第6章 水圈与生物圈

1、2022-5-30地球与空间1地球与空间地球与空间2022-5-30地球与空间2 地球上具有地球上具有生命的物质存在的条件生命的物质存在的条件，除空气外，更重要的，除空气外，更重要的是水。地球的表面积约是水。地球的表面积约5.1X X108 km2，其中被水覆盖的面约，其中被水覆盖的面约3.61X X108km2，占地球表面积的，占地球表面积的71%，因此地球有，因此地球有“水球水球”之之称。称。一、水圈总观一、水圈总观 参考讲义参考讲义P286，总结，总结4个特点个特点1.1.水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。 这些水体包括海洋、河流、湖泊、沼泽

2、、冰川、积雪、地这些水体包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气圈中的水等。下水和大气圈中的水等。 水圈水圈(Hydrosphere)是是地球外圈中作用最为活跃的一个圈地球外圈中作用最为活跃的一个圈层，层，也是一个也是一个连续不规则的圈层连续不规则的圈层。它与大气圈、生物圈和地球。它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用，直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。内圈的相互作用，直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。水圈也是水圈也是外动力地质作用的主要介质外动力地质作用的主要介质，是塑造地球表面最重要，是塑造地球表面最重要的角色。的角色。 第一节第一节 水圈水圈2022-5-30地球

3、与空间3陆地陆地海洋海洋海陆水分大循环海陆水分大循环海面蒸发海面蒸发大气环流输送大气环流输送陆地降水陆地降水地表径流地表径流2.2.水循环水循环2022-5-30地球与空间4 水循环水循环是外力地质作用塑造地球表面最重要的过程：是外力地质作用塑造地球表面最重要的过程：坡面流水、河流冲刷切割、水土流失、滑坡、泥石流。坡面流水、河流冲刷切割、水土流失、滑坡、泥石流。2022-5-30地球与空间53.3.地球水储量地球水储量 地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表与地下，成为海洋水、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、表与地下，成为海洋水、

4、河流水、湖泊水、沼泽水、土壤水、地下水、冰川水、大气水以及存在于动、植物有机体内的生物地下水、冰川水、大气水以及存在于动、植物有机体内的生物水。这些水体，通过水循环组成了一个统一的相互联系的包围水。这些水体，通过水循环组成了一个统一的相互联系的包围地球的水圈。地球的水圈。 其中，海水构成水圈的绝大部分，海水量约占地球总水量其中，海水构成水圈的绝大部分，海水量约占地球总水量的的96.54%，13亿亿3800万万km3，其次为分布在极地及陆地上的冰，其次为分布在极地及陆地上的冰川固态水，约为川固态水，约为2500万万km3 ，而陆地上的河、湖、土壤水、地，而陆地上的河、湖、土壤水、地下水等约为下水

5、等约为2400万万km3 ，水体分布很广，其质量却很少（，水体分布很广，其质量却很少（见讲见讲义义P287表表6-1）。地表淡水（湖沼、河流淡水占）。地表淡水（湖沼、河流淡水占0.0132%，约，约20万万 km3；大气中的水蒸气占；大气中的水蒸气占0.0009%，约，约 1.3万万 km3）更少。）更少。2022-5-30地球与空间62022-5-30地球与空间7 水圈的连续性特征：水圈是地球表层由各种水体构成的水圈的连续性特征：水圈是地球表层由各种水体构成的连续圈层。连续圈层。 水圈在水圈在水平方向上分布不均匀：海陆差异、地区差异水平方向上分布不均匀：海陆差异、地区差异 水圈在垂直结构上的

6、特点：水圈在垂直结构上的特点：集中于地表；集中于地表；具有分层具有分层现象；现象；相态差异：固态在地表、液态在地下、气态在空中。相态差异：固态在地表、液态在地下、气态在空中。 5.5.水水圈与人类圈与人类 水是人体的重要组成成分，生命来源于水，是细胞进行新水是人体的重要组成成分，生命来源于水，是细胞进行新陈代谢的介质；自然环境中的水起着调节温度的作用；水是人陈代谢的介质；自然环境中的水起着调节温度的作用；水是人类生产生活必不可少的资源；水也给人们带来了许多灾害：洪类生产生活必不可少的资源；水也给人们带来了许多灾害：洪水灾害是造成经济损失最大的自然灾害之一。由于地球表层目水灾害是造成经济损失最大

7、的自然灾害之一。由于地球表层目前可供人类直接利用的水的有限性、时间与空间分布的不均匀前可供人类直接利用的水的有限性、时间与空间分布的不均匀性，使得世界许多地区或多或少地出现了缺水问题。性，使得世界许多地区或多或少地出现了缺水问题。 4.4.水圈的结构特征水圈的结构特征 讲义讲义P288P288，三条，三条2022-5-30地球与空间8二、水圈的组成二、水圈的组成1.1.海海洋水洋水 讲义讲义P289P289，三条，三条 海水的化学组成：各种盐类资源。（金属盐）海水的化学组成：各种盐类资源。（金属盐） 海水的物理性质海水的物理性质：调整温度，平衡热量收支。：调整温度，平衡热量收支。 海洋对人类的

8、重要意义：海洋对人类的重要意义：化学资源；化学资源；矿产资源；矿产资源；生物资源；生物资源；潮汐、海流动力资源。潮汐、海流动力资源。 2.2.冰川冰川 讲义讲义P290-291P290-291，三条，三条 冰川是淡水资源宝库，但难以直接利用；山地冰川融化冰川是淡水资源宝库，但难以直接利用；山地冰川融化可以补给河流；可以补给河流； 冰川对气候的影响；冰川对气候的影响； 冰川塑造地表形态。冰川塑造地表形态。 2022-5-30地球与空间93.3.地下地下水水 讲义讲义P291-292P291-292，T6-3T6-3 根据地下水的埋藏条件分类：上层滞水、潜水、承压水根据地下水的埋藏条件分类：上层滞

9、水、潜水、承压水。 地下水含有丰富的矿物质地下水含有丰富的矿物质。 地下水是重要的水分赋存形式地下水是重要的水分赋存形式淡水资源宝库淡水资源宝库。 4.4.河流水河流水 讲义讲义P292-294P292-294，三条，三条 河流、水系和流域：河流、水系和流域： 干支流形成水系；分水岭划分流域。干支流形成水系；分水岭划分流域。 河流水的补给河流水的补给：雨水和融雪水；冰川融水；湖泊沼泽水；：雨水和融雪水；冰川融水；湖泊沼泽水；地下水等等。地下水等等。讲义讲义P293-294P293-294，七种，七种 河川径流：河川径流： 降水降水土壤植被截留土壤植被截留超渗产流超渗产流坡面流水坡面流水河槽流。

10、河槽流。 2022-5-30地球与空间105.5.湖泊湖泊水水 湖盆条件：断陷构造、火山口、堰塞等等湖盆条件：断陷构造、火山口、堰塞等等。 水源条件：河流、泉等等水源条件：河流、泉等等。 湖泊是天然水库湖泊是天然水库。6.6.沼泽水沼泽水 湖泊退化形成的沼泽湿地：湖泊退化形成的沼泽湿地： 湖泊洼地水流不畅，各种水生植物繁茂。湖泊洼地水流不畅，各种水生植物繁茂。 河流水没有外流出口，造成土层过湿等等。河流水没有外流出口，造成土层过湿等等。 沼泽泥炭：沼泽泥炭： 洼地水多潴滞，土层过湿，土壤空气缺乏，植物有机残体洼地水多潴滞，土层过湿，土壤空气缺乏，植物有机残体处于半分解状态，形成泥炭。处于半分解

11、状态，形成泥炭。 2022-5-30地球与空间111.1.水资源的概念水资源的概念 自然形成且循环再生并可供人类直接利用的天然自然形成且循环再生并可供人类直接利用的天然淡水。主要指陆地上的地表水和地下水。淡水。主要指陆地上的地表水和地下水。2.2.中国水资源概况中国水资源概况 主要是大气降水。年降水总量多年平均值为主要是大气降水。年降水总量多年平均值为6.26.2万亿万亿m3，大部分被蒸发、植物蒸腾消耗，约，大部分被蒸发、植物蒸腾消耗，约44%44%，即，即2.72.7万亿万亿m3形成河川径流。形成河川径流。 我国水资源总量大，但单位面积和人均占有的我国水资源总量大，但单位面积和人均占有的水资

12、源量较小；水资源在空间上分布不平衡，在时水资源量较小；水资源在空间上分布不平衡，在时间上分配不均匀；干旱和水资源短缺问题突出。间上分配不均匀；干旱和水资源短缺问题突出。三、水资源利用与保护三、水资源利用与保护2022-5-30地球与空间123.3.水资源危机水资源危机水资源缺乏水资源缺乏 讲义讲义P297-298P297-298，制约经济社会发展因素，制约经济社会发展因素 中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为2.82.8万万亿亿m3，占全球水资源的，占全球水资源的6 6，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但

13、人均只有居世界第四位，但人均只有2200 2200 m3，仅为世界平均水平的，仅为世界平均水平的1 14 4、美国的、美国的1 15 5，在世界上名列，在世界上名列121121位，是全球位，是全球1313个人均水资个人均水资源最贫乏的国家之一。源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为1.11.1万亿万亿m3左左右，右，人均可利用水资源量约为人均可利用水资源量约为900900m3，并且其，并且其分布极不均衡分布极不均衡。2020世纪

14、末，全国世纪末，全国600600多座城市中有多座城市中有400400多个城市存在供水不足问多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达题，其中比较严重的缺水城市达120120个，全国城市缺水总量为个，全国城市缺水总量为100100亿立方米。亿立方米。2022-5-30地球与空间13水污染加剧、水环境恶化（水污染加剧、水环境恶化（讲义讲义P298P298，四条），四条） 20102010年，全国废水（含工业废水和城镇生活污水）排放总年，全国废水（含工业废水和城镇生活污水）排放总量为量为617.3617.3亿吨，比上年增加亿吨，比上年增加4.7%4.7%；排放达标率约为；排放达标率约为72%

15、72%，其中，其中工业废水排放达标率约为工业废水排放达标率约为92%92%，城镇生活污水排放达标率约为，城镇生活污水排放达标率约为57%57%。 水污染的危害：水污染的危害： 损害人体健康；损害人体健康； 损害生态环境；损害生态环境； 水质恶化导致水资源功能下降；水质恶化导致水资源功能下降； 加剧水资源紧张状况。加剧水资源紧张状况。2022-5-30地球与空间144.4.水资源的合理利用和保护水资源的合理利用和保护 通过通过水利工程水利工程建设改善水资源的时空结构。建设改善水资源的时空结构。 修水库调节时间分配，解决水旱灾害；修水库调节时间分配，解决水旱灾害； 南水北调跨流域调水，解决水资源空

16、间分布不均；南水北调跨流域调水，解决水资源空间分布不均； 注重注重水资源开发利用水资源开发利用与环境的关系；与环境的关系； 兴水利、除水害。兴水利、除水害。 防治水污染，防治水污染，保护水环境保护水环境。 水污染源头治理水污染源头治理- -限排；治理污水限排；治理污水 节约用水节约用水 见见讲义讲义P302P302，沙漠中的奇迹，沙漠中的奇迹- -以色列水资源的利用以色列水资源的利用 开拓水资源利用新途径开拓水资源利用新途径2022-5-30地球与空间15一、水循环和水量平衡一、水循环和水量平衡1.1.水循环水循环第二节第二节 水圈的运动和变化水圈的运动和变化2022-5-30地球与空间162

17、022-5-30地球与空间172.2.水量平衡水量平衡 讲义讲义P305-306P305-306，三条，三条概念概念水文循环过程中某区域在任一时段内，输入水文循环过程中某区域在任一时段内，输入的水量等于输出的水量与蓄水变量之和。的水量等于输出的水量与蓄水变量之和。 输入的水量输入的水量 - - 支出的水量支出的水量 = = 蓄水变化量蓄水变化量3.3.全球水循环格局的变化及其影响全球水循环格局的变化及其影响海平面变化海平面变化 讲义讲义P306-307P306-307 气候变暖导致两极冰川融化，海平面上升气候变暖导致两极冰川融化，海平面上升水循环格局和区域水平衡的变化水循环格局和区域水平衡的变

18、化 气候变暖导致冰川融化，水循环速度加快，降水增气候变暖导致冰川融化，水循环速度加快，降水增加洪水概率提高。加洪水概率提高。2022-5-30地球与空间18二、海洋的运动和变化二、海洋的运动和变化1.1.波浪：波浪：水体在外力作用下水质点离开平衡位置作周水体在外力作用下水质点离开平衡位置作周期运动、水面呈周期起伏并向一定方向传播的现象。期运动、水面呈周期起伏并向一定方向传播的现象。 风浪、海啸。风浪、海啸。2022-5-30地球与空间192.2.潮汐：潮汐：在天体引潮力作用下产生的海面周期性涨落在天体引潮力作用下产生的海面周期性涨落现象。现象。 危险的危险的钱塘江涌潮钱塘江涌潮：见讲义：见讲义

19、P309P309 知识拓展知识拓展2022-5-30地球与空间20洋流按形成机制分为风海流、密度流、补偿流洋流按形成机制分为风海流、密度流、补偿流风海流：风海流：行星风系作用海水形成的全球性稳定海流。行星风系作用海水形成的全球性稳定海流。密度流：密度流：海水因盐度或温度不同导致密度差异而流动。海水因盐度或温度不同导致密度差异而流动。补偿流：补偿流：一处海水流失，它处海水流来补充形成的海流。补偿一处海水流失，它处海水流来补充形成的海流。补偿流按方向一般分为两种：一种是水平补偿流，另一种是垂直补流按方向一般分为两种：一种是水平补偿流，另一种是垂直补偿流。后者亦称升降流，包括上升流和下降流。偿流。后

20、者亦称升降流，包括上升流和下降流。见讲义见讲义P312 P312 图图6-10 6-10 洋流的形成机制与特点洋流的形成机制与特点 见见讲义讲义P311 P311 图图6-96-93.3.洋流：洋流：海洋表面水体沿一定方向持续的，非潮流性海洋表面水体沿一定方向持续的，非潮流性质的，大规模水平流动。质的，大规模水平流动。 2022-5-30地球与空间212022-5-30地球与空间22 洋流对海洋多种物理、化学、生物过程和地质过程，以及海洋流对海洋多种物理、化学、生物过程和地质过程，以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用。了洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用

21、。了解洋流的规律对渔业、航解洋流的规律对渔业、航 运、排污和军事等都有重要意义。全球运、排污和军事等都有重要意义。全球的大洋环流，的大洋环流，对高、低纬度间的热量输送和交换、调节全球的热对高、低纬度间的热量输送和交换、调节全球的热 量分布有重要意义。洋流对流经海区的沿岸气候、海洋生物分布量分布有重要意义。洋流对流经海区的沿岸气候、海洋生物分布和渔业生和渔业生 产，航海等都有影响，对人类文明进程和社会生活有着产，航海等都有影响，对人类文明进程和社会生活有着重要的贡献重要的贡献 。 暖流对流经沿岸地区的气候起增温、增湿的作用。暖流对流经沿岸地区的气候起增温、增湿的作用。 例如：西欧海洋性例如：西欧

22、海洋性 气候的形成受北大西洋暖流的影响。气候的形成受北大西洋暖流的影响。 寒流对寒流对流经沿岸地区的气候起降温、流经沿岸地区的气候起降温、 减湿的作用。减湿的作用。沿岸寒流对澳大利亚沿岸寒流对澳大利亚西海岸、秘鲁太平洋沿岸荒漠环境的形西海岸、秘鲁太平洋沿岸荒漠环境的形 成有一定的作用。成有一定的作用。 如果如果洋流的异常洋流的异常，就会使全球的大气环流发生异常，从，就会使全球的大气环流发生异常，从 而影响到气候。而影响到气候。就像就像厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象一样，厄尔尼诺现象可以使气候异常、一样，厄尔尼诺现象可以使气候异常、 洪水泛洪水泛滥、滥、 也可以造成及其严重的干旱，也可以造成及其严重的

23、干旱， 从而导致森林大伙的发生。从而导致森林大伙的发生。见讲义见讲义P313 知识拓展知识拓展 洋流对人类的重要意义洋流对人类的重要意义 见讲义见讲义P311-312 2022-5-30地球与空间232022-5-30地球与空间24 随着我国沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越随着我国沿海经济的迅猛发展，近海海域遭到越来越严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶严重的污染，使海域环境质量明显下降，生态环境日趋恶化，并对生物资源和人体健康产生有害的影响。化，并对生物资源和人体健康产生有害的影响。 为了开发海洋资源而在海上进行各类工程建设有可能为了开发海洋资源而在海上进行各类工程建设有

24、可能影响海洋环境，也是开发海洋过程中的重要问题。为了适影响海洋环境，也是开发海洋过程中的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展，针对我国重大的海洋环境与应我国海洋经济的快速发展，针对我国重大的海洋环境与保护问题，重点开展研究方面的课题有三类。第一类课题保护问题，重点开展研究方面的课题有三类。第一类课题是是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究；第；第二类课题是二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究；第三类；第三类课题是课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作

25、用及防治措施与对策防治措施与对策。 4.海洋环境的恶化与保护海洋环境的恶化与保护 讲义讲义P313P3132022-5-30地球与空间251.1.冰川的运动和变化冰川的运动和变化三、陆地水的运动和变化三、陆地水的运动和变化2022-5-30地球与空间261.1.冰川的运动和变化冰川的运动和变化按驱动方式分为：按驱动方式分为：见讲义见讲义P314P314 重力流（山地冰川）；挤压流（大陆冰川）重力流（山地冰川）；挤压流（大陆冰川）冰川运动特点：冰川运动特点： 不同部位速度差异；不同部位速度差异；速度缓慢。速度缓慢。运动速度季节变化：运动速度季节变化： 夏季快；冬季慢夏季快；冬季慢冰川刨蚀作用：冰

26、川刨蚀作用： 形成冰斗、角峰、刃脊和形成冰斗、角峰、刃脊和“U”U”型谷型谷2022-5-30地球与空间272.2.地下水的运动和变化地下水的运动和变化按空间分为：按空间分为： 裂隙水、毛管水裂隙水、毛管水按赋存条件分为：按赋存条件分为：见讲义见讲义P315P315 上层滞水；上层滞水； 潜水；潜水； 承压水。承压水。2022-5-30地球与空间283.3.河流及湖泊等水体的运动和变化河流及湖泊等水体的运动和变化 河川径流运动特点河川径流运动特点河道变迁（河性喜曲）河道变迁（河性喜曲）弯道环流与螺旋流的作用：弯道环流与螺旋流的作用：见讲义见讲义P316P316， 凹岸冲刷侵蚀；凸岸堆积凹岸冲刷

27、侵蚀；凸岸堆积弯道变形弯道变形 牛轭湖形成牛轭湖形成2022-5-30地球与空间29径流的中长期变化径流的中长期变化 河川径流量随着降水量的季节变化河川径流量随着降水量的季节变化 丰水期；丰水期；平水期；平水期；枯水期枯水期 河川径流还有年际变化河川径流还有年际变化 中国中国19981998年长江洪水；年长江洪水；1960-621960-62年连续三年干旱。年连续三年干旱。洪水洪水 连续性强降水是造成洪水的最重要原因连续性强降水是造成洪水的最重要原因 影响洪水状态的因素：影响洪水状态的因素： 降水因素降水因素 见讲义见讲义P317 P317 下垫面因素下垫面因素 流域集水面积大小和地形特点流域

28、集水面积大小和地形特点2022-5-30地球与空间30一、生物圈概观一、生物圈概观二、生物种群和群落二、生物种群和群落三、生态系统三、生态系统四、生物多样性及其保护四、生物多样性及其保护第三节第三节 生物圈和生态系统生物圈和生态系统2022-5-30地球与空间311.1.地球上的生物界地球上的生物界 四界系统：原核生物界（细菌、蓝藻）四界系统：原核生物界（细菌、蓝藻） 真菌界（菌丝体）真菌界（菌丝体） 植物界（藻类、蕨类、种子植物）植物界（藻类、蕨类、种子植物） 动物界动物界 见讲义见讲义P321 P321 图图6-116-11，一、生物圈概观一、生物圈概观2022-5-30地球与空间3220

29、22-5-30地球与空间332.2.环境对生物的作用环境对生物的作用 生态因子：太阳辐射（光照）；温度；水；空气；生态因子：太阳辐射（光照）；温度；水；空气；土壤；其他生物。土壤；其他生物。见讲义见讲义P324P3242022-5-30地球与空间343.3.生物圈对环境的反作用和重要意义生物圈对环境的反作用和重要意义 改造作用改造作用 见讲义见讲义P325P325 大气圈：改造原始大气大气圈：改造原始大气 水圈：影响水体水圈：影响水体 岩石圈：生物风化，有机质积累形成土壤岩石圈：生物风化，有机质积累形成土壤 生物作用的重要意义生物作用的重要意义 生物小循环，在空间范围、物质量虽然小。生物小循环

30、，在空间范围、物质量虽然小。 但是生物循环十分活跃，速度快，让自然环境但是生物循环十分活跃，速度快，让自然环境充满生机。充满生机。2022-5-30地球与空间35森林的生态作用森林的生态作用降低污染、减弱噪声降低污染、减弱噪声光合作用、放出氧气光合作用、放出氧气吸附尘埃、净化空气吸附尘埃、净化空气涵养水源、保持水土涵养水源、保持水土增湿调温、改善气候增湿调温、改善气候防风治沙，优化环境防风治沙，优化环境2022-5-30地球与空间364.4.生物圈的组成与结构生物圈的组成与结构 生物圈生命组建层次生物圈生命组建层次 物种的生物个体物种的生物个体 种群种群 见讲义见讲义P326P326 群落群落

31、 生态系统生态系统 生态系统的分级生态系统的分级 见讲义见讲义P326 P326 结构关系图结构关系图6-156-15 最大是生物圈；最大是生物圈； 小到一个池塘、草地、农田。小到一个池塘、草地、农田。2022-5-30地球与空间37太阳能太阳能 生产者生产者分解者分解者生产者生产者非生物环境非生物环境太阳能、水、氧气、塘泥太阳能、水、氧气、塘泥池塘生态系统池塘生态系统3秒钟换片2022-5-30地球与空间381.1.生物种群生物种群同一物种形成的群体。同一物种形成的群体。见讲义见讲义P327P327 数量、年龄结构、组织结构、性别结构数量、年龄结构、组织结构、性别结构 具有繁殖和延续能力具有

32、繁殖和延续能力种群的生活强度类型：增长型、稳定型、衰退型种群的生活强度类型：增长型、稳定型、衰退型种内竞争：种内竞争： 见讲义见讲义P327P327，T6-16T6-16 植物竞争空间、阳光、水分、养分植物竞争空间、阳光、水分、养分 动物竞争食物、空间、交配权动物竞争食物、空间、交配权 见讲义见讲义P328P328二、生物种群和群落二、生物种群和群落2022-5-30地球与空间392.2.生物群落生物群落 自然区域内，各种生物的总体。自然区域内，各种生物的总体。3.3.生物群落的基本属性生物群落的基本属性群落中物种的多样性与优势种群落中物种的多样性与优势种群落的结构：分层性、镶嵌性群落的结构：

33、分层性、镶嵌性 见讲义见讲义P329P329生活在生活在 相互有直接或间接关系相互有直接或间接关系2022-5-30地球与空间40群落的外貌：群落的外貌：群落环境及时空变异：动态变化群落环境及时空变异：动态变化-季相季相2022-5-30地球与空间41 由生物群落及其无机环境所构成的自然界任何由生物群落及其无机环境所构成的自然界任何部分，只要其中生物和它们的无机环境之间进行连部分，只要其中生物和它们的无机环境之间进行连续的物质和能量交换，就叫做续的物质和能量交换，就叫做 生态系统生态系统。1.1.基本概念基本概念 生态系统由生物系统与环境系统组成。生态系统由生物系统与环境系统组成。三、生态系统

34、三、生态系统2.2.生态系统的组成生态系统的组成：非生物成分非生物成分：无机环境：无机环境生产者有机体生产者有机体：能够光合作用的自养生物：能够光合作用的自养生物消费者有机体消费者有机体：植食动物、肉食动物、杂食动物：植食动物、肉食动物、杂食动物分解者有机体分解者有机体：细菌、真菌、放线菌：细菌、真菌、放线菌2022-5-30地球与空间422022-5-30地球与空间43 在食物网中从生产者植物起到顶部肉食动物止。在食物网中从生产者植物起到顶部肉食动物止。即在食物链上凡属同一级环节上的所有生物种就是一即在食物链上凡属同一级环节上的所有生物种就是一个营养级。个营养级。营养级营养级：在生态系统的食

35、物网中，凡是以相同的方：在生态系统的食物网中，凡是以相同的方式获取相同性质食物的植物类群和动物类群。式获取相同性质食物的植物类群和动物类群。3.3.生态系统的营养结构生态系统的营养结构 见讲义见讲义P331P331食物链食物链食物中的能量，从植物开始通过一系列食物中的能量，从植物开始通过一系列的动物，依次传递的途径或链条，叫做食物链。的动物，依次传递的途径或链条，叫做食物链。食物网食物网：复杂的食物链：复杂的食物链 牧食食物链、腐食食物链、寄生食物链牧食食物链、腐食食物链、寄生食物链2022-5-30地球与空间44 找出最高级的消费者和既是最高级又是初找出最高级的消费者和既是最高级又是初级的消

36、费者级的消费者（杂食动物），（杂食动物），并说出其食物链。并说出其食物链。 熊熊3秒钟换片鹰鹰熊熊2022-5-30地球与空间45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见讲义见讲义P331P331 生产者生产者 消费者消费者 分解者分解者 绿色植物绿色植物肉食动物肉食动物大型肉食大型肉食动物动物植食动物植食动物细菌、真菌、细菌、真菌、放线菌放线菌3秒钟换片2022-5-30地球与空间46贝格曼定律贝格曼定律2022-5-30地球与空间47阿伦定律阿伦定律2022-5-30地球与空间48生物为适应而进化生物为适应而进化物竞天择、适者生存物竞天择、适者生存2022-5-30地

37、球与空间49保护色保护色2022-5-30地球与空间50拟态拟态叶蠖叶蠖2022-5-30地球与空间51保护色保护色警戒色警戒色2022-5-30地球与空间52见讲义见讲义P332P3322022-5-30地球与空间53 能量流动的重要特点能量流动的重要特点：单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减能量能量 通过通过 食物链食物链 在生态系统中在生态系统中是是单向流动单向流动 的的。能量能量绿色植物绿色植物消费者消费者放散到环境中放散到环境中 （食物链）（食物链）再不能为生物利用再不能为生物利用 进行进行呼吸呼吸 能量散失能量散失死后死后分解成无机物分解成无机物 化学能转化为热能化学能转化为热能

38、散失散失见讲义见讲义P332-333P332-3332022-5-30地球与空间54 人 10 kcal 二级消费者 100kcal 一级消费者 1000kcal 绿色生产者 10000kcal能量金字塔 1/101/10定律（林德曼效率）：定律（林德曼效率）： 能量在各能量能量在各能量级之间流动时，各级所吸收的能量为前一级级之间流动时，各级所吸收的能量为前一级传递的总能量的传递的总能量的10%10%（平均值（平均值) )2022-5-30地球与空间55物质循环物质循环 见讲义见讲义P333P3332022-5-30地球与空间56 如果如果是非生物环境时，请画出箭头是非生物环境时，请画出箭头表

39、示物质循环，说出生态系统组成部分表示物质循环，说出生态系统组成部分 和各箭头的含义。和各箭头的含义。 2022-5-30地球与空间57生态系统中能量流与物质流的关系生态系统中能量流与物质流的关系物质循环的驱动力是能量物质循环的驱动力是能量 见讲义见讲义P333P333下下2022-5-30地球与空间58 环境环境 下图环境下图环境是否包括太阳能？是否包括太阳能？若含有能量流动，又如何表示？若含有能量流动，又如何表示？单向流动单向流动 表示能量流动表示能量流动 2022-5-30地球与空间59植物生态植物生态2022-5-30地球与空间60食虫植物食虫植物狸藻狸藻毛毡苔毛毡苔2022-5-30地

40、球与空间61食虫植物食虫植物2022-5-30地球与空间62生物利用感官通过化学和物理途径接受信息传递生物利用感官通过化学和物理途径接受信息传递5.5.生态平衡与生态系统的反馈调节生态平衡与生态系统的反馈调节信息传递信息传递 见讲义见讲义P334P334 生态系统平衡的调节机制主要是通过系统的反馈机制反馈机制和稳定机制稳定机制实现的。 见讲义见讲义P335P335 反馈：反馈：当系统中某一成分发生变化时，必然当系统中某一成分发生变化时，必然会引起其他成分出现一系列相应的变化，这种会引起其他成分出现一系列相应的变化，这种变化最终又反过来影响起初发生变化的那种成变化最终又反过来影响起初发生变化的那

41、种成分。这种过程就叫做反馈。分为正反馈和负反分。这种过程就叫做反馈。分为正反馈和负反馈。馈。2022-5-30地球与空间63正反馈正反馈(Positive feedback)(Positive feedback)：使系统输出的：使系统输出的变动在原变动方向上被加速的反馈。正反馈常变动在原变动方向上被加速的反馈。正反馈常常使系统远离平衡状态或稳态。生物的生长，常使系统远离平衡状态或稳态。生物的生长，种群数量的增加等都属于正反馈。种群数量的增加等都属于正反馈。负反馈负反馈(Negative feedback)(Negative feedback)：使系统输出地：使系统输出地变动在原变化方向上减速或

42、逆转的反馈。变动在原变化方向上减速或逆转的反馈。2022-5-30地球与空间642022-5-30地球与空间65l 生态系统内的生态系统内的负反馈机制负反馈机制是达到和维持是达到和维持平衡或稳定的重要途径。平衡或稳定的重要途径。此消彼长此消彼长l 负反馈负反馈的意义在于通过自身的功能减缓的意义在于通过自身的功能减缓系统内的压力，以维持系统的稳态。系统内的压力，以维持系统的稳态。l 要维持生态系统稳态，只有通过要维持生态系统稳态，只有通过负反馈负反馈机制机制。负反馈负反馈控制可使系统保持稳定，控制可使系统保持稳定，正反正反馈馈使偏离加剧。使偏离加剧。2022-5-30地球与空间66例如：例如：在

43、生物生长过程中个体越来越大，在种在生物生长过程中个体越来越大，在种群持续增长过程中，种群数量不断上升，这群持续增长过程中，种群数量不断上升，这都属于都属于正反馈正反馈。正反馈也是有机体生长和存。正反馈也是有机体生长和存活所必需的。但是，活所必需的。但是，正反馈不能维持稳态正反馈不能维持稳态。因为地球和生物圈是一个有限的系统，其空因为地球和生物圈是一个有限的系统，其空间、资源都是有限的，所以应该考虑用负反间、资源都是有限的，所以应该考虑用负反馈来管理生物圈及其资源，使其成为能持久馈来管理生物圈及其资源，使其成为能持久地为人类谋福利的系统。地为人类谋福利的系统。2022-5-30地球与空间67 生

44、态系统的自我调控表现为：生态系统的自我调控表现为： 程序调控程序调控：动物的发育过程；生物群落的演：动物的发育过程；生物群落的演替替 随动调控随动调控：如蝙蝠捕捉飞虫；向日葵随太阳：如蝙蝠捕捉飞虫；向日葵随太阳转动转动 最优调控最优调控：蜂巢的几何形状；鱼类的流线型：蜂巢的几何形状；鱼类的流线型结构结构 稳态调控稳态调控：在发展过程中趋于稳定、在干扰：在发展过程中趋于稳定、在干扰中维持稳定，偏移后恢复原态的能力。中维持稳定，偏移后恢复原态的能力。2022-5-30地球与空间68四、生物多样性及其保护四、生物多样性及其保护1.1.生物多样性的概念生物多样性的概念 见讲义见讲义P336P336遗传

45、多样性遗传多样性2022-5-30地球与空间692.2.生物多样性的意义生物多样性的意义使生态系统健康稳定使生态系统健康稳定2022-5-30地球与空间703.3.生物多样性的保护生物多样性的保护就地保护就地保护 建立保护区建立保护区迁地保护迁地保护 西南大熊猫西南大熊猫离体保护离体保护 种子库种子库 细胞库细胞库2022-5-30地球与空间71种间关系种间关系2022-5-30地球与空间72 生物群落中的各个物种之间的相互生物群落中的各个物种之间的相互作用或相互关系，谓之作用或相互关系，谓之种间关系种间关系。生物。生物种间关系通常是围绕物质、能量、信息种间关系通常是围绕物质、能量、信息和栖息

46、场所等方面来展开的，其中尤其和栖息场所等方面来展开的，其中尤其是食物联系。生物是食物联系。生物种间关系十分复杂种间关系十分复杂，概括起来有以下概括起来有以下6 6种主要形式。种主要形式。2022-5-30地球与空间73 在多物种群体个体活动中，个体之间互相在多物种群体个体活动中，个体之间互相“关关照照”，而不需要彼此依赖，能够单独生存。，而不需要彼此依赖，能够单独生存。 种内互助种内互助（麝香牛遇到狼群，公牛主动保护雌性（麝香牛遇到狼群，公牛主动保护雌性和幼崽）；和幼崽）； 种间互助种间互助（非洲草原的羚羊、长颈鹿、斑马和鸵（非洲草原的羚羊、长颈鹿、斑马和鸵鸟常常群集在一起，其中每种动物都能够

47、为此群体提独鸟常常群集在一起，其中每种动物都能够为此群体提独特的报警信号）；蜜蜂采食花粉、花蜜的同时帮助植物特的报警信号）；蜜蜂采食花粉、花蜜的同时帮助植物传播花粉。传播花粉。1 1、互助（、互助（Mutual AidMutual Aid）2022-5-30地球与空间74 共生有广义的和狭义的两种概念。狭义的是指两种共居一共生有广义的和狭义的两种概念。狭义的是指两种共居一起，彼此创造有利的生活条件，较之单独生活时更为有利，更起，彼此创造有利的生活条件，较之单独生活时更为有利，更有生活力；相互依赖，相互依存，一旦分离，双方都不能正常有生活力；相互依赖，相互依存，一旦分离，双方都不能正常地生活。按

48、共居状况分为外共生和内共生。多鞭毛虫寄居在白地生活。按共居状况分为外共生和内共生。多鞭毛虫寄居在白蚁或其他动物的消化道里，消化纤维素供给宿主，宿主则为其蚁或其他动物的消化道里，消化纤维素供给宿主，宿主则为其提供营养和栖所，这属于体内共生（前者只能生活在白蚁肠道提供营养和栖所，这属于体内共生（前者只能生活在白蚁肠道中，分泌消化木纤维素的酶）；中，分泌消化木纤维素的酶）；毛蚁与蚁蜱毛蚁与蚁蜱（毛蚁整天驮着蚁（毛蚁整天驮着蚁蜱，后者提供导航业务）；蜱，后者提供导航业务）；切叶蚁与蘑菇；蚂蚁与蚜虫切叶蚁与蘑菇；蚂蚁与蚜虫共生的共生的奇异表演；奇异表演；清洁鱼或清洁虾在大型鱼类的体表或者口腔中清洁鱼或清

49、洁虾在大型鱼类的体表或者口腔中，以，以吞食病灶组织和细菌等为生，兼为鱼类治病，这属于体外共生。吞食病灶组织和细菌等为生，兼为鱼类治病，这属于体外共生。共生是一种更加密切的、结合比较牢固的种间合作关系。也有共生是一种更加密切的、结合比较牢固的种间合作关系。也有学者把共生称之为互利（学者把共生称之为互利（mutualismmutualism）。）。 2 2、互利共生（、互利共生（SymbiosisSymbiosis）2022-5-30地球与空间75 蝴蝶和花互利共生关系蝴蝶和花互利共生关系 互利共生是指两种生物生活互利共生是指两种生物生活在一起在一起, ,彼此有利彼此有利, ,两者分开两者分开以后

50、都不能独立生活。例如以后都不能独立生活。例如, ,地衣就是真菌和苔藓植物的地衣就是真菌和苔藓植物的共生体共生体, ,地衣靠真菌的菌丝吸地衣靠真菌的菌丝吸收养料收养料, ,靠苔藓植物的光合作靠苔藓植物的光合作用制造有机物。用制造有机物。如果把地衣如果把地衣中的真菌和苔藓植物分开中的真菌和苔藓植物分开, ,两两者都不能独立生活。者都不能独立生活。再比如再比如白蚁和肠内鞭毛虫白蚁和肠内鞭毛虫的关系的关系, ,也也是一种互利共生关系。白蚁是一种互利共生关系。白蚁以木材为食以木材为食, ,但是它本身不能但是它本身不能消化纤维素消化纤维素, ,必须要依靠肠内必须要依靠肠内鞭毛虫分泌的消化纤维素的鞭毛虫分泌

51、的消化纤维素的酶酶, ,才能将纤维素分解才能将纤维素分解, ,分解分解后的产物供双方利用。后的产物供双方利用。 根瘤菌根瘤菌2022-5-30地球与空间76小丑鱼和海葵的互利共生小丑鱼和海葵的互利共生2022-5-30地球与空间77毛蚁与蚁蜱毛蚁与蚁蜱2022-5-30地球与空间78切叶蚁种蘑菇切叶蚁种蘑菇蚂蚁吃自己种的蘑菇，你相信吗？在亚马孙的热带丛林就有这样一种怪蚂蚁，它们并不直接吃树叶，而是将叶子从树上切成小片带到蚁穴里发酵，然后取食在其上长出来的蘑菇。这就是切叶蚁，又叫蘑菇蚁。2022-5-30地球与空间79蚂蚁放牧蚜虫，神奇的图片蚂蚁放牧蚜虫，神奇的图片 蚂蚁利用自身分秘物奴役蚜虫蚂

52、蚁利用自身分秘物奴役蚜虫 2022-5-30地球与空间80附生（附生（epiphytismepiphytism） 一种生物一种生物附生附生于另一种生物体上，但于另一种生物体上，但并无物质交并无物质交流流，称之为附生。指，称之为附生。指两种生物共居两种生物共居在一起，对双方都在一起，对双方都有一定程度的利益，但彼此分开后，各自又都能够独有一定程度的利益，但彼此分开后，各自又都能够独立生活。这是一种比较松懈的种间合作关系。海洋甲立生活。这是一种比较松懈的种间合作关系。海洋甲壳动物蟹类的背部常附生着多种腔肠动物。如壳动物蟹类的背部常附生着多种腔肠动物。如寄居蟹寄居蟹（PagurusPagurus）和

53、海葵（）和海葵（StomphiaStomphia）共居时，腔肠动物共居时，腔肠动物借助蟹类提供栖所、携带残余食物；而蟹类则依靠腔借助蟹类提供栖所、携带残余食物；而蟹类则依靠腔肠动物获得安全庇护，双方互利，但又并非绝对需要肠动物获得安全庇护，双方互利，但又并非绝对需要相互依赖，分离后各自仍能独自生活，这便是相互依赖，分离后各自仍能独自生活，这便是典型的典型的原始合作关系原始合作关系。有些学者也把它称为互生关系。有些学者也把它称为互生关系。2022-5-30地球与空间81青岛海底世界的潮间带里，外号青岛海底世界的潮间带里，外号“白住房白住房”的寄的寄居蟹上演了一出激烈的居蟹上演了一出激烈的“抢房大

54、战抢房大战”。 一些一些“无房无房”寄居蟹在有房的寄居蟹在有房的寄居蟹周围，严寄居蟹周围，严密监视密监视“业主业主”的动态。一旦发的动态。一旦发现现“业主业主”钻出钻出螺壳，无房的就螺壳，无房的就迅速地钻进螺壳迅速地钻进螺壳里赖着不走。里赖着不走。2022-5-30地球与空间82 根瘤菌与豆科植物根瘤菌与豆科植物之间是众所周知的之间是众所周知的共生共生关系关系，但在根瘤菌形成过程中的某段时期，却，但在根瘤菌形成过程中的某段时期，却又是典型的寄生关系。又如又是典型的寄生关系。又如鮣鱼与鲨鱼鮣鱼与鲨鱼，一般，一般都认为是都认为是寄生或附生关系寄生或附生关系，但鮣鱼有时也为宿，但鮣鱼有时也为宿主作些

55、清洁工作，这时即为主作些清洁工作，这时即为共栖共栖了。至于了。至于寄生寄生和捕食，其性质更为相似，前者是以小食大，和捕食，其性质更为相似，前者是以小食大，后者是以大食小。其实寄生也是一种捕食关系。后者是以大食小。其实寄生也是一种捕食关系。生物种间的共生关系，从广义上讲，既包括着生物种间的共生关系，从广义上讲，既包括着原始合作、共栖、共生这样的互助性共生关系，原始合作、共栖、共生这样的互助性共生关系，也包括着寄生、捕食这样的对抗性共生关系。也包括着寄生、捕食这样的对抗性共生关系。2022-5-30地球与空间83 鮣鱼有两个背鳍，第一只背鳍已经演变为一个椭圆形的吸鮣鱼有两个背鳍，第一只背鳍已经演变

56、为一个椭圆形的吸盘。这个吸盘很奇特，它长在鮣鱼的头顶上，吸盘的中间有一盘。这个吸盘很奇特，它长在鮣鱼的头顶上，吸盘的中间有一条纵线把吸盘分成左右两个部分。吸盘的中部是条纵线把吸盘分成左右两个部分。吸盘的中部是2222到到2424对排列对排列整齐的软骨板，周边有一圈薄而有弹性的皮膜。这样，整齐的软骨板，周边有一圈薄而有弹性的皮膜。这样，鮣鱼就鮣鱼就可以附着在鲨鱼、海龟甚至轮船的腹面做长途旅行可以附着在鲨鱼、海龟甚至轮船的腹面做长途旅行了。每当鮣了。每当鮣鱼看到大海龟和大鲨鱼路过身边，就立刻游上前去。把身体紧鱼看到大海龟和大鲨鱼路过身边，就立刻游上前去。把身体紧紧地贴在它们的身上。然后，立即将皮膜

57、和软骨板竖起来。这紧地贴在它们的身上。然后，立即将皮膜和软骨板竖起来。这样吸盘中的水就被挤出去了。这时，吸盘中成为一个真空的部样吸盘中的水就被挤出去了。这时，吸盘中成为一个真空的部分。靠着吸盘外部海水的巨大压力。鮣鱼就牢牢地固定住了。分。靠着吸盘外部海水的巨大压力。鮣鱼就牢牢地固定住了。有人曾经测定过，一条有人曾经测定过，一条6060厘米的鮣鱼，竟然经得起厘米的鮣鱼，竟然经得起1010千克的拉千克的拉力。渔民们利用鮣鱼的这一习性，就利用这一特点为自己服务。力。渔民们利用鮣鱼的这一习性，就利用这一特点为自己服务。他们在捉到的鮣鱼尾鳍上打孔，用尼龙绳穿透系牢。然后把它他们在捉到的鮣鱼尾鳍上打孔，用

58、尼龙绳穿透系牢。然后把它放回海里。一旦鮣鱼遇到大海龟，就会吸附上去。这时渔民就放回海里。一旦鮣鱼遇到大海龟，就会吸附上去。这时渔民就能毫不费力地捉到猎物。一般只要放出两到三只鮣鱼，就会捕能毫不费力地捉到猎物。一般只要放出两到三只鮣鱼，就会捕获一只大海龟。科学家们从鮣鱼吸盘的原理受到启发。设计了获一只大海龟。科学家们从鮣鱼吸盘的原理受到启发。设计了一种打捞沉船的一种打捞沉船的 人造吸盘人造吸盘 。在打捞沉船时，只要将。在打捞沉船时，只要将 人造吸盘人造吸盘 贴在打捞物品上，然后用起重机将沉船提出水面。贴在打捞物品上，然后用起重机将沉船提出水面。2022-5-30地球与空间84鮣鱼鮣鱼2022-5

59、-30地球与空间853 3、共栖（、共栖（CommensalismCommensalism） 指两种共居，一方受益，另一方也无害或无大指两种共居，一方受益，另一方也无害或无大害。前者称共栖者，后者称宿主。共栖者是主动的。害。前者称共栖者，后者称宿主。共栖者是主动的。按共栖状况分为外共栖和内共栖。彼此分离后，有按共栖状况分为外共栖和内共栖。彼此分离后，有的共栖者往往不能独立生活。这是一种比较密切的的共栖者往往不能独立生活。这是一种比较密切的种间合作关系。海镜和小蟹间的奇异关系，就是典种间合作关系。海镜和小蟹间的奇异关系，就是典型的共栖。型的共栖。海镜是一种海洋贝类海镜是一种海洋贝类。小蟹即豆蟹是

60、一。小蟹即豆蟹是一类形如黄豆粒的小型蟹类。类形如黄豆粒的小型蟹类。豆蟹豆蟹总是一雌一雄双双总是一雌一雄双双生活在海镜等动物的体内。饿了，双双外出捕食；生活在海镜等动物的体内。饿了，双双外出捕食；饱了，成对回来休息。豆蟹一旦离开宿主不能独立饱了，成对回来休息。豆蟹一旦离开宿主不能独立生活。此种关系，对小蟹有利，对贝类也无大的害生活。此种关系，对小蟹有利，对贝类也无大的害处。处。2022-5-30地球与空间864 4、竞争（、竞争（CompetitionCompetition） 有种内和种间两种竞争方式。这里是指两种共居一起，为有种内和种间两种竞争方式。这里是指两种共居一起，为争夺有限的营养、空间