环保多媒体2(生态学)

第二章生态学基本知识本章主要学习内容：生态系统基本概念（种群、群落、生态系统、食物链、营养级）生态系统的组成、结构与功能（能量流动、物质循环、信息传递）生态平衡及生态学应用生物多样性相关知识讨论：地球生态系统是怎样形成的？了解生命的起源及生物进化：生命的起源基本条件——原始大气、原始海洋和能源。一.生态系统的有关概念种群——一定时间内，生活在一定范围内同种生物个体的总和。群落——生活在一定的自然区域内，相互间有直接或间接关系的各种生物种群的总和。生态系统——一定空间内生物群落与其周围非生物环境的综合体。第一节生态系统个体、种群、群落、生态系统的关系：个体种群群落生态系统生态系统特点：

是客观存在的实体；

由生物成分和非生物成分组成；

各成员间有机地组织在一起，具有统一的整体功能；森林生态系统荒漠生态系统池塘（水）生态系统草原生态系统农田生态系统城市生态系统生物圈是地球上最大的生态系统二、生态系统的组成

三、生态系统结构与功能（一）生态系统的结构——形态结构与营养结构形态结构——生态系统的生物种类及各种生物的种群数量具有一定的空间配置与时间分布。空间配置1.垂直分布：自上而下为乔木层、灌木层、草本植物层与地被层。与之相应的有动物的分层分布现象。2.水平分布：因生态因子的不均匀性与生物间生态学特性的差异形成水平分带以及与之相应的有动物分布现象。生态系统物种的空间配置示意图：鸟类兽类鼠类

乔木层灌木层草本层地被层时间配置：同一生态系统在不同的时期，表现出周期性的时间变化。（包括季相变化、月相、昼夜周期性变化）生态系统的营养结构生产者消费者分解者环境关注几个概念：食物链(网)和营养级营养级——食物链是生态系统中能量与物质流动的“渠道”，食物链上的每个一环节叫做营养级（生态金字塔）食物链食物网营养级食物链——以营养为纽带，一种生物以另一种为食，形成以食物为联系的链索关系。物质、能量食物网——在生态系统中，各种食物链相互交错，互相联系，形成错综复杂的网状结构。按生物间的关系，食物链可分三种类型：

a.捕食性b.寄生性c.腐食性食草动物食肉动物植物寄生虫原生动物大动物细菌病毒微生物动植物残体图温带草原生态系统的食物网示意图

说明：1）消费者之间可以构成食物链,其中各环节称作营养级,一般生产者为第一营养级,一级消费者为第二营养级……通常4~5级,各级间能量利用率约为10%.

一切生物均经光合作用储存能量;

缩短食物链可以提高能量利用率;

食物链长,说明生活富裕:亚洲：粮食人欧洲：粮食牲畜人

能量金字塔2)环境中污染物随食物链富集（生物放大）,危害人类.

与人类有关的两条食物链

陆地：土壤农作物畜禽人水体中：水体浮游植物浮游动物鱼类鸟类人

美国密执安湖中PCB(polychlorinatedbiphenyl)海水鱼类鸟类人ppm：0.01~0.0000010.01~101~1000.1~10

美国密执安湖中DDT水湖泥虾鱼鸟ppm：0.0000020.0140.0413~699(5107)倍数比：7000373~14616~33

北极爱斯基摩人137Cs过量:苔藓驯鹿人食用富集

无机汞有机汞,致使毒性增加.小结：1、介绍了种群、群落、生态系统、食物链、营养级的概念。2、生态系统的四大成分及各自的作用。3、生态系统的形态结构与营养结构。（二）生态系统功能主要包括3个方面：1、能量流动2、物质循环3、信息联系1、生态系统中的能量流动能量是生态系统的动力基础，其主要来源是太阳能能量在生态系统的流动过程：一级消费者（食草动物）二级消费者（食肉动物）生产者（绿色植物）分解者环境

光合作用：

6CO2+6H2OC6H12O6+6O2光能光合作用色素

C6H12O6+6O26CO2+6H2O+Q酶呼吸作用：

能量流动特征：

一切能量来源于太阳能；

太阳光合作用储存能量；

能量通过食物链进行传递（能量流动渠道）：

能量单向流动（从集中到分散，从能量高向能量低传递，单向性，不循环）；

能量流动过程中逐级递减（十分之一定律）——能量守恒，但下一个营养级的不能完全利用上一级的所有能量能量金字塔。

2、生态系统中的物质循环

生态系统参与生命活动的主要有：基本元素（氧、碳、氢、氮、磷等）微量元素（Cu、Zn、Mn、Fe等)重点掌握：H2O、C、N等物质循环.水循环

水循环分为地球大循环与生物小循环水循环主要在大气降水与地表水的蒸发间进行水循环的重要作用：元素迁移、调节气候、清洁大气、净化环境等

碳循环碳元素的几个库：生物圈、化石燃料、岩石圈。碳循环可能引起温室效应氮循环

氮循环主要在大气（N2占79%）、生物（必需元素）、土壤与海洋间进行N2的4种固定方式：生物固氮、工业固氮、岩浆固氮、闪电固氮氮循环：氨氮、硝酸盐氮（无机氮）植物吸收氨基酸植物、动物蛋白质（有机氮）

注意：硝化作用(氨氮O2

亚硝酸盐氮O2

硝酸盐氮)反硝化作用(硝酸盐氮缺O2

N2)

氮循环平衡破坏会带来水体富营养化、光化学烟雾等问题

微生物分解磷循环磷不具挥发性，土壤、岩石中的磷酸盐易被风化淋溶沉积在海底。磷循环缓慢。磷在自然界的循环主要会引起的污染是水的富营养化硫循环（硫是一种沉积型循环）生物分解、火山爆发：S以H2S、SO2、SO42-排入大气大气的S通过降水、沉降和植物吸收进入陆地生态系统地表径流把S带入江河并沉积S有挥发性，矿物燃烧S被氧化成SO2或还原成H2S返回大气

硫循环可能会引起酸雨酸雾3、生态系统中的信息传递1.营养信息

通过营养交换（食物链）2.化学信息

分泌的特定化学物质3.物理信息

声、光、色等4.行为信息

通过行为方式5.遗传信息

通过基因交配与繁衍行为达尔文的营养信息链：

猫多田鼠土蜂三叶草多小结1、掌握生态系统能量流动的特点。2、掌握水、碳、氮等物质循环的过程3、学会分析生态系统中的营养信息、化学信息、物理信息、行为信息、遗传信息的传递方式。第二节生态平衡

一、生态平衡——生态系统演替至成熟稳定状态，各组成成分处于相对稳定状态，能量流动与物质循环处于动态平衡，结构完整、功能齐全、结构与功能之间相互协调、相互适应。

何为生态系统的演替：

一个生态系统类型（或阶段）会被另一个生态系统（或阶段）所取代，最终建立一个稳定的生态系统，进入顶极稳定状态。（特点：生态系统演替的外在因素：自然因素、人为因素。演替具有可预测性与可控性）裸地地衣群落草本群落灌木群落乔木群落成壤过程土壤性质改变土壤发育正向演替逆向演替动物群落相应演替生态系统的演替可分为正向演替与逆向演替：二、生态平衡特点：（动、定、变）1）生态系统具有反馈作用，具备自动调节能力。2）生态系统的调节能力是有限的，具有一个阈值，因此在利用自然环境和资源时须注意尺度。

动：动态平衡

定：相对稳定（能量、物质、生物种类和数量）

变：外界条件发生变化,可破坏现存的生态平衡.小：不超过循环规律大：平衡破坏注意：保持生态平衡的因素：（一）结构多样性结构越复杂，调节能力越强（二）功能完整性功能运转越合理调节能力越强三、破坏生态平衡的因素

(一)自然因素(二)人为因素1．污染造成水、大气等环境因素改变

2．使生物种类发生改变（食物链破坏）

3．信息系统的破坏

四、生态平衡失调的标志1、生态结构破坏结构缺失或变化2、生态功能衰退能流物流受阻或种群灭绝思考回答：如何保护生态平衡？第三节生态学的一般规律及应用一、一般规律：（5方面）1.相互依存与相互制约规律2.物质循环转化与再生规律3.物质输入输出动态平衡规律（输入=输出）4.相互适应与补偿的协同进化规律5.环境资源的有效极限规律二、生态学在环保的应用（6点）1.全面考察人类活动对环境的影响，充分利用生态系统调节能力2.编制城市生态规划，解决城市环境问题3.综合利用资源和能源（循环经济）例：

菲律宾马雅农场（生态农业）、造纸工业（生态工业）4、阐明污染物在环境中的迁移转化规律（生物放大）5、环境质量的生物监测与生物评价5、环境污染的生物净化与治理生物监测评价例子：SO2——地衣、苔藓HF——唐菖蒲Cl2——白菜、桃、女贞O3——丁香、烟草、矮牵牛

生物净化例子：（P37)大气：对SO2抗性强的植物——夹竹桃、柑橘、棕榈、高山榕、细叶榕、人心果、芒果对HF抗性强的植物——柑橘、美人蕉、李树、月季、垂柳、南瓜、辣椒、油茶对Cl2抗性强的植物——夹竹桃、柑橘、棕榈、人心果、海南红豆、桂花、蒲桃对O3抗性强的植物——银杏、柳、榕、胡椒、唐菖蒲、薄荷水：芦苇、水浮莲、水葫芦生态农业例子：1．家庭生态农业模式图2-1家庭生态模式示意图

2．农场生态农业模式

沉淀池肉类加工厂沼气池发电厂生产能源生活能源畜牧场氧化塘养鱼塘有机肥料饲料废渣废液废液废渣废水沼气粪便畜产品农田、森林固体废物加工厂图2-2马雅农场农业生态模式第四节生物多样性保护一、生物多样性（biodiversity）概念及其含义

概念：就是地球上所有的动物、植物和微生物及其所构成的综合体。(观看生物多样性录象)

生态系统多样性含义物种多样性遗传基因的多样性生物多样性意义：人类生存的基础

直接利用价值间接利用价值潜在利用价值二、生物多样性现状世界：物种主要分布在热带，生物多样性急剧降低，很多生物濒临灭绝（每年至少有5万种物种灭绝，平均每天灭绝140种）我国：因生境破坏严重、对生物资源的掠夺性过度利用以及环境污染问题严重致使我国的生态环境不断恶化，物种及遗传多样性丧失严重。（我国已有200多种植物灭绝；5000种植物、400种脊椎动物濒危）三、生物多样性丧失的危害

生态环境退化加剧，物种面临威胁外来入侵物种危害严重生物安全管理亟待加强

外来入侵物种：我国是世界上遭受生物入侵危害最严重的国家之一我国已查明外来入侵物种300余种，其中以外来杂草种类最多，其次是陆生和水生无脊椎动物。外来入侵物种对我国经济和环境造成的损失每年高达1200亿元，其中直接经济损失约为200亿元，间接经济损失为1000亿元

案例1：加拿大一枝黄花原产北美，最早于1935年作为观赏植物引进，根部发达，连接成片，极易和其他作物争光、争肥，形成强大的生长优势，对绿化灌木乃至棉花、玉米、大豆等农作物产生严重影响案例2：美国白蛾原产北美地区，是一种严重危害林木的害虫。案例3：红火蚁原产南美洲巴拉圭和巴拿马运河一带，繁殖迅速，人被其叮咬后产生灼烧般的疼痛，出现水泡，甚至死亡。红火蚁还会大规模地破坏农业、电网，是世界上100种危害最为严重的外来入侵物种之一。红火蚁于1999年入侵我国台湾，2005年初首次出现在广东。案例4：水浮莲

案例5：恶性杂草南美蟛蜞菊（海南）南美微甘菊（深圳河）

案例6：五爪金龙几乎“绞杀”大榕树生物安全(转基因）风险：转基因作物的特性：快速生长，提高产量和质量，增强抗逆性（抗旱、寒、涝、热、病毒和虫害等），降低成本。基因工程作物中的转基因能通过花粉（风扬或虫媒）所进行的有性生殖过程扩散到其他同类作物，从而造成了环境生物学上的“基因污染”：1、传统作物难以保存；2、天然物种易同化（如：转基因水稻若与近缘的野生种同在一个区域时，野生水稻可能会变成“恶性杂草”。）3、生态平衡受到影响（如：基因杀虫作物产生的毒蛋白可从作物根部渗透到土壤或随落叶落入土中，其毒性至少可以保持7个月，危害生态系统。）呼吁：保护遗传资源!案例1：墨西哥玉米污染(如果一公顷的玉米地种了一单行转基因玉米种子，7年后65％的收成都会是转基因玉米.快餐连锁店的玉米饼含有基因改造玉米，含细菌蛋白，不能被人的消化系统分解，因此会成为体内潜在的过敏原。)

案例2：中国大豆污染（黑龙江）转基因大豆大都抗除草剂、抗病虫。转基因大豆花粉一旦漂移到非转基因大豆上，便产生杂交，对非转基因大豆种源造成污染；如抗除草剂目的基因若漂移到杂草中，万一整合到杂草基因组中，那么杂草也就会抗除草剂。（造成原有的生态平衡被打破，改变物种间的竞争关系。）生物安全管理：把好进口关：从国外引进传统作物种子，必须进行严格检测，防止其含有基因工程的转基因。凡是进口与人类食品有关的产品必须附带证据，说明基因工程技术未在生产中使用，对未经证明的种子禁止进口，要严防活的基因工程生物进口，把转基因彻底拒之门外。确保可靠性。在支持开发基因工程作物前提下，特别要防止它们对环境可能产生的负面影响。任何基因工程作物需经种植试验，只有证明其对周围其他作物是安全的才可种植。防止增殖化。生命繁殖的本质不是基因的复制。要大力开发能防止基因工程作物种子发芽，培育不育的基因工程动物等，限制转基因的进一步发展，使得其不能在自然环境中增殖和扩散。建立缓冲区。在基因工程作物地周围必须具有一定面积的传统作物作为缓冲区，减缓基因污染迅速向四周蔓延。另外，还要尽可能地减少转基因食品所占比例，防止通过食物链进入人体引发有害遗传性状或不利于健康的因素。生物多样性保护的途径

（1992联合国环发大会《生物多样性公约》)

每年5月22日确定为“国际生物多样性日”1）就地保护——以各种自然保护区和风景名胜区的方式，将有价值的自然生态系统和野生生境保护起来，以保护生态系统内生物的繁衍与进化，维持系统内物质能量流动与生态过程。2）迁地保护——仅对单一目标（受高度威胁的动植物）进行拯救保存，避免其灭绝，同时有公众教育意义，如建植物园、动物园。3）离体保护——对遗传种质资源的收集和保存，如细胞库、精子库、种质库、基因库等自然保护区1.概念

为保护特定的自然环境和自然资源，特别是保护珍贵稀有动物、植物资源、保护代表不同自然地带的自然地带的自然环境和生物系统，而划出一定区域加以保护，这种地区叫自然保护区。（核心区、缓冲区、实验区）2.自然保护区的意义

(1)保护自然本底。(2)物种基因库。(3)科学研究的天然实验室。(4)进行公众教育的博物馆。(5)旅游、美学、艺术价值。3、自然保护区的发展世界：1872年最早的自然保护区美国黄石公园。我国：1956年鼎湖山建立了第一个自然保护区，现已有几百个，如吉林长白山、四川卧龙、湖北神龙架等，部分还加入了世界遗产名录和国际生物圈保护区网存在的问题：数量发展快，但总体质量控制不严，全国无统一规划，管理水平较低出路：加强规划、管理、科研、科普教育、宣传等2006年完成营造林面积457万公顷，其中人工造林完成252万公顷。林业重点工程完成营造林面积297万公顷，占全年营造林面积的65%。全民义务植树18.9亿株。截至2006年底，全国共命名国家级生态示范区233个，自然保护区达到2395个，其中国家级自然保护区265