生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)ppt課件

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《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》課程主要內(nèi)容,第一章 緒論 第二章 生物與環(huán)境 第三章 種群生態(tài) 第四章 群落生態(tài) 第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài) 第六章 應(yīng)用生態(tài)學(xué),1,第五章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài),第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)概述 第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力 第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展與穩(wěn)定 第六節(jié) 全球生態(tài)問(wèn)題域可持續(xù)發(fā)展,2,第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)概述,一 、生態(tài)系統(tǒng) (ecosystem) 的概念 1、生態(tài)系統(tǒng)：在一定空間內(nèi)，生物和非生物成分之間，通過(guò)不斷的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)而相互作用、相互依存，構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。 生態(tài)系統(tǒng)由英國(guó)Tansley A.G. （1935年）提出。 生態(tài)系統(tǒng)的核心是生物群落。 生態(tài)系統(tǒng)已成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)最重要的概念。 生態(tài)系統(tǒng)是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的重要研究對(duì)象。,3,二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分,1、非生物環(huán)境（abiotic environment） 無(wú)機(jī)元素和化合物：C、H、O2、N2及礦質(zhì)鹽分等。 有機(jī)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類、腐殖質(zhì)等。 氣候因子：光、熱、水、空氣、壓力等。 2、生物成分（biotic components） （1）生產(chǎn)者：綠色植物、藻類、光能和化能細(xì)菌。 （2）消費(fèi)者：異養(yǎng)生物包括各種動(dòng)物（草食、肉食、大型食肉），特殊的如腐食消費(fèi)者和寄生動(dòng)物。 （3）分解者：異養(yǎng)生物如細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物等。,4,三、生態(tài)系統(tǒng)的功能,1、能量流動(dòng) 綠色植物通過(guò)光合作用固定的能量，成為世界上一切生活有機(jī)體進(jìn)行生命活動(dòng)的能量來(lái)源。光合作用積累能量的過(guò)程就是初級(jí)生產(chǎn)，初級(jí)產(chǎn)品被動(dòng)物逐級(jí)取食，一些動(dòng)植物的廢棄物被微生物利用，大部分能量散失到系統(tǒng)以外，只有一小部分儲(chǔ)存在下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 2、物質(zhì)循環(huán) 在能量的推動(dòng)下，環(huán)境中的無(wú)機(jī)物經(jīng)光合作用形成生物有機(jī)體物質(zhì)，并通過(guò)食物鏈而流動(dòng)，最后被微生物還原為無(wú)機(jī)物質(zhì)，歸還環(huán)境，重新被吸收利用。 3、信息傳遞：生態(tài)系統(tǒng)中的信息室指引生物行為和生理變化的“信號(hào)”，動(dòng)植物通過(guò)各自特殊的方式感知外界的變化，以此調(diào)節(jié)自己的行為。,5,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般模型,6,一、生態(tài)系統(tǒng)中能源及能流途徑 1、生態(tài)系統(tǒng)中的能源 太陽(yáng)輻射能是生態(tài)系統(tǒng)中的能量的最主要來(lái)源。 紅外線產(chǎn)生熱效應(yīng)，形成生物的熱環(huán)境；紫外線具有消毒滅菌和促進(jìn)維生素D 生成的生物學(xué)效應(yīng)；可見(jiàn)光為植物光合作用提供能源。 除太陽(yáng)輻射外，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生作用的一切其他形式的能量統(tǒng)稱為輔助能。 輔助能分為自然輔助能（如潮汐作用、風(fēng)力作用、降水和蒸發(fā)作用）和人工輔助能（如施肥、灌溉）。,第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),7,輔助能不能直接轉(zhuǎn)換為生物化學(xué)潛能，但可以促進(jìn)輻射能的轉(zhuǎn)化，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中光合產(chǎn)物的形成、物質(zhì)循環(huán)、生物的生存和繁殖起著極大的輔助作用。 2、生態(tài)系統(tǒng)中的能流路徑 路徑為：能量以日光形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質(zhì)形式貯存起來(lái)的能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動(dòng)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)，以動(dòng)物、植物物質(zhì)中的化學(xué)能形式貯存在系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，離開(kāi)生態(tài)系統(tǒng)；或經(jīng)消費(fèi)者和分解者的呼吸釋放的熱能自系統(tǒng)中丟失。,8,二、熱力學(xué)定律 生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換符合兩大定律： 1）熱力學(xué)第一定律（能量轉(zhuǎn)化和守恒） 能量既不能消失，也不能憑空產(chǎn)生，它只能以嚴(yán)格的當(dāng)量比例，由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。 2）熱力學(xué)第二定律（能量衰變定律或能量逸散定律） 生態(tài)系統(tǒng)的能量在轉(zhuǎn)化、流轉(zhuǎn)過(guò)程中總存在衰變、逸散的現(xiàn)象，即總有一部分從濃縮的有效態(tài)變?yōu)橄♂尩牟荒芾玫臓顟B(tài)。 能量沿食物鏈方向流動(dòng)，逐級(jí)遞減。 每經(jīng)一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的剩余能量為原有能量的1/10，其余的都消耗了。,9,1、Food Chain,生產(chǎn)者最基本和最關(guān)鍵,消費(fèi)者是不可缺少的成分;各成分之間的聯(lián)系是營(yíng)養(yǎng). 1、食物鏈：生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì),通過(guò)一系列取食和被取食關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞,生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序。 由于能量在傳遞過(guò)程中損失很大，因此食物鏈一般由4~ 5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)組成。,三、食物鏈和食物網(wǎng),10,食物鏈中每一個(gè)生物成員稱為營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 食物鏈類型 1）捕食食物鏈：指一種活的生物取食另一種活的生物所構(gòu)成的食物鏈。食物鏈以生產(chǎn)者為起點(diǎn)。 2）腐生性食物鏈：以動(dòng)、植物的遺體或糞便為食物鏈起點(diǎn)，也稱分解鏈。 如動(dòng)植物遺體或糞便→ 真菌、細(xì)菌→ 原生動(dòng)物→ 土壤動(dòng)物→ 節(jié)肢動(dòng)物。 3）寄生性食物鏈：生物間以寄生物與寄主的關(guān)系而構(gòu)成食物鏈。它以大型動(dòng)物為食物鏈起點(diǎn)。 如哺乳類或鳥(niǎo)類→ 跳蚤→ 原生動(dòng)物→ 細(xì)菌→ 病毒。 4）混合食物鏈：包含活食性和腐食性的生物。 如稻田草→牛，牛糞-養(yǎng)蚯蚓，蚯蚓-雞，雞 。,11,四、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和能量金字塔,（1）營(yíng)養(yǎng)級(jí) 營(yíng)養(yǎng)級(jí)是食物網(wǎng)內(nèi)從生物到生物的消費(fèi)者階梯，處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上所有生物種的總和。 營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過(guò)6 級(jí)；為了分析方便，常根據(jù)動(dòng)物的主要食性來(lái)決定它們的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 生產(chǎn)者（綠色植物等）為第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；所有以生產(chǎn)者為食的動(dòng)物（即一級(jí)消費(fèi)者）為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。二級(jí)消費(fèi)者為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)。以此類推。,12,生態(tài)金字塔,類型： 數(shù)量金字塔 生物量金字塔 能量金字塔,能量,能量流失,能量金字塔,（2）生態(tài)金字塔：由于能量經(jīng)過(guò)一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)被凈同化的部分要大大少于前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)由低到高、其個(gè)體數(shù)目、生物量或所含能量就呈現(xiàn)塔形分布，稱為 ~ 。,13,能量錐體保持金字塔形，因?yàn)槟芰恐鸺?jí)減少。 生物量和數(shù)量錐體有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。 1/10定律：在自然生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量的轉(zhuǎn)化，大致十分之一轉(zhuǎn)移到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，以組成生物量，十分之九被消耗掉，因而稱為十分之一定律，或林得曼（Lindeman)定律。,14,五、生態(tài)效率,生態(tài)效率：各種能流參數(shù)中的任何一個(gè)參數(shù)在營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間或營(yíng)養(yǎng)級(jí)內(nèi)部的比例。特指某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量輸出和輸入間的比率。 1、常用的幾個(gè)能量參數(shù) 1）攝取量（I）：一個(gè)生物所攝取的能量。對(duì)植物來(lái)說(shuō)就是光合作用所吸收的日光能；對(duì)動(dòng)物而言就是動(dòng)物吃進(jìn)的食物能。 2）同化量（A）：動(dòng)物消化道內(nèi)被吸收的能量；分解者對(duì)細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收能；植物光合作用所固定的日光能，即總初級(jí)生產(chǎn)量（GP）。,15,3）呼吸量（R）：生物在呼吸等新陳代謝和各種活動(dòng)中所消耗的全部能量。 4）生產(chǎn)量（P）：生物呼吸消耗后所凈剩的同化能量值。它以有機(jī)物質(zhì)的形式積累在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。P=A-R 2、營(yíng)養(yǎng)級(jí)之內(nèi)生態(tài)效率 1）同化效率= 被植物固定的能量/ 吸收的日光能 =被動(dòng)物吸收的能量/ 動(dòng)物的攝食能 一般肉食性動(dòng)物的同化效率高于植食性動(dòng)物。,16,2） 生長(zhǎng)效率，包括組織生長(zhǎng)效率和生態(tài)生長(zhǎng)效率。 組織生長(zhǎng)效率= n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量/n 營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化能量 生態(tài)生長(zhǎng)效率= n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的攝入量 生長(zhǎng)效率通常：植物 〉動(dòng)物；小型動(dòng)物 〉大型動(dòng)物；幼年的 〉年老的；變溫動(dòng)物 〉恒溫動(dòng)物；組織生長(zhǎng)效率 〉生態(tài)生長(zhǎng)效率。 3、營(yíng)養(yǎng)級(jí)位之間生態(tài)效率 1）消費(fèi)效率（或利用效率） 消費(fèi)效率=（n+1）營(yíng)養(yǎng)級(jí)的攝入量/ n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量 利用效率= （n+1）營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/ n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量,17,2）林德曼效率 林德曼效率=n+1營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化能量 或生態(tài)生長(zhǎng)效率= n+1營(yíng)養(yǎng)級(jí)的攝取量/n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的攝入量 相當(dāng)于同化效率、生長(zhǎng)效率和消費(fèi)效率的乘積。 林德曼效率的比值大約為1/10，不同的生態(tài)系統(tǒng)不一樣，高可達(dá)30%，低則1%或更低。,18,第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,一、生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn) 1、初級(jí)生產(chǎn)的基本概念 初級(jí)生產(chǎn)：生產(chǎn)者（主要為綠色植物）把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過(guò)程。也稱第一性生產(chǎn)。 初級(jí)生產(chǎn)量（第一性生產(chǎn)量）：植物所固定的太陽(yáng)能或所制造的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量。 凈初級(jí)生產(chǎn)量(NP)：在初級(jí)生產(chǎn)過(guò)程中，植物固定的能量一部分被植物自己呼吸消耗掉，剩下的可用于植物的生長(zhǎng)和生殖的這部分生產(chǎn)量。,19,凈初級(jí)生產(chǎn)量代表著植物凈剩下來(lái)可供生態(tài)系統(tǒng)中其它生物（主要是各種動(dòng)物和人）利用的能量。 總初級(jí)生產(chǎn)量(GP)：包括呼吸消耗在內(nèi)的全部生產(chǎn)量。 GP = NP+R GP—總初級(jí)生產(chǎn)量；NP—凈初級(jí)生產(chǎn)量；R—呼吸消耗的能量。 生產(chǎn)率(productivity rate)[或生產(chǎn)力(productivity)] ：植物群落在一定時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)積累的速率。 現(xiàn)存量：指綠色植物初級(jí)生產(chǎn)量被植食動(dòng)物取食及枯枝落葉掉落后所剩下的存活部分。,20,生產(chǎn)量（production）：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積上有機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)量。有速率的概念。單位（g/m2.a; J/m2.a) 生物量(biomass)、：某一時(shí)刻調(diào)查時(shí)單位面積上積存的有機(jī)物質(zhì)。生物量只指有生命的活體，單位（個(gè)/m2；g/m2；J/m2） 全球陸地凈初級(jí)生產(chǎn)量總計(jì)為每年115×109 噸干物質(zhì)；全球海洋初級(jí)生產(chǎn)量總計(jì)為每年55×109 噸干物質(zhì)。,21,2、全球初級(jí)生產(chǎn)量概況及分布特點(diǎn) （1）陸地比水域的初級(jí)生產(chǎn)量大。 陸地占地球表面1/3，而初級(jí)生產(chǎn)量占全球的2/3。主要原因是海洋中的大洋區(qū)缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其生產(chǎn)力很低，有“海洋荒漠之稱”。 （2）陸地上初級(jí)生產(chǎn)量有隨緯度增加逐漸降低的趨勢(shì)。 以熱帶雨林生產(chǎn)力為最高。 由熱帶雨林?溫帶常綠林 ?落葉林 ? 北方針葉林?稀樹(shù)草原 ?溫帶草原 ?荒漠，依次減少。 太陽(yáng)輻射、溫度和降水是導(dǎo)致初級(jí)生產(chǎn)量隨緯度增大而降低的原因。,22,（3）海洋中初級(jí)生產(chǎn)量由河口灣向大陸架和大洋區(qū)逐漸降低。 河口灣由于有大陸河流的輔助輸入，它們的凈初級(jí)生產(chǎn)力平均為1500 g/m2.yr，產(chǎn)量較高。 （4）全球初級(jí)生產(chǎn)量可劃分為三個(gè)等級(jí)。 ① 生產(chǎn)量極低區(qū)域。如大部分海洋和荒漠。 ② 中等生產(chǎn)量區(qū)域。如許多草地、沿海區(qū)域、深湖和一些農(nóng)田，生產(chǎn)量為2.09×106~4.19×106 J/m2.yr。 ③ 高生產(chǎn)量的區(qū)域。如大部分濕地、河口灣、泉水、熱帶雨林和精耕細(xì)作的農(nóng)田、沖積平原的植物群落等，生產(chǎn)量較高。 熱帶森林僅覆蓋地球5%的面積，但生產(chǎn)量占全球總生產(chǎn)量的28%。有的水域、河口灣、海藻床和珊瑚礁等面積僅占0.4%，但其生產(chǎn)量達(dá)全球的2.3%。,23,3、影響初級(jí)生產(chǎn)力的主要因子 （1）環(huán)境條件 影響的初級(jí)生產(chǎn)力的環(huán)境因素除日光外，還有三種重要物質(zhì)：水、二氧化碳和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，和兩種重要的環(huán)境調(diào)節(jié)物質(zhì)（溫度和氧氣） （2）生物群落的內(nèi)在因素：初級(jí)生產(chǎn)者對(duì)日光的吸收、利用能力、群落物種的結(jié)構(gòu)的多樣性、初級(jí)生產(chǎn)的消費(fèi)和分配狀況等對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力也有重要影響，這些因素決定了理論生產(chǎn)力的實(shí)現(xiàn)程度。 （3）補(bǔ)加能源的作用。 添加太陽(yáng)能以外的其他形式的輔助能，可提高作物對(duì)光能的利用，從而增加初級(jí)生產(chǎn)力。,24,二、生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn) 次級(jí)生產(chǎn)量的概念及生產(chǎn) 次級(jí)生產(chǎn)量：生態(tài)系統(tǒng)中初級(jí)生產(chǎn)以外的生物生產(chǎn)，即消費(fèi)者利用初級(jí)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行新陳代謝，經(jīng)過(guò)同化作用形成異類生物自身物質(zhì)的生產(chǎn)量，稱為次級(jí)生產(chǎn)量，亦稱第二性生產(chǎn)量。 I = FU+R+P ? P = I-FU-R 同化效率 = A / I ； 生長(zhǎng)效率 = P / A I- 攝取量； A-同化量； R-呼吸量； P-生產(chǎn)量； FU-糞尿能量。,25,第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),一、物質(zhì)循環(huán)的概念 物質(zhì)循環(huán)：指各種化學(xué)元素在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至生物圈里，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，又從生物體再回歸到環(huán)境，不斷地進(jìn)行著流動(dòng)和循環(huán)的過(guò)程。又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。 二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn) 可循環(huán)利用；質(zhì)能守恒和物質(zhì)不滅。,26,三、物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系 生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)與能量流動(dòng)是互相依存，互相制約，密不可分的。 能量在生態(tài)系統(tǒng)中是被消耗、單向流動(dòng)，不可逆的。而物質(zhì)循環(huán)是可逆多向的，可返回原來(lái)的化學(xué)形態(tài)，并可逃循、脫離生態(tài)系統(tǒng)。 四、生物地球化學(xué)循環(huán)的類型 （1）氣相型：其貯存庫(kù)是大氣和海洋。氣相循環(huán)把大氣和海洋相聯(lián)系，循環(huán)迅速，具有明顯的全球性。 如 CO2、N2、O2 和水等。氣相循環(huán)與全球性三個(gè)環(huán)境問(wèn)題（溫室效應(yīng)，酸雨，臭氧層破壞）密切相關(guān)。,27,（2）沉積型：礦物元素貯存在地殼里。經(jīng)過(guò)自然風(fēng)化和開(kāi)采冶煉，從巖石中釋放出來(lái)為植物吸收，并沿食物鏈轉(zhuǎn)移，經(jīng)微生物的分解再返回環(huán)境。一部分在土壤中，一部分隨水匯入海洋，經(jīng)過(guò)沉降、淀積和成巖作用變成巖石，當(dāng)巖石被抬升并遭受風(fēng)化作用時(shí)，該循環(huán)才算完成。 這類循環(huán)緩慢易受干擾。沉積循環(huán)通常無(wú)全球性影響。,28,1、水循環(huán) 水循環(huán)是各種物質(zhì)循環(huán)的中心循環(huán)。 植被在水循環(huán)中起重要作用。,水循環(huán)通過(guò)地表徑流將各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)搬到另一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，補(bǔ)充某些生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足。,五、幾種重要物質(zhì)的循環(huán)及其與全球變化,29,（1）水循環(huán)途徑：水受到太陽(yáng)輻射而蒸發(fā)進(jìn)入大氣，并聚集為云、雨、雪、霧等形態(tài)，其中一部分降至地表。到達(dá)地表的水：1）一部分直接流入江河，匯入海洋；2）一部分滲入土壤：為植物吸收利用，通過(guò)地下逕流進(jìn)入海洋。,植物吸收的水分中，大部分用于蒸騰，小部分為光合作用形成同化產(chǎn)物，進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，后經(jīng)過(guò)生物呼吸與排泄返回環(huán)境。,水循環(huán),30,（2）水循環(huán)的調(diào)節(jié)： 靠蒸發(fā)與降水來(lái)調(diào)節(jié)。 （3）人類對(duì)水循環(huán)的影響： 修筑水庫(kù)等可擴(kuò)大自然蓄水量；而圍湖造田又使自然蓄水容積減?。坏叵滤倪^(guò)度開(kāi)采利用，使某些地下水位和水質(zhì)量下降，如我國(guó)許多北方城市的地下水分布出現(xiàn)“漏斗”。,31,2、碳循環(huán) 全球碳貯存量約26×1015噸，絕大部分以碳酸鹽的形式禁錮在巖石圈中。生物可直接利用的碳以CO2形式存在。 （1）碳循環(huán)途徑,① 植物通過(guò)光合作用，把大氣中的CO2固定，轉(zhuǎn)化為碳水化合物； ② 光合作用產(chǎn)物供各營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用、重組、呼吸、分解等，以CO2形式回到大氣；,碳循環(huán),32,③ 通過(guò)燃燒煤炭、天然氣、石油等產(chǎn)生的CO2 。 碳以動(dòng)植物有機(jī)體形式深埋地下，在還原條件下，形成化石燃料，進(jìn)入地質(zhì)大循環(huán)。當(dāng)人們開(kāi)采利用化石燃料時(shí)，CO2被再次釋放進(jìn)入大氣。 ④ 脫離循環(huán)，被永久禁錮。 （2）碳在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)不平衡引起的生態(tài)效應(yīng) CO2 增加，引起溫室效應(yīng)，致使全球變暖，將產(chǎn)生對(duì)6 個(gè)生物層次的潛在影響： 1）生物圈：海平面上升，淹沒(méi)海岸濕地，陸地生物區(qū)變化。,33,2）生態(tài)系統(tǒng) ●農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)：農(nóng)作物減產(chǎn)；病蟲(chóng)害加重；影響牲畜食。 ●森林生態(tài)系統(tǒng)：導(dǎo)致干旱、增加森林大火風(fēng)險(xiǎn)。森林害蟲(chóng)增加，影響森林對(duì)物質(zhì)的吸收。 ●水生生態(tài)系統(tǒng)：使海洋靜水層和沉淀層的微生物活動(dòng)加快，水中含氧量減少，影響許多海洋動(dòng)物的生存；導(dǎo)致藻類繁殖速度加快，使魚(yú)類產(chǎn)量減少。,34,（3）保持碳循環(huán)相對(duì)平衡的生態(tài)對(duì)策 1） 減少CO2 的排放 提高能源的利用效率 — 發(fā)電、采用高效先進(jìn)技術(shù)； 大力發(fā)展不含碳的能源和低碳能源代替煤炭 — 水力發(fā)電、核能發(fā)電； 充分利用各種再生能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等）、天然氣、生物能（如沼氣利用）等。 2） 大力開(kāi)展對(duì)CO2 的吸收，固定和利用 海洋交換吸收、陸地植樹(shù)種草、保護(hù)森林植被。,35,3、有毒有害物質(zhì)的循環(huán) 有毒有害物質(zhì)的循環(huán)的定義：指那些對(duì)有機(jī)體有害的物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)食物鏈富集或被分解的過(guò)程。 生物放大（生物富集）：環(huán)境中某元素或難分解化合物通過(guò)食物鏈，在生物體中的濃度隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高而逐漸增大的現(xiàn)象。 有毒物質(zhì)（如DDT、重金屬元素）進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，沿著食物鏈在生物體內(nèi)富集濃縮，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，生物體內(nèi)有毒物質(zhì)的殘留濃度愈高。,36,DDT的富集作用,37,第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展與穩(wěn)定,一、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件 1、系統(tǒng)的多樣性 2、干擾 3、生態(tài)系統(tǒng)的演化階段 1）正過(guò)度狀態(tài) 2）穩(wěn)定狀態(tài) 3）負(fù)過(guò)度狀態(tài) 4、環(huán)境的影響,38,二、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié) 反饋分為正反饋和負(fù)反饋。 負(fù)反饋調(diào)節(jié)使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定，較常見(jiàn)。 正反饋調(diào)節(jié)使生態(tài)系統(tǒng)偏離加劇，比較少見(jiàn)。 生態(tài)系統(tǒng)具有負(fù)反饋的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，因此生態(tài)系統(tǒng)通常會(huì)保持自身的生態(tài)平衡。,39,三、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)機(jī)制 個(gè)體水平的生態(tài)適應(yīng)機(jī)制； 個(gè)體的生理、遺傳適應(yīng)；形成生活型、生態(tài)型等增加物種多樣性提高資源利用率。 種群水平的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制；（種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)平衡） 群落水平的種間關(guān)系機(jī)制； 生物種間通過(guò)相互作用，調(diào)節(jié)彼此間的種群數(shù)量和對(duì)比關(guān)系，同時(shí)又受到共同的最大環(huán)境容量的制約。 系統(tǒng)水平的自組織機(jī)制。,40,四、生態(tài)平衡 1、生態(tài)平衡：指生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。 在這種狀態(tài)下，其結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定，能量輸入、輸出穩(wěn)定；在外來(lái)干擾下，通過(guò)自然調(diào)節(jié)（或人為調(diào)控）能恢復(fù)原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。 2、生態(tài)平衡的特征： ① 動(dòng)態(tài)平衡； ② 整體性。生態(tài)平衡是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的體現(xiàn)。,41,3、生態(tài)平衡的失調(diào)和破壞 當(dāng)外來(lái)干擾超越生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力，而不能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的現(xiàn)象稱為生態(tài)失調(diào)，或生態(tài)平衡破壞。,1、生態(tài)失衡發(fā)生的原因 1）生物種類的改變。 生態(tài)系統(tǒng)中引進(jìn)一個(gè)新種或某個(gè)主要成分突然消失，都可能給生態(tài)系統(tǒng)造成巨大影響。 據(jù)估計(jì)，每消失1 種植物，將引起相關(guān)的20~30種動(dòng)物隨之消失。,42,原因 2）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破壞（物種減少、食物鏈破壞）。如森林和植被的破壞，不僅減少了固定太陽(yáng)能量，必將引起異養(yǎng)生物的大量死亡。,森林和植被的破壞,43,原因 3）環(huán)境破壞，污染物增加。如不合理的資源利用、水土流失、氣候干燥、水源枯涸等，都會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)失調(diào)，生態(tài)平衡遭到破壞。,水源枯涸,環(huán)境污染,44,2、生態(tài)失調(diào)的標(biāo)志 生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降；資源退化；污染物增多；災(zāi)害增多；生物多樣性下降。 3、解決生態(tài)平衡失調(diào)的對(duì)策 時(shí)刻關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)，盡早發(fā)現(xiàn)失調(diào)信號(hào)。以生態(tài)學(xué)原理為指導(dǎo)保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，預(yù)防生態(tài)失調(diào)。 1）協(xié)調(diào)人與自然的矛盾，實(shí)行利用和保護(hù)兼顧的策略。 其原則是： ① 收獲量要小于凈生產(chǎn)量； ② 保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)機(jī)制（保護(hù)森林植被，保護(hù)生物多樣性）；,45,③ 用養(yǎng)結(jié)合； ④ 實(shí)施生物能源的多級(jí)利用。 2）提高生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力，建設(shè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的人工生態(tài)系統(tǒng)。 3）注意政府的干預(yù)和政策的調(diào)節(jié)。 4）正確處理幾種關(guān)系： ① 正確處理保持生態(tài)平衡與開(kāi)發(fā)資源的關(guān)系； ② 正確安排環(huán)境供需相對(duì)平衡； ③ 維持生物間的制約關(guān)系； ④ 妥善處理部分與全局的關(guān)系，使生態(tài)系統(tǒng)處于優(yōu)化狀態(tài)。,46,,世界陸地主要植被及生態(tài)系統(tǒng)的類型,1. 熱帶雨林 2. 亞熱帶常綠闊葉林 3. 溫帶落葉闊葉林 4. 北方針葉林 5. 草原 6. 沙漠 7. 苔原/凍原,47,,1、熱帶雨林,48,熱帶雨林生物多樣性及其豐富,49,2. 亞熱帶常綠闊葉林,50,3. 溫帶落葉闊葉林 Temperate Deciduous Forest/ Summer Green Broad-leaved Forest,51,3. 溫帶落葉闊葉林 Temperate Deciduous Forest/ Summer Green Broad-leaved Forest,52,4. 北方針葉林 Boreal Forest,53,草原 1. Steppe(歐亞大陸草原） 2. Prairie（北美大陸草原） 3. Pampas（南美草原） 4. Savanna（稀樹(shù)草原） 5. Meadow（草甸草原）,54,草原 1. Steppe(歐亞大陸草原） 2. Prairie（北美大陸草原） 3. Pampas（南美草原） 4. Savanna（稀樹(shù)草原） 5. Meadow（草甸草原）,55,6. 沙漠、荒漠 Desert,7. 苔原/凍原 Tundra,56,第六節(jié) 全球生態(tài)問(wèn)題及可持續(xù)發(fā)展,一 、全球生態(tài)問(wèn)題 二、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)農(nóng)業(yè),57,人口增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境的人口承載容量,1999年世界人口突破了60億大關(guān)。到2050年將達(dá)到100多億 。 從1800年到2000年間，中國(guó)人口增長(zhǎng)總體上是按指數(shù)增長(zhǎng)模型進(jìn)行的。 按照中國(guó)人口戰(zhàn)略的第一個(gè)目標(biāo)，到2030年，將爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)人口數(shù)量的“零增長(zhǎng)”,地球上的自然資源對(duì)于人口的供養(yǎng)是有限的！,人類活動(dòng)對(duì)生物圈的影響,58,土地資源壓力 水資源壓力 能源危機(jī) 森林資源減少 環(huán)境污染加劇,資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化,59,大氣中CO2捕捉熱量的方法與溫室類似，大氣中的二氧化碳能夠阻止地面向空間輻射熱量，導(dǎo)致大氣層增溫，形成了溫室效應(yīng)。,資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境污染加劇,60,許多化學(xué)物質(zhì)對(duì)食物鏈上的影響正在增強(qiáng)。例如DDT可以聚集在生物組織內(nèi)，特別是動(dòng)物的脂肪中。,資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化,環(huán)境污染加劇,當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入人體后將增加人類患癌癥和其他疾病的可能性，并對(duì)大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長(zhǎng)期影響,61,生態(tài)平衡和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的策略,人工改造的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。,在人工生態(tài)系統(tǒng)中，病蟲(chóng)害可以很容易找到并聚集在一小片地域上，接著在大量單一的動(dòng)植物種群中迅速傳播，造成嚴(yán)重的危害。最近大規(guī)模發(fā)生在歐洲等地的口蹄疫和瘋牛病，導(dǎo)致一些國(guó)家畜牧業(yè)遭到滅頂之災(zāi)，就是這樣例證 。,保持一定比例的自然生態(tài)系統(tǒng)和維持全球整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡對(duì)人類是有利的。,62,核心思想：建立在生態(tài)平衡和持續(xù)基礎(chǔ)上健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 可持續(xù)發(fā)展總體策略的內(nèi)容包括人口、生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)3方面多項(xiàng)政策和行動(dòng)計(jì)劃。,生態(tài)平衡和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的策略,可持續(xù)發(fā)展的理論和戰(zhàn)略,生態(tài)文明——在人類科學(xué)技術(shù)生態(tài)化水平上達(dá)到人與自然的真正和諧。,63,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題,石油燃燒和農(nóng)藥、化肥造成的空氣、土壤與水污染問(wèn)題； 農(nóng)藥的使用破壞了天敵與有害生物之間的平衡，而且由于廣譜殺蟲(chóng)劑的普遍使用使許多生物類群受到毒害，生物多樣性降低； 土壤結(jié)構(gòu)破壞、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生重要影響；,64,生態(tài)農(nóng)業(yè)的概念和特點(diǎn),生態(tài)農(nóng)業(yè)：生態(tài)農(nóng)業(yè)是按照生態(tài)學(xué)原理和經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果和現(xiàn)代管理手段，以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的有效經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的，能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。 生態(tài)農(nóng)業(yè)的基本特點(diǎn)： 1、綜合性 2、多樣性 3、 高效性 4、 持續(xù)性,65,我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要特點(diǎn)與類型,1、立體種養(yǎng)殖類型 2、物質(zhì)循環(huán)利用型 3、生物相克避害類型 4、生態(tài)環(huán)境綜合整治類型 5、資源開(kāi)發(fā)利用型 6、區(qū)域整體規(guī)劃類型,66,生態(tài)農(nóng)業(yè),67,本章思考題： 1、名詞解釋：生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈、食物網(wǎng)、營(yíng)養(yǎng)級(jí)、1/10定律、初級(jí)生產(chǎn)量、次級(jí)生產(chǎn)量 2、生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)。 3、初級(jí)生產(chǎn)量的限制因素有哪些？作水域和陸地兩大生態(tài)系統(tǒng)間的比較。 4、初級(jí)生產(chǎn)量測(cè)定方法有哪些？ 5、分解過(guò)程的特點(diǎn)和速率決定于哪些因素？ 6、自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)和異養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)別有哪些？ 7、簡(jiǎn)述水的循環(huán)？ 8、簡(jiǎn)述碳的循環(huán)？,68,簡(jiǎn)述磷的循環(huán)？ 氣體型循環(huán)物質(zhì)與沉積型循環(huán)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)有哪些異同？ 有毒物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)有哪些特點(diǎn)？ 生態(tài)系統(tǒng)有哪些功能？ 舉例分析我國(guó)垂直地帶性更替規(guī)律。 分析我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)類型的緯向地帶性和經(jīng)度地帶性更替規(guī)律。,69,