《環(huán)境保護概論》課件-項目二 生態(tài)系統(tǒng)

任務2.1生態(tài)系統(tǒng)的概念及組成項目二生態(tài)系統(tǒng)Contents目錄01生態(tài)系統(tǒng)的概念02生態(tài)系統(tǒng)的組成03生態(tài)系統(tǒng)中的結構01生態(tài)系統(tǒng)的概念1.物種指具有一定形態(tài)特征和生理特征完全相似的生物個體的總和，地球是個生機勃勃的世界，到處都有生物的存在。若兩個生物之間不存在生殖隔離，則可大致認為是同一物種。指在一定時期內，占有一定的空間的同種生物個體所組成的群體。種群的基本構成成分是具有潛在互配能力的個體。種群是物種在自然界中存在的基本單位。一個物種可以包括許多種群，不同種群之間存在明顯的地理隔離。2.種群指在一定時間內，居住在一定區(qū)域或生境內的各種生物種群，相互聯(lián)系、相互影響的，有規(guī)律的結構單元。群落是占有一定空間的多種生物種群的有規(guī)律的集合體，這個集合體包括植物、動物和微生物等各個分類單元的種群，它們相互依賴，共同生活在一起。3.群落群落有大有小大群落如南美亞馬遜河谷的熱帶雨林。

小群落如森林中的一根倒木、樹洞中的一點積水。4.生態(tài)系統(tǒng)

指在一定空間內生物與非生物成分通過物質循環(huán)和能量流動互相作用，互相制約，而構成的一個生態(tài)學功能單位，也可以簡單概括為生物群落與其生存環(huán)境組成的綜合體。

生態(tài)系統(tǒng)是客觀存在的實體，有時間、空間方面的特征，由生物成分和非生物成分組成，以生物為主體，系統(tǒng)各成員間有機地組織在一起，具有統(tǒng)一的整體功能。生態(tài)系統(tǒng)的大小不等，一個復雜的大生態(tài)系統(tǒng)中有包含無數(shù)個小的生態(tài)系統(tǒng)。如果把地球上所有生存的生物和周圍環(huán)境條件看作一個整體，那么這個整體就稱為生物圈。生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，其余的生態(tài)系統(tǒng)都是構成生物圈的基本功能單元。①具有能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞三大功能。生態(tài)系統(tǒng)內能量的流動是單向的、不可逆的。物質的流動是循環(huán)式的。系統(tǒng)內的信息傳遞有物理信息，化學信息、行為信息等多種形式。②具有自我調節(jié)能力。

受到外力脅迫或破壞，在一定限度內可以自行調節(jié)和恢復，系統(tǒng)內物種數(shù)目越多、結構越復雜，自我調節(jié)的能力越強。③生態(tài)系統(tǒng)是一種動態(tài)系統(tǒng)。

任何生態(tài)系統(tǒng)都有其發(fā)生和發(fā)展的過程，經(jīng)歷著由簡單到復雜，由幼年到成熟的過程。02生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)組成包括系統(tǒng)內部所有含有若干相互聯(lián)系的各種要素，地球上雖然生態(tài)系統(tǒng)的種類很多，但無論是陸地還是水域，大還是小，生態(tài)系統(tǒng)都是有兩大部分、四個基本成分組成。兩大部分：生物群體和非生物環(huán)境，或稱為生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)。四個基本成分：非生物環(huán)境，生產(chǎn)者，消費者和分解者。非生物環(huán)境部分非生物環(huán)境部分是生態(tài)系統(tǒng)中，生物賴以生存的物質、能量及其生活場所，包括驅動整個生態(tài)系統(tǒng)運轉的太陽能，熱量等能源，生物生命活動的基質和媒介及生物新陳代謝的材料三方面。生產(chǎn)者主要是滋養(yǎng)型的綠色植物和一些光合細菌。他們在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是進行初級生產(chǎn)及光合作用利用太陽能把二氧化碳和水合成有機物，同時也把太陽能轉化為化學能生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機物及儲存的化學能。生產(chǎn)者一方面供給生產(chǎn)者自身生長發(fā)育的需要，另一方面也用來維持其他生物全部生命活動的需要，是其他生物類群物質和能源的供應者。生產(chǎn)者決定著生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)力的高低，所以生產(chǎn)者在生態(tài)系統(tǒng)中居于最重要的基礎地位。

屬于異養(yǎng)生物，主要指動物。以生產(chǎn)者生產(chǎn)的有機物為營養(yǎng)來維持自己的生命活動。消費者消費者在生態(tài)系統(tǒng)中的作用之一，是實現(xiàn)物質與能量的傳遞。草狼野兔消費者的另一個作用就是進行再生產(chǎn)或稱次級生產(chǎn)。食草動物動物性蛋白植物性蛋白次級生產(chǎn)者又稱還原者，屬異養(yǎng)生物，主要指，細菌和真菌等微生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中。原生動物和一些小型無脊椎動物也對有機物的分解有著重要影響，分解者的作用就在于把生產(chǎn)者和消費者的殘體轉化為簡單的物質再供給生產(chǎn)者。分解者分解者對生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)和能量流動具有著非常重要的作用。分解者大約90%的陸地初級生產(chǎn)者，都需要經(jīng)過分解者的分解歸還土壤，再輸送給綠色植物進行光合作用。

生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分相互聯(lián)系，形成生態(tài)系統(tǒng)的結構，包括物種的種類、數(shù)目、營養(yǎng)關系和空間關系等。生態(tài)系統(tǒng)中，無論生物成分和非生物成分如何復雜，其所處的位置和作用如何不同，但他們卻彼此緊密相連，構成一個統(tǒng)一的整體。03生態(tài)系統(tǒng)的結構生態(tài)系統(tǒng)的基本結構，可分為物種結構，時空結構和營養(yǎng)結構。物種結構：指生態(tài)系統(tǒng)中物種的組成，是描述生態(tài)系統(tǒng)結構和群落結構的方法之一，物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有關，生態(tài)系統(tǒng)組成成分之間存在一定數(shù)量關系。這種關系是各成分之間相互作用的結果。例如自然生態(tài)系統(tǒng)中喬木、灌木和草本植物都有不同的數(shù)量和比例關系。森林生態(tài)系統(tǒng)中如果喬木數(shù)量多，森林中喬木樹冠遮蔽地面的程度大，那么灌木和草本植物種類數(shù)量所占比例就會變小。生態(tài)系統(tǒng)的基本結構，可分為物種結構，時空結構和營養(yǎng)結構?？臻g結構：生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的空間分布或配置，由于生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分與其環(huán)境條件有密切的關系，且同類生物具有相同或相近的生態(tài)要求，從而形成生物群體，在空間上有明顯的垂直層次和水平分異現(xiàn)象。

如森林中不同生物在空間分布上具有明顯的成層現(xiàn)象，自上而下有喬木層、灌木層、草本植物層和苔蘚地衣層。

生態(tài)系統(tǒng)的結構隨時間變化而變化同一生態(tài)系統(tǒng)在不同時期或不同季節(jié)，生物群落的形態(tài)和結構也不同，如長白山森林生態(tài)系統(tǒng)，冬季滿山白雪覆蓋，到處一片林海雪原，春季冰雪融化，綠草如茵。生態(tài)系統(tǒng)各組成成分之間建立起來的營養(yǎng)關系就是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構。生產(chǎn)者可向消費者和分解者分別提供營養(yǎng)。消費者也可向分解者提供營養(yǎng)。分解者又可把營養(yǎng)物質輸送給環(huán)境，由環(huán)境再供給生產(chǎn)者。

這既是物質在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)過程，也是生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構的表現(xiàn)形式。不同生態(tài)系統(tǒng)的成分不同，其營養(yǎng)結構的具體表現(xiàn)形式也有所不同。任務2.2生態(tài)平衡項目二生態(tài)系統(tǒng)Contents目錄01生態(tài)平衡的概念02生態(tài)平衡的基本特征01生態(tài)平衡的概念生態(tài)平衡是指在一定時間和相對穩(wěn)定條件下，生態(tài)系統(tǒng)內各部分的結構和功能均處于相互適應與協(xié)調的狀態(tài)。任何一個生態(tài)系統(tǒng)都和自然界中一切生命現(xiàn)象一樣，有其發(fā)生、發(fā)展和演化的過程。他們相互依存，相互制約。這種復雜的生態(tài)關系，維持生物有機體與環(huán)境之間以及各生物種群之間的某種協(xié)調。并由生態(tài)系統(tǒng)內的調節(jié)機制使能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞達到保持一種相對的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性表示系統(tǒng)達到了平衡狀態(tài)。生物有機體與其所存在的環(huán)境之間存在著復雜的生態(tài)關系。

生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，并不意味著系統(tǒng)的各組成部分一成不變，是一個動態(tài)平衡?？倳蛳到y(tǒng)中某一部分新發(fā)生改變引起不平衡，然后依靠生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力使其又進入新的平衡狀態(tài)。

正是這種從平衡到不平衡又建立新的平衡的反復過程，推動了生態(tài)系統(tǒng)整體和各組成部分的發(fā)展與進化。但當環(huán)境條件的變化超過了系統(tǒng)調節(jié)能力，平衡就會打破，生態(tài)系統(tǒng)的結構和組成就會發(fā)生改變。

任何生態(tài)系統(tǒng)中的生物、有機體與環(huán)境之間，經(jīng)過互相滲透、互相影響、互相制約，形成一個復雜的統(tǒng)一整體，自然環(huán)境的巨變會引起生態(tài)平衡的破壞，這就是通常所說的生態(tài)危機。

在地質歷史時期，生態(tài)危機通過對生物的自然選擇，導致某種生物的衰變或滅絕，促使新物種的形成，為構成新的生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造條件，人類所處的生物圈是一個大的生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展演化，人類已經(jīng)與這一個系統(tǒng)的生物和非生物達成相互協(xié)調。

現(xiàn)有的生物圈系統(tǒng)的溫度濕度條件以及生物種類和結構，對人類的生存和發(fā)展非常重要，如果現(xiàn)有平衡被打破，環(huán)境條件及生物群落結構發(fā)生變化，其后果對人類來講是難以想象的，所以必須保持和維護生物圈系統(tǒng)的平衡。

2021年4月22日，習近平主席在領導人氣候峰會重要講話中，首次提出構建人與自然生命共同體，并提出構建人與自然生命共同體所要堅持的六條原則：堅持人與自然和諧共生、堅持綠色發(fā)展、堅持系統(tǒng)治理、堅持以人為本、堅持多邊主義、堅持共同但有區(qū)別的責任原則。因為人與自然本身就是和諧共生的統(tǒng)一體。

“大自然是包括人在內一切生物的搖籃，是人類賴以生存發(fā)展的基本條件。”——習近平

堅持以人為本的價值追求，一方面要看到生態(tài)環(huán)境破壞對人的生存和發(fā)展所具有的危害性，另一方面還要看到保護生態(tài)環(huán)境對于人的生存和發(fā)展所具有的重要性。

“山水林田湖草沙是不可分割的生態(tài)系統(tǒng)。”與要素論“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的治理方法不同，系統(tǒng)治理要求按照生態(tài)系統(tǒng)的內在規(guī)律，統(tǒng)籌考慮自然生態(tài)各要素，進而達到增強生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)能力、維護生態(tài)平衡的目的。02生態(tài)平衡的基本特征1.生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構穩(wěn)定

生物群落在環(huán)境因素的長期作用和選擇下，使其形成一定規(guī)律的空間分布，生物的種類成分和數(shù)量保持相對協(xié)調，并被控制與環(huán)境條件所允許的范圍內。此時生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間各種群落之間保持相對穩(wěn)定，食物鏈各營養(yǎng)級組成相對穩(wěn)定。2.物質和能量的輸入與輸出基本相等，流動與循環(huán)穩(wěn)定。

對于一個生態(tài)系統(tǒng)如物質和能量的輸入大于輸出，則系統(tǒng)有能量的積累，生物量增加，反之生物量減少，對于成熟的生態(tài)系統(tǒng)而言，總生產(chǎn)量和群落的呼吸量的比值接近于1或者說固定的能量與消耗的能量趨向平衡，且能量在系統(tǒng)各部分的分配與流動保持平衡。3.信息傳遞暢通。生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境與生物之間、生物與生物之間存在著豐富的信息聯(lián)系。這些信息對調節(jié)生態(tài)系統(tǒng)各種生物處分的功能有著重要作用。隨著系統(tǒng)的發(fā)展與成熟，物理信息，化學信息，營養(yǎng)信息以及行為信息等的傳遞流暢，從而使有機體與環(huán)境處于相互適應與協(xié)調的動態(tài)平衡之中。4.良好的自調能力。

一個成熟穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)能夠不斷進行自我調控，當系統(tǒng)受外界因素影響，而導致其結構與功能產(chǎn)生變化時，系統(tǒng)能及時對這種影響作出反應，對其內部進行調控，使其恢復到原有的平衡狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)的這種調節(jié)能力有賴于組成成分和結構的多樣性，能量流動和物質循環(huán)的復雜性，生態(tài)系統(tǒng)的成分結構越多，能量流動和物質循環(huán)的途徑越復雜一般越易保持其穩(wěn)定，相反成分越單純，結構越簡單的生態(tài)系統(tǒng)，其內部調節(jié)能力一般就越小。

如干旱荒漠地區(qū)的土壤生態(tài)系統(tǒng)結構很簡單，如果荒漠植被一旦遭到破壞土壤會發(fā)生沙漠化，整個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。項目2.3生態(tài)平衡的失調項目二生態(tài)系統(tǒng)Contents目錄01生態(tài)平衡失調的標志02引起生態(tài)平衡失調的因素03維持生態(tài)平衡的途徑01生態(tài)平衡失衡的標志生態(tài)平衡失調就是當外界施加的壓力超過了生態(tài)系統(tǒng)自身的調節(jié)能力，將造成其結構破壞功能受阻，生態(tài)系統(tǒng)趨向衰落甚至崩潰。1.結構上的標志。生態(tài)平衡失調的主要標志有兩個方面。生態(tài)平衡的失調首先表現(xiàn)在結構上，包括一級結構缺損和二級結構變化。生態(tài)系統(tǒng)一級結構生產(chǎn)者消費者分解者非生物生態(tài)系統(tǒng)二級結構指上述各成分自身的組成情況當外部壓力持續(xù)作用于生態(tài)系統(tǒng)，首先造成二級結構的改變。

如水體污染會導致水生生物種群發(fā)生改變。適宜在清水中生長的藻類，會逐漸轉變成耐污品種，也就是生產(chǎn)者成分發(fā)生了改變。

又如大面積毀林開荒使原來的生產(chǎn)者從系統(tǒng)中消失，各級消費者因得不到食物而遷徙或死亡，分解者隨土壤水土流失而被沖走，最后導致巖石或母質裸露或沙化、森林生態(tài)系統(tǒng)崩潰。生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類和數(shù)量及食物鏈、食物網(wǎng)結構的明顯變化往往是生態(tài)平衡失調的標志。2.功能上的標志。生態(tài)平衡失調的主要標志有兩個方面。生態(tài)平衡失調表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)功能上，主要為能量流動受阻和物質循環(huán)中斷。能量流動受阻

指能量流動在某一營養(yǎng)級上受到阻礙，如森林生態(tài)系統(tǒng)的森林遭到破壞。那生產(chǎn)者對太陽能的利用會大大減少能量流動，在第一營養(yǎng)級上受到阻礙，初級生產(chǎn)量減少，繼而影響消費者的能量來源。物質循環(huán)中斷指由于環(huán)境因素的變化，導致生態(tài)系統(tǒng)物質的輸入與輸出失衡，物質循環(huán)不能正常進行。如由于人類對土地資源的不合理利用，引起植被破壞，造成水土流失，礦質養(yǎng)分不斷減少，使自然條件下的養(yǎng)分循環(huán)不能正常進行。原有植被再也難以恢復。02引起生態(tài)平衡失衡的因素引起生態(tài)環(huán)境平衡失調的因素主要為兩個方面。自然因素人為因素

生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞的自然因素主要包括地殼運動，海陸遷移，火山爆發(fā)，泥石流，冰川活動，水旱災害，海嘯，暴風侵襲和沙漠遷移等都會使生態(tài)系統(tǒng)在短時間內遭到破壞甚至毀滅。但是這類由于自然因素造成的生態(tài)系統(tǒng)失衡往往是區(qū)域性的或局部性的。自然因素

目前要進行預測預報，控制和防止仍有相當大的困難，但隨著科學技術的發(fā)展，可逐步做到這一點，在這些因素中，有些與人類活動有一定聯(lián)系，如沙漠擴大，泥石流等。比如人類大規(guī)模的毀壞森林草原和其他植被，導致森林草原退化土壤沙化等引起的生態(tài)平衡失調，人類圍湖造田、溫室氣體排放等通過人為的改變環(huán)境條件，從而引起生態(tài)破壞。人類根據(jù)自身喜好，在生態(tài)系統(tǒng)中引進或消滅某些生物種群，造成生態(tài)系統(tǒng)中物種改變，引起的生態(tài)平衡失調等等。人為因素不合理的開發(fā)和利用自然資源。在人為排放進入環(huán)境的污染物質中，相當一部分是生物毒性物質，阻礙生物的生長發(fā)育，甚至造成死亡，從而對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的破壞?；蛘呷藶榕湃氕h(huán)境的化學物質，可能造成信息系統(tǒng)的紊亂和破壞，就有可能使生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。人為因素環(huán)境污染物對生態(tài)系統(tǒng)的影響。

比如某些雌性昆蟲在繁殖時，將一種體外激素排放于大氣中，如果人們向大氣中排放污染物與這種激素發(fā)生化學反應，那么就會失去引誘雄性的作用，昆蟲的繁殖就會受到影響，種群數(shù)量會下降甚至消失。03維持生態(tài)平衡的途徑1.保持生態(tài)系統(tǒng)能量和物質的收支平衡。

比如對林木的采伐采伐量要小于凈生產(chǎn)量，以保持生物的基本數(shù)量及適宜的種群結構，否則森林面積日益縮小，并逆向演替為灌叢和草地會使氣候土壤也發(fā)生一定的變化。2.重視生物與生物之間的食物鏈網(wǎng)關系。

比如土壤生態(tài)系統(tǒng)中有害鼠，一般情況下，捕食害鼠的鳥類和動物存在不會導致過多造成災害。如果人們過度捕殺有益鳥獸使害鼠的天敵大量減少，他們會趁機大量繁殖，從而使生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞。3.根據(jù)不同生物的生態(tài)特征合理調整和干預生態(tài)系統(tǒng)的種群結構。

澳大利亞在草原生態(tài)系統(tǒng)中引入能消化家畜糞便的蜣螂就是一個成功的例子。從系統(tǒng)外引入一種大力的蜣螂他能在短時間內將牛糞滾成糞球，并埋入地下，供其幼蟲使用，這樣牛糞上的蠅卵不能孵化為幼蟲間接的消滅了牛蠅，糞球也改散了土壤養(yǎng)分。4.發(fā)揮大型工程在改造自然和維護生態(tài)平衡方面的作用。為了防止自然災害對人類和生態(tài)系統(tǒng)的危害，人類需要有意識的改造自然界，控制自然災害的發(fā)生。例如我國的長江三峽水庫的建設，但在進行這些大型生態(tài)工程建設時，必須充分研究論證，謹慎實施，以免對區(qū)域甚至全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。5.創(chuàng)造生產(chǎn)力更高的生態(tài)系統(tǒng)。

隨著人類社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，在深入認識和掌握生態(tài)平衡規(guī)律的基礎上，人類必須改變生態(tài)系統(tǒng)的面貌，創(chuàng)造出生物生產(chǎn)力高又能持續(xù)發(fā)展的人工生態(tài)系統(tǒng)。任務2.4生物安全項目二生態(tài)系統(tǒng)Contents目錄01生物安全的概念02生物安全威脅的表現(xiàn)03生物安全法01生物安全的概念這是生物危險的標志，出現(xiàn)這個標志的主要場所集中在生物科技公司，生物醫(yī)學研究所，遺傳變異中心等地區(qū)和場所。出現(xiàn)這個標志警示著該地區(qū)或場所有生物安全問題。

生物安全是國家安全的組成部分，它是指生物有關的各類因素，對國家社會，經(jīng)濟，人民健康即生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的危害或潛在風險，在生物安全概念中，與生物有關的因素是生物安全問題的主體。自然界天然的生物因子轉基因生物生物技術一、自然界天然的生物因子

他主要包括動物，植物，微生物，由微生物特別是致病微生物所導致的安全問題，是人類所面臨的最重要的生物安全問題，如這一次的新冠疫情。二、轉基因生物在動植物育種的時候，將外源目的基因轉入生物體內，使其得到表達。

這種移植了外源基因的生物稱為轉基因生物，主要包括轉基因動物，植物和微生物隨著生物技術的廣泛應用，轉基因生物安全問題正日益受到國際社會的廣泛關注。三、生物技術

指人們以現(xiàn)代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的的技術方式，生物技術利用對微生物、動植物等多個領域的深入研究，利用新興技術對物質原料進行加工，從而為社會服務提供產(chǎn)品。三、生物技術

但生物技術在被人類利用的同時，也可能帶來意想不到的安全問題，特別是生物技術的濫用對人類健康生態(tài)環(huán)境即社會經(jīng)濟有可能造成嚴重危害，這已經(jīng)成為一個國際社會的重大安全問題。02生物安全問題的表現(xiàn)1.表現(xiàn)在傳染病上。1.表現(xiàn)在傳染病上。

今年年初，習總書記在中央全面深化改革委員會第12次會議上強調，要從保護人民健康保障國家安全，維護國家長治久安的高度，把生物安全納入國家安全體系，將新時代國家安全體系總體，國家安全觀擴充為16種安全。為維護國家生物安全明確了路徑。2.表現(xiàn)在生物技術的非和平應用上?；蛭淦鬈娛骂I域的基因工程是一種種族滅絕的武器。對某一種族或國家的安全造成潛在的和巨大的威脅。為了保護全人類的最大利益，維護和促進世界和平與發(fā)展，聯(lián)合國批準了全面禁止基因武器研制的倫理公約和協(xié)議。3.表現(xiàn)在生物技術的負