現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)概論第5章-環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用課件

第五章環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)從定義出發(fā)理解生態(tài):Ecology源于希臘文Oikos——‘自然界的經(jīng)濟(jì)學(xué)’生態(tài)學(xué)定義：研究生物或生物群體與其環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)研究生物與其環(huán)境間相互關(guān)系及作用機(jī)理的科學(xué)（馬世駿）生命系統(tǒng)動(dòng)物人植物微生物

環(huán)境系統(tǒng)自然環(huán)境社會環(huán)境

作用、反作用對立、統(tǒng)一相互關(guān)系相互依賴、制約物質(zhì)循環(huán)、代謝第五章環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)生1從研究內(nèi)容理解一般生態(tài)學(xué)：以特定生物為研究對象環(huán)境生態(tài)學(xué)：以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象生態(tài)學(xué)的分支

植物生態(tài)學(xué)動(dòng)物生態(tài)學(xué)按種類劃分微生物生學(xué)人類生態(tài)學(xué)

個(gè)體生態(tài)學(xué)按存在狀態(tài)劃分種群生態(tài)學(xué)群落生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)

從研究內(nèi)容理解2

種群特定時(shí)間、空間同種個(gè)體的組合——物種存在、繁殖、進(jìn)化的基本單位空間特征：種群的發(fā)展?jié)摿Α臻g數(shù)量基本特征數(shù)量特征：種群密度遺傳特征：遺傳、變異性—生物進(jìn)化遺傳學(xué)基礎(chǔ)

群落特定時(shí)間、空間不同種生物的總和一定的物種組成：種類、數(shù)量，群落多樣性基礎(chǔ)物種間相互影響：競爭、捕食、互利、寄生影響環(huán)境的功能；群落環(huán)境基本特征一定的外貌和結(jié)構(gòu)：生態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征：季節(jié)、年際演替、演化一定分布范圍邊界特征種群特定時(shí)間、空間同種個(gè)體的組合3

從研究方法理解當(dāng)代生態(tài)學(xué)——多學(xué)科交叉定性 定量社會生態(tài)學(xué)宏觀微觀復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)學(xué) 單一 綜合應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)學(xué) 靜態(tài) 動(dòng)態(tài)文化生態(tài)學(xué) 基礎(chǔ) 應(yīng)用環(huán)境生態(tài)學(xué)生物生態(tài)學(xué)環(huán)境

系統(tǒng)工程學(xué)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)整體觀（核心

）

工藝學(xué)工業(yè)生態(tài)學(xué)功能觀經(jīng)濟(jì)學(xué)經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)經(jīng)濟(jì)觀

+化學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)信息

物理學(xué)物理生態(tài)學(xué)+數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)模型最優(yōu)化方案

經(jīng)濟(jì)效益社會效益生態(tài)效益從研究方法理解生物生態(tài)學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)4

發(fā)展趨勢涵蓋一切傳統(tǒng)領(lǐng)域，形成許多現(xiàn)代觀念：

生態(tài)工藝生態(tài)城市生態(tài)安全生態(tài)文明生態(tài)價(jià)值生態(tài)哲學(xué)生態(tài)美學(xué)2.生態(tài)系統(tǒng)含義馬世駿：“生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合”一定空間生物與周圍環(huán)境的集合體自然界基本單位，具有一定結(jié)構(gòu)和功能生物—環(huán)境相互作用、影響、制約不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量交換一定時(shí)間內(nèi)處于動(dòng)態(tài)平衡、相對穩(wěn)定狀態(tài)2.生態(tài)系統(tǒng)5

無機(jī)物非生物組成：環(huán)境要素有機(jī)物自然因素

組成

生產(chǎn)者—綠色植物食草動(dòng)物（一級消費(fèi)者）生物組成消費(fèi)者—?jiǎng)游?/p>

分解者—微生物食肉動(dòng)物（二級消費(fèi)者）微型動(dòng)物組成6類型

自然生態(tài)系統(tǒng)

靜水生態(tài)系統(tǒng)

淡水生態(tài)系統(tǒng)

水域生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)咸水生態(tài)系統(tǒng)：海洋、遠(yuǎn)洋、珊瑚礁按要素類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)稀樹干草生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)

按人類影響程度半自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)

類型靜水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)7結(jié)構(gòu)生物種類形態(tài)結(jié)構(gòu)種群數(shù)量骨架—形態(tài)結(jié)構(gòu)標(biāo)志種的空間配置 種的時(shí)間變化（發(fā)育、季相）

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系環(huán)境生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系環(huán)境生產(chǎn)8食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系食物網(wǎng)：多個(gè)食物鏈相互交織構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)——生態(tài)系統(tǒng)功能過程載體食物鏈種類：捕食性食物鏈腐生性食物鏈寄生性食物鏈?zhǔn)澄镦溠芯恳饬x—組成及量的調(diào)節(jié)對保護(hù)生物資源意義大，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值—食物鏈生物富集作用（重金屬、有毒難降解物質(zhì)）

海水浮游生物小魚魚魚鷹人DDT3×10-124×10-85×10-72×10-62.5×10-53×10-5

富集107

食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系9營養(yǎng)級：食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，同一食性層次——生態(tài)同位典型森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級：植物食草動(dòng)物一級食肉動(dòng)物二級食肉動(dòng)物分解者植物

生物個(gè)體數(shù)生物數(shù)量金字塔

營養(yǎng)級的表示生物量生物量金字塔能量（營養(yǎng)）能量金字塔

P—1500000

C1—200000C2—90000（單位：個(gè)體/0.1h㎡）C3—1生產(chǎn)者低位營養(yǎng)級

消費(fèi)者高位營養(yǎng)級

4—5級（≤7級）每級利用率10%

寄生性食物鏈—倒置生物量金字塔

C1—21P—4營養(yǎng)級：食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，10

功能

能量流動(dòng)環(huán)境生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者太陽光量子

——太陽光量子以波的形式傳遞至綠色植物體表——遵循熱力學(xué)第一定律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律——遵循熱力學(xué)第二定律：關(guān)于有限空間、時(shí)間內(nèi)一切和熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理、化學(xué)過程具不可逆性

功能11

能量單向流動(dòng)：集中分散高低 能量傳遞中熵增加，熵不變能量無傳遞生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定是由于負(fù)熵的不斷輸入每一營養(yǎng)級都有能量損失生態(tài)系統(tǒng)能量平衡保證生態(tài)系統(tǒng)平衡能量在營養(yǎng)級流動(dòng)的特點(diǎn)：有損失或剩余同化中產(chǎn)生廢物、排泄物同化中耗能，維持生命能量單向流動(dòng)：集中12物質(zhì)循環(huán)——化學(xué)元素在生物圈中的物質(zhì)循環(huán)過程基本元素：C、H、O、N、S、P大量元素：Na、Ca、Mg、K微量元素：Cu、Zn、Mn、B——包括生物、地質(zhì)、化學(xué)系統(tǒng)的循環(huán)：生物地球化學(xué)循環(huán)——物質(zhì)在庫間轉(zhuǎn)移而流動(dòng)元素在環(huán)境中的貯庫：水（H、O）大氣、水體N大氣、生物、地殼周轉(zhuǎn)時(shí)間=庫量/流通率H2O在大氣庫10.5dSi在海洋庫8000aN在大氣庫100萬aNa在海洋庫2.06×1028a物質(zhì)循環(huán)13

個(gè)體水平—生物新陳代謝物質(zhì)循環(huán)的三級水平生態(tài)系統(tǒng)—生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者環(huán)境生物圈—生物地球化學(xué)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)：物質(zhì)重復(fù)再利用性物質(zhì)循環(huán)周期性

主要元素的循環(huán)

水循環(huán)：動(dòng)力—太陽輻射（H、O） 蒸發(fā)降雨主要過程地下水地表水動(dòng)植物吸收滲出個(gè)體水14

碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫大氣庫CO27×1011t地質(zhì)庫CO32－2.7×1016t

主要過程

呼吸CO2

光合作用

燃燒植物

CO32－分解

動(dòng)物

化石燃料碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫15

氮循環(huán)：

大氣氮

固氮

氨

硝化作用

NO2－、NO3－

生物合成

反硝化作用

游離氮

分解

有機(jī)氮

大氣固氮巖漿固氮固氮形式生物固氮工業(yè)固氮

氮循環(huán)：16

磷循環(huán)

硫循環(huán)氣態(tài)循環(huán)SO2H2S沉積循環(huán)SO42－

生物循環(huán)SO42－H2S

磷酸鹽（巖、礦）鳥糞層海鳥、魚

天然侵蝕淺海沉積深海沉積

食物鏈

人工開采

原生質(zhì)

磷細(xì)菌

溶解PO43－磷循環(huán)磷17

生物生產(chǎn)——生物性產(chǎn)品的生產(chǎn)過程——在能量代謝、物質(zhì)循環(huán)中完成——物質(zhì)、能量的重新分配、組合形成有機(jī)物初級生產(chǎn)（第一性生產(chǎn)）：綠色植物光合作用中無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物總初級生產(chǎn)量GP凈初級生產(chǎn)量NP=GP－R R：呼吸消耗的物質(zhì)、能量次級生產(chǎn)：各級消費(fèi)者轉(zhuǎn)化的物質(zhì)、能量以初級生產(chǎn)為基礎(chǔ)，受條件、自身局限有機(jī)物與化學(xué)能再加工與轉(zhuǎn)化凈次級生產(chǎn)量P=I－Fu－RI：采食量：Fu：排泄量

營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化效率——生態(tài)效率生物生產(chǎn)18營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（CederBog湖能流分析）

呼吸代謝R0=96.3呼吸代謝R1=18.8總初級生產(chǎn)量GP=464.7食草動(dòng)物捕食I1=62.8食肉動(dòng)物食I2=12.6未利用M0=305.6未利用M1=31.4LA

=23200能量攝取效率：It/It－1初級能量攝取效率：I0/I=GP/LA

同化效率：At/At－1初級同化效率：Ao/A=Io/I生產(chǎn)效率：Pt/Pt－1初級生產(chǎn)效率：Po/P=Io/I初級生態(tài)效率

=464.7/23200=2%次級能量攝取效率=I1/

GP=13.5%

次級同化效率=I2+M1/GP=9.5%

次級生產(chǎn)效率=I2/GP=2.7%次級利用效率=I2+R1/GP=6.8%營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（CederBog湖能流分析）19

信息聯(lián)系——信息把生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)成統(tǒng)一整體營養(yǎng)信息：食物鏈為一個(gè)營養(yǎng)信息系統(tǒng)化學(xué)信息：化學(xué)分泌物物理信息：聲、光、色行為信息：行為格式

多樣性復(fù)雜性信息流特點(diǎn)種類多儲量大未知因素多信息流動(dòng)過程：產(chǎn)生獲取處理再生施效信息聯(lián)系20

3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制正反饋——個(gè)體及種群數(shù)量增加導(dǎo)致遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)負(fù)反饋——個(gè)體數(shù)量增加，食物資源減少，個(gè)體死亡增加，種群數(shù)量減少，系統(tǒng)一般可保持平衡 3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制21：生態(tài)平衡

含義：生態(tài)系統(tǒng)在較長時(shí)間內(nèi)組成成分相對協(xié)調(diào)物質(zhì)能量輸出入接近相等結(jié)構(gòu)功能基本穩(wěn)定在一定的外來干擾下通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)

特征：結(jié)構(gòu)平衡功能平衡收支平衡

特點(diǎn)：平衡是動(dòng)態(tài)的、相對的、有限度的平衡按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)、變化平衡的原因是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)調(diào)節(jié)能力—環(huán)境自凈能力環(huán)境自凈能力程度取決于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣性功能完整性

：生態(tài)平衡22生態(tài)平衡破壞因素：

自然原因——自然界異常變化人為原因——人類活動(dòng)影響

物種消失物種改變物種引進(jìn)基因工程

污染物進(jìn)入環(huán)境環(huán)境因素改變植被破壞地貌改變信息破壞環(huán)境污染破壞信息物質(zhì)生態(tài)平衡破壞因素：23生態(tài)平衡失調(diào)的標(biāo)志：

結(jié)構(gòu)上的標(biāo)志一級結(jié)構(gòu)缺損：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、還原者、非生物成分間結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)缺損：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、還原者、非生物成分各自內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能上的標(biāo)志能量流動(dòng)受阻物質(zhì)循環(huán)中斷生態(tài)平衡失調(diào)的標(biāo)志：24生態(tài)平衡的恢復(fù)與重建

恢復(fù)使受損生態(tài)系統(tǒng)從遠(yuǎn)離初始狀態(tài)回到干擾、破壞前狀態(tài)重建對生態(tài)系統(tǒng)改善，減少不希望的特點(diǎn)，增加人類期待的特點(diǎn)——生態(tài)平衡的相對性：動(dòng)態(tài)的過程，不可能停留在某狀態(tài)目標(biāo)使重建向有利的方向發(fā)展已破壞的生態(tài)平衡得到恢復(fù)，并在更高層次重建改變、阻止生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子措施 調(diào)整、配置、優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)外功能過程采用生態(tài)工程技術(shù)生態(tài)平衡的恢復(fù)與重建254.生態(tài)學(xué)的規(guī)律與應(yīng)用生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律相互依存、相互制約規(guī)律——物物相關(guān)、相生相克律物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化與再生規(guī)律——能流物復(fù)律物質(zhì)輸出入的動(dòng)態(tài)平衡規(guī)律——協(xié)調(diào)穩(wěn)定律相互適應(yīng)與補(bǔ)嘗的協(xié)同進(jìn)行規(guī)律——協(xié)同進(jìn)行律環(huán)境資源的有效極限規(guī)律——負(fù)載有額律應(yīng)用全面考察人類活動(dòng)對環(huán)境的影響充分利用生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，保護(hù)生態(tài)平衡制訂生態(tài)規(guī)劃方案綜合利用資源、能源科學(xué)制訂國民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃闡明污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測、評價(jià)制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境容量4.生態(tài)學(xué)的規(guī)律與應(yīng)用26生態(tài)工程利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理

結(jié)構(gòu)、功能協(xié)調(diào)原理以結(jié)構(gòu)最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)的分層利用物質(zhì)的生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)詞：生態(tài)工藝技術(shù)——以最小的代價(jià)措施，對環(huán)境損害最小的技術(shù)目標(biāo)：促進(jìn)自然界良性循環(huán)充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力防治環(huán)境污染 經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益同步發(fā)展核心：整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生——馬世駿范疇：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、沙漠化防治、污染防治生態(tài)工程275.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)Costanza：生態(tài)系統(tǒng)提供的商品和服務(wù)的總稱Daliy：人類社會對自然生態(tài)系統(tǒng)的依賴性內(nèi)涵提供生產(chǎn)、生活原料創(chuàng)造、維持地球生命支持系統(tǒng)形成人類生存環(huán)境條件——生態(tài)系統(tǒng)功能的另一種表現(xiàn)形式效用有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)形成和維持生物多樣性 調(diào)節(jié)氣候 調(diào)節(jié)水循環(huán) 保持水土 控制有害生物、病蟲害 凈化環(huán)境、環(huán)境自凈力 文化休閑5.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)28價(jià)值評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)估算生態(tài)系統(tǒng)種類×每種生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)存面積×單位面積年均價(jià)值=生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)總價(jià)值意義建立環(huán)境—經(jīng)濟(jì)綜合核算體系制訂自然資源價(jià)格體系 科學(xué)決策 提高環(huán)境意識方法

市場價(jià)值法生態(tài)環(huán)境作為生產(chǎn)要素—成本對生產(chǎn)量、生產(chǎn)率、利潤的影響程度

恢復(fù)費(fèi)用法用修復(fù)費(fèi)作為生態(tài)破壞的經(jīng)濟(jì)損失

影子工程法用恢復(fù)工程投資估算表示（恢復(fù)費(fèi)用法的特殊形式）

機(jī)會成本法資源的多種使用“機(jī)會”中，以最大獲益為機(jī)會成本

調(diào)查評價(jià)法由專家、環(huán)境利用者評定

替代性市場法用間接的商品、勞務(wù)替代市場價(jià)值法中的產(chǎn)品

人力資本法用人體健康受損、人員死亡的醫(yī)療費(fèi)用、收入損失估算價(jià)值評價(jià)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)估算296.生態(tài)系統(tǒng)管理含義具有明確的目標(biāo)有政策、協(xié)議和實(shí)踐活動(dòng)保證以對生態(tài)系統(tǒng)最佳認(rèn)識為基礎(chǔ)進(jìn)行研究、監(jiān)測、不斷適應(yīng)性的管理達(dá)到人類活動(dòng)和保護(hù)自然和諧統(tǒng)一實(shí)施提出目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)評估整體性管理（生態(tài)系統(tǒng)“健康診斷）——受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建——生態(tài)安全與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估——工業(yè)生態(tài)學(xué)與清潔生產(chǎn)6.生態(tài)系統(tǒng)管理30第五章環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)從定義出發(fā)理解生態(tài):Ecology源于希臘文Oikos——‘自然界的經(jīng)濟(jì)學(xué)’生態(tài)學(xué)定義：研究生物或生物群體與其環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)研究生物與其環(huán)境間相互關(guān)系及作用機(jī)理的科學(xué)（馬世駿）生命系統(tǒng)動(dòng)物人植物微生物

環(huán)境系統(tǒng)自然環(huán)境社會環(huán)境

作用、反作用對立、統(tǒng)一相互關(guān)系相互依賴、制約物質(zhì)循環(huán)、代謝第五章環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)生31從研究內(nèi)容理解一般生態(tài)學(xué)：以特定生物為研究對象環(huán)境生態(tài)學(xué)：以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象生態(tài)學(xué)的分支

植物生態(tài)學(xué)動(dòng)物生態(tài)學(xué)按種類劃分微生物生學(xué)人類生態(tài)學(xué)

個(gè)體生態(tài)學(xué)按存在狀態(tài)劃分種群生態(tài)學(xué)群落生態(tài)學(xué)生態(tài)系統(tǒng)

從研究內(nèi)容理解32

種群特定時(shí)間、空間同種個(gè)體的組合——物種存在、繁殖、進(jìn)化的基本單位空間特征：種群的發(fā)展?jié)摿Α臻g數(shù)量基本特征數(shù)量特征：種群密度遺傳特征：遺傳、變異性—生物進(jìn)化遺傳學(xué)基礎(chǔ)

群落特定時(shí)間、空間不同種生物的總和一定的物種組成：種類、數(shù)量，群落多樣性基礎(chǔ)物種間相互影響：競爭、捕食、互利、寄生影響環(huán)境的功能；群落環(huán)境基本特征一定的外貌和結(jié)構(gòu)：生態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征：季節(jié)、年際演替、演化一定分布范圍邊界特征種群特定時(shí)間、空間同種個(gè)體的組合33

從研究方法理解當(dāng)代生態(tài)學(xué)——多學(xué)科交叉定性 定量社會生態(tài)學(xué)宏觀微觀復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)學(xué) 單一 綜合應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)學(xué) 靜態(tài) 動(dòng)態(tài)文化生態(tài)學(xué) 基礎(chǔ) 應(yīng)用環(huán)境生態(tài)學(xué)生物生態(tài)學(xué)環(huán)境

系統(tǒng)工程學(xué)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)整體觀（核心

）

工藝學(xué)工業(yè)生態(tài)學(xué)功能觀經(jīng)濟(jì)學(xué)經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)經(jīng)濟(jì)觀

+化學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)生態(tài)信息

物理學(xué)物理生態(tài)學(xué)+數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)模型最優(yōu)化方案

經(jīng)濟(jì)效益社會效益生態(tài)效益從研究方法理解生物生態(tài)學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)34

發(fā)展趨勢涵蓋一切傳統(tǒng)領(lǐng)域，形成許多現(xiàn)代觀念：

生態(tài)工藝生態(tài)城市生態(tài)安全生態(tài)文明生態(tài)價(jià)值生態(tài)哲學(xué)生態(tài)美學(xué)2.生態(tài)系統(tǒng)含義馬世駿：“生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合”一定空間生物與周圍環(huán)境的集合體自然界基本單位，具有一定結(jié)構(gòu)和功能生物—環(huán)境相互作用、影響、制約不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量交換一定時(shí)間內(nèi)處于動(dòng)態(tài)平衡、相對穩(wěn)定狀態(tài)2.生態(tài)系統(tǒng)35

無機(jī)物非生物組成：環(huán)境要素有機(jī)物自然因素

組成

生產(chǎn)者—綠色植物食草動(dòng)物（一級消費(fèi)者）生物組成消費(fèi)者—?jiǎng)游?/p>

分解者—微生物食肉動(dòng)物（二級消費(fèi)者）微型動(dòng)物組成36類型

自然生態(tài)系統(tǒng)

靜水生態(tài)系統(tǒng)

淡水生態(tài)系統(tǒng)

水域生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)咸水生態(tài)系統(tǒng)：海洋、遠(yuǎn)洋、珊瑚礁按要素類型荒漠生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)稀樹干草生態(tài)系統(tǒng)

濕地生態(tài)系統(tǒng)

按人類影響程度半自然生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)

類型靜水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)37結(jié)構(gòu)生物種類形態(tài)結(jié)構(gòu)種群數(shù)量骨架—形態(tài)結(jié)構(gòu)標(biāo)志種的空間配置 種的時(shí)間變化（發(fā)育、季相）

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系環(huán)境生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系環(huán)境生產(chǎn)38食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系食物網(wǎng)：多個(gè)食物鏈相互交織構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)——生態(tài)系統(tǒng)功能過程載體食物鏈種類：捕食性食物鏈腐生性食物鏈寄生性食物鏈?zhǔn)澄镦溠芯恳饬x—組成及量的調(diào)節(jié)對保護(hù)生物資源意義大，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值—食物鏈生物富集作用（重金屬、有毒難降解物質(zhì)）

海水浮游生物小魚魚魚鷹人DDT3×10-124×10-85×10-72×10-62.5×10-53×10-5

富集107

食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系39營養(yǎng)級：食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，同一食性層次——生態(tài)同位典型森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級：植物食草動(dòng)物一級食肉動(dòng)物二級食肉動(dòng)物分解者植物

生物個(gè)體數(shù)生物數(shù)量金字塔

營養(yǎng)級的表示生物量生物量金字塔能量（營養(yǎng)）能量金字塔

P—1500000

C1—200000C2—90000（單位：個(gè)體/0.1h㎡）C3—1生產(chǎn)者低位營養(yǎng)級

消費(fèi)者高位營養(yǎng)級

4—5級（≤7級）每級利用率10%

寄生性食物鏈—倒置生物量金字塔

C1—21P—4營養(yǎng)級：食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，40

功能

能量流動(dòng)環(huán)境生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者太陽光量子

——太陽光量子以波的形式傳遞至綠色植物體表——遵循熱力學(xué)第一定律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律——遵循熱力學(xué)第二定律：關(guān)于有限空間、時(shí)間內(nèi)一切和熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理、化學(xué)過程具不可逆性

功能41

能量單向流動(dòng)：集中分散高低 能量傳遞中熵增加，熵不變能量無傳遞生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定是由于負(fù)熵的不斷輸入每一營養(yǎng)級都有能量損失生態(tài)系統(tǒng)能量平衡保證生態(tài)系統(tǒng)平衡能量在營養(yǎng)級流動(dòng)的特點(diǎn)：有損失或剩余同化中產(chǎn)生廢物、排泄物同化中耗能，維持生命能量單向流動(dòng)：集中42物質(zhì)循環(huán)——化學(xué)元素在生物圈中的物質(zhì)循環(huán)過程基本元素：C、H、O、N、S、P大量元素：Na、Ca、Mg、K微量元素：Cu、Zn、Mn、B——包括生物、地質(zhì)、化學(xué)系統(tǒng)的循環(huán)：生物地球化學(xué)循環(huán)——物質(zhì)在庫間轉(zhuǎn)移而流動(dòng)元素在環(huán)境中的貯庫：水（H、O）大氣、水體N大氣、生物、地殼周轉(zhuǎn)時(shí)間=庫量/流通率H2O在大氣庫10.5dSi在海洋庫8000aN在大氣庫100萬aNa在海洋庫2.06×1028a物質(zhì)循環(huán)43

個(gè)體水平—生物新陳代謝物質(zhì)循環(huán)的三級水平生態(tài)系統(tǒng)—生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者環(huán)境生物圈—生物地球化學(xué)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)：物質(zhì)重復(fù)再利用性物質(zhì)循環(huán)周期性

主要元素的循環(huán)

水循環(huán)：動(dòng)力—太陽輻射（H、O） 蒸發(fā)降雨主要過程地下水地表水動(dòng)植物吸收滲出個(gè)體水44

碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫大氣庫CO27×1011t地質(zhì)庫CO32－2.7×1016t

主要過程

呼吸CO2

光合作用

燃燒植物

CO32－分解

動(dòng)物

化石燃料碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫45

氮循環(huán)：

大氣氮

固氮

氨

硝化作用

NO2－、NO3－

生物合成

反硝化作用

游離氮

分解

有機(jī)氮

大氣固氮巖漿固氮固氮形式生物固氮工業(yè)固氮

氮循環(huán)：46

磷循環(huán)

硫循環(huán)氣態(tài)循環(huán)SO2H2S沉積循環(huán)SO42－

生物循環(huán)SO42－H2S

磷酸鹽（巖、礦）鳥糞層海鳥、魚

天然侵蝕淺海沉積深海沉積

食物鏈

人工開采

原生質(zhì)

磷細(xì)菌

溶解PO43－磷循環(huán)磷47

生物生產(chǎn)——生物性產(chǎn)品的生產(chǎn)過程——在能量代謝、物質(zhì)循環(huán)中完成——物質(zhì)、能量的重新分配、組合形成有機(jī)物初級生產(chǎn)（第一性生產(chǎn)）：綠色植物光合作用中無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物總初級生產(chǎn)量GP凈初級生產(chǎn)量NP=GP－R R：呼吸消耗的物質(zhì)、能量次級生產(chǎn)：各級消費(fèi)者轉(zhuǎn)化的物質(zhì)、能量以初級生產(chǎn)為基礎(chǔ)，受條件、自身局限有機(jī)物與化學(xué)能再加工與轉(zhuǎn)化凈次級生產(chǎn)量P=I－Fu－RI：采食量：Fu：排泄量

營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化效率——生態(tài)效率生物生產(chǎn)48營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（CederBog湖能流分析）

呼吸代謝R0=96.3呼吸代謝R1=18.8總初級生產(chǎn)量GP=464.7食草動(dòng)物捕食I1=62.8食肉動(dòng)物食I2=12.6未利用M0=305.6未利用M1=31.4LA

=23200能量攝取效率：It/It－1初級能量攝取效率：I0/I=GP/LA

同化效率：At/At－1初級同化效率：Ao/A=Io/I生產(chǎn)效率：Pt/Pt－1初級生產(chǎn)效率：Po/P=Io/I初級生態(tài)效率

=464.7/23200=2%次級能量攝取效率=I1/

GP=13.5%

次級同化效率=I2+M1/GP=9.5%

次級生產(chǎn)效率=I2/GP=2.7%次級利用效率=I2+R1/GP=6.8%營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（CederBog湖能流分析）49

信息聯(lián)系——信息把生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)成統(tǒng)一整體營養(yǎng)信息：食物鏈為一個(gè)營養(yǎng)信息系統(tǒng)化學(xué)信息：化學(xué)分泌物物理信息：聲、光、色行為信息：行為格式

多樣性復(fù)雜性信息流特點(diǎn)種類多儲量大未知因素多信息流動(dòng)過程：產(chǎn)生獲取處理再生施效信息聯(lián)系50

3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制正反饋——個(gè)體及種群數(shù)量增加導(dǎo)致遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)負(fù)反饋——個(gè)體數(shù)量增加，食物資源減少，個(gè)體死亡增加，種群數(shù)量減少，系統(tǒng)一般可保持平衡 3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制51：生態(tài)平衡

含義：生態(tài)系統(tǒng)在較長時(shí)間內(nèi)組成成分相對協(xié)調(diào)物質(zhì)能量輸出入接近相等結(jié)構(gòu)功能基本穩(wěn)定在一定的外來干擾下通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)

特征：結(jié)構(gòu)平衡功能平衡收支平衡

特點(diǎn)：平衡是動(dòng)態(tài)的、相對的、有限度的平衡按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)、變化平衡的原因是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)調(diào)節(jié)能力—環(huán)境自凈能力環(huán)境自凈能力程度取決于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣性功能完整性

：生態(tài)平衡52生態(tài)平衡破壞因素：

自然原因——自然界異常變化人為原因——人類活動(dòng)影響

物種消失物種改變物種引進(jìn)基因工程

污染物進(jìn)入環(huán)境環(huán)境因素改變植被破壞