环境学导论第二章生态学基础知识与应用课件.ppt

1、广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态学基础知识生态学基础知识 生态学的基本概念生态学的基本概念 生态系统的功能生态系统的功能 用生态学观点解决环境问题用生态学观点解决环境问题广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程： 学习生态学的基本知识学习生态学的基本知识广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程： 种群（种群（population）：栖息在同一地域栖息在同一地域中同种个体组成的集合体。中同种个体组成的集合体。群落（群落（communitycommunity）:栖息在同一地域中不栖息在同一

2、地域中不同种个体的集合体。同种个体的集合体。生态系统（生态系统（ecosystemecosystem）：生活在某处固定：生活在某处固定地域中的生物群落及其非生物环境的综合地域中的生物群落及其非生物环境的综合系统系统树袋熊树袋熊一一、生态学基本概念、生态学基本概念广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：桉树的种群数量调节之一：生理调节桉树的种群数量调节之一：生理调节广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：消消费费者者生产者分解者分解者生生产产者者非生物环境非生物环境生生态态系系统统的的组组成成广东环境教育；广东环境教育；环境与可

3、持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统的组成生态系统的组成非生物环境非生物环境：气候因子（阳光、空气、水分、热量）无机物质（C、H、O、N及矿质盐分）有机质（碳水化合、蛋白质、脂类及腐殖质等）生产者生产者：绿色植物 消费者消费者：各类动物 还原者还原者：细菌 、真菌 广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统生态系统 绿色植物是生态系统的基础，动物和大绿色植物是生态系统的基础，动物和大部分微生物都靠它生产的养分生存部分微生物都靠它生产的养分生存 微生物虽小，但在生态系统中的作用并微生物虽小，但在生态系统中的作用并不小不小 自然生态系统中，无好坏生

4、物之分，生自然生态系统中，无好坏生物之分，生物们各司其职，对能量流动和物质循环物们各司其职，对能量流动和物质循环作出贡献作出贡献广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统分类生态系统分类人工人工生态生态系统系统生物圈生物圈半人半人工生工生态系态系统统自然自然生态生态系统系统城市城市生态生态系统系统人工人工林生林生态系态系统统鱼塘鱼塘生态生态系统系统农田农田生态生态系统系统海洋海洋生态生态系统系统湖泊湖泊生态生态系统系统河流河流生态生态系统系统森林生森林生态系统态系统草原生草原生态系统态系统沼泽生沼泽生态系统态系统广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发

5、展课程：；环境与可持续发展课程： 食物链与食物网食物链与食物网食物链与食物网食物链与食物网食物链：食物链：生态系统中各生物通过食物关系互相生态系统中各生物通过食物关系互相 联系而形成的连索关系联系而形成的连索关系 例如：浮游植物例如：浮游植物浮游动物浮游动物小鱼小鱼大鱼大鱼食物网：食物网：食物链相互交织形成食物链相互交织形成食物链越复杂，生态系统越稳定食物链越复杂，生态系统越稳定生物之间的相互依赖与相互制约保持了生物之间的相互依赖与相互制约保持了种群数量和群落结构的相对稳定种群数量和群落结构的相对稳定广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：食物链类型食物链类型

6、 捕食性食物链：捕食性食物链：生物之间的关系是后者生物之间的关系是后者以前者为食，植物是基础，以前者为食，植物是基础，碎食性食物链：碎食性食物链：以碎食物为基础，如微以碎食物为基础，如微小藻类小藻类虾虾鱼鱼食鱼鸟类食鱼鸟类 寄生性食物链：寄生性食物链：以大的动物为基础，再以大的动物为基础，再寄生小的动物寄生小的动物 腐生性食物链：腐生性食物链：以动植物的残体为基础以动植物的残体为基础广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统的功能生态系统的功能-能量流动能量流动营养级与能量流动营养级与能量流动#营养级：营养级：食物链某个环节上生物种的总食物链某个环节上生

7、物种的总和，它反映了食物链各环节间生物之间和，它反映了食物链各环节间生物之间的关系的关系#能量流动：能量流动：能量从周围环境按营养级向能量从周围环境按营养级向上传递上传递广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动 能量从太阳流向绿色植物，完成能量从太阳流向绿色植物，完成初级生产初级生产；能量从绿色植物流向动物，实现能量从绿色植物流向动物，实现次级生产次级生产；能量流动的每一环节之间都存在着能量流动的每一环节之间都存在着损耗损耗。随着随着营养级营养级的增高，生产力越来越低。的增高，生产力越来越低。太阳太阳绿色绿色植物植物食草

8、食草动物动物食肉食肉动物动物广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统中能量流动的具体过程生态系统中能量流动的具体过程L=太阳总辐射太阳总辐射 PG=总初级生产量总初级生产量LN=未照到植物上的太阳辐射未照到植物上的太阳辐射 PN=净初级生产量净初级生产量R=呼吸量呼吸量 C=消耗量消耗量 P=次级生产量次级生产量NU=未利用量未利用量 FU=粪尿量粪尿量 A=同化量同化量广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：能量流动的特点能量流动的特点 流动中能量逐渐减少，各级消费者之间流动中能量逐渐减少，各级消费者之间能量的利用率

9、平均为能量的利用率平均为10%10%生产能量与消耗能量相平衡，生态系统生产能量与消耗能量相平衡，生态系统才能保持平衡才能保持平衡 作为生产者的绿色植物对太阳能的利用作为生产者的绿色植物对太阳能的利用率很低，平均只有率很低，平均只有1.2%1.2%；所以，绿色植；所以，绿色植物的数量应该最多物的数量应该最多 能量只朝单一方向流动能量只朝单一方向流动广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：消费者消费者动物动物还原者还原者微生物微生物非生物非生物环境环境物质循环的三个水平物质循环的三个水平：生物个体通过新陈代谢，与其周围环境不断进行物质交换；生物个体通过新陈代谢，与

10、其周围环境不断进行物质交换；生态系统中生产者、消费者、分解者和环境之间进行物质循环；生态系统中生产者、消费者、分解者和环境之间进行物质循环；生物圉中的生物地球化学循环。生物圉中的生物地球化学循环。生产者生产者植物植物生态系统的功能生态系统的功能-物质循环物质循环广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：环境问题的生态学根源环境问题的生态学根源 全球变暖与碳循环全球变暖与碳循环温室效应温室效应：如玻璃花房等。如玻璃花房等。温室气体温室气体：CO2、O3、CH4、CFCs、N2O碳循环碳循环：大气大气COCO2 2植物吸收植物吸收动植物放出动植物放出COCO2 2

11、大气大气COCO2 2海水吸入海水吸入碳酸盐岩石碳酸盐岩石回到大气回到大气 生物残体生物残体分解分解放出放出COCO2 2为植物所利用为植物所利用 生物残体生物残体化石燃料化石燃料燃烧燃烧放出放出COCO2 2由于人类对森林的破坏和由于人类对森林的破坏和 全球人口的增加，使大气中全球人口的增加，使大气中 COCO2 2迅速升高，增强了自然温室效应迅速升高，增强了自然温室效应碳循环受阻碳循环受阻全球变暖全球变暖广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：阳阳光光某些太阳辐射被某些太阳辐射被地球和大气反射地球和大气反射某些红外辐射某些红外辐射被温室气体吸被温室气体吸收

12、并重又放射收并重又放射出，这种效应出，这种效应使地表和低层使地表和低层大气变暖大气变暖地球地球地表放地表放射的红射的红外辐射外辐射太阳辐射太阳辐射穿过晴空穿过晴空大气大气大部分太阳辐大部分太阳辐射被地表吸收射被地表吸收使地表变暖使地表变暖温室效应示意图温室效应示意图大气大气广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：大气中的CO2化石燃料腐烂海藻水面地面浮游生物碳酸岩石碳酸氢盐呼吸作用光合作用呼吸呼吸光合作用碳碳循循环环示示意意图图广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统中磷的循环生态系统中磷的循环 磷主要存在于磷酸盐矿石

13、中，少量被雨磷主要存在于磷酸盐矿石中，少量被雨水溶解，被植物吸收，移入动物和微生水溶解，被植物吸收，移入动物和微生物中。物中。人类大量开发磷矿，生产各种化肥和工人类大量开发磷矿，生产各种化肥和工业原料，然后排入水系，使水中的磷浓业原料，然后排入水系，使水中的磷浓度显著升高。度显著升高。富营养化水体污染实际上是磷和氮循环富营养化水体污染实际上是磷和氮循环的障碍。的障碍。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态系统中氮的循环生态系统中氮的循环 氮主要存在于大气当中，雷雨中少量合氮主要存在

14、于大气当中，雷雨中少量合成氨，或由固氮菌固定于土壤中。植物成氨，或由固氮菌固定于土壤中。植物吸收氮而成长，动物通过取食获得氮。吸收氮而成长，动物通过取食获得氮。人类通过合成氨技术，大量生产化肥和人类通过合成氨技术，大量生产化肥和各种含氮物质，并滥施氮肥，使土壤和各种含氮物质，并滥施氮肥，使土壤和水源中的氮浓度异常提高，造成污染水源中的氮浓度异常提高，造成污染。化肥污染实际上是氮循环的障碍！化肥污染实际上是氮循环的障碍！广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：有害物质和元素有害物质和元素对生态系统中生物的影响对生态系统中生物的影响 一些难分解的化学物质或有害元素

15、排放一些难分解的化学物质或有害元素排放入环境当中后，通过吞食、吸收、吸附入环境当中后，通过吞食、吸收、吸附的途径进入生物体内，直接或间接地对的途径进入生物体内，直接或间接地对生物体发生影响。生物体发生影响。由于存在生物积累、生物富集和生物放由于存在生物积累、生物富集和生物放大作用，即使是低浓度的有害物质也可大作用，即使是低浓度的有害物质也可能对环境造成巨大的影响能对环境造成巨大的影响。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生物积累生物积累、生物富集与生物放大生物富集与生物放大#生物积累：生物积累：生物在生长过程中从周围环境中蓄生物在生长过程中从周围环境中蓄积

16、某些元素或难分解的化合物的现象。如在污积某些元素或难分解的化合物的现象。如在污染河流中，大鱼较小鱼受污染重染河流中，大鱼较小鱼受污染重#生物富集：生物富集：生物体内某种物质的浓度超过环境生物体内某种物质的浓度超过环境中的浓度的现象。如某些贝类可富集重金属元中的浓度的现象。如某些贝类可富集重金属元素达万倍素达万倍#生物放大：生物放大：指有害物质随食物链不断流动，处指有害物质随食物链不断流动，处于较高位营养级物种体内的浓度高于低位营养于较高位营养级物种体内的浓度高于低位营养级物种的现象。如水俣病级物种的现象。如水俣病广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：人是污染

17、的人是污染的最终受害者最终受害者 人处于食物链的顶人处于食物链的顶端，是许多污染物端，是许多污染物“旅行旅行”的相对终的相对终点点 由于可作为人的食由于可作为人的食物很多，人类的物很多，人类的“食谱食谱”在不断加在不断加厚，各种污染物进厚，各种污染物进入人体的渠道愈来入人体的渠道愈来愈多愈多 市场经济与全球经市场经济与全球经济一体化，食品生济一体化，食品生产的原料来自于世产的原料来自于世界各地，难以控制界各地，难以控制污染物进入人体污染物进入人体广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：信息传递：生态系统中各生命成分之信息传递：生态系统中各生命成分之间及生命成分

18、与环境之间的信息流动间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程。与反馈过程。信息传递的类型：营养信息、化学信信息传递的类型：营养信息、化学信息、物理信息、行为信息息、物理信息、行为信息作用：驱赶天敌、吸引异性繁衍后代作用：驱赶天敌、吸引异性繁衍后代人类活动对信息传递的影响人类活动对信息传递的影响生态系统的功能生态系统的功能-信息传递信息传递广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态平衡与生态破坏生态平衡与生态破坏 生态平衡：生态平衡：生态系统具有自我稳定能力，即使生态系统具有自我稳定能力，即使外界条件波动，也可以通过自我调整来维持系外界条件波动，也可以通过自

19、我调整来维持系统功能的基本稳定，使能量流动和物质循环基统功能的基本稳定，使能量流动和物质循环基本顺畅本顺畅 生态失衡：生态失衡：当外力的强度超过生态系统的调节当外力的强度超过生态系统的调节能力时造成能力时造成广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：破坏生态平衡的因素破坏生态平衡的因素 自然因素自然因素:火山喷发、地震、海啸、泥石流、雷击火火山喷发、地震、海啸、泥石流、雷击火灾等灾等 人为因素人为因素：物种改变物种改变环境因素改变环境因素改变信息系统破坏信息系统破坏广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程： 生态学的基本规律生态学

20、的基本规律 相互依存与相互制约规律相互依存与相互制约规律 物质循环转化与再生规律物质循环转化与再生规律 物质输入与输出的动态平衡物质输入与输出的动态平衡 相互适应与补偿的协同进化规律相互适应与补偿的协同进化规律 环境资源的有效限制规律环境资源的有效限制规律广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程： 2006年年8月月18日，海南琼海的一名农民展日，海南琼海的一名农民展示受稻飞虱虫害而枯死的水稻示受稻飞虱虫害而枯死的水稻广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：农民在喷洒农药农民在喷洒农药广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展

21、课程：；环境与可持续发展课程：为什么害虫越为什么害虫越来越多了呢？来越多了呢？广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：为什么害虫越来越多为什么害虫越来越多？人类统治下的农田生态系统与自然生态人类统治下的农田生态系统与自然生态系统不同：系统不同：系统中只有少数物种，生物多样性差，物质循系统中只有少数物种，生物多样性差，物质循环不畅，生态系统平衡极其脆弱环不畅，生态系统平衡极其脆弱 农作物高密度生长，不仅降低作物抵抗力，而农作物高密度生长，不仅降低作物抵抗力，而且使害虫能够专一性地大力繁殖且使害虫能够专一性地大力繁殖 天敌被驱逐出生态系统，使病虫害更加猖獗；天敌被

22、驱逐出生态系统，使病虫害更加猖獗；害虫易变异产生抗药性，使人防不胜防害虫易变异产生抗药性，使人防不胜防。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：为什么害虫越来越多？人类所希望的农村生态系统的食物链构成：人类所希望的农村生态系统的食物链构成：作物作物家畜家畜人类人类 或作物或作物人类人类 自然情况下的食物链：自然情况下的食物链：植物植物害虫害虫益虫益虫 植物植物害虫害虫青蛙青蛙蛇蛇鹰鹰 作物作物害虫害虫鸟类鸟类鹰鹰 作物作物田鼠田鼠狐狸狐狸 作物作物田鼠田鼠蛇蛇鹰鹰 作物作物田鼠田鼠猫头鹰猫头鹰 害虫问题带来农药问题，农药问题又产生环害虫问题带来农药问题，农药问

23、题又产生环境污染问题。境污染问题。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：滥施农药造成的滥施农药造成的环境问题环境问题 据据联合国粮农组织估计，全世界每年因联合国粮农组织估计，全世界每年因病虫草害损失粮食病虫草害损失粮食35%35%，棉花，棉花33.8%33.8%全世界实际生产和使用的农药品种有全世界实际生产和使用的农药品种有500500多种，其中大量使用的有多种，其中大量使用的有100100多种多种 农药在为人类的粮食生产做出贡献的同农药在为人类的粮食生产做出贡献的同时，也污染环境、损害人体健康时，也污染环境、损害人体健康广东环境教育；广东环境教育；环境与可

24、持续发展课程：；环境与可持续发展课程：这苹果太难吃了，一股农药味，把它留给人吃吧吃苹果的吃苹果的“害虫害虫”广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生物圈二号生物圈二号 目的：作为地球宠大生物圈的缩影，通过实目的：作为地球宠大生物圈的缩影，通过实验找到维持生存、净化环境的途径验找到维持生存、净化环境的途径 位于美国亚利桑拿州位于美国亚利桑拿州，由玻璃和钢架建成的由玻璃和钢架建成的一个密闭的拱形玻璃罩，占地约半个足球场一个密闭的拱形玻璃罩，占地约半个足球场大。内有大。内有38003800种动植物，人工摸拟的湖泊、种动植物，人工摸拟的湖泊、沙漠等沙漠等 19911

25、991年年9 9月开始实验，到月开始实验，到19931993年年1 1月出现各种月出现各种问题问题 实验证明：目前人类还不能摸拟地球生态体实验证明：目前人类还不能摸拟地球生态体系系广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用1 对环境质量的生物监测与生物评价对环境质量的生物监测与生物评价 生物监测生物监测：利用生物对环境中污染物质的反利用生物对环境中污染物质的反应，即利用生物在各种污染环境下发出的各种应，即利用生物在各种污染环境下发出的各种信息，来判断污染状况的一种手段，凡对污染信息，来判断污染状况的一种手段，凡对污

26、染物敏感的生物都可以监测生物。如：大气污染：物敏感的生物都可以监测生物。如：大气污染：地衣、苔藓地衣、苔藓 生物评价：用生物学方法按一定标准对一生物评价：用生物学方法按一定标准对一定范围内的环境质量进行评定和预测。定范围内的环境质量进行评定和预测。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：2 2 对污染环境的生物净化对污染环境的生物净化 案例：桂林市一家案例：桂林市一家200200床位的综合性医院废床位的综合性医院废水处理工艺水处理工艺 工艺的特点：用生物方法进行废水处理，并工艺的特点：用生物方法进行废水处理，并且在废水处理和污泥处理工艺的设计上，采用了且在废水

27、处理和污泥处理工艺的设计上，采用了生态系统的概念，对可能产生的中间物质，尽可生态系统的概念，对可能产生的中间物质，尽可能的循环利用，最大程度上的作到系统优化，减能的循环利用，最大程度上的作到系统优化，减少污染的影响，并保证一定的经济效应。少污染的影响，并保证一定的经济效应。经该工艺处理后的废水，各项指标达到规定经该工艺处理后的废水，各项指标达到规定的排放标准。水质外观与自来水相近。的排放标准。水质外观与自来水相近。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：3 3制定生态规划方案制定生态规划

28、方案 生态规划又称环境规划，是指在编制国家或地生态规划又称环境规划，是指在编制国家或地区的发展规划时，不是单纯考虑经济因素，而区的发展规划时，不是单纯考虑经济因素，而是把它与地球物理因素、生态因素和社会因素是把它与地球物理因素、生态因素和社会因素等紧密结合在一起进行考虑，使国家和地区的等紧密结合在一起进行考虑，使国家和地区的发展能顺应环境条件，不致使当地的生态平衡发展能顺应环境条件，不致使当地的生态平衡遭受重大破坏。遭受重大破坏。广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：4 发展生态农业，使发展生态农业，使生态系统复杂化、生态系统复杂化、稳定化，进入良性稳定化，

29、进入良性循环循环 生态农业生态农业对自然生对自然生态系统的摸拟态系统的摸拟 农田农田秸秆秸秆氨化氨化奶牛奶牛牛牛粪粪沼气沼气沼渣沼渣蔬菜田蔬菜田 中国加入世贸后，绿色中国加入世贸后，绿色壁垒将对我国农业发展壁垒将对我国农业发展带来很大挑战。大力开带来很大挑战。大力开发绿色产品是我国的应发绿色产品是我国的应对措施之一对措施之一广东环境教育；广东环境教育；环境与可持续发展课程：；环境与可持续发展课程：5 利用生态工程技术解决环境问题利用生态工程技术解决环境问题 生态工程：生态工程：是应是应用生态系统中物用生态系统中物种共生与物质循种共生与物质循环再生原理，结环再生原理，结构与功能协调原构与功能协调原则，结合系统分则，结合系统分析的最优化方法，析的最优化方法，设计的促进分层设计的促进分层多级利用物质的多级利用物质的生产工艺系统。生产工艺系统。