海洋环境生态学重点2018.docx
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1、2018海洋环境生态学 期末复习内容课程内容包括四大部分:人类活动对海洋生态系统的干扰、受损生态系统的修复理论和实践问题、海洋生态系统管理、海洋生态环境保护与可持续发展理论;这四方面相互关联,体现了海洋环境生态学课程的“干扰、修复、管理和可持续发展理念”的核心内容。(1)干扰:人类活动的干扰是造成海洋生态系统受损、退化的重要原因,课程内容包括干扰与干扰生态学;退化生态系统的类型及其成因;人类活动对海洋生态系统的影响;海洋污染与生态环境影响评价等。(2)修复:受损生态系统的修复理论和实践问题包括:受损海洋生态系统的特征;恢复生态学与生态修复;景观生态学基本概念和理论;受损海洋生态系统的修复;生态
2、工程与植物修复技术等。(3)管理:海洋生态系统管理是合理利用海洋生物资源和保持生态系统健康最有效的途径。课程包括:生态系统管理的内涵及基本原则;海洋生态系统管理的内容及途径;海洋生态系统健康;生态规划与设计等。(4)理念:海洋生态环境保护与可持续发展理论包括:全球生态环境问题及特点;人类对环境问题的新思考及行动;可持续发展理论与实践;海洋生态环境保护等。一、名词解释第一章 海洋生物与环境1.协同进化:指一个物种的进化引起另一物种发生变化,而这些变化反过来又引起相关物种的进一步变化,如此形成了种间相互适应、相互作用的共同的协同适应系统。2.生物多样性:指栖息于一定环境的所有动物、植物和微生物物种
3、、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。3.光饱和点:在一定范围内,光合作用的效率与光强成正比,光合作用速率随光强的逐渐增加达到最大值时的光强,即为光饱和点,也称饱和光强。4.生物学零度:有机体必须在温度达到一定界限以上,才能开始发育和生长。因此一般把生物开始发育的最低温度称为生物学零度(或发育起点温度)。第二章 生物圈中的生命系统5.种群:种群是指在一定时间一定空间中同种个体的组合。6.生态位:指物种在生物群落或生态系统中占有的地位和扮演的角色,它包含空间和功能两层含义,空间含义是指物种的栖息空间即栖息地,功能含义是指物种在生物群落或生态系统中所处的地位和扮演的角
4、色。第四章 生态系统生态学7.食物链:指生物之间通过捕食与被食形成一环套一环的链状营养关系。8.营养级:指食物链上的各个环节,也可指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。9.初级生产力:指生态系统中自养生物通过光合作用或化学合成制造有机物的速率。第五章 海洋生态系统服务10.生态系统服务:指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境与效用。第七章 海洋污染与生态环境影响评价11.生物放大:指污染物在生物体内的浓度随着食物链营养级而逐步增大的现象。12.生物浓缩:指生物从环境中吸收某些元素或难分解的化合物,使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度。13.生物积累:指海洋生物从周围环
5、境中蓄积某些元素或难分解的化合物,并随生物的生长发育,浓缩系数不断增加的现象。二、简答、论述题第0章 绪论1.海洋环境面临的主要问题是什么?海洋环境污染和海洋生态破坏。第一章 海洋生物与环境2.简述Gaia假说的基本论点。(1)地球上所有生物都起着调控作用 地球大气的化学成分、地球表面的温度及地表沉积物的氧化还原电位和pH值等是受地球上所有生物总体(biota)的生长和代谢所主动调控的。 根据这一观点,地球上适于生物生存的最初条件并不存在,而是通过生命活动与环境相互作用而发展和创造出来的。(2)地球生态系统能够缓和环境变化并保持稳定性 当地球环境受到人为破坏或自然条件的各种干扰而发生不适合于生
6、物生存的环境变化时,地球上的生命总体就会通过改变其生长、活动和代谢来对这些变化做出相应的反应,来缓和这些变化,保证了整个地球生态系统的稳定性。 生物总体及其环境所组成的系统能够对抗不适合于生物生存的环境变化,继续生存、发展和进化。(3)Gaia假说是一个控制论系统 Gaia假说是一个控制论系统,可说明生物与环境在生物圈规模上相互作用的稳态。 地球历史中,陨星大冲撞至今已发现有30余次,每一次冲撞能量大于1020J,相当于世界核武器贮存在一次核战争释放的总能量的一千倍以上,造成大量物种灭绝以及环境的剧变,但生命与环境持续地存在下来,也说明Gaia假说的合理性。 Gaia假说在当今对全球变化问题(
7、特别是气候调节系统)的研究中也得到检验。 海洋浮游植物产生的二甲基硫(DMS)释放到大气中,促进形成海洋上空的云层。当浮游植物释出的DMS越多,结集的云层就越厚(正反馈),太阳辐射能向空中反射量也就越多,结果将使海洋表层降温,同时植物光合作用对太阳能的利用率降低(负反馈)。如上形成一个调节气候的封闭循环,表明生物对其环境产生主动和积极的影响。3.简述定生藻类对不同波长光的吸收及随水深分布顺序规律。 一般植物进行光合作用时,日光光谱中被利用得最多的是该植物本身颜色(取决于所含的植物色素,如叶绿素等)的补色光。 对于绿色植物或绿藻类来说,其对红、橙光吸收的最多,由于红光等长波长的光在海水中的穿透力
8、较弱,因而潮间带上部主要生长绿藻。红藻等多数主要利用波长较短穿透力强的蓝绿光,因而分布水层较深,褐藻大多介于绿藻和红藻两者之间。 生活于浅水区的各种大型定生藻类经常有依据水深顺序分布的现象,即潮间带上部主要生长绿藻,下面褐藻占优势,更下面则是红藻占优势。 由于光照强度在海水中的衰减,绿藻大多数属阳生藻类,而红藻大多数属阴生藻类。4.简述生态因子作用的一般特征(1)生态因子的综合作用(综合性) 任一生态因子都是在与其他因子的相互影响、相互制约中起作用的,其变化都会在不同程度上引起其他因子的变化。(2)主导因子作用(非等价性) 对生物起作用的诸多因子是非等价的,在诸多环境因子中,有一个生态因子对生
9、物起决定性作用,称为主导因子。主导因子的改变常会引起许多其他生态因子发生明显变化或使生物的生长发育发生明显变化。(3)直接作用和间接作用 区分生态因子的直接作用和间接作用对生物的生长、发育、繁殖及分布很重要。(4)生态因子的阶段性作用(阶段性) 生物生长发育的不同阶段对生态因子的需求不同,具有阶段性的特点。(5)生态因子的不可替代性和补偿作用(不可替代性和互补性) 综合起作用的各因子之间不可替代,一个因子的缺失不能由另一因子来替代。 某一因子的数量不足,可靠另一因子的加强而得到调剂和补偿。第二章 种群生态学5.什么是种群?简述自然种群的基本特征。 种群是指在一定时间一定空间中同种个体的组合。(
10、1)空间分布特征 有一定的分布范围,分布中心各种环境资源条件最合适,种群密度也较高,边缘地区环境资源条件和种群密度的波动则较大。(2)数量特征 种群数量都随时间而变动,并有一定的数量变动规律。正常情况下,种群变动有一个基本范围,这与种群特有的出生率、死亡率、生长率和年龄结构等生物学特性有关。(3)遗传特征 具一定的遗传特征,种内个体之间通过生殖活动交换遗传因子,种群所有个体的基因构成种群的基因库6.简述r选择和K选择者的主要特征。 R对策:又称r选择,指为适应多变的生境,把较多能量用于繁殖,充分发挥内禀增长率(r)的对策;通常出生率高,寿命短,个体小,缺乏保护后代的机制;子代死亡率高,具较强的
11、扩散能力。 K对策:又称K选择,指为适应稳定的生境,把较多能量用于逃避死亡和提高竞争能力,使种群密度较稳定地处于环境负载量(K)附近的对策;通常出生率低、寿命长、个体大,具较完善的保护后代的机制。子代死亡率低,扩散能力较差,种间竞争能力较强。7.简述阿利氏规律及其生态学意义 阿利氏规律:每一生物种群都有最适密度,通常密度过疏和过密对种群的生存与发展都不利。 指导意义:保护珍稀动物,首先要保证其具有一定的密度。第三章 群落生态学8.影响群落结构的因素有哪些?(1)干扰:自然界的干扰、群落成员的干扰、人类的干扰(2)生物因素的影响:种内竞争、捕食(3)空间异质性对群落结构的影响9.简述生物群落演替
12、过程中群落结构与功能的变化。生态系统演替过程往往结构趋于复杂、物种多样性增加、功能更完善和稳定性更增强。 (1)群落中物种的多样性、生化多样性(bio-chemical diversity,指生物量中的有机化合物多样性及群落向环境分泌或排出的产物的多样性)在演替的初期低,越接近顶极越高。 (2)群落中的生物在演替的初期一般为个体小且生活周期短(r选择特征)的种类,越接近顶极阶段,越有一些大型生物种(具K选择特征)加入。 (3)群落的层状结构或局部不均匀性在演替初期不发达,而在顶极阶段则非常发达。 (4)群落生物的生态位重叠在演替过程中逐渐减小,生态位分化程度逐渐增加,互利共生、寄生及其他共存形
13、式的重要性也逐渐增加。 (5)演替初期群落的初级生产量(P)超过群落的呼吸作用(R),即P/R大于1,随着演替发展P/R逐渐接近于l;同时,群落中现存生物量(B)在演替过程中逐渐增多,P/B随着演替的推移从高到低。 (6)群落生物之间的食物联系在演替过程中由较简单的食物链逐渐演变成复杂的食物网,而且有机碎屑在食物联系中的作用也逐渐变得重要。 (7)群落在演替初期营养物质多依靠外部供给,越接近顶极,营养物质的输入越少。 (8)群落的稳定性及抗扰动能力在演替过程中逐渐增加。第四章 生态系统生态学10.简述负反馈调节及其对维护生态平衡的意义。 (1)负反馈指系统的输出反过来使输入得到削弱和减低,从而
14、引起输入逐渐减小,使生态系统中最初所发生的变化不断得到削弱(如种群的密度调节等)。 (2)负反馈可使生态系统达到和保持稳定。相互作用种群间数量的消长是正反馈和负反馈相互作用最明显的例子。 (3)生态平衡是动态平衡(因能量流动和物质循环总在不断进行),并通过生态系统的负反馈调节得到保持。 (4)负反馈的调节有一定限度,超过这个限度,就会引起生态失衡。如强烈的外部干扰以及人类活动(污染、捕捞)都可引起生态失衡,甚至生态系统的崩溃。第五章 海洋生态系统服务11.海洋生态系统服务功能包括哪些?(1)供给功能:指海洋生态系统生产或提供产品的功能:食品生产:指海洋生态系统提供给人类的贝类、鱼类、虾蟹、海藻
15、等海产品的功能。原料生产:指海洋生态系统提供医药原料、化工原料和装饰观赏材料的功能。鱼虾蟹贝藻均可作为医药原料和工业原料。氧气提供:海洋植物通过光合过程生产的氧气,进入大气中提供人类享用。提供基因资源:海洋野生动物为改良养殖品种提供基因资源。(2)调节功能:指调节人类生态环境的生态系统服务功能:气候调节:通过调节空气气温/湿度,生产/吸收温室气体调节气候。废弃物处理:指人类生产、生活产生的废水、废气等通过地面径流、直接排放、大气沉降等方式进入海洋,经过净化最终转化为无害物质的功能。海洋分解、降解、吸收、转化废弃物,可大大减少垃圾处理费用。生物控制:在近海富营养化海区,浮游动物和养殖贝类起到抑制
16、赤潮生物的作用,减少对人体健康的损害。干扰调节:草滩、红树林和珊瑚礁都起到减轻风暴、海浪对海岸、堤坝、工程设施的破坏。(3)文化功能:指人们通过精神感受、知识获取、主观印象、消遣娱乐和美学体验从生态系统中获得的非物质利益。休闲娱乐:海洋提供人们游玩、观光、游泳、垂钓、潜水等方面的功能文化用途:海洋提供影视剧创作、文学创作、教育、美学、音乐等的场所和灵感的功能;科研价值:海洋提供的科研场所和材料的功能。(4)支持功能:保证生态系统服务功能所必需的基础功能。初级生产:通过浮游植物、其它海洋植物和细菌生产固定有机碳,为海洋生态系统提供物质和能量来源。营养物质循环: 氮磷硅等营养物质在海洋生物体、水体
17、和沉积物内部及其相互之间的循环支撑着海洋生态系统的正常运转; 海洋生态系统在全球物质循环过程中为陆地生态系统补充营养物质。通过大气沉降、入海河流、地表径流、排污等方式进入海洋的氮磷等营养物质被海洋生物分解、利用,进入食物链循环,通过收获水产品方式从海洋回到陆地,部分弥补陆地生态系统的损失。物种多样性维持:海洋不仅生活着丰富的生物种群,还为其提供重要的产卵场、越冬场和避难所等庇护场所。如滨海湿地、珊瑚礁就维持着很高的生物多样性。第六章 人类对海洋生态系统的干扰12.以海洋为例,简述退化生态系统有哪些变化特征?(1)种类组成发生变化;(2)群落结构趋于简单化;(3)生物生产力变化,生产力下降,生物
18、量趋于减少;(4)生态系不断朝着异养演替方向发展,相应的功能也不断衰退,正常的能流、物流渠道被阻断,系统的稳定性不断减弱。13.简述海洋生物多样性(海洋生态系统)面临的威胁。(1)海洋生物资源的过度利用:海洋鱼类的过度捕捞、其他海洋生物的过度利用;(2)人类活动对海洋自然环境的破坏:底层拖网对海床环境的破坏、砍伐红树林和改造盐沼滩、珊瑚礁采挖、海洋污染、港工建设对生境的破坏;(3)生物入侵的威胁: 生物入侵的生态学后果:群落结构变化、病害频发; 生物多样性下降:生境退化、原有生态系统崩溃;(4)全球气候变化的潜在威胁:海洋水温上升的效应(海洋环流和上升流的改变,使北极和南大洋海冰生态系统迅速萎
19、缩,引起生物的变化,引起降水等的变化)、海平面上升的效应。14.简述现存海洋生物多样性保护途径。1.制止损害海洋生物多样性的行为 禁止继续过度捕捞海产品和不合理的捕捞方法;禁止不合理的海洋开发活动,避免海洋环境(特别是沿岸环境)继续恶化;严格控制污染物的入海量,按照海洋自净能力接受陆地的各种污染物质;2.建立自然保护区 我国海洋自然保护区的建设包括物种保护区、生态系统保护区、自然遗迹保护区和水产资源保护区4种类型。3.易地保护将稀有种或濒危种转移到受控的人工条件下(如动物园、水族馆等)加以保护,以避免在野外迅速灭绝。第七章 海洋污染与生态环境影响评价15.什么是海洋污染?海洋污染的特点如何?
20、由于人类活动,直接或间接地把物质或能量引入海洋环境,造成或可能造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动(包括渔业)、损坏海水和海洋环境质量等有害影响。 特点: (1)污染源广污染物质多种多样,来源:直接排放入海、江河径流、大气扩散、雨雪沉降 (2)持续性强、危害大海洋是地球上位能最低的区域不能溶解和不易分解物质长期蓄积(如重金属和有机氯农药)海洋生物的富集作用海洋生物把一些毒性本来不大的无机物转化为毒性很强的有机物(如无机汞被转化成甲基汞)污染物质通过食物链传递和放大 (3)扩散范围广 进入海水的污染物在海流的携带下,可在海区、沿岸、河口、大洋之间迁移。 (4)防治困难上述三个特点:污
21、染源广、持续性强、扩散范围广具有很长的积累过程,不易被及时发现需要耗费巨资、经过长期治理才能消除16.简述海洋污染物的迁移和转化过程。 污染物的迁移: 污染物入海后,参与物理、化学和生物过程而产生空间位置的移动,或由一种地球化学相(如海水、沉积物、大气、生物体)向另一种地球相转移的现象。污染物的转化: 污染物由一种存在形态向另一种形态转变。 (1)物理过程 污染物质被河流、大气输送入海,在海气界面间的蒸发、沉降,入海后在海水中的扩散和海流运输,以及颗粒态污染物在海洋水体中的重力沉降等。 (2)化学过程 污染物与环境中的其他物质产生化学作用,如氧化、还原、水解、络合等,使污染物在单一介质中迁移或
22、由一相转入另一相。往往伴随有污染物形态的转变。 (3)生物过程 污染物经海洋生物的吸收、代谢、排泄和通过海洋食物链的传递,以及尸体分解、碎屑沉降与生物在运动过程中对污染物的搬运,构成污染物的迁移转化系统。 微生物对石油等有机物的降解作用和对金属的烷基化作用是重要的生物转化过程。例子: (1)铬 工业废水中的六价铬在迁移入海过程中可以被还原为三价铬,三价铬在河口水域由于介质酸碱度的改变形成氢氧化铬胶体,后者在海水电解质作用下发生絮凝,沉降在河口沉积物中。 由于化学反应和水流搬运,铬在迁移中价态和形态均发生了变化,并由水相转入沉积相。 (2)汞 汞沉淀于靠近排放处。 沉积物中各种形态的汞又可能转化
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- 海洋环境 生态学 重点 2018
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