地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)課件

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2022/11/24地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2022/11/21地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)11地球環(huán)境的圈層構(gòu)造大氣圈水圈土壤圈巖石圈生物圈第一章地球環(huán)境的基本特征地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1地球環(huán)境的圈層構(gòu)造大氣圈第一章地球環(huán)境的基本特征地球22人類和地球各圈層的關(guān)系人類與大氣圈人類與水圈人類與土壤圈人類與巖石圈人類與生物圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2人類和地球各圈層的關(guān)系人類與大氣圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)32.1人類與大氣圈在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)特定場(chǎng)所或區(qū)域，供人和動(dòng)植物生存的氣體稱為“空氣”；而以大區(qū)域或全球性的氣流為研究對(duì)象時(shí)，則采用“大氣”一詞我們離不開大氣，就像魚兒離不開水地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1人類與大氣圈在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)特定場(chǎng)所或區(qū)域，供人和動(dòng)42.1.2大氣的組分大氣的恒定組分：大氣中的O2、N2和稀有氣體。它們約占大氣總量的99.96%。大氣的可變組分：主要指CO2和水汽，這些氣體組分受不同地區(qū)氣候、季節(jié)等多種因素的影響而發(fā)生變化大氣的不定組分：大氣中的塵埃、硫化物、氮氧化物、硫氧化物等是大氣中的不定組分，大氣污染。由恒定組分和可變組分所組成的大氣稱為潔凈大氣大氣中除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1.2大氣的組分大氣的恒定組分：大氣中的O2、N2和稀5大氣的精細(xì)平衡O2：添一分則多，減一分則少。如果濃度下降：高山反應(yīng)、氧化反應(yīng)抑制(CO);如果濃度增加：雷電火災(zāi)CO2：溫室效應(yīng)甲烷：溫室效應(yīng)，是CO2300多倍人類正在破壞這種平衡地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)大氣的精細(xì)平衡O2：添一分則多，減一分則少。如果濃度下降：高62.2人類與水圈水圈：海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個(gè)大體連續(xù)的圈層覆蓋在地球表面，稱為水圈，水、冰，水蒸氣、水滴地球表面上70%以上覆蓋著水，大多數(shù)生物體內(nèi)水含量也達(dá)2/3以上生命的起源地：現(xiàn)代人身體里仍然流動(dòng)著幾十億年前的海洋水（生理鹽水?。┑厍颦h(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2人類與水圈水圈：海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個(gè)72.2.1水的優(yōu)異的特性水是無色透明的：光合作用、抵擋短波紫外線水是一種極好的溶劑：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和生化反應(yīng)最基本的媒介高比熱、高蒸發(fā)熱：保持地球溫度相對(duì)恒定4℃密度最大：控制水體溫度分布和垂直循環(huán)冰輕于水：保護(hù)水下生物地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.1水的優(yōu)異的特性水是無色透明的：光合作用、抵擋短波紫82.2.2地球上水量分布總水量分布淡水量分布海水淡水97.32.7冰蓋冰川地下水、土壤水湖泊、沼澤大氣河流77.222.40.350.040.01地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.2地球上水量分布總水量分布淡水量分布海水97.3冰蓋9水循環(huán)的作用：熱量輸送、調(diào)節(jié)氣候2.2.3水循環(huán)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)的作用：熱量輸送、調(diào)節(jié)氣候2.2.3水循環(huán)地球環(huán)境與生102.2.4人類對(duì)水圈的破壞興建大型水庫(kù)：穩(wěn)定可靠的水源；不良生態(tài)效應(yīng)大量開采地下水：地下水位大幅度下降甚至枯竭、地面沉陷小河流渠道化：排水防洪；可能的生態(tài)災(zāi)難湖泊的泯滅：土壤侵蝕、富營(yíng)養(yǎng)化、圍湖造田、大量引水地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.4人類對(duì)水圈的破壞興建大型水庫(kù)：穩(wěn)定可靠的水源；不良112.3人類與土壤圈土壤圈處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間的過渡地帶，是聯(lián)系有機(jī)界和無機(jī)界的中心環(huán)節(jié)兩大功能：具有支持植物和微生物生長(zhǎng)繁殖的能力（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)）；具有同化和代謝外界進(jìn)入土壤的物質(zhì)的能力（保護(hù)環(huán)境）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3人類與土壤圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)122.3.1土壤的組成土壤是位于陸地表面呈連續(xù)分布，具有肥力并能生長(zhǎng)植物的疏松層，是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)體系組成固相：礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)液相：土壤水分或溶液氣相：土壤空氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3.1土壤的組成土壤是位于陸地表面呈連續(xù)分布，具有肥力13土壤的組成地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤的組成地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)14土壤中固液氣相結(jié)構(gòu)圖地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤中固液氣相結(jié)構(gòu)圖地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)15土壤退化（結(jié)構(gòu)被破壞）可耕性土壤有機(jī)質(zhì)正常為5%，我國(guó)3%（不太肥沃）原因：人口眾多，農(nóng)業(yè)是對(duì)土地的掠奪性生產(chǎn)，國(guó)外法律形成休耕制度來保護(hù)土壤輪作大量使用化肥、農(nóng)藥制度問題（有爭(zhēng)議）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤退化（結(jié)構(gòu)被破壞）可耕性土壤有機(jī)質(zhì)正常為5%，我國(guó)3%（16土壤污染（組成被破壞）水體污染型：污水直接排放或污灌，一般集中在土壤表層，可隨時(shí)間延長(zhǎng)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移至地下水（鄭州灌區(qū)，Hg)大氣污染型：沉降和降水，集中在表層；主要污染物二氧化硫、氮氧化物和顆粒物（滎陽(yáng)，F(xiàn))農(nóng)業(yè)污染型：化學(xué)農(nóng)藥和化肥，積累或轉(zhuǎn)移至地下水固體廢物污染型：廢渣、污泥、城市垃圾的堆放或處置地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤污染（組成被破壞）水體污染型：污水直接排放或污灌，一般集172.4人類與巖石圈(lithosphere)化石燃料：煤、石油礦物原料：鐵、鋼、有色金屬33~35km巖石圈是人類所需要的礦物原料和化石燃料的儲(chǔ)藏所，其儲(chǔ)量是巨大的。但是，由于人口的持續(xù)增長(zhǎng)和技術(shù)的迅速進(jìn)步，對(duì)礦產(chǎn)與能源的需求與日俱增，傳統(tǒng)原料與燃料行將耗竭。如何迅速實(shí)現(xiàn)向新材料與新能源的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為關(guān)系到人類未來生存與發(fā)展的要?jiǎng)?wù)。

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.4人類與巖石圈(lithosphere)化石燃料：煤、182.5人類與生物圈生物圈：地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人類及其生存的環(huán)境總體生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平面以下10km到海平面以上9km地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.5人類與生物圈生物圈：地球上有生命的部分，即地球上所有19生物圈1號(hào)—人類居住的地球部分生物圈2號(hào)—位于美國(guó)亞利桑那州的人造生態(tài)系統(tǒng)生物圈3號(hào)，生物圈4號(hào)—南北極生物圈5號(hào)—準(zhǔn)備發(fā)射到月球上,時(shí)間預(yù)定為2020年地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈1號(hào)—人類居住的地球部分地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)201984年美國(guó)德州富豪愛德華貝斯出資2億美元在亞利桑那州東南方的歐洛可附近建立起“生物圈Ⅱ號(hào)”，占地1.25ha，建立起一個(gè)由鋼筋和玻璃組成的建筑群—可供人生存的小生態(tài)系統(tǒng)1991年10月英、美、比等國(guó)4男4女科學(xué)家進(jìn)行為期兩年封閉的自給自足的試驗(yàn)CO2和O2難以平衡，三分之一的生物死亡，水域變化生物圈Ⅱ號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1984年美國(guó)德州富豪愛德華貝斯出資2億美元在亞利桑那州東南21生物圈2號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)22動(dòng)物棲息地海洋熱帶雨林沼澤沙漠農(nóng)業(yè)用地?zé)釒Р菰厍颦h(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)物棲息地海洋熱帶雨林沼澤沙漠農(nóng)業(yè)用地?zé)釒Р菰厍颦h(huán)境與生態(tài)23沙漠沼澤海洋農(nóng)田地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)沙漠沼澤海洋農(nóng)田地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)24生物圈2號(hào)1991年，8個(gè)人被送進(jìn)“生物圈二號(hào)”，本來預(yù)期他們與世隔絕兩年，可以靠吃自己生產(chǎn)的糧食，呼吸植物釋放的氧氣，飲用生態(tài)系統(tǒng)自然凈化的水生存。18個(gè)月之后，“生物圈二號(hào)”系統(tǒng)嚴(yán)重失去平衡：氧氣濃度從21%降至14%，而CO2和NO2的含量卻直線上升，大氣和海水變酸，很多物種死去，而用來吸收二氧化碳的牽?；▍s瘋長(zhǎng)。原有的25種小動(dòng)物，19種滅絕；為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡，植物也無法繁殖。由于降雨失控，人造沙漠變成了叢林和草地。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)1991年，8個(gè)人被送進(jìn)“生物圈二號(hào)”，本來預(yù)期他25生物圈2號(hào)“生物圈2號(hào)”內(nèi)空氣的惡化直接危及了居民們的健康，科學(xué)家們被迫提前撤出這個(gè)“伊甸園”。“生物圈2號(hào)”的實(shí)驗(yàn)以失敗告終。事后的研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在分解土壤中大量有機(jī)質(zhì)的過程中，耗費(fèi)了大量的氧氣；而細(xì)菌所釋放出的二氧化碳經(jīng)過化學(xué)作用，被“生物圈二號(hào)”的混凝土墻所吸收，又打破了循環(huán)。18個(gè)月后試驗(yàn)失敗，表明：在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)條件下，人類還不能完全模擬類似地球的可供人類生存的生態(tài)環(huán)境，地球是我們唯一的家園地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)“生物圈2號(hào)”內(nèi)空氣的惡化直接危及了居民們的健康，26糧食：1kg/d水：2.5kg/d空氣：13.6kg/d糧食：32.4t水：54t空氣：324t第二章生態(tài)系統(tǒng)每天一生地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)糧食：1kg/d糧食：32.4t第二章生態(tài)系統(tǒng)每天27

定義：生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物群落與其所處的環(huán)境所形成的相互作用、相互制約、不斷演變、達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，相對(duì)穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，是生態(tài)學(xué)的基本功能單位沒大沒小，大到地球，小到一滴水1生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)定義：生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物群落與其所處的環(huán)境所28生態(tài)系統(tǒng)

生物群落（生命系統(tǒng)）

非生物環(huán)境（非生命生命系統(tǒng)）陽(yáng)光、空氣、水、土壤、無機(jī)礦物質(zhì)生產(chǎn)者：綠色植物、自養(yǎng)微生物消費(fèi)者：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)消費(fèi)者。指消費(fèi)者在食物鏈中所處的不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。分解者：微生物1.1生態(tài)系統(tǒng)的組成自養(yǎng)微生物：通過細(xì)菌光合作用或化能合成作用獲得能量的微生物。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生物群落非生物環(huán)境陽(yáng)光、空氣、水、29生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落處于核心地位，它代表系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、物質(zhì)和能量流動(dòng)強(qiáng)度以及外貌景觀等，非生物環(huán)境既是生命活動(dòng)的空間條件和資源，也是生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果，它們形成了一個(gè)統(tǒng)一的整體

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落處于核心地位，它代表系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、物質(zhì)301.2生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈（網(wǎng)）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間由于食物關(guān)系而形成的一種聯(lián)系稱為食物鏈(foodchain)。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中許多食物鏈彼此相互交錯(cuò)形成的復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系叫食物網(wǎng)(foodweb)。食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱為營(yíng)養(yǎng)級(jí)(trophiclevel)。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1.2生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈（網(wǎng)）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之31地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)32大甲蟲杜鵑植物鷹蛇兔鼠毛蟲結(jié)論：（1）消費(fèi)者在不同的食物鏈中所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)不同；植物在食物鏈中所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)是固定的。（2）食物鏈（網(wǎng)）中的每一個(gè)環(huán)節(jié)之間存在平衡，破壞這種平衡，也會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。很遺憾，人類正在破壞生態(tài)食物鏈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)大甲蟲杜鵑植物鷹蛇兔鼠毛蟲結(jié)論：很遺憾，人類正在破壞生態(tài)食物331.3生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性遺傳多樣性(Geneticdiversity)：指種內(nèi)不同種群之間和同一種群內(nèi)不同個(gè)體的遺傳變異的總和。1、生物多樣性的內(nèi)涵十分廣泛34遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)多樣性景觀多樣性基因細(xì)胞組織器官種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)341.3生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性遺傳多樣性(Geneticd直接價(jià)值食物：基本來自生物，僅小麥、水稻和玉米三個(gè)物種就提供70%以上的糧食。

藥物：發(fā)展中國(guó)家有80%、發(fā)達(dá)國(guó)家有40%的藥物直接或間接依賴生物資源。

工業(yè)原料：皮革、木材、纖維、橡膠等，甚至煤、原油、天然氣等能源也是生物質(zhì)的。2、生物多樣性的價(jià)值:四種價(jià)值地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)35直接價(jià)值食物：基本來自生物，僅小麥、水稻和玉米三個(gè)物種就提供間接價(jià)值生物的間接價(jià)值主要體現(xiàn)在生態(tài)價(jià)值上：

1、通過光合作用使光能通過綠色植物進(jìn)入食物鏈，為所有物種提供生命維持系統(tǒng)。2、對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要意義。3、促進(jìn)土壤發(fā)育，保護(hù)水土資源。4、調(diào)節(jié)氣候。5、可以吸收和分解污染物。6、提供良好的生活和娛樂環(huán)境。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)36間接價(jià)值生物的間接價(jià)值主要體現(xiàn)在生態(tài)價(jià)值上：1、通過光合作備擇價(jià)值許多物種的價(jià)值現(xiàn)在還不清楚，但是具有在未來某個(gè)時(shí)候?yàn)槿祟惿鐣?huì)提供經(jīng)濟(jì)利益的潛能，為人類適應(yīng)自然變化提供了選擇的機(jī)會(huì)。存在就是價(jià)值。對(duì)于大多數(shù)宗教、哲學(xué)和文化的價(jià)值體系都有對(duì)保護(hù)物種的認(rèn)同，支持保護(hù)那些即使對(duì)人類沒有明顯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物種。存在價(jià)值很遺憾，人類活動(dòng)導(dǎo)致生物多樣性急劇減少地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)37備擇價(jià)值許多物種的價(jià)值現(xiàn)在還不清楚，但是具有在未來某個(gè)時(shí)候?yàn)?生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能生物生產(chǎn)能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)信息傳遞地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能生物生產(chǎn)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)382.1生態(tài)系統(tǒng)中的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的生物，不斷地把環(huán)境中的物質(zhì)能量吸收，轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)能量形式，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的積累，保證生命的延續(xù)和增長(zhǎng)，這個(gè)過程就稱為生物生產(chǎn)，包括初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1生態(tài)系統(tǒng)中的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的生物，不斷39初級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的積累過程，是綠色植物的光合作用過程進(jìn)行光合作用的綠色植物稱為初級(jí)生產(chǎn)者，它是最基本的能量貯存者綠色植物對(duì)光能的利用率很低，平均只有0.14%（高的可達(dá)1%），但是地球上每年通過光合作用生產(chǎn)的有機(jī)干物質(zhì)總量約為162.1×109t地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的積累40次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)：消費(fèi)者或分解者對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物以及貯存在其中的能量進(jìn)行再生產(chǎn)和再利用的過程次級(jí)生產(chǎn)者：消費(fèi)者和分解者次級(jí)生產(chǎn)者在轉(zhuǎn)化初級(jí)生產(chǎn)品過程中，不能把全部的能量都轉(zhuǎn)化為新的次級(jí)生產(chǎn)量，而是有很大一部分在轉(zhuǎn)化過程中被損耗掉，只有一小部分被用于自身的貯存，而這部分能量又會(huì)很快通過食物鏈轉(zhuǎn)移到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，直到損耗殆盡地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)：消費(fèi)者或分解者對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物以及412.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量源于太陽(yáng)能，對(duì)太陽(yáng)能的利用率只有1%左右生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單方向的，沿著食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)由低級(jí)向高級(jí)流動(dòng)，具有不可逆性和非循環(huán)型生態(tài)系統(tǒng)中的能量沿食物鏈逐漸減少生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)進(jìn)入地球大氣圈的太陽(yáng)能為每分鐘每平方厘米8.368J。其中約30％被反射回去，20％被大氣吸收，其余46％到達(dá)地面。地球表面大部分地區(qū)沒有植物，到達(dá)綠色植物上的太陽(yáng)能只有10％左右，植物葉面又反射一部分，能被植物利用太陽(yáng)能只有1％地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量源于太陽(yáng)能，對(duì)太陽(yáng)42一般來說，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)只能從其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)除獲得其所含能量的10%，其余90%能量用于維持呼吸代謝活動(dòng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃亢纳⒌江h(huán)境中由于受到能量消耗的約束，大多數(shù)食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)只有3~5級(jí)（之后沒有能量可以利用了）林德曼效率地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)一般來說，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)只能從其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)除獲得其所含能量的1043生態(tài)圈能養(yǎng)活多少人2.76×1018/kJ·a—地球植物的總產(chǎn)量1.67×1016/kJ·a每人每天攝入9196kJ能量-------48億人-64億人0.6%地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)圈能養(yǎng)活多少人2.76×1018/kJ·a—地球植物的總442.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)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)者利用的形式歸還到環(huán)境中重復(fù)利用，周而復(fù)始的循環(huán)過程叫做物質(zhì)循環(huán)，可分為生態(tài)系統(tǒng)能生物小循環(huán)和生物地球化學(xué)大循環(huán)生物小循環(huán)：生物與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)循環(huán)，速度快、周期短；生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、留存、歸還生物地球化學(xué)大循環(huán)：范圍大、周期長(zhǎng)、影響面廣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)中各種有機(jī)物質(zhì)經(jīng)45幾種重要的物質(zhì)循環(huán)1）液相循環(huán)（水）2）氣相循環(huán)（碳、氮）3）固相循環(huán)（磷）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)幾種重要的物質(zhì)循環(huán)1）液相循環(huán)（水）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)461）水循環(huán)水約占地球表面的70%在太陽(yáng)能和重力的驅(qū)動(dòng)下，水從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，并在氣流(風(fēng))和海流的推動(dòng)下在生物圈內(nèi)的循環(huán)。海洋、江河、湖泊以及土壤中的水在陽(yáng)光的作用下變成水蒸汽進(jìn)入大氣中；陸生植物從土壤中吸收的水分大部分通過蒸騰作用進(jìn)入大氣。大氣中的水蒸氣遇冷后變成雨、雪、冰雹等降落到地面，從而形成穩(wěn)定的平衡。水循環(huán)破壞（人工水利工程）的后果：干旱或洪澇。

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1）水循環(huán)水約占地球表面的70%地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)47水循環(huán)水的自然循環(huán)傳統(tǒng)意義上的水循環(huán)即水的自然循環(huán)，它是指地球上各種形態(tài)的水在太陽(yáng)輻射和重力作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲、徑流等環(huán)節(jié)，不斷發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)過程。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)水的自然循環(huán)傳統(tǒng)意義上的水循環(huán)即水的自然循環(huán)，它是482）氣相循環(huán)碳：存在于生物體內(nèi)和無機(jī)環(huán)境中，碳是構(gòu)成生物體的重要元素，約占25%左右大氣中二氧化碳被綠色植物通過光合作用固定到有機(jī)物中共消費(fèi)者利用；生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過呼吸作用把二氧化碳釋放到大氣；生產(chǎn)者和消費(fèi)者的尸體被分解者分解，把蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物分解成二氧化碳、水和無機(jī)鹽，二氧化碳重新返回大氣；地質(zhì)年代，動(dòng)物尸體長(zhǎng)期埋藏在地層中，形成化石燃料，燃燒釋放二氧化碳地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2）氣相循環(huán)碳：存在于生物體內(nèi)和無機(jī)環(huán)境中，碳是構(gòu)成生物體的49213地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)213地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)50碳循環(huán)破壞的后果：溫室效應(yīng)由于人們不斷地從地層中把大量的化石燃料開采出來進(jìn)行燃燒，使大氣中二氧化碳顯著增加，二氧化碳能夠吸收地面輻射的紅外線，是近地面的熱量得以保持，從而導(dǎo)致全球氣溫升高海平面上升、旱澇災(zāi)害等地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)破壞的后果：溫室效應(yīng)由于人們不斷地從地層中把大量的化石51氮循環(huán)大氣中氮占79%，但不能被大多數(shù)生物利用，要通過固氮作用將N2轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3大氣中氮進(jìn)入生物有機(jī)體四種途徑：生物固氮、工業(yè)固氮、巖漿固氮、大氣固氮土壤中的氨經(jīng)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，被植物吸收，合成蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)氮化物；動(dòng)物直接或間接以植物為食，從中攝取蛋白質(zhì)作為自身氮素來源；動(dòng)物在新陳代謝過程中，將一部分蛋白質(zhì)分解，以尿素、尿酸、氨等排入土壤；植物和動(dòng)物的尸體在土壤微生物作用下分解成氨、二氧化碳和水；土壤中的氨形成硝酸鹽，一部分為植物吸收，一部分在反硝化菌作用下形成氮?dú)膺M(jìn)入大氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)大氣中氮占79%，但不能被大多數(shù)生物利用，要通過固氮作52每年進(jìn)入生物圈的氮為92×106t反硝化作用回歸大氣的氮83×106t結(jié)論：不平衡，過量的氮進(jìn)入環(huán)境。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)每年進(jìn)入生物圈的氮為92×106t地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)53整個(gè)氮循環(huán)中，每年固定的氮為98.1*106噸，反硝化的氮為85*106噸，每年固定的比返回大氣的氮多680萬噸，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化！富營(yíng)養(yǎng)化危害：植物營(yíng)養(yǎng)物增加導(dǎo)致藻類大量生長(zhǎng)，魚類空間減少，且水中溶解氧急劇下降，從而嚴(yán)重影響魚類的生存地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)整個(gè)氮循環(huán)中，每年固定的氮為98.1*106噸，反硝化的氮543）固相循環(huán)P：磷酸鹽礦通過天然侵蝕或人工開采進(jìn)入水或土壤，為植物所利用，當(dāng)植物和消費(fèi)者死亡后，磷又重新回到土壤，當(dāng)其呈現(xiàn)溶解態(tài)時(shí)，可被淋洗、沖刷帶入海洋，海洋生物利用并最終形成磷酸鹽沉入海底，除非地質(zhì)活動(dòng)帶回表面，否則將被埋藏；另一部分磷被海洋食物鏈中吃魚的鳥類帶回陸地，他們的鳥糞作為肥料施與土壤。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)3）固相循環(huán)P：磷酸鹽礦通過天然侵蝕或人工開采進(jìn)入水或土壤，55PO43－HPO42－地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)PO43－HPO42－地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)56人類對(duì)自然磷循環(huán)的干擾表現(xiàn)在兩方面：第一，大量開采磷礦制造磷肥和洗滌劑。第二，通過農(nóng)田退水、大型養(yǎng)殖場(chǎng)排水和城市污水，將大量磷酸鹽排放到水環(huán)境中，導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化：水中藍(lán)菌、藻類和水生植物的爆炸性生長(zhǎng)，在陸地淡水水體中稱為“藻花”或“水華”，在海洋中稱為“赤潮”，是富營(yíng)養(yǎng)化的極端表現(xiàn)。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)人類對(duì)自然磷循環(huán)的干擾表現(xiàn)在兩方面：地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)572.4信息傳遞營(yíng)養(yǎng)信息：通過營(yíng)養(yǎng)關(guān)系傳遞信息，食物鏈和食物網(wǎng)化學(xué)信息：生物在某些特定條件下，或某個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段，分泌出某些特殊的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)在生物種群或者個(gè)體之間起著某種信息的作用物理信息：通過聲、光、電、色等向同類或異類傳達(dá)的信息行為信息：有些動(dòng)物可以通過特殊的行為方式向同伴或其他生物發(fā)出識(shí)別、挑戰(zhàn)等信息。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.4信息傳遞營(yíng)養(yǎng)信息：通過營(yíng)養(yǎng)關(guān)系傳遞信息，食物鏈和食物583生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性EcologicalBalanceandStabilityofEcosystem地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)3生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)593.1生態(tài)平衡生態(tài)平衡：在任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，生物與其環(huán)境總是在不斷進(jìn)行著能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)與信息交流（不可中斷），但在一定時(shí)期內(nèi)，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者之間都保持著一種動(dòng)態(tài)的平衡，這種平衡狀態(tài)就叫生態(tài)平衡。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，平衡還表現(xiàn)為生物種類和數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)3.1生態(tài)平衡生態(tài)平衡：在任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，生物與其環(huán)境60生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡：生物種類和數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定取決于平衡的相互關(guān)系地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡：生物種類和數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定取61能量流物質(zhì)信息流正面效應(yīng)負(fù)面效應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境污染干擾輸出圖生態(tài)平衡的反饋調(diào)控反饋控制生態(tài)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)主要是通過系統(tǒng)的反饋機(jī)制、抵抗力和恢復(fù)力實(shí)現(xiàn)的。生態(tài)系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)62能量流物質(zhì)信息流正面效應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境污染輸出圖生態(tài)平衡的生態(tài)平衡的機(jī)制環(huán)境的自凈作用：污染物進(jìn)入環(huán)境后，經(jīng)過自然條件下的物理、化學(xué)、和生物化學(xué)一系列作用，使污染物在空間擴(kuò)散、稀釋，反應(yīng)，其濃度下降，最后受污染的環(huán)境恢復(fù)原來狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)作用：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的某一部分出現(xiàn)了機(jī)能異常時(shí)，就可能被其他部分的調(diào)節(jié)所抵消生態(tài)平衡內(nèi)部具有一定限度的自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡的機(jī)制環(huán)境的自凈作用：污染物進(jìn)入環(huán)境后，經(jīng)過自然條件633.2生態(tài)平衡失調(diào)的特征生態(tài)平衡失調(diào)(ecologicaldisturbance)原因：當(dāng)外界施加的壓力（自然或人為）超過了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力或補(bǔ)償功能后，都會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞、功能受阻，正常的生態(tài)關(guān)系被打亂、反饋?zhàn)钥啬芰ο陆?，甚至不能自我修?fù)，使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)衰退或崩潰，這就是生態(tài)平衡的失調(diào)。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)3.2生態(tài)平衡失調(diào)的特征生態(tài)平衡失調(diào)(ecological64生態(tài)平衡失調(diào)的結(jié)構(gòu)標(biāo)志：生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了缺損或變異生態(tài)平衡失調(diào)的功能標(biāo)志：能量流動(dòng)在系統(tǒng)內(nèi)的某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)層次上受阻或物質(zhì)循環(huán)正常途徑中斷生態(tài)平衡失調(diào)的標(biāo)志地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)平衡失調(diào)的結(jié)構(gòu)標(biāo)志：生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了缺損或變異生態(tài)平衡失調(diào)653.3引起生態(tài)平衡失調(diào)的因素自然原因：主要是指自然界發(fā)生的異常變化或自然界本來就存在的對(duì)人類和生物的有害因素。如：火山爆發(fā)、山崩海嘯、水旱災(zāi)害、地震、臺(tái)風(fēng)、流行病等自然災(zāi)害，都會(huì)使生態(tài)平衡遭到破壞。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)3.3引起生態(tài)平衡失調(diào)的因素自然原因：主要是指自然界發(fā)生的異66人為原因人類對(duì)自然資源的不合理利用、盲目發(fā)展生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題

包括：①物種改變引起平衡的破壞；②環(huán)境因素改變，引起平衡的破壞。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)人為原因人類對(duì)自然資源的不合理利用、盲目發(fā)展生產(chǎn)帶來的環(huán)境污67演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain2022/11/24地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain202268地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2022/11/24地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2022/11/21地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)691地球環(huán)境的圈層構(gòu)造大氣圈水圈土壤圈巖石圈生物圈第一章地球環(huán)境的基本特征地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1地球環(huán)境的圈層構(gòu)造大氣圈第一章地球環(huán)境的基本特征地球702人類和地球各圈層的關(guān)系人類與大氣圈人類與水圈人類與土壤圈人類與巖石圈人類與生物圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2人類和地球各圈層的關(guān)系人類與大氣圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)712.1人類與大氣圈在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)特定場(chǎng)所或區(qū)域，供人和動(dòng)植物生存的氣體稱為“空氣”；而以大區(qū)域或全球性的氣流為研究對(duì)象時(shí)，則采用“大氣”一詞我們離不開大氣，就像魚兒離不開水地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1人類與大氣圈在環(huán)境保護(hù)中，對(duì)特定場(chǎng)所或區(qū)域，供人和動(dòng)722.1.2大氣的組分大氣的恒定組分：大氣中的O2、N2和稀有氣體。它們約占大氣總量的99.96%。大氣的可變組分：主要指CO2和水汽，這些氣體組分受不同地區(qū)氣候、季節(jié)等多種因素的影響而發(fā)生變化大氣的不定組分：大氣中的塵埃、硫化物、氮氧化物、硫氧化物等是大氣中的不定組分，大氣污染。由恒定組分和可變組分所組成的大氣稱為潔凈大氣大氣中除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1.2大氣的組分大氣的恒定組分：大氣中的O2、N2和稀73大氣的精細(xì)平衡O2：添一分則多，減一分則少。如果濃度下降：高山反應(yīng)、氧化反應(yīng)抑制(CO);如果濃度增加：雷電火災(zāi)CO2：溫室效應(yīng)甲烷：溫室效應(yīng)，是CO2300多倍人類正在破壞這種平衡地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)大氣的精細(xì)平衡O2：添一分則多，減一分則少。如果濃度下降：高742.2人類與水圈水圈：海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個(gè)大體連續(xù)的圈層覆蓋在地球表面，稱為水圈，水、冰，水蒸氣、水滴地球表面上70%以上覆蓋著水，大多數(shù)生物體內(nèi)水含量也達(dá)2/3以上生命的起源地：現(xiàn)代人身體里仍然流動(dòng)著幾十億年前的海洋水（生理鹽水！）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2人類與水圈水圈：海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構(gòu)成一個(gè)752.2.1水的優(yōu)異的特性水是無色透明的：光合作用、抵擋短波紫外線水是一種極好的溶劑：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和生化反應(yīng)最基本的媒介高比熱、高蒸發(fā)熱：保持地球溫度相對(duì)恒定4℃密度最大：控制水體溫度分布和垂直循環(huán)冰輕于水：保護(hù)水下生物地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.1水的優(yōu)異的特性水是無色透明的：光合作用、抵擋短波紫762.2.2地球上水量分布總水量分布淡水量分布海水淡水97.32.7冰蓋冰川地下水、土壤水湖泊、沼澤大氣河流77.222.40.350.040.01地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.2地球上水量分布總水量分布淡水量分布海水97.3冰蓋77水循環(huán)的作用：熱量輸送、調(diào)節(jié)氣候2.2.3水循環(huán)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)的作用：熱量輸送、調(diào)節(jié)氣候2.2.3水循環(huán)地球環(huán)境與生782.2.4人類對(duì)水圈的破壞興建大型水庫(kù)：穩(wěn)定可靠的水源；不良生態(tài)效應(yīng)大量開采地下水：地下水位大幅度下降甚至枯竭、地面沉陷小河流渠道化：排水防洪；可能的生態(tài)災(zāi)難湖泊的泯滅：土壤侵蝕、富營(yíng)養(yǎng)化、圍湖造田、大量引水地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2.4人類對(duì)水圈的破壞興建大型水庫(kù)：穩(wěn)定可靠的水源；不良792.3人類與土壤圈土壤圈處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間的過渡地帶，是聯(lián)系有機(jī)界和無機(jī)界的中心環(huán)節(jié)兩大功能：具有支持植物和微生物生長(zhǎng)繁殖的能力（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)）；具有同化和代謝外界進(jìn)入土壤的物質(zhì)的能力（保護(hù)環(huán)境）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3人類與土壤圈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)802.3.1土壤的組成土壤是位于陸地表面呈連續(xù)分布，具有肥力并能生長(zhǎng)植物的疏松層，是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)體系組成固相：礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)液相：土壤水分或溶液氣相：土壤空氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3.1土壤的組成土壤是位于陸地表面呈連續(xù)分布，具有肥力81土壤的組成地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤的組成地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)82土壤中固液氣相結(jié)構(gòu)圖地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤中固液氣相結(jié)構(gòu)圖地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)83土壤退化（結(jié)構(gòu)被破壞）可耕性土壤有機(jī)質(zhì)正常為5%，我國(guó)3%（不太肥沃）原因：人口眾多，農(nóng)業(yè)是對(duì)土地的掠奪性生產(chǎn)，國(guó)外法律形成休耕制度來保護(hù)土壤輪作大量使用化肥、農(nóng)藥制度問題（有爭(zhēng)議）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤退化（結(jié)構(gòu)被破壞）可耕性土壤有機(jī)質(zhì)正常為5%，我國(guó)3%（84土壤污染（組成被破壞）水體污染型：污水直接排放或污灌，一般集中在土壤表層，可隨時(shí)間延長(zhǎng)擴(kuò)散轉(zhuǎn)移至地下水（鄭州灌區(qū)，Hg)大氣污染型：沉降和降水，集中在表層；主要污染物二氧化硫、氮氧化物和顆粒物（滎陽(yáng)，F(xiàn))農(nóng)業(yè)污染型：化學(xué)農(nóng)藥和化肥，積累或轉(zhuǎn)移至地下水固體廢物污染型：廢渣、污泥、城市垃圾的堆放或處置地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)土壤污染（組成被破壞）水體污染型：污水直接排放或污灌，一般集852.4人類與巖石圈(lithosphere)化石燃料：煤、石油礦物原料：鐵、鋼、有色金屬33~35km巖石圈是人類所需要的礦物原料和化石燃料的儲(chǔ)藏所，其儲(chǔ)量是巨大的。但是，由于人口的持續(xù)增長(zhǎng)和技術(shù)的迅速進(jìn)步，對(duì)礦產(chǎn)與能源的需求與日俱增，傳統(tǒng)原料與燃料行將耗竭。如何迅速實(shí)現(xiàn)向新材料與新能源的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)成為關(guān)系到人類未來生存與發(fā)展的要?jiǎng)?wù)。

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.4人類與巖石圈(lithosphere)化石燃料：煤、862.5人類與生物圈生物圈：地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人類及其生存的環(huán)境總體生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，包括從海平面以下10km到海平面以上9km地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.5人類與生物圈生物圈：地球上有生命的部分，即地球上所有87生物圈1號(hào)—人類居住的地球部分生物圈2號(hào)—位于美國(guó)亞利桑那州的人造生態(tài)系統(tǒng)生物圈3號(hào)，生物圈4號(hào)—南北極生物圈5號(hào)—準(zhǔn)備發(fā)射到月球上,時(shí)間預(yù)定為2020年地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈1號(hào)—人類居住的地球部分地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)881984年美國(guó)德州富豪愛德華貝斯出資2億美元在亞利桑那州東南方的歐洛可附近建立起“生物圈Ⅱ號(hào)”，占地1.25ha，建立起一個(gè)由鋼筋和玻璃組成的建筑群—可供人生存的小生態(tài)系統(tǒng)1991年10月英、美、比等國(guó)4男4女科學(xué)家進(jìn)行為期兩年封閉的自給自足的試驗(yàn)CO2和O2難以平衡，三分之一的生物死亡，水域變化生物圈Ⅱ號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1984年美國(guó)德州富豪愛德華貝斯出資2億美元在亞利桑那州東南89生物圈2號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)90動(dòng)物棲息地海洋熱帶雨林沼澤沙漠農(nóng)業(yè)用地?zé)釒Р菰厍颦h(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)物棲息地海洋熱帶雨林沼澤沙漠農(nóng)業(yè)用地?zé)釒Р菰厍颦h(huán)境與生態(tài)91沙漠沼澤海洋農(nóng)田地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)沙漠沼澤海洋農(nóng)田地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)92生物圈2號(hào)1991年，8個(gè)人被送進(jìn)“生物圈二號(hào)”，本來預(yù)期他們與世隔絕兩年，可以靠吃自己生產(chǎn)的糧食，呼吸植物釋放的氧氣，飲用生態(tài)系統(tǒng)自然凈化的水生存。18個(gè)月之后，“生物圈二號(hào)”系統(tǒng)嚴(yán)重失去平衡：氧氣濃度從21%降至14%，而CO2和NO2的含量卻直線上升，大氣和海水變酸，很多物種死去，而用來吸收二氧化碳的牽?；▍s瘋長(zhǎng)。原有的25種小動(dòng)物，19種滅絕；為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡，植物也無法繁殖。由于降雨失控，人造沙漠變成了叢林和草地。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)1991年，8個(gè)人被送進(jìn)“生物圈二號(hào)”，本來預(yù)期他93生物圈2號(hào)“生物圈2號(hào)”內(nèi)空氣的惡化直接危及了居民們的健康，科學(xué)家們被迫提前撤出這個(gè)“伊甸園”?！吧锶?號(hào)”的實(shí)驗(yàn)以失敗告終。事后的研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在分解土壤中大量有機(jī)質(zhì)的過程中，耗費(fèi)了大量的氧氣；而細(xì)菌所釋放出的二氧化碳經(jīng)過化學(xué)作用，被“生物圈二號(hào)”的混凝土墻所吸收，又打破了循環(huán)。18個(gè)月后試驗(yàn)失敗，表明：在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)條件下，人類還不能完全模擬類似地球的可供人類生存的生態(tài)環(huán)境，地球是我們唯一的家園地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生物圈2號(hào)“生物圈2號(hào)”內(nèi)空氣的惡化直接危及了居民們的健康，94糧食：1kg/d水：2.5kg/d空氣：13.6kg/d糧食：32.4t水：54t空氣：324t第二章生態(tài)系統(tǒng)每天一生地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)糧食：1kg/d糧食：32.4t第二章生態(tài)系統(tǒng)每天95

定義：生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物群落與其所處的環(huán)境所形成的相互作用、相互制約、不斷演變、達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，相對(duì)穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，是生態(tài)學(xué)的基本功能單位沒大沒小，大到地球，小到一滴水1生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)定義：生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物群落與其所處的環(huán)境所96生態(tài)系統(tǒng)

生物群落（生命系統(tǒng)）

非生物環(huán)境（非生命生命系統(tǒng)）陽(yáng)光、空氣、水、土壤、無機(jī)礦物質(zhì)生產(chǎn)者：綠色植物、自養(yǎng)微生物消費(fèi)者：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)消費(fèi)者。指消費(fèi)者在食物鏈中所處的不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。分解者：微生物1.1生態(tài)系統(tǒng)的組成自養(yǎng)微生物：通過細(xì)菌光合作用或化能合成作用獲得能量的微生物。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生物群落非生物環(huán)境陽(yáng)光、空氣、水、97生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落處于核心地位，它代表系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、物質(zhì)和能量流動(dòng)強(qiáng)度以及外貌景觀等，非生物環(huán)境既是生命活動(dòng)的空間條件和資源，也是生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果，它們形成了一個(gè)統(tǒng)一的整體

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落處于核心地位，它代表系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、物質(zhì)981.2生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈（網(wǎng)）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間由于食物關(guān)系而形成的一種聯(lián)系稱為食物鏈(foodchain)。一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中許多食物鏈彼此相互交錯(cuò)形成的復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系叫食物網(wǎng)(foodweb)。食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱為營(yíng)養(yǎng)級(jí)(trophiclevel)。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1.2生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈（網(wǎng)）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之99地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)100大甲蟲杜鵑植物鷹蛇兔鼠毛蟲結(jié)論：（1）消費(fèi)者在不同的食物鏈中所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)不同；植物在食物鏈中所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)是固定的。（2）食物鏈（網(wǎng)）中的每一個(gè)環(huán)節(jié)之間存在平衡，破壞這種平衡，也會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。很遺憾，人類正在破壞生態(tài)食物鏈地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)大甲蟲杜鵑植物鷹蛇兔鼠毛蟲結(jié)論：很遺憾，人類正在破壞生態(tài)食物1011.3生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性遺傳多樣性(Geneticdiversity)：指種內(nèi)不同種群之間和同一種群內(nèi)不同個(gè)體的遺傳變異的總和。1、生物多樣性的內(nèi)涵十分廣泛102遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)多樣性景觀多樣性基因細(xì)胞組織器官種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1021.3生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性遺傳多樣性(Geneticd直接價(jià)值食物：基本來自生物，僅小麥、水稻和玉米三個(gè)物種就提供70%以上的糧食。

藥物：發(fā)展中國(guó)家有80%、發(fā)達(dá)國(guó)家有40%的藥物直接或間接依賴生物資源。

工業(yè)原料：皮革、木材、纖維、橡膠等，甚至煤、原油、天然氣等能源也是生物質(zhì)的。2、生物多樣性的價(jià)值:四種價(jià)值地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)103直接價(jià)值食物：基本來自生物，僅小麥、水稻和玉米三個(gè)物種就提供間接價(jià)值生物的間接價(jià)值主要體現(xiàn)在生態(tài)價(jià)值上：

1、通過光合作用使光能通過綠色植物進(jìn)入食物鏈，為所有物種提供生命維持系統(tǒng)。2、對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要意義。3、促進(jìn)土壤發(fā)育，保護(hù)水土資源。4、調(diào)節(jié)氣候。5、可以吸收和分解污染物。6、提供良好的生活和娛樂環(huán)境。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)104間接價(jià)值生物的間接價(jià)值主要體現(xiàn)在生態(tài)價(jià)值上：1、通過光合作備擇價(jià)值許多物種的價(jià)值現(xiàn)在還不清楚，但是具有在未來某個(gè)時(shí)候?yàn)槿祟惿鐣?huì)提供經(jīng)濟(jì)利益的潛能，為人類適應(yīng)自然變化提供了選擇的機(jī)會(huì)。存在就是價(jià)值。對(duì)于大多數(shù)宗教、哲學(xué)和文化的價(jià)值體系都有對(duì)保護(hù)物種的認(rèn)同，支持保護(hù)那些即使對(duì)人類沒有明顯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物種。存在價(jià)值很遺憾，人類活動(dòng)導(dǎo)致生物多樣性急劇減少地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)105備擇價(jià)值許多物種的價(jià)值現(xiàn)在還不清楚，但是具有在未來某個(gè)時(shí)候?yàn)?生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能生物生產(chǎn)能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)信息傳遞地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能生物生產(chǎn)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1062.1生態(tài)系統(tǒng)中的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的生物，不斷地把環(huán)境中的物質(zhì)能量吸收，轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)能量形式，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的積累，保證生命的延續(xù)和增長(zhǎng)，這個(gè)過程就稱為生物生產(chǎn)，包括初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.1生態(tài)系統(tǒng)中的生物生產(chǎn)生物生產(chǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的生物，不斷107初級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的積累過程，是綠色植物的光合作用過程進(jìn)行光合作用的綠色植物稱為初級(jí)生產(chǎn)者，它是最基本的能量貯存者綠色植物對(duì)光能的利用率很低，平均只有0.14%（高的可達(dá)1%），但是地球上每年通過光合作用生產(chǎn)的有機(jī)干物質(zhì)總量約為162.1×109t地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的積累108次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)：消費(fèi)者或分解者對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物以及貯存在其中的能量進(jìn)行再生產(chǎn)和再利用的過程次級(jí)生產(chǎn)者：消費(fèi)者和分解者次級(jí)生產(chǎn)者在轉(zhuǎn)化初級(jí)生產(chǎn)品過程中，不能把全部的能量都轉(zhuǎn)化為新的次級(jí)生產(chǎn)量，而是有很大一部分在轉(zhuǎn)化過程中被損耗掉，只有一小部分被用于自身的貯存，而這部分能量又會(huì)很快通過食物鏈轉(zhuǎn)移到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，直到損耗殆盡地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)次級(jí)生產(chǎn)次級(jí)生產(chǎn)：消費(fèi)者或分解者對(duì)初級(jí)生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機(jī)物以及1092.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量源于太陽(yáng)能，對(duì)太陽(yáng)能的利用率只有1%左右生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單方向的，沿著食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)由低級(jí)向高級(jí)流動(dòng)，具有不可逆性和非循環(huán)型生態(tài)系統(tǒng)中的能量沿食物鏈逐漸減少生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)進(jìn)入地球大氣圈的太陽(yáng)能為每分鐘每平方厘米8.368J。其中約30％被反射回去，20％被大氣吸收，其余46％到達(dá)地面。地球表面大部分地區(qū)沒有植物，到達(dá)綠色植物上的太陽(yáng)能只有10％左右，植物葉面又反射一部分，能被植物利用太陽(yáng)能只有1％地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中的能量源于太陽(yáng)能，對(duì)太陽(yáng)110一般來說，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)只能從其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)除獲得其所含能量的10%，其余90%能量用于維持呼吸代謝活動(dòng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃亢纳⒌江h(huán)境中由于受到能量消耗的約束，大多數(shù)食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)只有3~5級(jí)（之后沒有能量可以利用了）林德曼效率地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)一般來說，某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)只能從其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)除獲得其所含能量的10111生態(tài)圈能養(yǎng)活多少人2.76×1018/kJ·a—地球植物的總產(chǎn)量1.67×1016/kJ·a每人每天攝入9196kJ能量-------48億人-64億人0.6%地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)圈能養(yǎng)活多少人2.76×1018/kJ·a—地球植物的總1122.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)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)者利用的形式歸還到環(huán)境中重復(fù)利用，周而復(fù)始的循環(huán)過程叫做物質(zhì)循環(huán)，可分為生態(tài)系統(tǒng)能生物小循環(huán)和生物地球化學(xué)大循環(huán)生物小循環(huán)：生物與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)循環(huán)，速度快、周期短；生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收、留存、歸還生物地球化學(xué)大循環(huán)：范圍大、周期長(zhǎng)、影響面廣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)中各種有機(jī)物質(zhì)經(jīng)113幾種重要的物質(zhì)循環(huán)1）液相循環(huán)（水）2）氣相循環(huán)（碳、氮）3）固相循環(huán)（磷）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)幾種重要的物質(zhì)循環(huán)1）液相循環(huán)（水）地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1141）水循環(huán)水約占地球表面的70%在太陽(yáng)能和重力的驅(qū)動(dòng)下，水從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，并在氣流(風(fēng))和海流的推動(dòng)下在生物圈內(nèi)的循環(huán)。海洋、江河、湖泊以及土壤中的水在陽(yáng)光的作用下變成水蒸汽進(jìn)入大氣中；陸生植物從土壤中吸收的水分大部分通過蒸騰作用進(jìn)入大氣。大氣中的水蒸氣遇冷后變成雨、雪、冰雹等降落到地面，從而形成穩(wěn)定的平衡。水循環(huán)破壞（人工水利工程）的后果：干旱或洪澇。

地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)1）水循環(huán)水約占地球表面的70%地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)115水循環(huán)水的自然循環(huán)傳統(tǒng)意義上的水循環(huán)即水的自然循環(huán)，它是指地球上各種形態(tài)的水在太陽(yáng)輻射和重力作用下，通過蒸發(fā)、水汽輸送、凝結(jié)降水、下滲、徑流等環(huán)節(jié)，不斷發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)換的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)過程。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)水的自然循環(huán)傳統(tǒng)意義上的水循環(huán)即水的自然循環(huán)，它是1162）氣相循環(huán)碳：存在于生物體內(nèi)和無機(jī)環(huán)境中，碳是構(gòu)成生物體的重要元素，約占25%左右大氣中二氧化碳被綠色植物通過光合作用固定到有機(jī)物中共消費(fèi)者利用；生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過呼吸作用把二氧化碳釋放到大氣；生產(chǎn)者和消費(fèi)者的尸體被分解者分解，把蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物分解成二氧化碳、水和無機(jī)鹽，二氧化碳重新返回大氣；地質(zhì)年代，動(dòng)物尸體長(zhǎng)期埋藏在地層中，形成化石燃料，燃燒釋放二氧化碳地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)2）氣相循環(huán)碳：存在于生物體內(nèi)和無機(jī)環(huán)境中，碳是構(gòu)成生物體的117213地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)213地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)118碳循環(huán)破壞的后果：溫室效應(yīng)由于人們不斷地從地層中把大量的化石燃料開采出來進(jìn)行燃燒，使大氣中二氧化碳顯著增加，二氧化碳能夠吸收地面輻射的紅外線，是近地面的熱量得以保持，從而導(dǎo)致全球氣溫升高海平面上升、旱澇災(zāi)害等地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)破壞的后果：溫室效應(yīng)由于人們不斷地從地層中把大量的化石119氮循環(huán)大氣中氮占79%，但不能被大多數(shù)生物利用，要通過固氮作用將N2轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3大氣中氮進(jìn)入生物有機(jī)體四種途徑：生物固氮、工業(yè)固氮、巖漿固氮、大氣固氮土壤中的氨經(jīng)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，被植物吸收，合成蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)氮化物；動(dòng)物直接或間接以植物為食，從中攝取蛋白質(zhì)作為自身氮素來源；動(dòng)物在新陳代謝過程中，將一部分蛋白質(zhì)分解，以尿素、尿酸、氨等排入土壤；植物和動(dòng)物的尸體在土壤微生物作用下分解成氨、二氧化碳和水；土壤中的氨形成硝酸鹽，一部分為植物吸收，一部分在反硝化菌作用下形成氮?dú)膺M(jìn)入大氣地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)大氣中氮占79%，但不能被大多數(shù)生物利用，要通過固氮作120每年進(jìn)入生物圈的氮為92×106t反硝化作用回歸大氣的氮83×106t結(jié)論：不平衡，過量的氮進(jìn)入環(huán)境。地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)每年進(jìn)入生物圈的氮為92×106t地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)121整個(gè)氮循環(huán)中，每年固定的氮為98.1*106噸，反硝化的氮為85*106噸，每年固定的比返回大氣的氮多680萬噸，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化！富營(yíng)養(yǎng)化危害：植物營(yíng)養(yǎng)物增加導(dǎo)致藻類大量生長(zhǎng)，魚類空間減少，且水中溶解氧急劇下降，從而嚴(yán)重影響魚類的生存地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)整個(gè)氮循環(huán)中，每年固定的氮為98.1*106噸，反硝化的氮1223）固相循環(huán)P：磷酸鹽礦通過天然侵蝕或人工開采