環(huán)境學(xué)導(dǎo)論第二章 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識與應(yīng)用

1、生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識生態(tài)學(xué)的基本概念生態(tài)系統(tǒng)的功能用生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)解決環(huán)境問題廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程： 學(xué)習(xí)生態(tài)學(xué)的基本知識廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：種群（population）：棲息在同一地域中同種個體組成的集合體。群落（ community）:棲息在同一地域中不同種個體的集合體。生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）：生活在某處固定地域中的生物群落及其非生物環(huán)境的綜合系統(tǒng)樹袋熊一、生態(tài)學(xué)基本概念廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：桉樹的種群數(shù)量調(diào)節(jié)之一：生理調(diào)節(jié)廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：消費(fèi)者生產(chǎn)者分解者生產(chǎn)者非生物環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的組成廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系

2、統(tǒng)的組成非生物環(huán)境 ：氣候因子（陽光、空氣、水分、熱量）無機(jī)物質(zhì)（C、H、O、N及礦質(zhì)鹽分）有機(jī)質(zhì)（碳水化合 、 蛋白質(zhì)、脂類及腐殖質(zhì)等）生產(chǎn)者：綠色植物 消費(fèi)者 ：各類動物 還原者 ：細(xì)菌 、真菌 廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，動物和大部分微生物都靠它生產(chǎn)的養(yǎng)分生存微生物雖小，但在生態(tài)系統(tǒng)中的作用并不小自然生態(tài)系統(tǒng)中，無好壞生物之分，生物們各司其職，對能量流動和物質(zhì)循環(huán)作出貢獻(xiàn)廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)分類人工生態(tài)系統(tǒng)生物圈半人工生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)人工林生態(tài)系統(tǒng)魚塘生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)湖泊生態(tài)系統(tǒng)河流生態(tài)系統(tǒng)

3、森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)沼澤生態(tài)系統(tǒng)廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程： 食物鏈與食物網(wǎng)食物鏈與食物網(wǎng)食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中各生物通過食物關(guān)系互相 聯(lián)系而形成的連索關(guān)系例如：浮游植物浮游動物小魚大魚食物網(wǎng)：食物鏈相互交織形成食物鏈越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定生物之間的相互依賴與相互制約保持了種群數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：食物鏈類型捕食性食物鏈：生物之間的關(guān)系是后者以前者為食，植物是基礎(chǔ)，碎食性食物鏈：以碎食物為基礎(chǔ)，如微小藻類蝦魚食魚鳥類寄生性食物鏈：以大的動物為基礎(chǔ)，再寄生小的動物腐生性食物鏈：以動植物的殘體為基礎(chǔ)廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)的功能-能

4、量流動營養(yǎng)級與能量流動營養(yǎng)級：食物鏈某個環(huán)節(jié)上生物種的總和，它反映了食物鏈各環(huán)節(jié)間生物之間的關(guān)系能量流動：能量從周圍環(huán)境按營養(yǎng)級向上傳遞廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動能量從太陽流向綠色植物，完成初級生產(chǎn)；能量從綠色植物流向動物，實現(xiàn)次級生產(chǎn)；能量流動的每一環(huán)節(jié)之間都存在著損耗。隨著營養(yǎng)級的增高，生產(chǎn)力越來越低。太陽綠色植物食草動物食肉動物廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的具體過程L=太陽總輻射 PG=總初級生產(chǎn)量LN=未照到植物上的太陽輻射 PN=凈初級生產(chǎn)量R=呼吸量 C=消耗量 P=次級生產(chǎn)量NU=未利用量 FU=糞尿量 A=同化量廣東環(huán)境教

5、育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：能量流動的特點(diǎn)流動中能量逐漸減少，各級消費(fèi)者之間能量的利用率平均為10%生產(chǎn)能量與消耗能量相平衡，生態(tài)系統(tǒng)才能保持平衡作為生產(chǎn)者的綠色植物對太陽能的利用率很低，平均只有1.2%；所以，綠色植物的數(shù)量應(yīng)該最多能量只朝單一方向流動廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：消費(fèi)者動物還原者微生物非生物環(huán)境物質(zhì)循環(huán)的三個水平：生物個體通過新陳代謝，與其周圍環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換；生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)；生物圉中的生物地球化學(xué)循環(huán)。生產(chǎn)者植物生態(tài)系統(tǒng)的功能-物質(zhì)循環(huán)廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：環(huán)境問題的生態(tài)學(xué)根源全球變暖與碳循環(huán)溫室效應(yīng)：如玻璃花

6、房等。溫室氣體：CO2、O3、CH4、CFCs、N2O碳循環(huán)：大氣CO2植物吸收動植物放出CO2 大氣CO2海水吸入碳酸鹽巖石回到大氣 生物殘體分解放出CO2為植物所利用 生物殘體化石燃料燃燒放出CO2由于人類對森林的破壞和 全球人口的增加，使大氣中 CO2迅速升高，增強(qiáng)了自然溫室效應(yīng)碳循環(huán)受阻全球變暖廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：陽光某些太陽輻射被地球和大氣反射某些紅外輻射被溫室氣體吸收并重又放射出，這種效應(yīng)使地表和低層大氣變暖地球地表放射的紅外輻射太陽輻射穿過晴空大氣大部分太陽輻射被地表吸收使地表變暖溫室效應(yīng)示意圖大氣廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：大氣中的CO2化石燃料腐爛海藻

7、水面地面浮游生物碳酸巖石碳酸氫鹽呼吸作用光合作用呼吸呼吸光合作用碳循環(huán)示意圖廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)中磷的循環(huán)磷主要存在于磷酸鹽礦石中，少量被雨水溶解，被植物吸收，移入動物和微生物中。人類大量開發(fā)磷礦，生產(chǎn)各種化肥和工業(yè)原料，然后排入水系，使水中的磷濃度顯著升高。富營養(yǎng)化水體污染實際上是磷和氮循環(huán)的障礙。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)系統(tǒng)中氮的循環(huán)氮主要存在于大氣當(dāng)中，雷雨中少量合成氨，或由固氮菌固定于土壤中。植物吸收氮而成長，動物通過取食獲得氮。人類通過合成氨技術(shù)，大量生產(chǎn)化肥和各種含氮物質(zhì)，并濫施氮肥，使土壤和水源中的氮濃度

8、異常提高，造成污染。化肥污染實際上是氮循環(huán)的障礙！廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：有害物質(zhì)和元素對生態(tài)系統(tǒng)中生物的影響一些難分解的化學(xué)物質(zhì)或有害元素排放入環(huán)境當(dāng)中后，通過吞食、吸收、吸附的途徑進(jìn)入生物體內(nèi)，直接或間接地對生物體發(fā)生影響。由于存在生物積累、生物富集和生物放大作用，即使是低濃度的有害物質(zhì)也可能對環(huán)境造成巨大的影響。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生物積累、生物富集與生物放大生物積累：生物在生長過程中從周圍環(huán)境中蓄積某些元素或難分解的化合物的現(xiàn)象。如在污染河流中，大魚較小魚受污染重生物富集：生物體內(nèi)某種物質(zhì)的濃度超過環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。如某些貝類可富集重金屬元素達(dá)萬倍生物放大

9、：指有害物質(zhì)隨食物鏈不斷流動，處于較高位營養(yǎng)級物種體內(nèi)的濃度高于低位營養(yǎng)級物種的現(xiàn)象。如水俁病廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：人是污染的最終受害者人處于食物鏈的頂端，是許多污染物“旅行”的相對終點(diǎn)由于可作為人的食物很多，人類的“食譜” 在不斷加厚，各種污染物進(jìn)入人體的渠道愈來愈多市場經(jīng)濟(jì)與全球經(jīng)濟(jì)一體化，食品生產(chǎn)的原料來自于世界各地，難以控制污染物進(jìn)入人體廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：信息傳遞：生態(tài)系統(tǒng)中各生命成分之間及生命成分與環(huán)境之間的信息流動與反饋過程。信息傳遞的類型：營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息、行為信息作用：驅(qū)趕天敵、吸引異性繁衍后代人類活動對信息傳遞的影響生態(tài)系統(tǒng)的功能-

10、信息傳遞廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)平衡與生態(tài)破壞生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)具有自我穩(wěn)定能力，即使外界條件波動，也可以通過自我調(diào)整來維持系統(tǒng)功能的基本穩(wěn)定，使能量流動和物質(zhì)循環(huán)基本順暢生態(tài)失衡：當(dāng)外力的強(qiáng)度超過生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力時造成廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：破壞生態(tài)平衡的因素自然因素:火山噴發(fā)、地震、海嘯、泥石流、雷擊火災(zāi)等人為因素：物種改變環(huán)境因素改變信息系統(tǒng)破壞廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程： 生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律相互依存與相互制約規(guī)律物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化與再生規(guī)律物質(zhì)輸入與輸出的動態(tài)平衡相互適應(yīng)與補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同進(jìn)化規(guī)律環(huán)境資源的有效限制規(guī)律廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程： 200

11、6年8月18日，海南瓊海的一名農(nóng)民展示受稻飛虱蟲害而枯死的水稻廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：農(nóng)民在噴灑農(nóng)藥廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：為什么害蟲越來越多了呢？廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：為什么害蟲越來越多？人類統(tǒng)治下的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)不同：系統(tǒng)中只有少數(shù)物種，生物多樣性差，物質(zhì)循環(huán)不暢，生態(tài)系統(tǒng)平衡極其脆弱農(nóng)作物高密度生長，不僅降低作物抵抗力，而且使害蟲能夠?qū)Ｒ恍缘卮罅Ψ敝程鞌潮或?qū)逐出生態(tài)系統(tǒng)，使病蟲害更加猖獗；害蟲易變異產(chǎn)生抗藥性，使人防不勝防。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：為什么害蟲越來越多？人類所希望的農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈構(gòu)成： 作物家畜人類 或作物

12、人類自然情況下的食物鏈：植物害蟲益蟲 植物害蟲青蛙蛇鷹 作物害蟲鳥類鷹 作物田鼠狐貍 作物田鼠蛇鷹 作物田鼠貓頭鷹害蟲問題帶來農(nóng)藥問題，農(nóng)藥問題又產(chǎn)生環(huán)境污染問題。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：濫施農(nóng)藥造成的環(huán)境問題據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計，全世界每年因病蟲草害損失糧食35%，棉花33.8%全世界實際生產(chǎn)和使用的農(nóng)藥品種有500多種，其中大量使用的有100多種農(nóng)藥在為人類的糧食生產(chǎn)做出貢獻(xiàn)的同時，也污染環(huán)境、損害人體健康廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：這蘋果太難吃了，一股農(nóng)藥味，把它留給人吃吧吃蘋果的“害蟲”廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生物圈二號目的：作為地球?qū)櫞笊锶Φ目s影，通

13、過實驗找到維持生存、凈化環(huán)境的途徑位于美國亞利桑拿州，由玻璃和鋼架建成的一個密閉的拱形玻璃罩，占地約半個足球場大。內(nèi)有3800種動植物，人工摸擬的湖泊、沙漠等1991年9月開始實驗，到1993年1月出現(xiàn)各種問題實驗證明：目前人類還不能摸擬地球生態(tài)體系廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用對環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測與生物評價 生物監(jiān)測： 利用生物對環(huán)境中污染物質(zhì)的反應(yīng)，即利用生物在各種污染環(huán)境下發(fā)出的各種信息，來判斷污染狀況的一種手段，凡對污染物敏感的生物都可以監(jiān)測生物。如：大氣污染：地衣、苔蘚 生物評價：用生物學(xué)方法按一定標(biāo)準(zhǔn)對一定范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評定和預(yù)測。 廣東環(huán)境教育

14、；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：2 對污染環(huán)境的生物凈化 案例：桂林市一家200床位的綜合性醫(yī)院廢水處理工藝 工藝的特點(diǎn)：用生物方法進(jìn)行廢水處理，并且在廢水處理和污泥處理工藝的設(shè)計上，采用了生態(tài)系統(tǒng)的概念，對可能產(chǎn)生的中間物質(zhì)，盡可能的循環(huán)利用，最大程度上的作到系統(tǒng)優(yōu)化，減少污染的影響，并保證一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。 經(jīng)該工藝處理后的廢水，各項指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)外觀與自來水相近。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：3制定生態(tài)規(guī)劃方案生態(tài)規(guī)劃又稱環(huán)境規(guī)劃，是指在編制國家或地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃時，不是單純考慮經(jīng)濟(jì)因素，而是把它與地球物理因素、生態(tài)因素和社會因素等緊密結(jié)合在一起進(jìn)行考慮，使國家和地區(qū)的發(fā)展能順應(yīng)環(huán)境條件，不致使當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡遭受重大破壞。廣東環(huán)境教育；環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程：發(fā)