环境学导论第二章 生态学基础知识与应用

1、生态学基础知识生态学的基本概念生态系统的功能用生态学观点解决环境问题广东环境教育；环境与可持续发展课程： 学习生态学的基本知识广东环境教育；环境与可持续发展课程：种群（population）：栖息在同一地域中同种个体组成的集合体。群落（ community）:栖息在同一地域中不同种个体的集合体。生态系统（ecosystem）：生活在某处固定地域中的生物群落及其非生物环境的综合系统树袋熊一、生态学基本概念广东环境教育；环境与可持续发展课程：桉树的种群数量调节之一：生理调节广东环境教育；环境与可持续发展课程：消费者生产者分解者生产者非生物环境生态系统的组成广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系

2、统的组成非生物环境 ：气候因子（阳光、空气、水分、热量）无机物质（C、H、O、N及矿质盐分）有机质（碳水化合 、 蛋白质、脂类及腐殖质等）生产者：绿色植物 消费者 ：各类动物 还原者 ：细菌 、真菌 广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统绿色植物是生态系统的基础，动物和大部分微生物都靠它生产的养分生存微生物虽小，但在生态系统中的作用并不小自然生态系统中，无好坏生物之分，生物们各司其职，对能量流动和物质循环作出贡献广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统分类人工生态系统生物圈半人工生态系统自然生态系统城市生态系统人工林生态系统鱼塘生态系统农田生态系统海洋生态系统湖泊生态系统河流生态系统

3、森林生态系统草原生态系统沼泽生态系统广东环境教育；环境与可持续发展课程： 食物链与食物网食物链与食物网食物链：生态系统中各生物通过食物关系互相 联系而形成的连索关系例如：浮游植物浮游动物小鱼大鱼食物网：食物链相互交织形成食物链越复杂，生态系统越稳定生物之间的相互依赖与相互制约保持了种群数量和群落结构的相对稳定广东环境教育；环境与可持续发展课程：食物链类型捕食性食物链：生物之间的关系是后者以前者为食，植物是基础，碎食性食物链：以碎食物为基础，如微小藻类虾鱼食鱼鸟类寄生性食物链：以大的动物为基础，再寄生小的动物腐生性食物链：以动植物的残体为基础广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统的功能-能

4、量流动营养级与能量流动营养级：食物链某个环节上生物种的总和，它反映了食物链各环节间生物之间的关系能量流动：能量从周围环境按营养级向上传递广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统中的能量流动能量从太阳流向绿色植物，完成初级生产；能量从绿色植物流向动物，实现次级生产；能量流动的每一环节之间都存在着损耗。随着营养级的增高，生产力越来越低。太阳绿色植物食草动物食肉动物广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统中能量流动的具体过程L=太阳总辐射 PG=总初级生产量LN=未照到植物上的太阳辐射 PN=净初级生产量R=呼吸量 C=消耗量 P=次级生产量NU=未利用量 FU=粪尿量 A=同化量广东环境教

5、育；环境与可持续发展课程：能量流动的特点流动中能量逐渐减少，各级消费者之间能量的利用率平均为10%生产能量与消耗能量相平衡，生态系统才能保持平衡作为生产者的绿色植物对太阳能的利用率很低，平均只有1.2%；所以，绿色植物的数量应该最多能量只朝单一方向流动广东环境教育；环境与可持续发展课程：消费者动物还原者微生物非生物环境物质循环的三个水平：生物个体通过新陈代谢，与其周围环境不断进行物质交换；生态系统中生产者、消费者、分解者和环境之间进行物质循环；生物圉中的生物地球化学循环。生产者植物生态系统的功能-物质循环广东环境教育；环境与可持续发展课程：环境问题的生态学根源全球变暖与碳循环温室效应：如玻璃花

6、房等。温室气体：CO2、O3、CH4、CFCs、N2O碳循环：大气CO2植物吸收动植物放出CO2 大气CO2海水吸入碳酸盐岩石回到大气 生物残体分解放出CO2为植物所利用 生物残体化石燃料燃烧放出CO2由于人类对森林的破坏和 全球人口的增加，使大气中 CO2迅速升高，增强了自然温室效应碳循环受阻全球变暖广东环境教育；环境与可持续发展课程：阳光某些太阳辐射被地球和大气反射某些红外辐射被温室气体吸收并重又放射出，这种效应使地表和低层大气变暖地球地表放射的红外辐射太阳辐射穿过晴空大气大部分太阳辐射被地表吸收使地表变暖温室效应示意图大气广东环境教育；环境与可持续发展课程：大气中的CO2化石燃料腐烂海藻

7、水面地面浮游生物碳酸岩石碳酸氢盐呼吸作用光合作用呼吸呼吸光合作用碳循环示意图广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统中磷的循环磷主要存在于磷酸盐矿石中，少量被雨水溶解，被植物吸收，移入动物和微生物中。人类大量开发磷矿，生产各种化肥和工业原料，然后排入水系，使水中的磷浓度显著升高。富营养化水体污染实际上是磷和氮循环的障碍。广东环境教育；环境与可持续发展课程：广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态系统中氮的循环氮主要存在于大气当中，雷雨中少量合成氨，或由固氮菌固定于土壤中。植物吸收氮而成长，动物通过取食获得氮。人类通过合成氨技术，大量生产化肥和各种含氮物质，并滥施氮肥，使土壤和水源中的氮浓度

8、异常提高，造成污染。化肥污染实际上是氮循环的障碍！广东环境教育；环境与可持续发展课程：有害物质和元素对生态系统中生物的影响一些难分解的化学物质或有害元素排放入环境当中后，通过吞食、吸收、吸附的途径进入生物体内，直接或间接地对生物体发生影响。由于存在生物积累、生物富集和生物放大作用，即使是低浓度的有害物质也可能对环境造成巨大的影响。广东环境教育；环境与可持续发展课程：生物积累、生物富集与生物放大生物积累：生物在生长过程中从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物的现象。如在污染河流中，大鱼较小鱼受污染重生物富集：生物体内某种物质的浓度超过环境中的浓度的现象。如某些贝类可富集重金属元素达万倍生物放大

9、：指有害物质随食物链不断流动，处于较高位营养级物种体内的浓度高于低位营养级物种的现象。如水俣病广东环境教育；环境与可持续发展课程：人是污染的最终受害者人处于食物链的顶端，是许多污染物“旅行”的相对终点由于可作为人的食物很多，人类的“食谱” 在不断加厚，各种污染物进入人体的渠道愈来愈多市场经济与全球经济一体化，食品生产的原料来自于世界各地，难以控制污染物进入人体广东环境教育；环境与可持续发展课程：信息传递：生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程。信息传递的类型：营养信息、化学信息、物理信息、行为信息作用：驱赶天敌、吸引异性繁衍后代人类活动对信息传递的影响生态系统的功能-

10、信息传递广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态平衡与生态破坏生态平衡：生态系统具有自我稳定能力，即使外界条件波动，也可以通过自我调整来维持系统功能的基本稳定，使能量流动和物质循环基本顺畅生态失衡：当外力的强度超过生态系统的调节能力时造成广东环境教育；环境与可持续发展课程：破坏生态平衡的因素自然因素:火山喷发、地震、海啸、泥石流、雷击火灾等人为因素：物种改变环境因素改变信息系统破坏广东环境教育；环境与可持续发展课程： 生态学的基本规律相互依存与相互制约规律物质循环转化与再生规律物质输入与输出的动态平衡相互适应与补偿的协同进化规律环境资源的有效限制规律广东环境教育；环境与可持续发展课程： 200

11、6年8月18日，海南琼海的一名农民展示受稻飞虱虫害而枯死的水稻广东环境教育；环境与可持续发展课程：农民在喷洒农药广东环境教育；环境与可持续发展课程：为什么害虫越来越多了呢？广东环境教育；环境与可持续发展课程：为什么害虫越来越多？人类统治下的农田生态系统与自然生态系统不同：系统中只有少数物种，生物多样性差，物质循环不畅，生态系统平衡极其脆弱农作物高密度生长，不仅降低作物抵抗力，而且使害虫能够专一性地大力繁殖天敌被驱逐出生态系统，使病虫害更加猖獗；害虫易变异产生抗药性，使人防不胜防。广东环境教育；环境与可持续发展课程：为什么害虫越来越多？人类所希望的农村生态系统的食物链构成： 作物家畜人类 或作物

12、人类自然情况下的食物链：植物害虫益虫 植物害虫青蛙蛇鹰 作物害虫鸟类鹰 作物田鼠狐狸 作物田鼠蛇鹰 作物田鼠猫头鹰害虫问题带来农药问题，农药问题又产生环境污染问题。广东环境教育；环境与可持续发展课程：滥施农药造成的环境问题据联合国粮农组织估计，全世界每年因病虫草害损失粮食35%，棉花33.8%全世界实际生产和使用的农药品种有500多种，其中大量使用的有100多种农药在为人类的粮食生产做出贡献的同时，也污染环境、损害人体健康广东环境教育；环境与可持续发展课程：这苹果太难吃了，一股农药味，把它留给人吃吧吃苹果的“害虫”广东环境教育；环境与可持续发展课程：生物圈二号目的：作为地球宠大生物圈的缩影，通

13、过实验找到维持生存、净化环境的途径位于美国亚利桑拿州，由玻璃和钢架建成的一个密闭的拱形玻璃罩，占地约半个足球场大。内有3800种动植物，人工摸拟的湖泊、沙漠等1991年9月开始实验，到1993年1月出现各种问题实验证明：目前人类还不能摸拟地球生态体系广东环境教育；环境与可持续发展课程：生态学在环境保护中的应用对环境质量的生物监测与生物评价 生物监测： 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发出的各种信息，来判断污染状况的一种手段，凡对污染物敏感的生物都可以监测生物。如：大气污染：地衣、苔藓 生物评价：用生物学方法按一定标准对一定范围内的环境质量进行评定和预测。 广东环境教育

14、；环境与可持续发展课程：2 对污染环境的生物净化 案例：桂林市一家200床位的综合性医院废水处理工艺 工艺的特点：用生物方法进行废水处理，并且在废水处理和污泥处理工艺的设计上，采用了生态系统的概念，对可能产生的中间物质，尽可能的循环利用，最大程度上的作到系统优化，减少污染的影响，并保证一定的经济效应。 经该工艺处理后的废水，各项指标达到规定的排放标准。水质外观与自来水相近。广东环境教育；环境与可持续发展课程：广东环境教育；环境与可持续发展课程：3制定生态规划方案生态规划又称环境规划，是指在编制国家或地区的发展规划时，不是单纯考虑经济因素，而是把它与地球物理因素、生态因素和社会因素等紧密结合在一起进行考虑，使国家和地区的发展能顺应环境条件，不致使当地的生态平衡遭受重大破坏。广东环境教育；环境与可持续发展课程：发