7-生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡課件

7生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡EnvironmentalProtection2023/7/22主要內(nèi)容EnvironmentalProtection概述1生態(tài)系統(tǒng)2生態(tài)平衡32023/7/227.1概述EnvironmentalProtection1kg糧食2.5kg水13.6kg空氣33噸糧食54噸水324噸空氣2023/7/227.1概述EnvironmentalProtection地球每一秒鐘發(fā)生的事：A.2.4個(gè)新生命出生；B.生產(chǎn)出28.6噸金屬，4臺(tái)電視機(jī)，1.3輛汽車(chē)；C.交易總額US＄240，000；D.排放762噸CO2；E.減少0.6公頃森林；F.中國(guó)又增加了78平方米沙漠。2023/7/227.1概述EnvironmentalProtection

什么是生態(tài)？自然界的空氣、水、土壤與生物界的人、動(dòng)物、植物、微生物之間存在著相互依賴又相互制約的關(guān)系,自然界與生物界的這種狀態(tài)稱為生態(tài)。2023/7/227.1概述EnvironmentalProtection

生態(tài)學(xué)的發(fā)展1859，生物學(xué)史上的一次重大革命——達(dá)爾文生物進(jìn)化論的創(chuàng)立。1866，德國(guó)生物學(xué)家厄恩斯特·?？藸栔赋觯荷鷳B(tài)學(xué)應(yīng)包括對(duì)一切存在的環(huán)境狀態(tài)的研究，或者說(shuō)生態(tài)學(xué)是一門(mén)關(guān)于活著的有機(jī)物與其外部世界，包括棲息地、習(xí)性、能量和寄生者等關(guān)系的學(xué)科。地球上活著的有機(jī)物構(gòu)成了一個(gè)單一的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一體，組成一個(gè)家族或一個(gè)親密的住在一起的家庭，相互存在著沖突，同時(shí)也存在著相互幫助。2023/7/227.1概述EnvironmentalProtection

生態(tài)學(xué)的發(fā)展1935年，英國(guó)生物學(xué)家斯坦利提出了生態(tài)系統(tǒng)的概念，以概括生物群落和環(huán)境共同組成的自然整體。1942年，美國(guó)耶魯大學(xué)青年生態(tài)學(xué)家林德曼吸收了埃爾頓和克萊門(mén)次等早期生態(tài)學(xué)家關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)的研究，發(fā)表了“食物鏈”、“金字塔營(yíng)養(yǎng)級(jí)”、“十分之一律”的報(bào)告，初步奠定了生態(tài)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。進(jìn)入20世紀(jì)60年代后，著名的生物學(xué)家?jiàn)W達(dá)姆等人又提出了生態(tài)平衡的思想，使生態(tài)系統(tǒng)學(xué)說(shuō)得到進(jìn)一步完善。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.1基本概念生物種群生物群落生態(tài)系統(tǒng)一個(gè)生物物種在一定范圍內(nèi)所有個(gè)體總和生活在一定自然區(qū)域內(nèi)，相互有直接或間接關(guān)系的各種生物的總體生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間范圍內(nèi)，生物與其所處的環(huán)境之間相互作用、相互制約、不斷演變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡、相對(duì)穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，是具有一定結(jié)構(gòu)和功能的單位。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.2生態(tài)系統(tǒng)的分類(lèi)按生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)海岸生態(tài)系統(tǒng)淺海生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)洋生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)流水生態(tài)系統(tǒng)（如河流）靜水生態(tài)系統(tǒng)（如湖泊）濕地生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)極地生態(tài)系統(tǒng)河流濕地沼澤及河漫灘濕地2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.2生態(tài)系統(tǒng)的分類(lèi)按生態(tài)系統(tǒng)形成的原動(dòng)力和影響力生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)極地生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)模擬人工生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection森林生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection草原生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection濕地生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection湖泊生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection荒漠生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection極地生態(tài)系統(tǒng)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)生物群落（生命成分）無(wú)機(jī)環(huán)境（非生命成分）生產(chǎn)者:綠色植物消費(fèi)者:草食動(dòng)物、肉食動(dòng)物分解者:有機(jī)異養(yǎng)型微生物能源:太陽(yáng)輻射生存環(huán)境:水、空氣、土壤、巖石代謝物質(zhì):CO2、H2O、O2、無(wú)機(jī)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection非生命成分生命成分陽(yáng)光、溫度、空氣、土壤、水分各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)。生產(chǎn)者：消費(fèi)者分解者：綠色植物（能生產(chǎn)有機(jī)物）初級(jí)消費(fèi)者：次級(jí)消費(fèi)者：三級(jí)消費(fèi)者：植食性動(dòng)物，如鼠、兔等。以植食性動(dòng)物為食的肉食性動(dòng)物，如黃鼬、貓頭鷹等。以小型肉食動(dòng)物為食的大型肉食動(dòng)物，如虎、狼等。細(xì)菌、真菌、腐食性動(dòng)物，如霉菌、蘑菇、枯草桿菌、蚯蚓、糞金龜?shù)?。成?.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成非生命成分A.能源——太陽(yáng)能；B.生物的生存環(huán)境——水、氧、巖石、土壤等；C.生物的代謝物質(zhì)——二氧化碳、無(wú)機(jī)鹽、水。非生命成分作用A.為各種生物提供必要的生存環(huán)境；B.為各種生物提供必要的生存環(huán)境。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成生命成分生產(chǎn)者：主要指綠色植物，其次是指光能合成細(xì)菌和化能合成細(xì)菌。生產(chǎn)者又稱為自養(yǎng)生物。作用：光合作用化學(xué)能有機(jī)物太陽(yáng)輻射供自身生長(zhǎng)發(fā)育為其他生物提供能源綠色植物2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成生命成分消費(fèi)者：是指直接或間接利用生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物質(zhì)為食物和能量來(lái)源的異養(yǎng)生物。主要是指動(dòng)物和寄生菌類(lèi)。消費(fèi)者的分級(jí)：一級(jí)消費(fèi)者：以綠色食物為食的動(dòng)物。二級(jí)消費(fèi)者：以草食動(dòng)物為食的動(dòng)物。三級(jí)消費(fèi)者：以二級(jí)消費(fèi)者為食的動(dòng)物。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection生產(chǎn)者生產(chǎn)者次級(jí)消費(fèi)者次級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者初級(jí)消費(fèi)者三級(jí)消費(fèi)者四級(jí)消費(fèi)者7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.3生態(tài)系統(tǒng)的組成生命成分分解者：具有分解有機(jī)物能力的細(xì)菌、真菌等微生物和一些小型動(dòng)物。分解者多為異養(yǎng)生物。作用：以動(dòng)植物殘?bào)w和排泄物中的有機(jī)物質(zhì)為食物和能量來(lái)源，把復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物歸還環(huán)境，供生產(chǎn)者重新利用。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)食物鏈（網(wǎng)）食物鏈：生物之間以食物為紐帶建立起來(lái)的鏈鎖關(guān)系，稱為“食物鏈”。食物網(wǎng)：食物鏈彼此交叉聯(lián)結(jié)所形成的網(wǎng)狀食物關(guān)系稱為“食物網(wǎng)”。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能營(yíng)養(yǎng)級(jí)：處在食物鏈同一環(huán)節(jié)上的所有生物的總和。各類(lèi)綠色植物，也叫生產(chǎn)者。如浮游植物、小麥、雜草等等。各類(lèi)植食性動(dòng)物，也叫初級(jí)消者。如蝗蟲(chóng)、鼠、兔等。以植食性動(dòng)物為食的肉食性動(dòng)物，也叫次級(jí)消費(fèi)者。如蛙、食蟲(chóng)鳥(niǎo)、狐貍等。以第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物為食的動(dòng)物。以第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物為食的動(dòng)物。第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)綠色植物蝗蟲(chóng)青蛙蛇老鷹2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能生物金字塔：生態(tài)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)中每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別之間有機(jī)體的生物量存在著一個(gè)生物量減少的“十分之一定律”。例如第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物量100噸，那么第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)10噸，第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)1噸。如果用圖形來(lái)表示，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)上逐漸減少的生物量就像一個(gè)金字塔。所以生態(tài)學(xué)上通常用食物金字塔來(lái)表示較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)上生物量的下降。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的功能2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)：能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)是從綠色植物開(kāi)始,通過(guò)食物鏈的營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)向前傳遞的,最后以做功或散熱的形式消散。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection能量流動(dòng)的特點(diǎn)生產(chǎn)者即綠色植物對(duì)太陽(yáng)能的利用率很低，一般為1％左右。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是單向流動(dòng)。流動(dòng)中能量急劇減少，從一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)到另一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)都有大量能量以熱的形式散失掉。各級(jí)消費(fèi)者之間能量的利用率也不高，為10％左右。生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)其生產(chǎn)的能量與消耗的能量保持一定的相對(duì)平衡時(shí)，該生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能才能保持動(dòng)態(tài)平衡。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection環(huán)境卡片——能量流動(dòng)的1/10規(guī)律在生態(tài)系統(tǒng)中，能量從植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移至草食動(dòng)物體內(nèi)時(shí)大約為總能量的1/10，而再轉(zhuǎn)移到肉食動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，為草食動(dòng)物能量的1/10左右。一般說(shuō)來(lái)，能量沿著綠色植物→草食動(dòng)物→一級(jí)肉食動(dòng)物→二級(jí)肉食動(dòng)物逐級(jí)流動(dòng)，而后者所獲得的能量大體等于前者所含能量的1/10，這就是說(shuō)，在能量流動(dòng)過(guò)程中，約有9/10的損失掉了。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection問(wèn)題討論：1.為什么肉類(lèi)食品的價(jià)格比小白菜價(jià)格高？2.為什么說(shuō)“一山不容二虎”?2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)：物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)中構(gòu)成生命體的各種物質(zhì)以及一些非生命體構(gòu)成的必要物質(zhì)的傳遞和轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。維持生命所需的物質(zhì)：A.能量元素：構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要元素，約占97％，碳、氫、氮、氧B.營(yíng)養(yǎng)元素：生命活動(dòng)大量需要的元素，磷、鈣、鎂、鉀、鈉等C.微量營(yíng)養(yǎng)元素：生命活動(dòng)必須但需要量很少的元素，鋁、碘、溴、氟、銅、鋅、錳、鐵、硒等2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection7.2.4生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞：信息傳遞化學(xué)信息：生物分解出某些特殊的化學(xué)物質(zhì)，這些分泌物在生物的個(gè)體或種群之間起著各種信息的傳遞作用。營(yíng)養(yǎng)信息：通過(guò)營(yíng)養(yǎng)交換的形式,把信息從一個(gè)種群傳遞到另一個(gè)種群,或從一個(gè)個(gè)體傳遞到另一個(gè)個(gè)體,食物鏈(網(wǎng))即是一個(gè)營(yíng)養(yǎng)信息系統(tǒng)。物理信息：鳥(niǎo)鳴、獸吼、顏色、光等構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的物理信息。行為信息：有些動(dòng)物可以通過(guò)自己的各種行為方式向同伴發(fā)出識(shí)別、威嚇、求偶和挑戰(zhàn)等信息。2023/7/227.2生態(tài)系統(tǒng)EnvironmentalProtection據(jù)科學(xué)家們觀察，生活在北極地區(qū)的北極狐是以北極兔為食的。北極狐一胎可以懷單胎，也可以懷雙胎。而這是取決于北極兔的多少。北極兔的數(shù)量多，懷雙胎；數(shù)量少則懷單胎。這對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡是至關(guān)重要的。難道是北極兔告訴北極狐自己的數(shù)量嗎？顯然不可能，這只能是生態(tài)系統(tǒng)中某些類(lèi)似物理、化學(xué)等信息在起作用。昆蟲(chóng)學(xué)家就發(fā)現(xiàn)，一只雄飛蛾能夠接近到幾公里外雌飛蛾發(fā)出的某種信號(hào)，從而趕去相會(huì)。它們敏銳的觸角能捕捉空氣中不足1/3盎司的信息素（一種無(wú)色無(wú)味的特殊化學(xué)物質(zhì)）。信息傳遞實(shí)例：2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection7.3.1基本概念定義：生態(tài)平衡指的是生態(tài)系統(tǒng)中，通過(guò)生物鏈和其它自然因素來(lái)維系的一種平衡狀態(tài)。

生物種類(lèi)的組成和數(shù)量比例相對(duì)穩(wěn)定生態(tài)平衡非生物環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection7.3.2生態(tài)平衡的特點(diǎn)生態(tài)平衡的特點(diǎn)生態(tài)平衡是相對(duì)的平衡生態(tài)平衡是動(dòng)態(tài)的平衡2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection7.3.3生態(tài)平衡的機(jī)制環(huán)境自凈：污染物進(jìn)入環(huán)境后，經(jīng)過(guò)自然條件下的物理、化學(xué)和微生物的作用，使污染物質(zhì)在空間擴(kuò)散、稀釋、降解，其濃度下降，使受污染的環(huán)境恢復(fù)。平衡機(jī)制自動(dòng)調(diào)節(jié)作用：1、當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的某一部分出現(xiàn)了機(jī)能異常時(shí)，就可能被其它部分的調(diào)節(jié)所抵消。2、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自動(dòng)調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，反之就越弱。3、調(diào)節(jié)能力有一定限度。2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection7.3.4影響生態(tài)平衡的因素捕食動(dòng)物與被食動(dòng)物之間的平衡廣義的看成是生物體同他所有的天敵之間的平衡。一般規(guī)律是，當(dāng)種群密度增加時(shí)，個(gè)體就容易遭到天敵的危害，捕食和病害增加又有利于恢復(fù)平衡；反之，當(dāng)種群密度減小時(shí)，來(lái)自天敵環(huán)境阻力趨向減小，于是就允許種群增大。捕食動(dòng)物與被食動(dòng)物之間的平衡2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection植被、草食動(dòng)物和肉食動(dòng)物之間的平衡草食動(dòng)物種群對(duì)他們賴以為生的植被有一種過(guò)度啃食的潛能。例子：把野兔引進(jìn)澳大利亞在澳大種亞原來(lái)是沒(méi)有兔子的。1859年，墨爾本動(dòng)物園從英國(guó)運(yùn)來(lái)24只兔子供人觀賞。不料，1863年動(dòng)物園失火，幸免于難的兔子逃到草原上。一望無(wú)垠的大草原，不僅飼草豐美，而且無(wú)天敵之害，成了兔子的天堂。到1928年，兔子總數(shù)猛增到40億只，遍及澳大利亞2／3的地區(qū)。他們消耗了牧場(chǎng)牧草和大量灌木，使畜牧業(yè)面臨著滅頂之災(zāi)。問(wèn)題還在于兔子破壞了植被，又引起水土流失。為此，澳大利亞政府動(dòng)用軍隊(duì)，全副武裝出擊，對(duì)兔子進(jìn)行殲滅，但收效甚小。隨后，他們又對(duì)兔子采取了更殘忍的細(xì)菌戰(zhàn)。1951年，從南美引進(jìn)一種能使兔子致死的病毒，讓兔子染上病毒傳播，結(jié)果99％以上的兔子病亡，兔害基本消除?？墒巧贁?shù)大難不死的兔子對(duì)病毒產(chǎn)生了抗性，于是又重新迅速生兒育女。1993年兔子再次達(dá)到4億余只，以致澳大利亞“人兔之戰(zhàn)”至今還在繼續(xù)。2023/7/227.3生態(tài)平衡EnvironmentalProtection競(jìng)爭(zhēng)物種之間的平衡所有的生產(chǎn)者都爭(zhēng)奪水、陽(yáng)光和營(yíng)養(yǎng)；所有的草食動(dòng)物都爭(zhēng)奪水、食物和掩蔽場(chǎng)所。為什么沒(méi)有一種物種消失呢？從生態(tài)學(xué)意義上說(shuō)，氣候、食物源、活動(dòng)時(shí)間等因素構(gòu)成了一個(gè)生物的小生境，依靠物種對(duì)這種小生境的適應(yīng)，使競(jìng)爭(zhēng)減到最小，達(dá)到平衡的共存。非生物因素的平衡從進(jìn)化論的角度來(lái)說(shuō)，物種的形成是自然選擇的結(jié)果。每一種生物的生存與繁衍既要適應(yīng)同他們相互作用的其他生物，又要適應(yīng)與他們相互作用的非生物因素。2023/7/227.