，如富营养化。大量污染物的引入，如富营养化。 c）信息系统的破坏：人为的向空气中释放某些污染物，）信息系统的破坏：人为的向空气中释放某些污染物，破坏的信息的传递。破坏的信息的传递。 应该指出应该指

28、出“保持生态平衡保持生态平衡”并不等于保持自然的原并不等于保持自然的原始状态始状态，而是我们的改造自然行为应该限制于自然界而是我们的改造自然行为应该限制于自然界自我调节能力的限度内。自我调节能力的限度内。632.4 生态学的一般规律生态学的一般规律1、物物相关：、物物相关：2、能流物复：、能流物复：3、负载有额：生产者的生产能力有上限。、负载有额：生产者的生产能力有上限。 环境资源、时间、空间有限。环境资源、时间、空间有限。4、协调稳定：只有各部分协调的生态系统才能稳定。稳、协调稳定：只有各部分协调的生态系统才能稳定。稳定性不仅决定于其本身的结构和功能的协调，还与能流定性不仅决定于其本身的结构和功能的协调，还与能流畅通、物质进出平衡有关。畅通、物质进出平衡有关。5、时空有益：区域性的生态系统随着时间发生变化。、时空有益：区域性的生态系统随着时间发生变化。 生态平衡及系统功能又与单前的生态平衡及系统功能又与单前的人口、粮食、能人口、粮食、能源、自然资源、环境保护源、自然资源、环境保护等中的问题密切相关。等中的问题密切相关。642.5 同舟共济同舟共济在人口剧增的今天，许多物种的数量却在急剧减少，在人口剧增的今天，许多物种的数量却在急剧减少，甚至不少物种正从地球上消失。不少有有识之士发出甚至不少物种正从地球上消失。不少有有识