環(huán)境保護概論新第二章生態(tài)學基礎知識課件

1、 第二章 生態(tài)學基礎第一節(jié) 概述 隨著糧食、人口、能源和環(huán)境等一系列世界性問題的出現(xiàn)，推動了生態(tài)學的發(fā)展，使生態(tài)學超越了自然科學的范疇。生態(tài)學的基本原則不僅被看做是環(huán)境科學重要的理論基礎，也被看成是社會經濟持續(xù)發(fā)展的理論基礎。生態(tài)學肩負著解決一系列世界性問題的歷史使命。生態(tài)學定義:研究生物與環(huán)境之間相互關系及其作用機理的科學。(馬世駿)生態(tài)學不是孤立地研究生物，也不是孤立地研究環(huán)境，而是研究生物與其生存環(huán)境之間的相互關系。生物:包括植物、動物和微生物。環(huán)境:指各種生物特定的生存環(huán)境，包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境。非生物環(huán)境：由光、熱、空氣、水分和各種無機元素組成。生物環(huán)境：由主體生物以外的其他一切

2、生物組成。 在同一環(huán)境范圍內，不同的生物具有不同的環(huán)境。 二、生態(tài)學的發(fā)展 20世紀50年代以前，生態(tài)學局限于研究生物與環(huán)境之間的相互關系，隸屬于生物學的一個分支學科。 20世紀50年代后半期以來，由于工業(yè)發(fā)展、人口膨脹，導致糧食短缺、環(huán)境污染、資源緊張等一系列世界性問題的出現(xiàn)，迫使人們不得不以極大的關注去尋求協(xié)調人與自然的關系，探求全球持續(xù)發(fā)展的途徑，人們期望生態(tài)學能做出自己的貢獻，這種社會需求推動了生態(tài)學的發(fā)展。 生態(tài)學將以生態(tài)系統(tǒng)為中心，以生態(tài)工程為手段，為協(xié)調人與自然的復雜關系，探求全球走可持續(xù)發(fā)展道路的戰(zhàn)略，做出重要貢獻。 第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及類型 由于生態(tài)系統(tǒng)的研究內容與人

3、類的關系十分密切，對人類的活動具有直接的指導意義，60年代以后逐漸成為生態(tài)學研究的中心。 一、概述 生態(tài)系統(tǒng)：其定義可概括為：在自然界的一定空間內生物和環(huán)境之間相互作用、相互演變、達到相對平衡、相對穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，是具有一定結構和功能的單位。也即是說生態(tài)系統(tǒng)是自然界的基本單位。這個基本單位是由生物與其周圍的環(huán)境組成的。也就是是生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合。 對自然生態(tài)系統(tǒng)而言生命系統(tǒng)就是生物群落；對社會生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)而言，生命系統(tǒng)就是人類。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成 生態(tài)系統(tǒng)生物群落 生產者綠色植物和化能合成細菌消費者動物群落分解者細菌,真菌和放線菌等微生物無機環(huán)境 能量太

4、陽輻射基質巖石,砂,泥土等物質水,氧氣,二氧化碳,無機鹽類媒介水,空氣,土壤等 三、生態(tài)系統(tǒng)的各種組成在生態(tài)系統(tǒng)中的作用 生產者：將無機物合成有機物的同時，把太陽能轉化為化學能，貯存在生成的有機物中。是其他生物的食物和能量的供應者。 消費者：實現(xiàn)物質的再生產和物質與能量的傳遞。（一級消費者是第二營養(yǎng)級） 分解者：把生產者和消費者的殘體分解為簡單的物質，再供給生產者。 非生物成分：為各種生物提供生存環(huán)境和營養(yǎng)元素。四、生態(tài)系統(tǒng)的結構 1、生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結構：生態(tài)系統(tǒng)的生物種類，種群數(shù)量、種的空間配置（水平分布、垂直分布）、種的時間變化（發(fā)育、季相）等構成了生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結構。如：在森林生態(tài)系統(tǒng)中

5、，有各種喬木、灌木和草本植物，有各種動物和復雜的微生物種群。它們各自的數(shù)量、空間的分布和種的時間的變化就構成了森林生態(tài)系統(tǒng)特有的形態(tài)結構。 2.構成生態(tài)系統(tǒng)的條件 系統(tǒng)是指彼此間相互作用、相互依賴的事物有規(guī)律地聯(lián)合的集合體，是一個有序的整體。一般說來，構成系統(tǒng)至少要有三個條件：1).系統(tǒng)由許多成分組成；2).各成分間不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互作用的；3).系統(tǒng)具有獨立的、特定的功能。 動物園中有許多動物，它們能否構成一個系統(tǒng)？ 4、生態(tài)系統(tǒng)的特征1)，生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學上的一個主要結構和功能單位。2)，生態(tài)系統(tǒng)內部具有自我調節(jié)能力。且結構越復雜、物種數(shù)目越多，自我調節(jié)能力就越強。3)，生態(tài)系

6、統(tǒng)營養(yǎng)級的數(shù)目通常不會超過5-6個。4)，生態(tài)系統(tǒng)內各生物和非生物成分的關系是緊密相連不可分割的整體。5)，能量流動、物質循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。也就是說有對外開放的特征。 如森林與河流之間營養(yǎng)的流通；森林植物得到來自太陽的能量。系統(tǒng)太陽其它能源能量、物質遷出的生物物質和生物環(huán)境環(huán)境輸出輸入一個開放的生態(tài)系統(tǒng)模型6)，生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，要經歷一系列發(fā)育階段。隨著時間的推移，生態(tài)系統(tǒng)總是從比較簡單的結構向復雜結構狀態(tài)發(fā)展，最后達到相對穩(wěn)定的階段。生態(tài)系統(tǒng)中物種的類型、分布、空間配置生態(tài)系統(tǒng)中種的時間變化（發(fā)育、季相）3.營養(yǎng)結構 生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間建立起來的營養(yǎng)關系，構成了

7、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構。它是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質循環(huán)的基礎。 五、生態(tài)系統(tǒng)的類型 人們從不同角度，把生態(tài)系統(tǒng)分成若干個類型。 按環(huán)境中的水體狀況，分為水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)兩大類群。 按人干預的程度，可以分為自然生態(tài)系統(tǒng)，半自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)。 生態(tài)系統(tǒng)的大小，也可人為劃定。小到一滴水，大到生物圈,都可以稱之為是一個生態(tài)系統(tǒng)。 第三節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的功能 生態(tài)系統(tǒng)的功能： 生態(tài)系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)具有一定的能量流動、物質循環(huán)和信息聯(lián)系，食物鏈（網）和營養(yǎng)級是實現(xiàn)這些功能的保證。 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 林德曼最初研究的結果是10%，被后人稱之為十分之一法則。十分之一法則說明，每通

8、過一個營養(yǎng)級，其有效能量大約為前一營養(yǎng)級的十分之一。也就是說低位營養(yǎng)級的能量僅有10左右能被上一營養(yǎng)級利用（ 不同的生物可能屬于同一營養(yǎng)級。同一生物也可能屬于不同的營養(yǎng)級） 。那就是說食物鏈越長，消耗于營養(yǎng)級的能量就越多。從這個意義上說，人如果直接以植物為食品，就比以吃動物為食品，可以供養(yǎng)多十倍的人口。據(jù)世界糧農組織統(tǒng)計，富 國人均直接消費的谷物低于窮國，但以肉、乳、蛋為食品的糧食間接消耗高于窮國的數(shù)倍。一、食物鏈（網）及營養(yǎng)級（一）食物鏈（網）捕食性食物鏈：以生產者為基礎，如植物食草動物食肉動物。腐生食性食物鏈：以動植物遺體為基礎，由微生物或某些動物，對其進行礦化。如植物遺體蚯蚓線蟲節(jié)肢動物

9、。在這食物鏈中分解者起主要作用。所以也稱為分解鏈。寄生性生物鏈：以活的動植物有機體為基礎,再寄生以寄生物,前者為后者的寄主.如牧草黃鼠跳蚤鼠疫病菌。一、食物鏈（網）及營養(yǎng)級 在各種生態(tài)系統(tǒng)中,幾乎各種生物鏈都同時存在,各種食物鏈相互配合,保證了能量流動在生態(tài)系統(tǒng)中暢通。食物鏈在各個生態(tài)系統(tǒng)中并不是固定不變的。如動物的發(fā)育階段不同，其食物的種類是不同的，在不同的季節(jié)中，植物的種類也是不同的。 在生態(tài)系統(tǒng)中，各種食物鏈的關系也是相當復雜的。一樣食物不一定只被一種動物所食。也可以是一種動物同時吃多種食物。也就是說各種食物鏈是交織在一起的，彼此之間形成一種網的形式，即形成了所謂的食物網。 食物鏈中的各

10、個環(huán)節(jié)叫營養(yǎng)級。生產者為第一營養(yǎng)級，一級消費者為第二營養(yǎng)級，依次為第三營養(yǎng)級和第四營養(yǎng)級。 低位營養(yǎng)級是高位營養(yǎng)級的營養(yǎng)和能量供應者，但低級營養(yǎng)級的能量僅有1/10左右能量為上一營養(yǎng)級所能利用。為了能保證生態(tài)系統(tǒng)中能量的流通，自然界就形成了生物數(shù)量金字塔、生物量金字塔和生產力金字塔。在寄生性食物鏈上，生物數(shù)量往往呈倒金字塔。 （二）營養(yǎng)級二、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 生物的各種生命活動者需要能量。能量在流動過程中也會由一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式，在轉變過程中既不會消失，也不會增加。 在生態(tài)系統(tǒng)中，全部的能量最初是來自于太陽。太陽能被生物所利用，是通過綠色植物的光合作用來實現(xiàn)的。 綠色植物在合成有機物

11、時，將太陽光能轉變?yōu)榭少A藏于植物體中的化學能。綠色植物體內所貯藏的化學能，通過食物鏈的形式，依次傳給草食動物和肉食動物。動物的殘體被分解者分解時，又把能量傳給了分解者。此外，生產者、消費者和分解者的呼吸作用都會消耗一部分能量，消耗的能量被釋放中環(huán)境中去。這就是能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動。 三、生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán) 在生態(tài)系統(tǒng)的各個組成部分之間，也不斷地進行著物質循環(huán)。構成生物體的各種元素，也是自然界中的主要元素，它們在生態(tài)系統(tǒng)中也構成各種循環(huán)。 各種元素在環(huán)境中都存在一個或多個貯藏庫。元素在貯藏庫中的量大大超過結合于生物體中的量，從貯藏庫中向外釋放的速度往往很慢。若將某元素與其流通率之比，稱為周轉

12、時間。表示其在該庫中更新一次所需要量的時間，如水在大氣庫中周轉一次所需要的時間，大約為十天；氮在大氣庫中周圍一次的時間約為一百年等。 三、生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán) 在生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)可在三個水平上進行： 第一級水平是在個體水平上進行的，即生物個體通過新陳代謝，與環(huán)境進行物質交換； 第二級水平是在生態(tài)系統(tǒng)中進行的；在生產者、消費者、分解者及環(huán)境之間進行的物質循環(huán)，這種循環(huán)也稱為營養(yǎng)循環(huán)或生物循環(huán)； 第三級水平是在生物圈中進行的，即在生物圈范圍內的各個層圈中進行的物質循環(huán)，這種循環(huán)又稱為生物地球化學循環(huán)。 地球化學循環(huán)又可分為三種類型，即水循環(huán)、氣態(tài)循環(huán)、沉積型循環(huán)。 1、水循環(huán)：一切有機體的主要成

13、分都是由水組成部分的。水是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質循環(huán)的介質，在整個生命活動過程中處于無限循環(huán)之中。水循環(huán)的動力是太陽輻射。水循環(huán)主要是在地表水的蒸發(fā)與大氣降水之間進行的。水的循環(huán)有兩種：水的自然循環(huán)和水的社會循環(huán)。 水的自然循環(huán):主要是在地表水的蒸發(fā)與大氣降水之間進行的。水自然循環(huán)的動力是太陽輻射。 水的社會循環(huán):指人類為了滿足生活和生產的需求，不斷取用天然水體中的水，經過使用，一部分天然水被消耗，但絕大部分卻變成生活污水和生產廢水排放，重新進入天然水體。2、碳循環(huán)： 碳是構成生物體的主要元素之一。在無機環(huán)境中，以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在。在地球表層，碳主要以碳酸鹽的形式存在，碳的貯量約為

14、2.7*1016億T,大氣中的碳以二氧化碳的形式存在，其中碳的貯量約為7*1011億T。綠色植物在碳循環(huán)中起著重要作用。大氣中二氧化碳被生物利用的唯一途徑是綠色植物的光合作用。被綠色植物固定的碳以有機物的形式供消費者利用。生產者、消費者通過呼吸作用將碳再以二氧化碳的形式釋放到大氣中。生產者、消費者的遺體再被分解者分解，將碳水化合物分解成二氧化碳、水和無機鹽，二氧化碳返回到大氣中。 3、氮循環(huán)： 氮在大氣占79%。大氣中的氮進入生物有機體主要有四種形式。一是生物固氮；二是工業(yè)固氮；三是巖漿固氮；四是大氣固氮。土壤中的氨或氨鹽，經硝化細菌的硝化作用，形成亞硝酸鹽和硝酸鹽為植物所吸收利用，氨在植物體

15、內與復雜的含碳分子結合，形成蛋白質及核酸。被動物食入后構成動物體的蛋白質，動物在新陳代謝過程中，將一部分蛋白質分解成氨、尿素和尿酸等排出體外，滲入土中。動植物死亡后，在微生物的作用下，分解成NH3等，這些氨進入土壤，土壤中的氨形成氨鹽后，一部分被植物吸收，一部分在反硝化細菌的作用下，分解成游離氮，再進入大氣，完成氮的循環(huán)。四、生態(tài)系統(tǒng)中的信息聯(lián)系 在生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間及各組成部分內部，存在著各種形式的信息聯(lián)系，用這些信息使生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系成為一個有機的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)中的信息聯(lián)系主要有： 生態(tài)系統(tǒng)中的信息形式主要有營養(yǎng)信息、化學信息、物理信息和行為信息。四、生態(tài)系統(tǒng)中的信息聯(lián)系(一)營養(yǎng)信息

16、 通過營養(yǎng)交換的方式，把信息從一個種群傳遞給另一個種群或從一個個體傳到另一個個體，即為營養(yǎng)信息。食物鏈（網）即可視為一個營養(yǎng)信息系統(tǒng)。(二)化學信息 生物在一些特定的條件下，會分泌出某些特殊的化學物質，這些分泌物不是對生物提供營養(yǎng)，而是在生物個體或種群之間起到某種信息的傳遞作用。此種物質稱為化學信息素。如狗的排尿可以標識自己的行蹤。四、生態(tài)系統(tǒng)中的信息聯(lián)系(三)物理信息一些生物可以通過光、聲音、顏色等物理現(xiàn)象傳遞它們信息，稱物理信息。如鳥鳴等。 (四)行為信息 動物可以通過各種行為向同伴們發(fā)出識別、威嚇、求偶和挑戰(zhàn)等信息。第四節(jié) 生態(tài)平衡一、生態(tài)平衡的概念 一個生態(tài)系統(tǒng)在允許限度的外來力量干預

17、下，能通過自我調節(jié)能力恢復到最初的穩(wěn)定狀態(tài)，即為生態(tài)平衡。也就是說，在生態(tài)系統(tǒng)中，生產者、消費者和分解者之間保持一種相對平衡狀態(tài)，系統(tǒng)中的能量流動和物質循環(huán)能較長時間保持穩(wěn)定的狀態(tài)。如果一個生態(tài)系統(tǒng)在不能承受的外來力量干預下，即不能通過自我調節(jié)恢復到最初的穩(wěn)定狀態(tài)，即為生態(tài)平衡失調。 生態(tài)平衡應包括三個方面，即結構上的平衡，功能上的平衡，以及輸入和輸出物質數(shù)量上的平衡。生態(tài)平衡是相對地平衡 任何生態(tài)系統(tǒng)都不是孤立的，都會與外界發(fā)生直接的聯(lián)系。會經常受到外界的沖擊。生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分會不斷地按照一定的規(guī)律運動或變化,由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)機制,所以生態(tài)系統(tǒng)能夠保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。生態(tài)平衡是動

18、態(tài)平衡 二、保持生態(tài)平衡的因素 生態(tài)系統(tǒng)之所以能保持相對地平衡狀態(tài)，是因為生態(tài)系統(tǒng)本身具有自動調節(jié)的能力。 任何一個生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)能力都是有限的，外部沖擊或內部變化超過了這個限度，生態(tài)系統(tǒng)就可能遭到破壞，這個限度稱為生態(tài)閾值。 生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)的結構有關,結構越復雜,越容易保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。生態(tài)平衡還和生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性有關。 在森林生態(tài)系統(tǒng)中，若由于某種原因森林害蟲大規(guī)模發(fā)生，在一般情況下不會使森林生態(tài)系統(tǒng)遭到毀滅性的破壞。因為當害蟲大規(guī)模發(fā)生時，以這種害蟲為食的鳥類獲得了更多的食物，這就促進了該食蟲鳥的大量繁殖并捕食大量害蟲，從而抑制了害蟲的大規(guī)模發(fā)生。 掌握各生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)閾值，能

19、更充分、更合理地利用自然和自然資源。生態(tài)系統(tǒng)的自動調節(jié)能力與下列因素有關：(一)結構的多樣性 一個生態(tài)系統(tǒng)的結構越復雜，其自我調節(jié)的能力就越強；結構越簡單，自我調節(jié)的能力就越弱。如一個草原只有青草、野兔和狼這個簡單的食物鏈，一旦由于某個原因使這個食物鏈中的一個環(huán)節(jié)出了毛病，這個系統(tǒng)就可能崩潰。(二)功能的完整性 能量流動和物質循環(huán)在生物生理機能的控制下能得到合理地運轉。運轉的越合理，自動調節(jié)的能力就越強。 如一個淡水生態(tài)系統(tǒng)河流中排人了大量的酚，若該系統(tǒng)生存著許多對酚有很強降解能力的微生物和水蔥等高等植物，酚就會很快得到降解，那么平衡不會遭到破壞；若該生態(tài)系統(tǒng)不具有這些對酚降解能力很強的生物，

20、這個系統(tǒng)的平衡就可能失調或遭到破壞。 三、破壞生態(tài)平衡的因素 生態(tài)平衡的破壞，有自然因素和人為因素。 (一)自然因素（第一環(huán)境問題）自然界發(fā)生的異常變化。如地震,海嘯,颶風,旱澇災害等。 (二)人為因素（第二環(huán)境問題）人的活動引起生態(tài)平衡失調。如毀林開荒,毀草開荒,圍湖造田,濫墾亂挖,狂捕濫殺。 破壞生態(tài)平衡的因素具體表現(xiàn)在以下三個方面。 1.使環(huán)境因素發(fā)生改變 人為活動使環(huán)境因素發(fā)生改變，向環(huán)境中輸人污染物質，對自然和自然資源的不合理利用，如不合理地毀林毀草開荒，不合理地圍湖造田等。 2.使生物種類發(fā)生改變 在一個生態(tài)系統(tǒng)中減少一個物種或增加一個物種，有可能使生態(tài)平衡遭受破壞。（麻雀） 3.

21、信息系統(tǒng)的破壞 各種生物種群依靠彼此的信息聯(lián)系，才能保持集群性，才能正常的繁殖。如果我們人為的向環(huán)境中施放某種物質，破壞了某種信息，就有可能使生態(tài)平衡遭受破壞。（環(huán)境激素）四、生態(tài)平衡失調的標志(一)結構上的標志 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)的一級結構：指生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分，即生產者、消費者、分解者和非生物成分組成的生態(tài)系統(tǒng)的結構。當組成一級結構的某一種或幾種成分缺損時，即表明生態(tài)平衡失調。 生態(tài)系統(tǒng)的二級結構：指生產者、消費者、分解者和非生物成分各自的組成結構。如各種植物種類組成生產者的結構，各種動物種類組成消費者的結構等。二級結構變化即指組

22、成二級結構的各種成分發(fā)生變化，如草原生態(tài)系統(tǒng)經長期超載放牧，使嗜口性的優(yōu)質草類大大減少，有毒的、帶刺的劣質草類增加，草原生態(tài)系統(tǒng)的生產者種類改變，即二級結構發(fā)生變化，并導致該草原生態(tài)系統(tǒng)載畜量下降，持續(xù)下去，該草原生態(tài)系統(tǒng)將會崩潰。 (二)功能上的標志 生態(tài)平衡失調表現(xiàn)在功能上的標志，包括能量流動受阻和物質循環(huán)中斷。 能量流動受阻:是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)的森林遭到破壞后，生產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，該系統(tǒng)將因對太陽能利用的減少，而導致生態(tài)平衡失調。 物質循環(huán)中斷:是指物質循環(huán)在某一環(huán)節(jié)上中斷。在草原生態(tài)系統(tǒng)中，枯枝落葉和牲畜糞便被

23、微生物等分解者分解后，把營養(yǎng)物質重新歸還給土壤，供生產者利用，是保持草原生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。但如果把枯枝落葉和牲畜糞便用做燃料燒掉，就使營養(yǎng)物質不能歸還土壤，造成物質循環(huán)中斷，長期下去，土壤肥力必然下降，草本植物生產力隨之降低，生態(tài)平衡失調。五、生態(tài)平衡的恢復與再建 人們對物質生活和精神生活要求的水準是無止境的，這就必然要不斷地向自然界索取，對自然界進行干預。隨著科學技術的發(fā)展，利用自然與自然資源的能力會不斷提高，對自然與自然資源的干預程度也會越來越大， 要使生態(tài)系統(tǒng)永遠保持現(xiàn)在的平衡狀態(tài)是不可能的，也是不必要的。 人們的任務應該是運用經濟學和生態(tài)學的觀點，在現(xiàn)有生態(tài)平衡的基礎上，使生

24、態(tài)系統(tǒng)向有利于人類的方向發(fā)展，或者有計劃、有目的的去建立新的生態(tài)系統(tǒng)或新的生態(tài)平衡。 對已被破壞的生態(tài)平衡，必須設法使其恢復或再建，應該把恢復和再建統(tǒng)一起來。再建成一個更有利于人類的生態(tài)系統(tǒng)。比如生態(tài)農場、生態(tài)村、生態(tài)城市的建立等，為生態(tài)系統(tǒng)的恢復和再建展示了廣闊的前景。 第五節(jié) 人類生態(tài)系統(tǒng)一、人類生態(tài)系統(tǒng)概念 在人類社會中，人類與環(huán)境之間，相互依存、相互制約和相互作用，構成的以人類為中心的生態(tài)組合。 人類以自己的生產和消費活動作用于環(huán)境，環(huán)境在人類的作用下發(fā)生量和質的變化，變化了的環(huán)境又反作用到人類，影響人類的生活質量和身體健康。 人類生態(tài)系統(tǒng)全面地反映了這種人類與環(huán)境之間錯綜復雜的相互關

25、系和相互作用，也充分體現(xiàn)了人在自然、經濟和社會活動中的地位和作用。 人類生態(tài)系統(tǒng)的本質特征是人工因素占優(yōu)勢。 人類生態(tài)系統(tǒng)的調控機制主要是通過人工選擇而完成的。人工控制與人工作用對它的存在和發(fā)展起著決定性的作用。 一、人類生態(tài)系統(tǒng)的基本特點:1.簡單化2.年輕化3.高度開放和不完整 4.不穩(wěn)定5.高消耗6.高效并高速發(fā)展1.簡單化 就是按照人類的意愿，以人類的利益為準繩來重組生態(tài)系統(tǒng)，經改造后的系統(tǒng)物種數(shù)量大為減少，系統(tǒng)生物量的主體是人類所需要的極少數(shù)的農作物。同時，種間關系也高度簡化了，人類用各種手段強烈抑制那些對人類不利的種間關系，只允許那些無害或有利的關系存在。 2.年輕化 是指系統(tǒng)的生

26、物總產量及凈生產量都是在不斷增長的。自然生態(tài)系統(tǒng)是不斷趨于成熟的生態(tài)系統(tǒng),即凈生產量為零的生態(tài)系統(tǒng)。而人類生態(tài)系統(tǒng)為了維持更多人口的生存,就必須保持較高的生物凈產量,這種凈產量越高,所能支持的人口密度也就越高。由于農田生態(tài)系統(tǒng)中的各種一級消費者基本上都是人的競爭者,從而成為人類抑制的主要對象,人和家畜(禽)成為主要的消費者。 農田生態(tài)系統(tǒng)支持的就不僅僅是農民,而且支持著遠離本系統(tǒng)的人口。這就意味著,農田生態(tài)系統(tǒng)是年輕的,即有系統(tǒng)凈產量存在的生態(tài)系統(tǒng)。農業(yè)越發(fā)展,農田的單位面積產量越高,農田生態(tài)系統(tǒng)就趨向于年輕化。 3.高度開放和不完整 具有高輸出和高投入的特點。系統(tǒng)凈產量的很大部分,甚至是主體

27、不在系統(tǒng)內消耗,而是供系統(tǒng)以外的人口消費。所謂不完整還有另一層含義,即從系統(tǒng)結構看,農牧業(yè)系統(tǒng)中的消費者不足,而城市系統(tǒng)中的生產者和分解者不足。同時,無論工業(yè)還是農業(yè),高輸出必須有能量和物質的高投入才能保證。 4.不穩(wěn)定 不穩(wěn)定性的根本原因是其背離自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。例如,系統(tǒng)中物種多樣化是一種自然趨勢。與人競爭初級產品的昆蟲,鳥獸和微生物的出現(xiàn), 與農作物競爭空間,水分,營養(yǎng)的雜草,都是與自然發(fā)展趨勢相符的現(xiàn)象,從而容易發(fā)生發(fā)展。而人類要阻止草害,蟲害和病害,則要付出巨大的努力。 5.高消耗 以農田和它的前身森林相比,農田的凈產量雖然較高,但它的光合作用效率低于森林,對水分和養(yǎng)分的消耗卻

28、數(shù)倍地高于森林。這樣,不但需要不斷的大量的人工投入,而且農田對氣候條件要求更高,更容易受到各種消極因素的制約。 6.高效并高速發(fā)展 高速發(fā)展的動力來自社會生產力的發(fā)展。隨著系統(tǒng)高速發(fā)展,系統(tǒng)內人工的能流和物流急速增長。這種高速發(fā)展的不合理方面是引起當代環(huán)境問題的根本原因。 根據(jù)人口規(guī)模和經濟社會活動的機能，人類生態(tài)系統(tǒng)大致分為城市生態(tài)系統(tǒng)和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)二、城市生態(tài)系統(tǒng) 1、城市生態(tài)系統(tǒng)的概念 城市生態(tài)系統(tǒng)：是在自然生態(tài)系統(tǒng)基礎上建立起來的以非農業(yè)人口為中心的高度人工化的生態(tài)系統(tǒng)。 2、城市生態(tài)系統(tǒng)的特點1）城市生態(tài)系統(tǒng)缺乏分解者 城市生態(tài)系統(tǒng)中的放棄物（工業(yè)與生活放棄物）不可能由分解者就地分解

29、，幾乎全部都需輸送到特定的處理場地 2）城市生態(tài)系統(tǒng)中的生產者不足并且發(fā)生變化 城市生態(tài)系統(tǒng)必須靠外部所提供植物產品來滿足城市生態(tài)系統(tǒng)消費者的需求。 城市生態(tài)系統(tǒng)中的“綠色植物”不僅數(shù)量少，而且其作用也發(fā)生了改變。主要功能成了美化景觀，消除污染和凈化空氣。3）城市生態(tài)系統(tǒng)是開放性的生態(tài)系統(tǒng) 對外部系統(tǒng)的依賴性 城市生態(tài)系統(tǒng)不能提供本身所需的大量能源和物質，必須從外部輸入。經過城市的加工，將外來的能源和物質轉變?yōu)榱硪环N形態(tài)，也就是產品，以提供本城市人們使用。4）對外部系統(tǒng)的輻射性 城市對外部系統(tǒng)有著強烈的輻射力,它從外部引入能源與物質，產出的產品只是一部分供城市中人們使用，而另外一部分則向外部輸

30、送,這種向外部輸送的產品包括新型能源和物質；人力、資金、技術信息；以及向外系統(tǒng)輸出的放棄物等。 3.城市生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性 （1）靠外力才能維持的系統(tǒng) 城市生態(tài)系統(tǒng)不是一個自給自足的系統(tǒng)，需要外力才能維持。 （2）城市生態(tài)系統(tǒng)破壞了自然調節(jié)機能 城市生態(tài)系統(tǒng)的高集中性、高強度性以及人為的因素，產生了城市污染，也出現(xiàn)了熱島效應，逆溫層的產生。這一切破壞了自然調節(jié)機能，加劇了城市生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。 另外，人類在享受現(xiàn)代文明的同時，卻抑制了綠色植物、動物和其他生物的生存發(fā)展，改變著它們之間長期形成的相互關系。人類將自己圈在了自身創(chuàng)造的人工化的城市里而與自然生態(tài)環(huán)境隔離開來。(作繭自縛)城 市三、農業(yè)生

31、態(tài)系統(tǒng)1、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的概念： 是指人們在一定的時間、空間范圍內利用農業(yè)生物和非生物環(huán)境之間以及生物種群間相互建立起來的，并在人為和自然共同支配下農副產品的綜合體。2.農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特點：1）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的消費者不足；2）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受人為控制；3）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自身穩(wěn)定性差；4）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的凈生產率高，5）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產者種類單一6）農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是高投入高產出的生態(tài)系統(tǒng) 第六節(jié) 生 態(tài) 理 論 資源破壞，環(huán)境污染等一系列環(huán)境問題的出現(xiàn)，無一不是人們的生產與生活活動違背了生態(tài)規(guī)律造成的。 在沉痛教訓面前，人們逐漸意識到用生態(tài)學原理規(guī)劃自己行為的重要性。內容提要一、生態(tài)學的基本觀點二、生態(tài)

32、規(guī)律（生態(tài)理論）三、生態(tài)經濟理論四、可持續(xù)發(fā)展理論一.生態(tài)學基本觀點生態(tài)學的基本觀點主要有三點：1.生態(tài)系統(tǒng)具有不以人的意志為轉移的客觀規(guī)律。2.人類的發(fā)展、建設活動總會對生態(tài)系統(tǒng)產生影響，甚至改變生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。3.人類必須認識和運用生態(tài)規(guī)律，改造環(huán)境、促進生態(tài)良性循環(huán)。二.生態(tài)規(guī)律(生態(tài)原理)1.物物相關律：在生態(tài)系統(tǒng)中各種事物之間存在著相互聯(lián)系、相互依存、相互制約的關系。改變其中某一事物，很可能會對其他事物產生直接或間接影響，甚至會影響系統(tǒng)的整體。2.相生相克律：在生態(tài)系統(tǒng)中，每一種生物在物質和能量的流動過程中都占有一定的位置，彼此相互依賴、相互制約、協(xié)同進化。任何一個物種都是生態(tài)

33、系統(tǒng)中食物鏈或食物網中的一個環(huán)節(jié)。這種捕食關系表現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中各種生物彼此相生相克的關系，使整個生態(tài)系統(tǒng)形成協(xié)調的整體。 蒙 冤 之 狼 一說起狼人們總聯(lián)想到兇殘，貪婪，狡詐等惡毒的形象，事實上,在大自然中，狼只是扮演了捕食者，而鹿，兔之類則是扮演著被捕食者，它們之間是相互制約，相依為命的關系，人們對狼的偏見，對狼的態(tài)度使狼屢遭捕殺，蒙受不白之冤，而且給包括鹿和人類的生態(tài)環(huán)境造成災難性的后果。 本世紀初在美國的一片森林中，生活著4000頭鹿，尾隨其后的是以貪婪著稱是狼。不久，狼被打光了,鹿無憂無慮地生活在森林中,自由地繁衍擴大著種群. 鹿群很快就發(fā)展成幾萬頭。 可惜好景不長。它們在林中東啃西啃

34、，漸漸森林植被被破壞,大地枯黃凋敝，災難終于降臨到鹿的頭上，先是饑餓造成鹿的大量死亡，然后是疾病奪走了無數(shù)只虛弱的鹿的生命，到19世紀40年代，森林中只有3000 多只鹿茍延殘喘. 人們怎么也沒有想到狼竟然是鹿的保護者，盡管它吃鹿，但控制了鹿的數(shù)量，從而保護了森林的整體平衡，而且它只能抓到體弱老病的鹿,這個優(yōu)勝劣汰的育種員也非狼莫屬。人類和地球上的所有動物一樣具有生存權力和生存意義，人類只有尊重其它動物的生存權力，不可以貌取人，除惡務盡,自然界本無益獸和害獸之分，只有捕食者和被捕食者的關系，否則任何盲目地干預自然，都會導致自然界的報復和懲罰。1911年白狼在紐芬蘭島滅絕；1917年佛羅里達狼在

35、北美滅絕；1948年袋狼在澳洲滅絕.那野狼絕望的哀鳴,同時也是征服者的挽歌。 3.能流單向律：在生態(tài)系統(tǒng)中，能量不斷的流動，物質不停的循環(huán)。但是，能量流動是單向，在經過食物鏈的每一級位時，都有一部分轉化為熱而散人環(huán)境，不能再回收利用。因此，提高能量利用率是環(huán)境保護的重要戰(zhàn)略任務之一。此外，物質在循環(huán)過程中遵循物質不滅定律。為了控制環(huán)境中有毒、有害物質的遷移轉化，掌握物質循環(huán)的途徑是十分必要的。 4.負載有額律：任何生態(tài)系統(tǒng)的生物生產能力和抵御外來干擾的能力都有一個極限。此極限就是通常所說的生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)能力、環(huán)境容量和資源承載力。它是由生態(tài)系統(tǒng)的結構決定的。人類的開發(fā)建設活動不能超出此極限。

36、5.協(xié)調穩(wěn)定律： 只有結構功能相對協(xié)調的生態(tài)系統(tǒng)才能穩(wěn)定的運行。一般說來，自然生態(tài)系統(tǒng)中，生物的種類越多，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越強。因此，環(huán)境管理要運用各種手段鼓勵人們保護生物物種的多樣性，研究生態(tài)設計，創(chuàng)造結構和功能相對協(xié)調的、生物生產能力高的人工(或半人工)生態(tài)系統(tǒng)。 6.時空有宜律：各類特定的生態(tài)系統(tǒng)都隨時空條件而變化。因此，人類開發(fā)利用自然資源，要了解和掌握不同時空條件下生態(tài)系統(tǒng)的特點，因時、因地制宜。 (三)生態(tài)經濟學理論 生態(tài)經濟學理論主要研究如何正確處理發(fā)展與資源和環(huán)境的關系，以求得經濟持久穩(wěn)定地發(fā)展。 (四)可持續(xù)發(fā)展理論 可持續(xù)發(fā)展：滿足當代人需要，又不對后代滿足其需要的能力構

37、成危害的發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展的主要內容 作為一個具有強大綜合性和交叉性的研究領域，可持續(xù)發(fā)展涉及到眾多的學科，可以有不同重點的展開。例如，生態(tài)學家著重從自然方面把握可持續(xù)發(fā)展，理解可持續(xù)發(fā)展是不超越環(huán)境系統(tǒng)更新能力的人類社會的發(fā)展；經濟學家著重從經濟方面把握可持續(xù)發(fā)展，理解可持續(xù)發(fā)展是在保持自然資源質量和其持久供應能力的前提下，使經濟增長的凈利益增加到最大限度；社會學家從社會角度把握可持續(xù)發(fā)展，理解可持續(xù)發(fā)展是在不超出維持生態(tài)系統(tǒng)涵容能力的情況下，盡可能地改善人類的生活品質；科技工作者則更多地從技術角度把握可持續(xù)發(fā)展，把可持續(xù)發(fā)展理解為是建立極少產生廢料和污染物的綠色工藝或技術系統(tǒng)。 第七節(jié) 生態(tài)

38、學在環(huán)境保護中的應用 環(huán)境科學在研究人類生產、生活活動與環(huán)境的相互關系時，就常運用生態(tài)學的基本理論和基本規(guī)律。以生態(tài)學基本理論為指導建立的生物監(jiān)測、生物評價是環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境評價的重要組成部分；以生態(tài)學基本理論為指導建立的生物工程凈化措施，也是環(huán)境治理的重要手段。城市與農村環(huán)境規(guī)劃的制定，也必須以生態(tài)學基礎理論為指導。 一、對環(huán)境質量的生物監(jiān)測與生物評價 生物監(jiān)測或稱生物學監(jiān)測，是指利用生物對環(huán)境中污染物質的反應，判斷環(huán)境污染狀況的一種手段。 根據(jù)反應的有無判斷環(huán)境是否已被污染,根據(jù)反應的程度判斷環(huán)境被污染的程度。 凡對污染物敏感的生物種類，都可做為監(jiān)測生物。 如地衣、苔蘚等可監(jiān)測大氣污染，一些藻類、浮游動物和一些魚類，可監(jiān)測水體污染，土壤藻類和螨類可監(jiān)測土壤污染。 生物評價或稱生