地球科學(xué)概論生物圈課件

1、地球科學(xué)概論-生物圈 旅游與環(huán)境學(xué)院緒論 地球的起源與演化 地球的物理性質(zhì) 地球的圈層 板塊運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)作用 大氣圈 自然災(zāi)害與減災(zāi)水圈地表形態(tài)生物圈地球環(huán)境及其變遷自然資源及其利用主講：魏秀國(guó)生 物 圈第 九 章 生物與環(huán)境 生物群落 生態(tài)系統(tǒng) 地球科學(xué)概論生物圈的概念及提出提出：Eduard Suess 18751920s 蘇聯(lián)地球化學(xué)家 維爾納茨基生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人類及其生存環(huán)境的總體。生物與環(huán)境生物存在于地理環(huán)境之中，它們?cè)趥€(gè)體發(fā)育的全部過程中，經(jīng)常不斷地與環(huán)境間進(jìn)行著物質(zhì)與能量的交換。它從環(huán)境中取得必需的能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，建造自己的軀體，同時(shí)又把不需

2、要的代謝產(chǎn)物排放到外界環(huán)境中，以維持其正常的生命活動(dòng)和種族的繁續(xù)。 地球科學(xué)概論 地球科學(xué)概論環(huán)境因素與生物的相互影響 第九章 生物圈生態(tài)因素 在環(huán)境中對(duì)生物的生命活動(dòng)起直接作用的環(huán)境要素。如日光、熱、水、風(fēng)、礦物鹽類和其他生物等。生境 生物或其群體具體居住地段的所有生態(tài)因素的總體。 生態(tài)限制因素 一個(gè)或幾個(gè)生態(tài)因素的量或質(zhì)低于或高于生物所能忍受的臨界限時(shí)，不管其他因素是否適合，生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖都會(huì)受到影響，甚至引起死亡。生物與環(huán)境 地球科學(xué)概論最適范圍第九章 生物圈生物與環(huán)境 地球科學(xué)概論生物的適應(yīng)性和指示現(xiàn)象 生物適應(yīng)性 是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能、個(gè)體發(fā)育和行為等與其生存的一定環(huán)境

3、條件互相統(tǒng)一、彼此適合的現(xiàn)象。 生物指示現(xiàn)象 根據(jù)生物種或它們的群體、或生物的某些特征來確定地理環(huán)境中其他成分的現(xiàn)象。 生物與環(huán)境椒花蛾的環(huán)境適應(yīng)可以指示氟化物污染的郁金香鈣質(zhì)土或石灰?guī)r的標(biāo)示植物熱帶亞熱帶強(qiáng)酸性土壤指示植物擬態(tài)現(xiàn)象生物圈的組成物質(zhì)組成：有機(jī)物質(zhì)（生產(chǎn)者/消費(fèi)者/分解者）和 無機(jī)物質(zhì)（陽(yáng)光/巖石/大氣/水/其它）。元素組成：主要是氫、氧和碳，分別占49.8%、 24.9%和24.9%，共占生物有機(jī)體的 99.6%。此外，還有微量的氮、鈣、 鉀、硅、鎂、磷、硫、鋁等。系統(tǒng)組成：陸地生態(tài)系統(tǒng)；海洋生態(tài)系統(tǒng)。生物組成：原核微生物，原生生物，后生植物， 后生動(dòng)物。 地球科學(xué)概論生物圈的

4、結(jié)構(gòu)垂直準(zhǔn)正態(tài)分布式結(jié)構(gòu)：在垂直方向上，集中分布在某一范圍內(nèi)，而向上和向下都逐漸減小。水平連續(xù)不均勻結(jié)構(gòu)：地球表面任何一個(gè)地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是連續(xù)的。生物圈不是一個(gè)很均勻的圈層，生物在地表的分布是不均勻的。多級(jí)嵌套結(jié)構(gòu)：多級(jí)系統(tǒng)在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯(lián)系、相互作用的。 地球科學(xué)概論生物圈的結(jié)構(gòu)特性 地球科學(xué)概論 生命的起源：從無機(jī)物到簡(jiǎn)單有機(jī)物階段；從簡(jiǎn)單有機(jī)物到復(fù)雜有機(jī)物階段；從高分子有機(jī)物到具有新陳代謝機(jī)能的蛋白體階段。 生物圈的形成與演化第九章 生物圈生物圈的演化：生物種類由少到多；生物圈結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜；生物分布的空間范圍由小到大并由海洋向陸地?cái)U(kuò)展。 地球

5、科學(xué)概論 地球科學(xué)概論生物的分布 第九章 生物圈生物群落 每個(gè)生物種都有一定的地理分布區(qū)，反映其現(xiàn)在與環(huán)境的關(guān)系和過去的物種演化歷史。 生物擴(kuò)散：生物種個(gè)體或其散布器官、擴(kuò)散體（種子、孢子和幼體）離開或進(jìn)入其種群居住區(qū)并占領(lǐng)新棲息地域或分布區(qū)的現(xiàn)象。 擴(kuò)散是一種生態(tài)學(xué)過程，自然選擇支持生物個(gè)體離開其出生地一定的距離。生物擴(kuò)散也是一種歷史過程，生物的分布和化石記錄可以說明過去生物長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和性質(zhì)。 生物的地域分異與區(qū)系性 緯度地帶性：地球上生物的分布，大致呈帶狀沿緯線方 向延伸，按緯度方向有規(guī)律地變化。 干濕度分帶性：由于距海遠(yuǎn)近等引起的水分條件的不同, 從而使動(dòng)植物分布由沿海向內(nèi)陸依次發(fā)

6、生變化。 垂直帶性：生物分布隨山地海拔高度的升高而發(fā)生規(guī)律性 的交替的現(xiàn)象。 地方性：生物在局部地域的分異規(guī)律。 區(qū)系性：不同動(dòng)、植物在漫長(zhǎng)的歷史演變過程中, 在一定 的地理?xiàng)l件下,由于分布區(qū)相同而組成一定的生物區(qū)系。 地球科學(xué)概論 地球科學(xué)概論種 群 第九章 生物圈生物群落 占據(jù)著一定環(huán)境空間的同一種生物的個(gè)體集群。 在自然界，種群是物種存在、物種進(jìn)化和表達(dá)種內(nèi)關(guān)系的基本單位，是生物群落或生態(tài)系統(tǒng)的基本組成部分，同時(shí)也是生物資源開發(fā)、利用和保護(hù)的具體對(duì)象。 地球科學(xué)概論生物群落第九章 生物圈生物群落 在一定地段的自然環(huán)境條件下，由彼此在發(fā)展中有密切聯(lián)系的動(dòng)物、植物和微生物有規(guī)律地組合成的生物

7、群體。 生物群落的動(dòng)態(tài) (P257)晝夜變化和季相變化；演替和演化。 地球科學(xué)概論生物多樣性 第九章 生物圈生物群落 遺傳多樣性 一個(gè)物種內(nèi)個(gè)體之間和種群之間 的差別；物種多樣性 一個(gè)區(qū)域內(nèi)動(dòng)植物和其他生物的 不同類型；生物群落多樣性 一個(gè)地區(qū)內(nèi)（例如草原、沼澤 和森林地區(qū)等）各種各樣的生境；功能多樣性 指在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物的不同 作用。 生態(tài)系統(tǒng) 第九章 生物圈在自然界，生物群落總是通過連續(xù)的能量物質(zhì)交換與其生存的自然環(huán)境不可分割地相互聯(lián)系和相互作用著，共同形成的統(tǒng)一的生態(tài)功能單位。 生態(tài)系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)為生物生產(chǎn)、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，它們是通過生態(tài)系統(tǒng)的核心部分生物群落來實(shí)現(xiàn)的。 地球

8、科學(xué)概論生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第九章 生物圈營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生產(chǎn)者（綠色植物）；消費(fèi)者（動(dòng)物）；分解者（微生物）。 空間結(jié)構(gòu)：自養(yǎng)層和異養(yǎng)層；垂直分層。 時(shí)間結(jié)構(gòu)：晝夜或季節(jié)周期性。 地球科學(xué)概論生態(tài)系統(tǒng)的功能生物生產(chǎn)：生物有機(jī)體在能量物質(zhì)代謝過程中將能量和物質(zhì)重新組合，形成新的產(chǎn)物的過程。 生態(tài)系統(tǒng)的能量流：從植物固定太陽(yáng)能開始。通過生態(tài)系統(tǒng)的能量單向流動(dòng)。林德曼的百分之十率：后一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的生產(chǎn)量遠(yuǎn)小于前一級(jí),其能量轉(zhuǎn)化效率大約為10%。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)中各種有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)過分解者分解成可被生產(chǎn)者利用的形式歸還環(huán)境中重復(fù)利用，周而復(fù)始地循環(huán)。 地球科學(xué)概論生物放大作用1 000從污染生態(tài)學(xué)來看

9、,食物鏈的研究具有十分重要的意義。因?yàn)槲廴疚锿ㄟ^食物鏈產(chǎn)生逐級(jí)富集的現(xiàn)象,即生物放大作用。營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物體內(nèi)所含有的污染物的數(shù)量或濃度越大,從而嚴(yán)重地危害較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的生長(zhǎng)發(fā)育或人體健康。 地球科學(xué)概論生態(tài)系統(tǒng)中的能量循環(huán)幾個(gè)途徑:(1)環(huán)境-生產(chǎn)者-環(huán)境;(2)環(huán)境-消費(fèi)者-環(huán)境;(3)環(huán)境-分解者-環(huán)境;(4)環(huán)境-生產(chǎn)者-消費(fèi)者-環(huán)境;(5)環(huán)境-生產(chǎn)者-分解者-環(huán)境;(6)環(huán)境-消費(fèi)者-分解者-環(huán)境;(7)環(huán)境-生產(chǎn)者-消費(fèi)者-分解者-環(huán)境。 地球科學(xué)概論生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)反饋?zhàn)饔眉捌渥晕艺{(diào)節(jié)反饋可分為正反饋和負(fù)反饋，兩者的作用是相反的。特別是負(fù)反饋對(duì)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)具有重要的意義。生態(tài)系

10、統(tǒng)中的反饋現(xiàn)象十分復(fù)雜，既表現(xiàn)在生物組分與環(huán)境之間，也表現(xiàn)在生物各組分之間及結(jié)構(gòu)與功能之間。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)被捕食者動(dòng)物數(shù)量很多時(shí)，捕食者因獲得充足食物而大量發(fā)展；捕食者數(shù)量增加后，被捕食者數(shù)量又減少；接著，捕食者動(dòng)物由于得不到足夠食物，數(shù)量自然減少。 地球科學(xué)概論生態(tài)平衡第九章 生物圈一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)因素或成分在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)協(xié)調(diào)的穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)中的生產(chǎn)者(綠色植物)、消費(fèi)者(動(dòng)物)和分解者(微生物)之間，生物與環(huán)境的物質(zhì)和能量的輸入和輸出之間，存在著相對(duì)平衡的關(guān)系。衡量一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)是否處于生態(tài)平衡，要考慮三個(gè)方面，即結(jié)構(gòu)上的協(xié)調(diào)、功能上的和諧、以及輸出和輸入物質(zhì)數(shù)量上的平衡。 地

11、球科學(xué)概論地球上主要生態(tài)系統(tǒng)類型 生態(tài)系統(tǒng)人與生物圈第九章 生物圈人類是生物圈的組成部分人類的食物來源于生物圈植物為人類提供了賴以生存的氧氣生物圈與生物資源 地球科學(xué)概論人類與生物圈第九章 生物圈二十一世紀(jì)人類面對(duì)的主要是人口、資源和環(huán)境等問題而這些問題的解決與生態(tài)系統(tǒng)都有密切的關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)的概念在人類實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)揮出越來越大的作用。當(dāng)今，無論是小面積的害蟲防治、山林管理，還是大范圍的農(nóng)業(yè)規(guī)劃、水土保持，甚至是全國(guó)性的國(guó)土整治等問題，都需要從生態(tài)系統(tǒng)的觀點(diǎn)來考慮。生態(tài)系統(tǒng)理論已成為現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的基石。 地球科學(xué)概論生態(tài)學(xué)三定律生態(tài)學(xué)第一定律：我們的任何行動(dòng)都不是孤立的，對(duì)自然界的任何侵犯都具有無數(shù)的效應(yīng)，其中許多是不可預(yù)料的。（多效應(yīng)原理）生態(tài)學(xué)第二定律：每一事物無一不與其它事物相互聯(lián)系、相互交融。（相互聯(lián)系原理）生態(tài)學(xué)第三定律：我們所生產(chǎn)的任何物質(zhì)均不應(yīng)對(duì)地球上自然的生物地球化學(xué)循環(huán)有任何干擾。（勿干擾定律）生態(tài)位生態(tài)位（niche）系指一種生物種群所要求的全部生活條件，指物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色。由空間生態(tài)位、時(shí)