第八章 生物圈

地球科學(xué)導(dǎo)論■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■自然資源及其利用本章知識結(jié)構(gòu)●生物與環(huán)境●生物群落●生態(tài)系統(tǒng)第八章生物圈生物與環(huán)境生物存在于地理環(huán)境之中，它們在個體發(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養(yǎng)物質(zhì)，建造自己的軀體，同時又把不需要的代謝產(chǎn)物排放到外界環(huán)境中，以維持其正常的生命活動和種族的繁續(xù)。環(huán)境因素與生物的相互影響第八章生物圈生態(tài)因素

在環(huán)境中對生物的生命活動起直接作用的環(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

一個或幾個生態(tài)因素的量或質(zhì)低于或高于生物所能忍受的臨界限時，不管其他因素是否適合，生物的生長發(fā)育和繁殖都會受到影響，甚至引起死亡。生物與環(huán)境最適范圍第八章生物圈生物與環(huán)境生物的適應(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、個體發(fā)育和行為等與其生存的一定環(huán)境條件互相統(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，后生動物。生物圈的物質(zhì)組成第八章生物圈

生物圈

有機(jī)物質(zhì)

無機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者大氣水巖石、土壤陽光其他無機(jī)物生物圈的組成物質(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，后生動物。生物圈的結(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。生物圈不是一個很均勻的圈層，生物在地表的分布是不均勻的。多級嵌套結(jié)構(gòu)：多級系統(tǒng)在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯(lián)系、相互作用的。生物圈的結(jié)構(gòu)特性

生命的起源：從無機(jī)物到簡單有機(jī)物階段；從簡單有機(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八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擴(kuò)展。生物的分布第八章生物圈生物群落每個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距離運(yùn)動的時間和性質(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，從而使動植物分布由沿海向內(nèi)陸依次發(fā)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、植物在漫長的歷史演變過程中,在一定地理?xiàng)l件下,由于分布區(qū)相同而組成一定的生物區(qū)系種群第八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，同時也是生物資源開發(fā)、利用和保護(hù)的具體對象。生物群落第八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)系的動物、植物和微生物有規(guī)律地組合成的生物群體。生物群落的動態(tài)

晝夜變化和季相變化；演替和演化。生物多樣性第八章生物圈生物群落遺傳多樣性:一個物種內(nèi)個體之間和種群之間的差別；物種多樣性:一個區(qū)域內(nèi)動植物和其他生物的不同類型；生物群落多樣性:一個地區(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:指在一個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物的不同作用。

生態(tài)系統(tǒng)第八章生物圈在自然界，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。

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第八章生物圈營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生產(chǎn)者（綠色植物）；消費(fèi)者（動物）；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

時間結(jié)構(gòu)：晝夜或季節(jié)周期性

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：從植物固定太陽能開始。通過生態(tài)系統(tǒng)的能量單向流動。林德曼的百分之十率：后一營養(yǎng)級上的生產(chǎn)量遠(yuǎn)小于前一級，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)。生物放大作用1000

從污染生態(tài)學(xué)來看,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)生逐級富集的現(xiàn)象,即生物放大作用。營養(yǎng)級越高的生物體內(nèi)所含有的污染物的數(shù)量或濃度越大,從而嚴(yán)重地危害較高營養(yǎng)級生物的生長發(fā)育或人體健康。生態(tài)系統(tǒng)中的能量循環(huán)

能量循環(huán)的幾個途徑:(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。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)反饋對系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)具有重要的意義。生態(tài)系統(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。在一個生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)被捕食者動物數(shù)量很多時，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，捕食者動物由于得不到足夠食物，數(shù)量自然減少。生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)反饋?zhàn)饔眉捌渥晕艺{(diào)節(jié)生態(tài)平衡第八章生物圈一個生態(tài)系統(tǒng)的各個因素或成分在較長時間內(nèi)保持相對協(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，存在著相對平衡的關(guān)系。衡量一個生態(tài)系統(tǒng)是否處于生態(tài)平衡，要考慮三個方面，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。

地球上主要生態(tài)系統(tǒng)類型人與生物圈第八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