《環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展》第三章.ppt

環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)論,第三章生態(tài)學(xué)基本原理,生態(tài)學(xué)的基本原理。生態(tài)系統(tǒng)的組成及生態(tài)平衡的基本概念。生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用。,第三章 生態(tài)學(xué)基本原理,第一節(jié) 生物物種、種群與群落 第二節(jié) 生 態(tài) 系 統(tǒng) 第三節(jié) 生 態(tài) 平 衡,生態(tài)學(xué)的發(fā)展及其與環(huán)境學(xué)的區(qū)別,生態(tài)學(xué)是生物學(xué)的重要分支之一，20世紀(jì)初才逐漸被公認(rèn)為是一門獨立的學(xué)科。,生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容:,研究生物與其生活環(huán)境相關(guān)關(guān)系的學(xué)科,環(huán)境學(xué)研究的內(nèi)容:,研究人類活動與環(huán)境質(zhì)量變化基本規(guī)律的學(xué)科,第一節(jié) 生物物種、種群與群落,一、物種（Species）,物種是生物界分類的基本單位，惠特克于1969年提出了 生物界的劃分方法。,界（Kingdom）,門（Phylum）,綱（Class）,目（Order）,科（Family）,屬（Genus）,種（Species）,生物的三大類,動 物：小到單細(xì)胞的原生動物，大至發(fā)育較為完善的鳥類、獸類。動物種類有200多萬種。,植 物：從低等藻類到高等的種子植物。植物種類有20多萬種。,微生物：單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)簡單甚至沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物，包括各種病毒、細(xì)菌。共有10多萬種。,物種的變異現(xiàn)象-遺傳規(guī)律：,19世紀(jì)50年代，達(dá)爾文發(fā)表了物種起源，提出了以“自然選擇”為中心的生物進(jìn)化學(xué)說，證明了“物競天擇、適者生存”的進(jìn)化論學(xué)說。,二、 種群（Population）,一定時間內(nèi)占有一定空間的某一生物種的個體的集合群,1、 種群的概念,2. 種群的基本特征, 種群的大小、密度、生物量,大小（Size）-一個種群個體數(shù)目的多少,密度（Density）-單位時間和空間內(nèi)的個體數(shù),生物量-單位面積或空間內(nèi)所有個體的鮮物質(zhì)或生物質(zhì)的總量, 年齡結(jié)構(gòu)（Age structure）,種群中各年齡組個體數(shù)在整個種群中所占的比例, 性別比例,種群中雄性和雌性個體數(shù)目的比例, 出生率和死亡率,出生率單位時間內(nèi)生物所產(chǎn)生后代個體的平均數(shù),死亡率單位時間內(nèi)生物死亡的平均數(shù),3. 種群的變化規(guī)律-增長規(guī)律,指數(shù)增長規(guī)律、S型增長規(guī)律和阻尼振蕩規(guī)律。,三、 群落（Community）,在一定的環(huán)境條件下，各種大小生物種群在特定空間的集合。,1. 群落的基本特征,外貌特征、多樣性特征、物種的相對數(shù)量、優(yōu)勢現(xiàn)象、群落結(jié)構(gòu)。,2. 群落的演替,物種的變化導(dǎo)致群落內(nèi)部環(huán)境的變化，又對種群產(chǎn)生影響，直至相對穩(wěn)定。,第二節(jié) 生 態(tài) 系 統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)生命系統(tǒng)（生物群落）和環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合。,生物群落和非生物環(huán)境的集合體,Ecosystem 由英國植物學(xué)家 A.G.Tansley于1935年提出。50年代得到廣泛關(guān)注，60年代以后成為生態(tài)學(xué)研究的中心。,生態(tài)系統(tǒng)的研究是環(huán)境學(xué)領(lǐng)域研究的重點，因此，工程學(xué)研究也逐步向生態(tài)學(xué)研究滲透。,一、 生態(tài)系統(tǒng)的組成和特征,生 態(tài) 系 統(tǒng),生 物 部 分,非 生 物 部 分,生產(chǎn)者,消費者,分解者,綠色 植物,動 物,微生物,物質(zhì)、能量、場所,1. 生產(chǎn)者,生態(tài)系統(tǒng)中能進(jìn)行光合作用的各種綠色植物、藍(lán)綠藻和某些細(xì)菌。又稱為自養(yǎng)生物。,光合作用,太陽能,化學(xué)能,無機(jī)物,有機(jī)物,2. 消費者,以其他生物為食的各種動物（植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等）。,一級消費者-草食動物,二級消費者-肉食動物,三級消費者-以前二級消費者為食物,3. 分解者,分解動植物殘體、糞便和各種有機(jī)物的細(xì)菌、真菌、原生動物、蚯蚓和禿鷲等食腐動物。分解者和消費者都是異養(yǎng)生物。,4. 非生物部分,生態(tài)系統(tǒng)中生物賴以生存的一切環(huán)境條件。無機(jī)物：氮、氧、二氧化碳和各種無機(jī)鹽等。有機(jī)物：蛋白質(zhì)、糖類、脂類和土壤腐殖質(zhì)等。自然條件：溫度、濕度、風(fēng)、和降水等，來自宇宙的太陽輻射也可歸入此類。,構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各個因素中，生物群落處于核心地位，非生命系統(tǒng)是生物賴以生存的基礎(chǔ)，二者處于一種動態(tài)平衡之中，才形成一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡。,5. 食物鏈和食物網(wǎng),生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間存在著的取食關(guān)系，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。,二、 生態(tài)系統(tǒng)的功能,主要包括：生物生產(chǎn)、能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息流動。,1. 生物生產(chǎn),生物吸收環(huán)境中的物質(zhì)、能量，轉(zhuǎn)化成新的物質(zhì)、能量，實現(xiàn)物質(zhì)、能量積累，用以延續(xù)生命和增長。,初級生產(chǎn)綠色植物光合作用對太陽能的積累,次級生產(chǎn)消費者和生產(chǎn)者對初級生產(chǎn)者產(chǎn)生的有機(jī)物及儲存的能量，進(jìn)行再生產(chǎn)、再利用的過程。,2. 能量流動,太陽能,初級生產(chǎn)者,化學(xué)能（儲存于有機(jī)物中）,消費者（一級、二級、三級）,殘體,分解者,無機(jī)物,回歸環(huán)境, 能量源自于太陽能, 能量流沿食物鏈單向流動，由低級到高級，具有不可逆性和非循環(huán)性。, 營養(yǎng)級和能量金字塔 能量流沿食物鏈逐漸減少。后一營養(yǎng)級從前一營養(yǎng)級僅能獲取能量的10%-Lindeman 效率。,特 點：,3. 物質(zhì)循環(huán),營養(yǎng)物質(zhì)是各種生命活動（初級、次級生產(chǎn)）的基礎(chǔ)。,微生物細(xì)胞的組成：, 水和無機(jī)鹽-維持細(xì)胞生命的重要物質(zhì), 有機(jī)化合物-碳、氧、氫、硫、磷組成的有機(jī)化合物，構(gòu)成細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類和維生素。,生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)：,環(huán)境營養(yǎng)物,有機(jī)體,代謝,分解,回歸環(huán)境,水循環(huán)：,水是最重要的生命物質(zhì)之一,水是細(xì)胞代謝和生命活動的基礎(chǔ),地球上的總水量14億立方公里，其中海水占97.3%，冰川為主的陸地水占2.7%，其中1/3為冰帽、冰川，1/3為地下水，不到1%為地表水。,水循環(huán)：,蒸 發(fā),雨、雪,地表水,徑 流,地下水,水資源短缺,資源性短缺,水質(zhì)性短缺,碳循環(huán)：,碳是構(gòu)成生物體的基本元素，占生物總質(zhì)量約25%。在無機(jī)環(huán)境中，以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在。,碳循環(huán)的主要形式：,CO2,光合作用,有機(jī)碳,生物呼吸、分解,CO2,植物的呼吸作用,動物的呼吸作用,化石燃料的使用、釋放,氮循環(huán)：,氮是形成蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸的主要成分，是生命的基本元素。,大氣中N2占79%，N2是一種惰性氣體，不能被大多數(shù)生物直接利用。,固氮方式：,生物固氮-根瘤菌、固氮藍(lán)藻,工業(yè)固氮-合成氨、銨鹽,氮循環(huán)方式：,土壤中氨,硝化細(xì)菌,氧 化,亞硝酸鹽,硝酸鹽,植物吸收,蛋白質(zhì)、核酸（有機(jī)氮）,蛋白質(zhì),生物分解,水 解,氨基酸、尿素、氨,硝化細(xì)菌,氧 化,硝酸鹽,反硝化細(xì)菌,氮 氣,磷循環(huán)：,磷是維持生命活動必需的另一重要因素,磷的主要來源：磷酸鹽礦、鳥糞、動物化石,磷的循環(huán)方式：,磷酸鹽,侵蝕,開采,土 壤,植物利用,殘體回到土壤,第三節(jié) 生 態(tài) 平 衡,一、生態(tài)平衡,正常的生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動和物質(zhì)循環(huán)不斷地進(jìn)行，生產(chǎn)者、消費者、還原者之間保持的一種動態(tài)平衡狀態(tài)。,生物與非生物之間,生物之間,生命系統(tǒng),非生命系統(tǒng),生產(chǎn)者、消費者、分解者,能量流動,環(huán)境系統(tǒng),環(huán)境系統(tǒng),物質(zhì)循環(huán),物質(zhì)循環(huán),生態(tài)平衡的基本特征：, 系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的輸入、輸出保持相對平衡, 系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的流動保持合理的比例速度, 系統(tǒng)中生物的種類和數(shù)量保持相對穩(wěn)定, 系統(tǒng)具有良好的自我調(diào)節(jié)能力,二、 生態(tài)平衡失調(diào),受外界影響，結(jié)構(gòu)、功能受損，超過自我調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致系統(tǒng)衰退甚至崩潰而不能修復(fù)。,失衡的結(jié)構(gòu)標(biāo)志：,系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者、消費者、分解者缺損，種群和數(shù)量減少，系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。,失衡的功能標(biāo)志：,生物生產(chǎn)率下降、能量流動受阻、物質(zhì)循環(huán)中斷。,三、破壞生態(tài)平衡的因素,1. 自然因素,2. 人為因素,