第三章 生態(tài)學(xué)基本原理

第三章生態(tài)學(xué)基本原理第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)：生態(tài)系統(tǒng)一、生態(tài)系統(tǒng)的概念：生物群落與其環(huán)境之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞而形成的統(tǒng)一整體。研究生態(tài)系統(tǒng)著重于宏觀方面，能流、物質(zhì)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等等。生態(tài)系統(tǒng)六大特征：1.特有的生物成分；2.一定的地區(qū)特點(diǎn)和空間結(jié)構(gòu)；3.具有明顯的時(shí)間特征；4.參與物質(zhì)循環(huán)和能流的功能類群；5.結(jié)構(gòu)和功能間的動(dòng)態(tài)平衡；6.具有不同程度的開放性。第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二.生態(tài)系統(tǒng)組成第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、生態(tài)系統(tǒng)研究的核心生態(tài)系統(tǒng)中生物與生物，以及生物與環(huán)境之間相互依存、相互影響第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月通過處于不同營(yíng)養(yǎng)水平的生物之間的食物傳遞形成了一環(huán)套一環(huán)的鏈條式關(guān)系結(jié)構(gòu)，稱為食物鏈.（一）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單一方向的

輸入生態(tài)系統(tǒng)中的能量（太陽能）總是和生物有機(jī)體貯存、轉(zhuǎn)換的能量和釋放的熱量相等；以熱的形式散失的能量不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動(dòng)和被利用；十分之一定律：營(yíng)養(yǎng)水平每上升一級(jí)所得能量只有原來營(yíng)養(yǎng)水平的10%。第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月由于通過食物鏈后能量的逐級(jí)損失，食物鏈中的能量也由下向上呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔型，稱為能量金字塔；第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月食物鏈的基本特點(diǎn)：同一食物鏈中常包含有食性和其它生活習(xí)性極不相同的多種生物；同一生態(tài)系統(tǒng)中，可能有多條食物鏈，長(zhǎng)短不同，營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)目不等；不同生態(tài)系統(tǒng)，各類食物鏈的比重不同；生態(tài)系統(tǒng)中，各類食物鏈總是協(xié)同起作用的；第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此稱為食物網(wǎng)；食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定，反之亦然；食物網(wǎng)維持生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)平衡，并推動(dòng)生物進(jìn)化；第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月生態(tài)系統(tǒng)中的功能類群

生產(chǎn)者

消費(fèi)者

還原者或稱分解者

第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)碳、氮、磷和水等元素在不同層次、不同大小的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至生物圈內(nèi)，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，又從生物體再回到環(huán)境，不斷進(jìn)行著流動(dòng)和循環(huán)的過程叫生物地球化學(xué)循環(huán)。第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

水循環(huán)

氣體循環(huán)

碳的循環(huán)

氮的循環(huán)

沉淀循環(huán)（鈣、鉀、納、鎂、磷等鹽類的循環(huán)）

磷的循環(huán)第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)環(huán)境因子對(duì)生物個(gè)體的影響

生物的無機(jī)環(huán)境包括了水、火、光、溫度、空氣、土壤等。生物的有機(jī)環(huán)境是指生物與周圍生物之間的關(guān)系，通常有種內(nèi)關(guān)系和種間關(guān)系。

第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度對(duì)生物個(gè)體的影響

第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、有機(jī)環(huán)境對(duì)生物個(gè)體的影響

可能存在以下狀態(tài)：互惠，一方受益一方無害，一方受益一方有害，一方有害一方無益，雙方都有害，對(duì)雙方既無害也無益。

捕食（predation）

競(jìng)爭(zhēng)（competition）

寄生（parasitism）

共棲（commensalism）

合作（protocooperation）

互利共生（mutualism）

化學(xué)互助和拮抗第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月山貓正在追捕雪兔第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

猞猁和雪兔在90年間的數(shù)量消長(zhǎng)第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

兩種草履蟲，分開培養(yǎng)和混合培養(yǎng)，出現(xiàn)不同生長(zhǎng)曲線第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一只鳥里里外外寄生物大20多種第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月雙鋸魚和?？矖?1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月黃嘴牛椋鳥和犀牛共棲第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月螞蟻和蚜蟲合作第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月白蟻消化道中原生動(dòng)物幫助白蟻消化木屑（互利共生）第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

一種鼠尾草分泌化學(xué)物質(zhì)，使周圍成為不毛之地。第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)種群生態(tài)種群生態(tài)的概念:

種群生態(tài)(populationecology)是生活在同一生態(tài)環(huán)境中、一定時(shí)間內(nèi)能自由交配的同種個(gè)體的集合體。種群生態(tài)的基本特征：①空間特征，即種群具有一定的分布區(qū)域和分布方式；②數(shù)量特征，單位面積（或單位空間上）的個(gè)體數(shù)量，即種群有一定的密度特征，另外還包括出生率、死亡率、年齡結(jié)構(gòu)和性別比例；③遺傳特征，即具有一定的基因組成，以區(qū)別于其他物種，并隨著時(shí)間進(jìn)程改變其遺傳特性的能力。第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月種群增長(zhǎng)的影響因素出生和死亡率生命周期生育時(shí)間性別比例年齡結(jié)構(gòu)第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月生存曲線反應(yīng)年齡分布紅線表示生命早期有極高的死亡率，但是一旦活到某一年齡，死亡率就變得很低而且穩(wěn)定，如牡蠣、魚類、植物。藍(lán)線表示種群各年齡的死亡率基本相同，如水螅、小型哺乳動(dòng)物等綠線表示絕大多數(shù)個(gè)體都能活到生理年齡，早期死亡率極低，但當(dāng)達(dá)到一定生理年齡時(shí)，短期內(nèi)幾乎全部死亡，如人類、及其他一些哺乳動(dòng)物，以及某些植物第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月種群增長(zhǎng)模型在沒有限制的指數(shù)增長(zhǎng)中，增長(zhǎng)速度（G）與個(gè)體數(shù)量（N）成正比；指數(shù)增長(zhǎng)模式只是一種理想的狀態(tài)（1）指數(shù)增長(zhǎng)模式第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月種群的環(huán)境負(fù)荷量

環(huán)境負(fù)荷量（carryingcapacity）一定面積或一定空間內(nèi)種群個(gè)體的數(shù)目接近或達(dá)到環(huán)境所能承受的最大值。當(dāng)種群個(gè)體達(dá)到環(huán)境負(fù)荷的極限值時(shí)，種群將不再增長(zhǎng)而保持在該值左右。第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月在種群實(shí)際增長(zhǎng)曲線，分為五個(gè)階段：延滯期、指數(shù)增長(zhǎng)期、減數(shù)增長(zhǎng)期、平衡期和衰亡期。（2）Logistic增長(zhǎng)模型第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、環(huán)境因子對(duì)人類的影響第五節(jié)人類活動(dòng)與環(huán)境因子的交互影響1、人類是自然環(huán)境的產(chǎn)物；2、人類文明是自然環(huán)境的產(chǎn)物；3、人口分布受自然環(huán)境的制約：3/4的世界人口居住在沿海600英里的范圍內(nèi)；有2/3的世界人口居住在沿海500英里的范圍內(nèi)；4、人類健康受自然環(huán)境的影響。第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）毒化了的天空

酸雨帶來一片凄涼

二、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月酸雨：

pH值小于5.6的雨雪或其他形成的大氣降水稱酸雨。導(dǎo)致酸雨形成的原因：

SO2、氧氮化物轉(zhuǎn)化為硫酸或硝酸所致。第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣污染物質(zhì)主要有：森林火災(zāi)產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫干燥地區(qū)因風(fēng)而引起的沙塵暴污染源：工業(yè)企業(yè)排氣、家庭爐灶與取暖設(shè)備排氣、汽車尾氣第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）水體——人類的垃圾桶水體富營(yíng)養(yǎng)化：一種生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過多積蓄而引起的水質(zhì)污染?？偭琢俊?0ng/L；無機(jī)質(zhì)≥300ng/L第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因：

1.城市生活污水

2.農(nóng)業(yè)廢棄物

3.化肥工業(yè)第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月水體富營(yíng)養(yǎng)化的后果：

1.藻類種類數(shù)量劇減

2.個(gè)別藻類如藍(lán)藻蔓生第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月水體富營(yíng)養(yǎng)化的后果：

3.魚類生存受到威脅第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入人體后將增加人類患癌癥和其他疾病的可能性，并對(duì)大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長(zhǎng)期影響有毒物質(zhì)的富集第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）土地在呼救土地面積受到四個(gè)方面的威脅而劇減：1.人口增長(zhǎng)2.水土流失3.土地沙漠化4.土壤污染第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）變小的綠肺綠肺變小導(dǎo)致的后果：1.非澇即旱2.氣候異常3.珍貴物種喪失第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）臭氧空洞臭氧層受到破壞的可能因素：1.高空軍事活動(dòng)、超音速飛機(jī)放出的氧化氮?dú)怏w2.無節(jié)制地使用氮肥3.空調(diào)冰箱制冷劑4.核試驗(yàn)第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1979-1984南極上空臭氧洞第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)的后果：1.冰川消融，海平面上升2.南北溫差縮減3.可能導(dǎo)致我國(guó)西部公路運(yùn)輸癱瘓4.物種喪失第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響1.干涉生物地球化學(xué)循環(huán)

例如現(xiàn)代工業(yè)人類大量開采磷酸鹽巖石生產(chǎn)磷肥和含磷洗滌劑，加快磷的循環(huán)，使水體中含磷過多，藻類生長(zhǎng)過盛，引起環(huán)境危害。第50頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.生物種類或成分的改變例如造成外來生物入侵和本地物種的減少或滅絕。3.生物多樣性喪失第51頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月4.環(huán)境因素的改變

第二環(huán)境問題：生態(tài)平衡的破壞富營(yíng)養(yǎng)化

藻類蔓生溶氧降低魚類死亡5.信息系統(tǒng)的破壞污染物和昆蟲性激素發(fā)生反應(yīng)，使昆蟲失去交配機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致該物種繁殖受阻，直至消失。第52頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月全球變化的幾個(gè)典型事件舉例“生物圈二號(hào)”該事件告訴人們，地球是目前最完美的生態(tài)系統(tǒng)，人們利用高科技不可能創(chuàng)造象地球這樣完美的生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)江特大洪災(zāi)1998中國(guó)從南到北，從東到西的大部分地區(qū)，都發(fā)生了洪水災(zāi)害或洪水影響，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就超過2000億人民幣！造成2150多萬hm2農(nóng)作物受災(zāi)。問題的原因是由于江河上游亂砍亂伐森林造成的沙塵暴

2000年北方發(fā)生14次沙塵暴，2001年16次。2000年12月31日-2001年1月2日，內(nèi)蒙古錫林浩特市持續(xù)時(shí)間25-75小時(shí)，風(fēng)力達(dá)6-11級(jí)，風(fēng)速達(dá)到每秒14-26米，降溫8-10度，最大能見度為100米，最低為0米。在這場(chǎng)沙塵暴中共走失104人，其中27人凍死，走散丟失牲畜30萬頭，其中確認(rèn)死亡15.66萬頭。沙塵暴主要是由于草原地區(qū)的人口增加和過度放牧引起第53頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

生物圈二號(hào)第54頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1908年：美國(guó)總統(tǒng)西奧多.羅斯福將大峽谷列為國(guó)家級(jí)天然勝地1911年：國(guó)際海洋勘探理事會(huì)成立；1945年：原子彈摧毀了日本的廣島和長(zhǎng)崎；1962年：美國(guó)生物學(xué)家卡森出版了《寂靜的春天》一書，論述DDT及相關(guān)殺蟲劑的危害；1972年：聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署成立，并制定了第一批