城市環(huán)境與生態(tài)學第二章

1、第二章第二章 生態(tài)學基礎生態(tài)學基礎 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 生物圈生物圈 第三節(jié)第三節(jié) 生態(tài)因子及其作用生態(tài)因子及其作用 第四節(jié)第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及其類型生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及其類型 第五節(jié)第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能生態(tài)系統(tǒng)的基本功能 第六節(jié)第六節(jié) 生態(tài)平衡生態(tài)平衡第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一一 生態(tài)學概念生態(tài)學概念 最早由德國生物學家赫克爾最早由德國生物學家赫克爾Ernst Haeckel于于1869年年提出，并將其定義為提出，并將其定義為研究有機體與環(huán)境之間相互關系研究有機體與環(huán)境之間相互關系的科學的科學； 現(xiàn)在定義為現(xiàn)在定義為研究生物之間、生物與環(huán)境之間相互關研究生物之間

2、、生物與環(huán)境之間相互關系及其作用機理的科學。系及其作用機理的科學。二二 生態(tài)學的起源生態(tài)學的起源1. 萌芽萌芽 古希臘哲學家亞里士多德在其著作古希臘哲學家亞里士多德在其著作自然歷史自然歷史中，中，曾描述了生物之間的競爭、生物對環(huán)境的反應；曾描述了生物之間的競爭、生物對環(huán)境的反應； 我國春秋戰(zhàn)國時代思想家管仲、荀況等人的著作中我國春秋戰(zhàn)國時代思想家管仲、荀況等人的著作中也提到一些動物之間、動植物之間的關系。也提到一些動物之間、動植物之間的關系。2. 創(chuàng)立創(chuàng)立 馬爾薩斯的馬爾薩斯的“人口論人口論”論述了生物繁衍與土地及糧論述了生物繁衍與土地及糧食資源的關系；食資源的關系； 達爾文達爾文1859年出

3、版的年出版的物種起源物種起源對生態(tài)學發(fā)展做對生態(tài)學發(fā)展做出了很大貢獻；出了很大貢獻； 赫克爾在前人研究基礎上創(chuàng)立了生態(tài)學。赫克爾在前人研究基礎上創(chuàng)立了生態(tài)學。 三三 生態(tài)學的發(fā)展生態(tài)學的發(fā)展第一階段：創(chuàng)始階段第一階段：創(chuàng)始階段(19世紀以前世紀以前) 簡單樸素的生態(tài)學思想、觀察的積累和研究。簡單樸素的生態(tài)學思想、觀察的積累和研究。第二階段：形成階段第二階段：形成階段(20世紀前半葉世紀前半葉) 基礎理論和方法形成，植物群落學、動物生態(tài)學等基礎理論和方法形成，植物群落學、動物生態(tài)學等基本生物生態(tài)學學科體系已建立，并有了生態(tài)系統(tǒng)的基本生物生態(tài)學學科體系已建立，并有了生態(tài)系統(tǒng)的概念。但此階段生態(tài)學還

4、屬于生物學的分支學科。概念。但此階段生態(tài)學還屬于生物學的分支學科。 1935年英國生態(tài)學家泰思利提出生態(tài)系統(tǒng)概念。有年英國生態(tài)學家泰思利提出生態(tài)系統(tǒng)概念。有機體不能與它們的環(huán)境分開，而是與它們的環(huán)境形成機體不能與它們的環(huán)境分開，而是與它們的環(huán)境形成一個系統(tǒng)。一個系統(tǒng)。第三階段：發(fā)展階段第三階段：發(fā)展階段(20世紀后半葉世紀后半葉) 全球性環(huán)境問題的出現(xiàn)和加劇迫使人們思考人與全球性環(huán)境問題的出現(xiàn)和加劇迫使人們思考人與自然的關系，探索全球可持續(xù)發(fā)展的途徑；自然的關系，探索全球可持續(xù)發(fā)展的途徑； 新技術、新方法的廣泛應用為生態(tài)學的高速發(fā)展新技術、新方法的廣泛應用為生態(tài)學的高速發(fā)展提供了先進的手段，不

5、斷與其他學科交叉、滲透；形提供了先進的手段，不斷與其他學科交叉、滲透；形成自然科學與社會人文科學的交叉滲透；成自然科學與社會人文科學的交叉滲透； 如今生態(tài)學已發(fā)展成為環(huán)境科學的重要理論基礎。如今生態(tài)學已發(fā)展成為環(huán)境科學的重要理論基礎。具有世界觀、道德觀、價值觀的性質。具有世界觀、道德觀、價值觀的性質。第二節(jié)第二節(jié) 生物圈生物圈一一 生物圈概念生物圈概念 奧地利地質學家休斯奧地利地質學家休斯 E. Suess 于于1875年年提出生物提出生物圈概念圈概念；蘇聯(lián)生物地球化學家維爾納茨基發(fā)現(xiàn)生物活；蘇聯(lián)生物地球化學家維爾納茨基發(fā)現(xiàn)生物活動對地表化學物質的遷移和富集有重要影響，從而動對地表化學物質的遷

6、移和富集有重要影響，從而提提出生物圈學說。出生物圈學說。 生物圈：地球表層生物（包括動植物和微生物）及生物圈：地球表層生物（包括動植物和微生物）及其生存環(huán)境其生存環(huán)境(空氣、水、土壤、陽光等空氣、水、土壤、陽光等)的總稱。包括的總稱。包括大氣圈、水圈、巖石土壤圈。大氣圈、水圈、巖石土壤圈。 二二 生物圈的組成生物圈的組成 包括大氣圈的下層，巖石圈的上層，以及整個土壤包括大氣圈的下層，巖石圈的上層，以及整個土壤圈和水圈。圈和水圈。1. 大氣圈大氣圈 由對流層由對流層(troposphere)、平流層、平流層(同溫層同溫層) (stratosphere)、中間層、中間層 (mesosphere)

7、和熱層和熱層 (thermosphere) 組成。組成。S 對流層對流層：從地面向上至海拔約：從地面向上至海拔約16km，是人類及其它，是人類及其它生物的主要活動區(qū)。集中了大氣質量的生物的主要活動區(qū)。集中了大氣質量的74%以及幾乎以及幾乎全部水汽，有強烈的對流運動。熱能來源一小部分太全部水汽，有強烈的對流運動。熱能來源一小部分太陽輻射外，絕大部分來自地面，因此溫度隨高度升高陽輻射外，絕大部分來自地面，因此溫度隨高度升高而遞減，高度升高而遞減，高度升高100m，氣溫降低，氣溫降低0.6C。S 平流層平流層：對流層以上至海拔約：對流層以上至海拔約48km，溫度隨高度逐，溫度隨高度逐漸上升，基本沒有

8、水汽，晴朗無云，很少發(fā)生天氣變漸上升，基本沒有水汽，晴朗無云，很少發(fā)生天氣變化，適于飛機航行。在紫外線作用下，形成臭氧層，化，適于飛機航行。在紫外線作用下，形成臭氧層，像一道屏障保護著地球上的生物免受太陽紫外線及高像一道屏障保護著地球上的生物免受太陽紫外線及高能粒子的襲擊。能粒子的襲擊。S 中間層中間層：平流層向上至海拔約：平流層向上至海拔約80km，溫度在這里再，溫度在這里再次隨高度升高而降低。次隨高度升高而降低。S 熱層熱層：中間層以上至海拔約：中間層以上至海拔約600km的區(qū)域。這里的溫的區(qū)域。這里的溫度（由于太陽輻射）再一次隨高度的增加而增加。這度（由于太陽輻射）再一次隨高度的增加而增

9、加。這里的物質都以其高能狀態(tài)存在。里的物質都以其高能狀態(tài)存在。2. 水圈水圈 由海洋、河流、湖泊、地下水、大氣水和冰川等水由海洋、河流、湖泊、地下水、大氣水和冰川等水體組成，為地球上一切生物的生存提供寶貴的水分，體組成，為地球上一切生物的生存提供寶貴的水分，并在大氣環(huán)流的影響下不斷地循環(huán)運動。并在大氣環(huán)流的影響下不斷地循環(huán)運動。 海洋是水圈的主體，占地球總面積的海洋是水圈的主體，占地球總面積的71%。水圈的。水圈的水以液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)三種形式存在。水以液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)三種形式存在。 生命起源于水環(huán)境。生命起源于水環(huán)境。水參與地球表面的能量轉化與水參與地球表面的能量轉化與物質循環(huán)。物質循環(huán)。水汽

10、輸送水汽輸送蒸發(fā)蒸發(fā)降水降水蒸發(fā)蒸發(fā)降水降水植物蒸植物蒸騰騰湖湖地表徑流地表徑流地下徑流地下徑流海洋海洋蒸發(fā)蒸發(fā)降水降水云云云云小循環(huán)小循環(huán)小循環(huán)小循環(huán)下滲下滲3. 巖石、土壤圈巖石、土壤圈 地球由內(nèi)向外分為地核、地幔、地殼三層，地球由內(nèi)向外分為地核、地幔、地殼三層，巖石巖石圈是最外層的地殼部分圈是最外層的地殼部分，貯藏著大量的化學元素、，貯藏著大量的化學元素、能源、礦產(chǎn)等資源。能源、礦產(chǎn)等資源。 土壤圈是巖石圈頂部經(jīng)過漫長的物理風化、化學土壤圈是巖石圈頂部經(jīng)過漫長的物理風化、化學風化和生物風化作用的產(chǎn)物風化和生物風化作用的產(chǎn)物，植物生長發(fā)育所需的，植物生長發(fā)育所需的水分和養(yǎng)分，一般都是從土壤

11、獲取。同時，土壤還水分和養(yǎng)分，一般都是從土壤獲取。同時，土壤還是支撐植物生長的基底是支撐植物生長的基底 。四四 生物圈的特征生物圈的特征v 是地球上人類和生物的唯一生存場所；是地球上人類和生物的唯一生存場所；v 具有很強的具有很強的“生物化生物化”特征；特征；v 生物有機體呈現(xiàn)出種類的多樣性；生物有機體呈現(xiàn)出種類的多樣性；v 結構呈現(xiàn)出不平衡和不對稱性；結構呈現(xiàn)出不平衡和不對稱性；1. 通過物質循環(huán)和能量轉化來自我調(diào)節(jié)和平衡通過物質循環(huán)和能量轉化來自我調(diào)節(jié)和平衡（這一（這一平衡已被人類改變）平衡已被人類改變）第三節(jié)第三節(jié) 生態(tài)因子及其作生態(tài)因子及其作用用一一 基本概念基本概念 生境生境：指生物

12、個體、種群或群落生活地域的環(huán)境。指生物個體、種群或群落生活地域的環(huán)境。 生態(tài)因子生態(tài)因子：指對生物個體生存和繁殖、種群分布和：指對生物個體生存和繁殖、種群分布和數(shù)量、群落結構和功能等有影響的各種環(huán)境因子。各數(shù)量、群落結構和功能等有影響的各種環(huán)境因子。各生態(tài)因子相互影響，共同作用。生態(tài)因子相互影響，共同作用。 種群種群：一定地理區(qū)域內(nèi)同一物種個體的集合。：一定地理區(qū)域內(nèi)同一物種個體的集合。 生物群落生物群落：特定環(huán)境下聚集在一起的各種生物種群：特定環(huán)境下聚集在一起的各種生物種群的集合。的集合。二二 生態(tài)因子的分類生態(tài)因子的分類 生物因子生物因子 非生物因子非生物因子 ( (大氣、光、水、土壤、溫

13、度等大氣、光、水、土壤、溫度等) ) ( (動植物、微生物動植物、微生物) ) 生態(tài)因子生態(tài)因子 三三 生態(tài)因子的一般特征生態(tài)因子的一般特征 綜合作用綜合作用 各種生態(tài)因子彼此聯(lián)系、相互作用，任何一個因各種生態(tài)因子彼此聯(lián)系、相互作用，任何一個因子的變化，都可能引起其他因子不同程度的變化及子的變化，都可能引起其他因子不同程度的變化及其反作用其反作用(如溫度與濕度如溫度與濕度) 。 主導因子作用主導因子作用 對生物起決定性作用的生態(tài)因子，稱為主導因子。對生物起決定性作用的生態(tài)因子，稱為主導因子。如光合作用時，光強是主導因子；春化作用時，溫如光合作用時，光強是主導因子；春化作用時，溫度為主導因子度為

14、主導因子 。 不可替代性和補償作用不可替代性和補償作用 各種生態(tài)因子對生物都很重要，尤其是主導因子，各種生態(tài)因子對生物都很重要，尤其是主導因子，其缺少會影響生物的正常生長發(fā)育，甚至導致生病或其缺少會影響生物的正常生長發(fā)育，甚至導致生病或死亡。所以生態(tài)因子是不可替代的，但局部可以補償。死亡。所以生態(tài)因子是不可替代的，但局部可以補償。如植物進行光合作用時，若光照不足，可增加二氧化如植物進行光合作用時，若光照不足，可增加二氧化碳來補足；軟體動物在鍶多的地方，可利用鍶補償鈣碳來補足；軟體動物在鍶多的地方，可利用鍶補償鈣的不足。的不足。 生態(tài)因子的補償作用只能在一定范圍內(nèi)作部分補生態(tài)因子的補償作用只能在

15、一定范圍內(nèi)作部分補償，而不能以一個因子來代替另一個因子，且因子之償，而不能以一個因子來代替另一個因子，且因子之間的補償作用也不是經(jīng)常存在的。間的補償作用也不是經(jīng)常存在的。 直接作用和間接作用直接作用和間接作用 光照、溫度、水分狀況直接影響生物類型、生長光照、溫度、水分狀況直接影響生物類型、生長和分布；地形、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等和分布；地形、坡向、坡度、海拔高度及經(jīng)緯度等則通過影響光照、溫度、水分等間接作用于生物。則通過影響光照、溫度、水分等間接作用于生物。 因子作用的階段性因子作用的階段性 生物生長發(fā)育不同階段對環(huán)境的要求不同，因此生物生長發(fā)育不同階段對環(huán)境的要求不同，因此生態(tài)因子的

16、作用具有階段性。例如光照長短在植物生態(tài)因子的作用具有階段性。例如光照長短在植物發(fā)芽時不起作用，但在開花時則十分重要發(fā)芽時不起作用，但在開花時則十分重要 。 四四 生態(tài)因子的作用規(guī)律生態(tài)因子的作用規(guī)律1. 限制因子規(guī)律限制因子規(guī)律 限制生物發(fā)育繁殖的因子，如干旱區(qū)的水、寒區(qū)的限制生物發(fā)育繁殖的因子，如干旱區(qū)的水、寒區(qū)的溫度都是生物的限制因子溫度都是生物的限制因子2. 最小因子定律最小因子定律“水桶原理水桶原理”（見（見P33） 植物的生長取決于那些處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)元素植物的生長取決于那些處于最少量狀態(tài)的營養(yǎng)元素3. 耐受性定律耐受性定律 因子在最低量和過量時均會成為限制因子，生物對因子在最低

17、量和過量時均會成為限制因子，生物對各種環(huán)境因子都有一個生態(tài)適應范圍各種環(huán)境因子都有一個生態(tài)適應范圍(最適、最高、最最適、最高、最低點低點)，最高點到最低點之間的寬度成為，最高點到最低點之間的寬度成為生態(tài)幅生態(tài)幅S 生物在耐受性方面的表現(xiàn)生物在耐受性方面的表現(xiàn) 生物對各種生態(tài)因子的耐受性有較大差異，可能對生物對各種生態(tài)因子的耐受性有較大差異，可能對一種因子耐受性很大，而對另一種因子耐受性很小；一種因子耐受性很大，而對另一種因子耐受性很?。?對所有因子耐受范圍很廣的生物分布較廣；對所有因子耐受范圍很廣的生物分布較廣； 當某個生態(tài)因子不在最適狀態(tài)時，對另一些生態(tài)因當某個生態(tài)因子不在最適狀態(tài)時，對另一

18、些生態(tài)因子的耐受限度將會下降，如土壤含氮量下降時，草的子的耐受限度將會下降，如土壤含氮量下降時，草的耐旱能力將下降；耐旱能力將下降； 生物并不都在某一特定因子的最適范圍內(nèi)生活，因生物并不都在某一特定因子的最適范圍內(nèi)生活，因為種群的相互作用（競爭、天敵）和其他因素往往妨為種群的相互作用（競爭、天敵）和其他因素往往妨礙其利用最適環(huán)境；礙其利用最適環(huán)境； 生物繁殖期環(huán)境因子的限制作用最大；生物繁殖期環(huán)境因子的限制作用最大； 生物的耐受性是可以改變的生物的耐受性是可以改變的（進化），（進化），生物的進化生物的進化可使它們積極的適應環(huán)境，從而減輕環(huán)境因子的限制可使它們積極的適應環(huán)境，從而減輕環(huán)境因子的限

19、制作用，生物的這種能力稱為作用，生物的這種能力稱為因子補償作用。因子補償作用。第四節(jié)第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及類型生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及類型一一 生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的概念 19351935年英國植物群落學家年英國植物群落學家A.G.A.G.坦斯利提出。指在一坦斯利提出。指在一定時空范圍內(nèi)，生物和非生物成分之間通過物質循環(huán)、定時空范圍內(nèi)，生物和非生物成分之間通過物質循環(huán)、能量流動和信息傳遞，相互作用、相互依存而構成的能量流動和信息傳遞，相互作用、相互依存而構成的統(tǒng)一體，是生態(tài)學功能單位統(tǒng)一體，是生態(tài)學功能單位 生態(tài)系統(tǒng)也是生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組生態(tài)系統(tǒng)也是生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空

20、間的組合。合。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)= =生命系統(tǒng)生命系統(tǒng)+ +環(huán)境條件環(huán)境條件 生態(tài)系統(tǒng)可大可小，根據(jù)研究對象、內(nèi)容、目的或生態(tài)系統(tǒng)可大可小，根據(jù)研究對象、內(nèi)容、目的或地理條件等確定地理條件等確定二二 生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)的組成 由非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者與分解者組成。由非生物環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者與分解者組成。太陽能、煤、石油、天然氣等能源太陽能、煤、石油、天然氣等能源和水、空氣、土壤等和水、空氣、土壤等物理因子；物理因子； 有機物有機物（蛋白質、脂肪、碳水化合物（蛋白質、脂肪、碳水化合物和腐殖質等）和腐殖質等）參加物質循環(huán)的參加物質循環(huán)的無機元素與化合物；無機元素與化合物；非生物環(huán)境非生物環(huán)

21、境1 1 非生物環(huán)境非生物環(huán)境2. 生產(chǎn)者生產(chǎn)者 利用太陽能，把簡單無機物轉化成復雜有機物的利用太陽能，把簡單無機物轉化成復雜有機物的自自養(yǎng)生物養(yǎng)生物。主要是綠色植物，。主要是綠色植物，另外還有光合細菌和化學另外還有光合細菌和化學合成細菌。合成細菌。太陽能轉化為化學能。太陽能轉化為化學能。3. 消費者消費者 直接或間接依賴并消耗生產(chǎn)者而獲取生存能量的直接或間接依賴并消耗生產(chǎn)者而獲取生存能量的異異養(yǎng)生物。養(yǎng)生物。 以植物為食的動物成為初級消費者以植物為食的動物成為初級消費者; 以食草動物為以食草動物為食的動物為次級消費者食的動物為次級消費者; ; 雜食性消費者等。雜食性消費者等。4. 分解者分解

22、者 主要指微生物，如細菌、真菌、放射菌、土壤原生主要指微生物，如細菌、真菌、放射菌、土壤原生動物和一些小型無脊椎動物，它們能把復雜的有機物動物和一些小型無脊椎動物，它們能把復雜的有機物分解還原為簡單的無機物（單質和化合物），并將其分解還原為簡單的無機物（單質和化合物），并將其釋放歸還到環(huán)境中去供生產(chǎn)者再利用，釋放歸還到環(huán)境中去供生產(chǎn)者再利用，又稱還原者，又稱還原者，為異養(yǎng)生物為異養(yǎng)生物。生態(tài)系統(tǒng)有了分解者，物質循環(huán)才得以生態(tài)系統(tǒng)有了分解者，物質循環(huán)才得以運行，生態(tài)系統(tǒng)才得以維持。運行，生態(tài)系統(tǒng)才得以維持。分解者體形雖小，但數(shù)分解者體形雖小，但數(shù)量大得驚人。量大得驚人。 三三 生態(tài)系統(tǒng)的基本特征

23、生態(tài)系統(tǒng)的基本特征1 1、具有生物學特征；、具有生物學特征；2 2、具有一定的區(qū)域特征；、具有一定的區(qū)域特征；3 3、是開放的、是開放的“自律系統(tǒng)自律系統(tǒng)”；4 4、是一種反饋系統(tǒng)、是一種反饋系統(tǒng)四四 生態(tài)系統(tǒng)的結構生態(tài)系統(tǒng)的結構1. 形態(tài)結構形態(tài)結構 生物種類、數(shù)量的空間配置和時間變化生物種類、數(shù)量的空間配置和時間變化 空間上，垂直和水平方向上的變化空間上，垂直和水平方向上的變化; 時間上如季相變化時間上如季相變化2. 營養(yǎng)結構營養(yǎng)結構 食物鏈、食物網(wǎng)食物鏈、食物網(wǎng)五五 生態(tài)系統(tǒng)的類型生態(tài)系統(tǒng)的類型1. 按人類的干預程度按人類的干預程度2. 空間環(huán)境性質空間環(huán)境性質自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)人

24、工生態(tài)系統(tǒng)人工生態(tài)系統(tǒng)半自然生態(tài)系統(tǒng)半自然生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本功能生態(tài)系統(tǒng)的基本功能一一 生物生產(chǎn)生物生產(chǎn) 生物有機體在能量代謝過程中，將能量、物質重新生物有機體在能量代謝過程中，將能量、物質重新組合，形成新的產(chǎn)品的過程，又分為：組合，形成新的產(chǎn)品的過程，又分為：l 初級生產(chǎn)：生產(chǎn)者將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，植物性初級生產(chǎn)：生產(chǎn)者將太陽能轉變?yōu)榛瘜W能，植物性生產(chǎn)；生產(chǎn)；l 次級生產(chǎn)：消費者將化學能轉化為動物能，動物性次級生產(chǎn)：消費者將化學能轉化為動物能，動物性生產(chǎn)。生產(chǎn)。 1.

25、 初級生產(chǎn)初級生產(chǎn)（綠色植物的生產(chǎn)，植物通過光合作用，（綠色植物的生產(chǎn)，植物通過光合作用，吸收和固定光能，把無機物轉化為有機物的過程）：吸收和固定光能，把無機物轉化為有機物的過程）： 6CO2 + 12H2O C6 H12O6 +6O2+ 6H2O 凈初級生產(chǎn)量：總初級生產(chǎn)量減去呼吸作用所消耗凈初級生產(chǎn)量：總初級生產(chǎn)量減去呼吸作用所消耗的量的量 。 光能、葉綠素光能、葉綠素2. 次級生產(chǎn)次級生產(chǎn)（消費者和分解者利用初級生產(chǎn)物質進行（消費者和分解者利用初級生產(chǎn)物質進行同化作用建造自己和繁衍后代的過程）。同化作用建造自己和繁衍后代的過程）。 凈初級生產(chǎn)量只有一小部分被食草動物利用，這部凈初級生產(chǎn)量

26、只有一小部分被食草動物利用，這部分稱為分稱為消耗量消耗量，其中大部分被消化吸收，這部分又稱，其中大部分被消化吸收，這部分又稱為為同化量同化量，被同化的能量一部分用于呼吸而消耗，剩，被同化的能量一部分用于呼吸而消耗，剩余部分用于個體生長和繁殖。余部分用于個體生長和繁殖。二二 能量流動能量流動 能量流動是指能量通過食物網(wǎng)在系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和耗能量流動是指能量通過食物網(wǎng)在系統(tǒng)內(nèi)的傳遞和耗散過程。散過程。 能量流動始于生產(chǎn)者的初級生產(chǎn)，止于分解者的分能量流動始于生產(chǎn)者的初級生產(chǎn)，止于分解者的分解還原，整個過程包括了解還原，整個過程包括了能量形式的轉變能量形式的轉變，能量的轉能量的轉移、利用和耗散。移、利用

27、和耗散。1. 能量流動的基本模式能量流動的基本模式 （1）能量形式的轉變）能量形式的轉變 光合作用中太陽能轉變?yōu)榛瘜W能；化學能在生物間光合作用中太陽能轉變?yōu)榛瘜W能；化學能在生物間轉移時一部分能量轉變?yōu)闊崮芎纳⒌江h(huán)境中。轉移時一部分能量轉變?yōu)闊崮芎纳⒌江h(huán)境中。（2） 能量的轉移能量的轉移 如初級生產(chǎn)者的能量一部分被食草動物攝取，一部如初級生產(chǎn)者的能量一部分被食草動物攝取，一部分以凋落物質的形式成為分解者的食物來源。分以凋落物質的形式成為分解者的食物來源。（3）能量的利用）能量的利用 能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動，總有一部分被生物所利用，能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動，總有一部分被生物所利用，這些能量提供了各類生物

28、的成長、繁衍之需這些能量提供了各類生物的成長、繁衍之需（4）能量的耗散）能量的耗散 能量流動過程中呼吸和排泄都會損失一部分能量能量流動過程中呼吸和排泄都會損失一部分能量 生產(chǎn)者呼吸消耗的能量約占生物總初級生產(chǎn)量的生產(chǎn)者呼吸消耗的能量約占生物總初級生產(chǎn)量的50%左右左右 實際上，能量在兩個營養(yǎng)層次間的利用率一般只有實際上，能量在兩個營養(yǎng)層次間的利用率一般只有10%左右左右3. 能量流動的渠道能量流動的渠道 生態(tài)系統(tǒng)中的能量是通過食物關系在生物間流動的，生態(tài)系統(tǒng)中的能量是通過食物關系在生物間流動的，因此能量流動的渠道就是因此能量流動的渠道就是食物鏈食物鏈和和食物網(wǎng)食物網(wǎng)； 食物鏈不是固定不變的，某

29、一環(huán)節(jié)的變化可能會影食物鏈不是固定不變的，某一環(huán)節(jié)的變化可能會影響整個鏈條甚至整個系統(tǒng)結構響整個鏈條甚至整個系統(tǒng)結構4. 能量流動的特點能量流動的特點l 能流是變化著的能流是變化著的（捕食者的捕食量、消化率變化）；（捕食者的捕食量、消化率變化）；l 能流方向不可逆能流方向不可逆（只能單向流動，太陽能（只能單向流動，太陽能 綠色綠色植物植物 食草動物食草動物 食肉動物食肉動物 微生物）；微生物）；l 能量的耗散能量的耗散（能量沿營養(yǎng)級轉移過程中，總有一部（能量沿營養(yǎng)級轉移過程中，總有一部分以熱的形式散失，形成逐級遞減的分以熱的形式散失，形成逐級遞減的“生態(tài)學金字生態(tài)學金字塔塔”）；）；l 能量利

30、用率低能量利用率低（能量在營養(yǎng)級間傳遞率平均約（能量在營養(yǎng)級間傳遞率平均約10%，“十分之一定律十分之一定律”或或“林德曼效率林德曼效率”）。）。三三 物質循環(huán)物質循環(huán)1. 概念概念（見（見P44） 物質循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)中的物質總是處于不斷的循環(huán)物質循環(huán)：生態(tài)系統(tǒng)中的物質總是處于不斷的循環(huán)之中之中(在環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者、還原者間閉路循環(huán)在環(huán)境、生產(chǎn)者、消費者、還原者間閉路循環(huán)) 。 庫：某一物質在生物或非生物環(huán)境暫時滯留，這里庫：某一物質在生物或非生物環(huán)境暫時滯留，這里的滯留地點即為庫。分貯存庫、交換庫或循環(huán)庫。的滯留地點即為庫。分貯存庫、交換庫或循環(huán)庫。 流通率：單位時間、單位面積（體積）內(nèi)

31、的物質轉流通率：單位時間、單位面積（體積）內(nèi)的物質轉移量。移量。 周轉率：物質出入一個庫的流通率與庫容量之比。周轉率：物質出入一個庫的流通率與庫容量之比。2. 生態(tài)系統(tǒng)中的物質生態(tài)系統(tǒng)中的物質 能量物質：生命蛋白的必須元素碳、氫、氧、氮；能量物質：生命蛋白的必須元素碳、氫、氧、氮； 大量元素：生命過程大量需要的元素鈣、鎂、磷、鉀、大量元素：生命過程大量需要的元素鈣、鎂、磷、鉀、硫、鈉等；硫、鈉等； 微量元素：動植物體內(nèi)含量很少但不可缺少的元素微量元素：動植物體內(nèi)含量很少但不可缺少的元素3. 生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的分類生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的分類從物質循環(huán)的層次上分：生物個體層次的物質循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)從物質

32、循環(huán)的層次上分：生物個體層次的物質循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)層次的物質循環(huán)、生物圈層次的物質循環(huán)；層次的物質循環(huán)、生物圈層次的物質循環(huán)；根據(jù)物質參與循環(huán)的形式：氣相循環(huán)、液相循環(huán)、固相循環(huán)。根據(jù)物質參與循環(huán)的形式：氣相循環(huán)、液相循環(huán)、固相循環(huán)。4. 主要的生物地球化學循環(huán)主要的生物地球化學循環(huán)水循環(huán)水循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)氧循環(huán)氧循環(huán)氮循環(huán)氮循環(huán)硫循環(huán)硫循環(huán)四四 信息傳遞信息傳遞 指生態(tài)系統(tǒng)中生命成分之間及生命成分與環(huán)境之間指生態(tài)系統(tǒng)中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。的信息流動與反饋過程。物質流是循環(huán)的；能量流是物質流是循環(huán)的；能量流是單向的、不可逆的；信息流是有來有往、雙向流動的。單向的

33、、不可逆的；信息流是有來有往、雙向流動的。 信息流可以分為四類：信息流可以分為四類：1. 營養(yǎng)信息營養(yǎng)信息 通過食物鏈、食物網(wǎng)傳遞，如英國牛的飼料是三葉通過食物鏈、食物網(wǎng)傳遞，如英國牛的飼料是三葉草，三葉草傳粉者是土蜂，土蜂的天敵是田鼠，田鼠草，三葉草傳粉者是土蜂，土蜂的天敵是田鼠，田鼠的天敵是貓，因此貓的多少會影響牛飼料的數(shù)量。的天敵是貓，因此貓的多少會影響牛飼料的數(shù)量。2. 物理信息物理信息 通過聲音、光、色彩等物理現(xiàn)象傳遞的信息。通過聲音、光、色彩等物理現(xiàn)象傳遞的信息。3. 化學信息化學信息 生物通過分泌特殊化學物質傳遞的信息。生物通過分泌特殊化學物質傳遞的信息。4. 行為信息行為信息

34、動物個體相遇時表現(xiàn)出的行為，如識別、威脅、挑動物個體相遇時表現(xiàn)出的行為，如識別、威脅、挑戰(zhàn)、炫耀、從屬等。戰(zhàn)、炫耀、從屬等。 第六節(jié)第六節(jié) 生態(tài)平衡生態(tài)平衡一一 概念概念 廣義：指生命各個層次上，主體與環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)。廣義：指生命各個層次上，主體與環(huán)境的綜合協(xié)調(diào)。 狹義：指生態(tài)系統(tǒng)在一定時間內(nèi)結構與功能的相對穩(wěn)定狀態(tài)，狹義：指生態(tài)系統(tǒng)在一定時間內(nèi)結構與功能的相對穩(wěn)定狀態(tài)，其物質和能量的輸入、輸出接近相等，在外來干擾下，能通過其物質和能量的輸入、輸出接近相等，在外來干擾下，能通過自身調(diào)節(jié)恢復到原初的穩(wěn)定狀態(tài)。自身調(diào)節(jié)恢復到原初的穩(wěn)定狀態(tài)。 三種平衡：結構上的平衡、功能上平衡、輸入和輸出物種數(shù)三種

35、平衡：結構上的平衡、功能上平衡、輸入和輸出物種數(shù)量的平衡。量的平衡。 生態(tài)平衡是相對的平衡，當外來干擾超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)生態(tài)平衡是相對的平衡，當外來干擾超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力時，就會導致生態(tài)失衡；節(jié)能力時，就會導致生態(tài)失衡； 生態(tài)平衡是動態(tài)平衡，不是靜態(tài)平衡。在人為有益影響下可生態(tài)平衡是動態(tài)平衡，不是靜態(tài)平衡。在人為有益影響下可以建立更高層次的新的平衡。以建立更高層次的新的平衡。二二 保持生態(tài)平衡的因素保持生態(tài)平衡的因素 即生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的影響因素。生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力即生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的影響因素。生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力是有限的，外部干擾或內(nèi)部變化超過了這個限度，生態(tài)系統(tǒng)就是有限的，外部干擾或內(nèi)部變化超過了這個限度，生態(tài)系統(tǒng)就會遭到破壞，這個限度稱為會遭到破壞，這個限度稱為生態(tài)閾值生態(tài)閾值。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力與下列因素有關：力與下列因素有關：v 結構的多樣性結構的多樣性 生態(tài)系統(tǒng)結構越復雜，自我調(diào)節(jié)能力越強，反之越弱。生態(tài)系統(tǒng)結構越復雜，自我調(diào)節(jié)能力越強，反之越弱。如一如一個食物鏈很簡單的生態(tài)系統(tǒng)，任一環(huán)節(jié)出了問題系統(tǒng)都會崩潰個食物鏈很簡單的生態(tài)系統(tǒng)，任一環(huán)節(jié)出了問題系統(tǒng)都會崩潰v 功能的完整性功能的完整性 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動運轉越合理，自我調(diào)節(jié)能力生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動運轉越合理，自我調(diào)節(jié)能力越強。