生态学基础学习.pptx

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1、第一节第一节 生态学的含义及其发展生态学的含义及其发展第1页/共81页德国生物学家黑格尔（ErnstHaeckel）1869年在有机体普通形态学一书中首先提出。（1）定义：定义：研究生物与其生活的环境之间相互研究生物与其生活的环境之间相互关系和作用机理的科学。关系和作用机理的科学。生物生物：动物、植物、微生物动物、植物、微生物（包括人类在内）环境环境：空气、阳光、水空气、阳光、水、土壤等.相互关系：作用与反作用；对立与统一；相互制约与相互依赖；物质循环与能量循环等一生态学一生态学(ecology)ecology)的含义的含义第2页/共81页 现代生态学现代生态学是一门多学科的自然科学，它研究生

2、命系统与环境系统之间相互作用相互作用的规律及机理。自然科学自然科学社会科学社会科学生态学物理、化学、数学、地理、气象、海洋、湖泊、动植物、微生物、遗传等经济、法律、社会学、系统工程、人文科学等第3页/共81页二、生态学二、生态学(ecology)ecology)的发展的发展（了解）（了解）（一）生物学分支学科阶段（一）生物学分支学科阶段（1866-1960）1、个体生态学-以生物个体为研究对象。2、种群生态学-以生物种群为研究对象。3、群落生态学-以生物群落为研究对象。4、生态系统生态学-以“群落+环境”为研究对象。不同种生物总和同种生物总和第4页/共81页（二）综合性学科阶段：（1960-至

3、今）1.从定性探索生物与环境的相互作用到定量研究；从描述性科学走向实验科学。与过去相比较，现代生态学具有下列特点2.生态学的研究重点，从个体水平转移到种群和群落，进而发展到以生态系统研究为中心。3.生态学原理与人类的各个实验领域结合得更加紧密。4.生态学与相邻学科相互交融，扩大了生态学领域：化学生态学、经济生态学第5页/共81页第二节第二节 生态系统的概念与组成生态系统的概念与组成 （重点）（重点）第6页/共81页1、生态系统是指任何一个生物群落与周围非生物环境的综合体，是生命系是指任何一个生物群落与周围非生物环境的综合体，是生命系统和环境系统在特定空间的组合。生态系统统和环境系统在特定空间的

4、组合。生态系统=非生物环境非生物环境+生物群落生物群落 个体总和不同种生物总和 一、一、生态系统的概念生态系统的概念生物个体Individual种种 群群Population群群 落落Community生态系统生态系统Ecosystem 群落与环境综合第7页/共81页二、生二、生 态系态系 统的统的 组组 成成生物成分：生物成分：1.生产者生产者生产者生产者：主要指绿色植物，可利用光合作 用合成有机物3.3.消费者：主要指以其他生物或有机物质为食的动物2.2.分解者分解者分解者分解者：细菌和真菌等，可使生物体分解为无机物质。再 供给生产者 生态系统由生物成分和非生物成分组成非生物成分：包括环境

5、各要素：非生物成分：包括环境各要素：阳光、大气、水阳光、大气、水 二氧化碳、土壤、矿物质等。供生产者合成有机物用。二氧化碳、土壤、矿物质等。供生产者合成有机物用。第8页/共81页 生产者在生态系统中的作用 一是构成生态系统的基础 二是消费者惟一的食物来源提供者 分解者在生态系统中的作用 使生态系统得以循环，能量得以流动.没有分解者，则生产者缺乏养分，无法自养，不能生存第9页/共81页第10页/共81页消费者：靠生产者和有机物为生（1）草食动物：一级消费者（初级消费者）（2）肉食动物：二级消费者（4）寄生动物：寄生在其它动、植物体内，靠吸 取宿主营养为生。（5）腐食动物：以腐烂的动、植物残体为食

6、（6）杂食动物：既吃植物也吃动物如麻雀、熊等（3）食肉动物：三级消费者第11页/共81页 一一是实现是实现物质和能量的传递；物质和能量的传递；如草兔子狼 二是实现二是实现物质的再生产；物质的再生产；如植物通过食草 动物转变为动物蛋白 三是对三是对整个生态系统有自动调节整个生态系统有自动调节的能力，尤的能力，尤其是对生产者过度生长、繁殖起控制作用。其是对生产者过度生长、繁殖起控制作用。消费者在生态系统中的作用：第12页/共81页三、生态系统的类型三、生态系统的类型：（了解（了解）1 1、按环境性质划分：、按环境性质划分：陆地生态系统陆地生态系统淡水生态系统淡水生态系统：湖泊、河流海洋生态系统海洋

7、生态系统（海岸、河口、大洋、海底）森林生态系统森林生态系统草原生态系统草原生态系统荒漠生态系统荒漠生态系统水生生态系统水生生态系统第13页/共81页 自然界的生态系统大小不一，多种多样。2 2、按形成的原动力和影响力划分：、按形成的原动力和影响力划分：自然生态系统（原始森林、未经放牧的草原）半自然生态系统（农田、养殖湖泊、人工森林等人工生态系统（城市、矿区、工厂、宇宙飞船）3 3、按生态系统的大小划分：、按生态系统的大小划分：第14页/共81页第15页/共81页第16页/共81页生生 态态 系系 统统 的组的组 成成 示示 例例鱼塘：水、阳光、底泥、温度等非生物环境水生植物、浮游植物等生产者草

8、鱼、鲤鱼、鲫鱼水生动物等消费者细菌、真菌等分解者第17页/共81页 第三节第三节 生态系统的生态系统的结构 与功能功能 第18页/共81页一、生态系统的结构一、生态系统的结构（一）生态系统的形态结构（了解）1.数量关系结构2.平面结构3.垂直结构4.时间结构生态系统的各组成部分通过营养联系构成营养结构生态系统的各组成部分通过营养联系构成营养结构 （二）生态系统的（二）生态系统的营养营养结构结构（）第19页/共81页第20页/共81页1、食物链、食物链（1）定义：一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系（2）食物链的类型（了解）第21页/共81页碎食性食物链-以碎食物为基础

9、。如：树叶碎片及藻类虾鱼食鱼的鸟类 捕食性食物链捕食性食物链（草牧链）-以生产者为基础以生产者为基础。植物植物 食草动物动物（兔子）食肉动物动物（狐狸）腐腐生性食物链性食物链（腐解链）-以以腐烂的动植物动植物 尸体为基础尸体为基础。如：植物残体植物残体 蚯蚓蚯蚓 动物 寄生性食物链寄生性食物链-以大动物为基础，由小动物 寄生在大动物寄生在大动物身上上构成。如：老鼠 跳蚤跳蚤 细菌 病毒 第22页/共81页2、食物网：各种食物链互相交错形成食物网、食物网：各种食物链互相交错形成食物网第23页/共81页一是维系着生态系统的平衡和自我调节能力；食物网越复杂生态系统越稳定。二是推动着有机界的进化。三是

10、对某些元素或稳定难分解物质有“生物放大作用”（生物富集作用）（见图）食食 物物 网 的 作 用：第24页/共81页Predator:食肉动物 Omnivore:杂食动物 herbivore:草食动物 Algae:藻类DDT浓度10-610-120.04ppm0.5ppm3ppt第25页/共81页 3、营养级（营养层次）、营养级（营养层次）（1 1）营养级：食物链上各个环节上的物种的总和）营养级：食物链上各个环节上的物种的总和 食物链的长度不是限制的，营养级一般只有4-5级 低位营养级是高位营养级的营养及能量供应者，但低位营养级的能量只有10%左右能被上一级营养级利用。第26页/共81页（2 2

11、）生态能量金字塔（见图）生态能量金字塔（见图）第一营养级第二营养级第三营养级500公斤浮游植物50公斤浮游动物5公斤鱼0.5公斤10%第27页/共81页二、生态系统的功能二、生态系统的功能（一）生态系统中的能量流动（一）生态系统中的能量流动 途径：途径：1 1、光合作用和有机成分的输入、光合作用和有机成分的输入 2 2、呼吸的热消耗和有机物的输出呼吸的热消耗和有机物的输出 定义：定义：能量流动是指能量通过食物网络在系统内能量流动是指能量通过食物网络在系统内 传递和耗散的过程。传递和耗散的过程。第28页/共81页第29页/共81页第30页/共81页生产者即绿色植物对太阳能的利用率很低，仅1.2%

12、能量只朝单一方向不可逆流动。流动中能量因热散失逐渐减少。各级消费者之间能量的利用率也不高,平均约10%只有当生态系统生产的能量和消耗的能量相平衡时，生态系统的结构和功能，才能保持动态平衡。生态系统的能量流动特点：第31页/共81页（二）生态系统中的物质循环（二）生态系统中的物质循环（二）生态系统中的物质循环（二）生态系统中的物质循环 非生物环境非生物环境（土壤养分库）生物有机体生物有机体（生产者、消费者）残体分解残体分解（分解者）物质循环：各种化学物质在生物和非生物之间的循环运转第32页/共81页1、水循环：第33页/共81页地球总水量.海洋（97%）淡水（3%）冰山（2%）可利用淡水（1%）

13、总蒸发量和总降水量相对平衡。陆地上的降水量大于蒸发量，海洋上的蒸发量大于降水量，而陆地上径流量则弥补了海洋上的蒸发量 植物在水循环中起着重要的作用，其从环境中摄取的物质中数量最大的是水分，而只有5%的水分用于维持其生物功能和光合作用，其余95%通过气孔蒸腾成为水蒸气，又返回到大气中。第34页/共81页 任何一个生态系统都离不开水，水循环为生态系统中物质和能量的交换提供了基础，同时，水还起着调节气候、清洗空气和净化环境的作用第35页/共81页2、碳循环与温室效应第36页/共81页 绿色植物在碳循环中起着重要的作用，绿色植物在碳循环中起着重要的作用，大气中的二氧化碳被生物利用的唯一途径是大气中的二

14、氧化碳被生物利用的唯一途径是绿色植物的光合作用，而二氧化碳浓度的增绿色植物的光合作用，而二氧化碳浓度的增加将产生全球气候变暖的加将产生全球气候变暖的“温室效应温室效应”。第37页/共81页3、氮循环 与死鱼之谜与死鱼之谜第38页/共81页 氮循环主要在大气、生物、土壤和海洋之间进行。大气中的氮通过生物固氮、工业固氮、岩浆固氮和大气固氮等方式进入生物体。氮转变为氨、硝酸盐和亚硝酸盐的过程为硝化作用。动植物死后，蛋白质被微生物分解成氨基酸、进而被分解成氨、二氧化碳和水返还到环境中的过程为反硝化作用 由于工业固氮量大于返回大气中的氮，这些停留在地表上的氮进入江河湖泊造成地表水体富营养化。第39页/共

15、81页4、硫循环与酸雨毒害 第40页/共81页 人类对硫循环的干扰主要是矿石燃料的燃烧，向大气中排放了大量的二氧化硫，不仅对生物和人体健康带来危害，而且会形成酸雨，使土壤酸化、对生物和人类生存造成更大的威胁。第41页/共81页5、磷循环第42页/共81页 磷是维持生命所必需的重要元素。一方面，人类大量使用磷类洗涤剂和磷肥，使水体中磷养分过多，使某些水生植物生长过盛，造成对环境的危害：另一方面，磷只有较少部分进行化学循环，大部分为单方向消耗，使磷成为一种不可更新的资源。第43页/共81页（三）、生态系统中的信息联系（三）、生态系统中的信息联系 1、营养信息（食物链）：通过营养交换的方式，把信息从

16、一个种群（个体）传递给另一个种群（个体）。2、化学信息（气味语言）：生物在特定的条件下（或某个生长发育阶段）分泌出某些特殊的营养物质，这些分泌物在生物的个体或种群之间起者某种信息传递作用。第44页/共81页3、物理信息：通过声音、颜色、和光等物理现象传递的信息。4、行为信息（自然界的“对话”）：动物可以通过自己的各种行为向同伴发出识别、威吓、求偶和挑战等信息生物之间的信息传递决定着生物的取食、居住、行为和防御等过程。第45页/共81页（四）、生态系统服务（四）、生态系统服务 1、生物多样性的维持2、传粉、传播种子3、土壤形成和改良4、涵养水源、减缓干旱5、调节和改善气候6、保护和改善环境质量7

17、、防风固沙、保堤护田8、生物防治9、休闲、娱乐第46页/共81页第四节第四节 生态平衡生态平衡（重点）（重点）第47页/共81页一、生态平衡的含义一、生态平衡的含义1、生态平衡定义：（P45）在一定时间内，生态系统中生物与环境之间，生物各种群之间，通过能流、物流、信息流的传递，达到了互相适应、协调和统一的状态，处于动态的平衡之中，这种动态平衡称为生态平衡。第48页/共81页2、生态平衡特点、生态平衡特点 是动态的，不是静止的。能量在不断运动，物质在不断循环是相对的，不是绝对的。平衡是相对的，不平衡是绝对的。生态阈值反馈机制第49页/共81页二、生态平衡的主要标志二、生态平衡的主要标志1、能量和

18、物质的输入、输出必须相对平衡2、结构多样完整。3、生物种类和数目保持相对稳定。第50页/共81页三、生态系统失衡的原因三、生态系统失衡的原因（重点重点重点重点 ）（一）自然因素-（二）人为因素：自然界发生的异常变化：自然界发生的异常变化：自然界发生的异常变化：自然界发生的异常变化：火山爆发、山崩海啸火山爆发、山崩海啸火山爆发、山崩海啸火山爆发、山崩海啸 1.物种改变-物种消失、物种引进物种消失、物种引进物种消失、物种引进物种消失、物种引进2.环境因子改变-环境污染、植被破坏、地貌改变环境污染、植被破坏、地貌改变环境污染、植被破坏、地貌改变环境污染、植被破坏、地貌改变3.信息破坏-环境污染破坏信

19、息物质环境污染破坏信息物质环境污染破坏信息物质环境污染破坏信息物质 第51页/共81页生态平衡失调的标志生态平衡失调的标志一、结构上的标志：包括一级结构（生态系统的组成成分）缺陷和二级结构（生态系统的各组分的组成结构）变化。二、功能上的标志包括能量流动受阻和物质循环中断第52页/共81页第五节第五节第五节第五节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用 一、全面考察人类活动对环境的影响，合理利用与保护合理利用与保护自然资源（）1、自然资源概念 广义：在一定时空条件下，能够产生经济价值，提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称。狭义：自然

20、界中可以直接被人类在生产和生活中利用的自然物。第53页/共81页（1）、）、恒定性自然资源恒定性自然资源：被利用后可以在预计被利用后可以在预计时间内不会导致其储量减少，也不会枯竭的资源。时间内不会导致其储量减少，也不会枯竭的资源。如太阳能、风能、潮汐能、地热能如太阳能、风能、潮汐能、地热能尽量加以开发利用尽量加以开发利用（2）、可再生自然资源：指那些被人类开发利用后，能够依靠生态系统自身在运行中的再生能力得到恢复或再生的资源。如土地、生物、地方水资源 保持其自我更新能力保持其自我更新能力 2、自然资源的分类：第54页/共81页第55页/共81页（3）、不可再生自然资源：指那些储量在人类开发利用

21、后，会逐渐减少以至枯竭，而不能再生的资源。如矿物、煤、石油、天然气 节约使用，废物回收利用和资源替代 传统上的工农业生产没有考虑其本身与自然界物质循环的关系，片面强调产品本身的优化，因此在资源和能源的使用方面高消耗、高污染的现象到处可见，对资源和环境造成严重污染和破坏。要解决这个问题，可运用生态系统物质循环原理，建立闭路循环工艺，实现资源和能源的综合利用，以杜绝浪费和无谓的损耗。第56页/共81页 闭路循环工艺：把两个以上的工艺流程组合成一个闭路体系，使一个过程产生的废料或副产品成为另一过程的原料从而使废弃物减少到生态系统的自净限度之内“资源资源产品产品废弃物废弃物再生资源再生资源”第57页/

22、共81页二二、利用生态系统的自净能力消除环境污染、利用生态系统的自净能力消除环境污染1、大气污染的生物净化利用生态学原理，协调生物与大气环境之间的关系，通过大量栽植具有净化能力的乔木、灌木和草坪，建立完善的绿化体系。防污防污绿化绿化 大气污染的生物净化包括利用植物吸收大气中的污染物质、滞尘、消减噪声、杀菌方面。第58页/共81页天然解毒机木槿；粉尘过滤器榆树；抗污降毒木夹竹桃 天然吸尘器泡桐；绿色消声器珊瑚树 污染监察兵女贞；常绿净化器黄杨能净化环境的植物：第59页/共81页2、水体污染物水体污染物的生物净化-利用生态学原理，协调水生生物与水体环境之间的关系，通过水生生物的净化作用，使水体环境

23、得到净化。生化处理法生化处理法利用氧化塘进行污水处理（人工生态系统）氧化塘污水好氧微生物藻类鱼类第60页/共81页三、利用三、利用生态学原则生态学原则编制生态规划，编制生态规划，从根本上解决环境问题从根本上解决环境问题（）P54生态规划又称环境规划，是根据生态学原理，对某一地区社会、经济、技术和环境制定的综合规划。第61页/共81页 生态规划的目的在于科学利用资源、促进生态系统的良性循环，不是单考虑经济因素，而是把其与生态因素紧密地结合在一起考虑。兴建大的工程项目时，必须考虑生态效益。如：三峡工程、南水北调工程。第62页/共81页四、四、利用生态学方法拟订环境容量和环境标利用生态学方法拟订环境

24、容量和环境标准准生物或人体健康的阈限值环境容量环境标准 环境标准包括：空气、水质和土壤标准，每一标准又可分为环境质量、污染源排放、技术设计和警报标准。第63页/共81页五五 环境质量的生物监测和生物评价环境质量的生物监测和生物评价生物监测：利用生物对环境中污染物质的反应，来判断环境污染状况的手段。生物评价：利用生物学方法按一定标准对一定范围的环境质量进行评定和预测。1、利用植物对大气污染进行监测和评价2、利用水生生物监测和评价水体污染1）污水生物体系法：根据各个水域中生物体系的组成，可 以判断水体污染的程度。第64页/共81页第65页/共81页2）指示种法：利用某种生物在水中数量的多少和生理反

25、应 等生物学特性来判断该水域受到污染的程度。第66页/共81页 -生物监测与生物评价特点：生物监测与生物评价特点：（1 1）综合性和真实性）综合性和真实性（2 2）长期性）长期性（3 3）灵敏性）灵敏性（4 4）简单易行）简单易行第67页/共81页六、推进清洁生产、发展生态农业（六、推进清洁生产、发展生态农业（）.第68页/共81页1.清洁生产清洁生产（生态工艺）定义：是将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以减少对人类和环境的危害。内容：清洁的能源-常规能源的清洁利用，提高液体燃料、天然气的使用比例,可再生资源利用，新能源开发，节能技术等。清洁的生产过程-少用或不用有毒有害原料，

26、少废、无废的工艺，物料的再循环。清洁的产品-节约原料和资源，少用昂贵或稀有原料，利用二次资源做原料，产品在使用过程和使用后不含有对人体健康和环境有害的因素，易于回收、复用和再生，合理包装，合理的使用功能和使用寿命，产品报废后易处理。易分解。第69页/共81页途径：1）合理利用资源 2）选择无污染、少污染的生产工艺 3）实现物料循环 4）选择无毒、低毒、无污染和少污染的原材料 5）对排放的少量污染物进行高效率、低费用的 处理和处置。第70页/共81页2.2.发展生态农业发展生态农业 生态农业即根据生态学原理，充分利用自然条件，因地制宜地合理安排农业生产布局和产品结构，提高能量利用率和物质的再循环

27、率，实现生产的全面协调发展。第71页/共81页家庭生态农业模式家庭生态农业模式第72页/共81页 生态农业模式第73页/共81页 马雅农场生态系统中农作物和林木生产的有机物经过三次重复利用，通过两个途径完成物质循环。三次利用：1）粮食、秸杆、树叶牲畜 2）牲畜粪便、工厂废水沼气 3）沼液养鱼，沼渣肥田，沼渣饲料二次循环：1）农作物、森林粮食、秸杆、树叶饲料粪便 沼气沼渣肥料农作物、森林 2）牲畜粪便沼气沼渣饲料牲畜 该生态系统既充分利用了营养物质，创造了财富，又不向环境排放废弃物，保护了环境。第74页/共81页 生态系统中的食物链，既是一条能量转化链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条价值

28、增值链，人类可以根据生态学原理在农业生态系统中合理设计食物链，充分发挥减污补肥作用第75页/共81页 种桑养蚕鱼塘肥种桑第76页/共81页 第六节第六节 生态学与人类发展生态学与人类发展 一、利用生态学原理提高粮食产量1、植树造林、保护森林、减少水灾、旱灾2、充分利用太阳能，增加初级净产量3、发挥初级净产量转化为食物的作用4、遵循物流平衡、保护土地肥力5、合理捕捞，保护海产资源第77页/共81页二、利用生态学原理解决能源问题1、控制人口、减少能源消耗2、充分利用恒定资源3、开发可再生能源4、减少不可再生能源浪费第78页/共81页1.什么是生态系统，其基本组成部分有哪些？2.生态系统具有哪些功能？3、什么是生态平衡？影响生态平衡的因素有哪些？试列举你熟知的破坏生态平衡的例子。4、试举例说明如何利用生态学原理解决资源的综合利用，这与环境保护有何关系？复习思考题：第79页/共81页4、什么是生态平衡？影响生态平衡的因素有哪些？试列举你熟知的破坏生态平衡的例子。5、试举例说明如何利用生态学原理解决资源的综合利用，这与环境保护有何关系？第80页/共81页感谢您的观看！第81页/共81页