第二章生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)

第二章生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)1重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)的基本概念和特點(diǎn)；退化生態(tài)系統(tǒng)的概念與特征；生態(tài)系統(tǒng)退化對可持續(xù)發(fā)展的影響。

難點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動與物質(zhì)循環(huán)；退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。2第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)概述一、生態(tài)系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)31、生態(tài)系統(tǒng)的概念生態(tài)系統(tǒng)指在一定的空間內(nèi)，生物成分和非生物成分，通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動的相互作用和相互依存所形成的一個生態(tài)學(xué)功能單位，稱為生態(tài)系統(tǒng)。生物成分環(huán)境物質(zhì)循環(huán)能量流動42、生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn):具有能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三大功能；具有自我調(diào)節(jié)能力；生態(tài)系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)。5二、生態(tài)系統(tǒng)的組成氣候因子無機(jī)物質(zhì)有機(jī)物質(zhì)土壤②生產(chǎn)者(producer)③消費(fèi)者(consumer)④分解者(還原者)(decomposer)四大基本成分②生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍(lán)綠藻和一些能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。③消費(fèi)者：異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物、肉食動物、寄生動物、腐生生物和雜食動物。④分解者：異養(yǎng)生物，以動物殘體為生的異養(yǎng)微生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌和一些原生動物等。①非生物成分生物成分(生物群落)三大功能群67屎殼郎出國記8澳大利亞進(jìn)口屎克螂因牛糞覆蓋每年損毀牧場3600萬畝。60年代，澳大利亞引入了羚羊糞蜣(Onthophagus

gazella)和神農(nóng)蜣螂(Catharsius

molossus)等，對分解牛糞發(fā)揮了明顯的作用?？梢煤寐犞v?。。?

三、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（一）食物鏈與食物網(wǎng)1、食物鏈（foodchain）：各種生物之間存在著取食和被取食的關(guān)系，這就是食物鏈。捕食食物鏈碎食食物鏈10食物鏈的類型：根據(jù)食物鏈的起點(diǎn)不同，可將其分成兩大類:捕食食物鏈（grazingfoodchain）：以活的動植物為起點(diǎn)的食物鏈，如綠色植物，草食動物、各級食肉動物。碎屑食物鏈（detritalfoodchain）：從死亡的有機(jī)體或腐屑開始。11一個食物鏈的例子“螳螂捕蟬，黃雀在后”螳螂捕蟬，黃雀在后！哈！哈！植物汁液蟬(初級消費(fèi)者)螳螂(二級消費(fèi)者)黃雀(三級消費(fèi)者)鷹(四級消費(fèi)者)(頂極食肉動物)122、食物網(wǎng)(foodweb)：生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈經(jīng)?；ハ嘟徊?，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把許多生物包括在內(nèi)，這種復(fù)雜的捕食關(guān)系就是食物網(wǎng)。13草原生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)14陸地生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)1516（二）營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔1、營養(yǎng)級（trophiclevel）：是指處于食物鏈上的某一環(huán)節(jié)上一切生物種的總和。17三、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔：把生態(tài)系統(tǒng)中各個營養(yǎng)級有機(jī)體的個體數(shù)量、生物量、能量，按營養(yǎng)級順序排列并繪制成圖，其形似金字塔，故稱生態(tài)金字塔。生物量金字塔數(shù)量金字塔能量金字塔n次次級消費(fèi)者（食肉動物）初級消費(fèi)者（食草動物）基礎(chǔ)——生產(chǎn)者（綠色植物）1101001000

能量傳遞的1/10律：下面營養(yǎng)級所儲存的能量只有大約10%能夠被其上一營養(yǎng)級所利用，其余大部分能量以熱量的形式釋放到大氣中去。18練習(xí)：1、在草→兔→狐→狼這條食物鏈中，屬于第一營養(yǎng)級和次級消費(fèi)者的生物分別是（

）。A狼和兔

B免和狼

C草和狐

D草和兔C2、從生態(tài)系統(tǒng)的組成成分看綠色植物和蚯蚓分別屬于（）。A生產(chǎn)者和消費(fèi)者B生產(chǎn)者和分解者C分解者和消費(fèi)者D消費(fèi)者和分解者B193、根據(jù)右圖所示的食物網(wǎng)回答問題：（1）該生態(tài)系統(tǒng)中有____條食物鏈。（2）圖中的次級消費(fèi)者是__________。（3）圖中占有兩個不同營養(yǎng)級的生物是______。4狐、蛇、鷹鷹20四、生態(tài)系統(tǒng)的功能1、能量流動：單向，逐級遞減生態(tài)系統(tǒng)的能量流動過程生產(chǎn)者(植物)初級消費(fèi)者(植食動物)次級消費(fèi)者(肉食動物)…三級消費(fèi)者(肉食動物)21四、生態(tài)系統(tǒng)的功能1、能量流動：單向，逐級遞減單向從能量形式的轉(zhuǎn)換方向上看，太陽能→化學(xué)能→熱能從能量載體的接續(xù)方向上看，太陽→自養(yǎng)生物→異養(yǎng)生物→環(huán)境從總的能流途徑而言，能量只是一次性流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)，是不可逆的。逐級遞減指輸入到一個營養(yǎng)級的能量不可能百分之百地流入后一個營養(yǎng)級，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的。

22請大家思考并討論:

假設(shè)你像魯濱遜那樣流落在不毛的荒島上，只有15Kg玉米和一只母雞可以食用，那么使自己活的最長的辦法是:1.先吃雞，然后吃玉米

2.先吃玉米，同時用部分玉米喂雞，吃雞生產(chǎn)的蛋，最后再吃雞√23植物->牛->人植物->人人們應(yīng)采用以谷物和植物蛋白為主的食物結(jié)構(gòu)如何調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)？24研究能量流動的實(shí)踐意義2、幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>

如:草場放牧1、幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。

如:生態(tài)農(nóng)業(yè)25?；~塘系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動示意圖26能量流動廚房27四、生態(tài)系統(tǒng)的功能2、物質(zhì)循環(huán)：生物←→環(huán)境，雙向生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是雙向的，一方面，物質(zhì)通過食物鏈各個營養(yǎng)級傳遞和轉(zhuǎn)化，另一方面，生態(tài)系統(tǒng)中各種有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過分解者歸還環(huán)境后，可被生物再次利用，同一種物質(zhì)可以被食物鏈的各個營養(yǎng)級多次利用。28四、生態(tài)系統(tǒng)的功能2、物質(zhì)循環(huán)：生物←→環(huán)境，雙向生物地球化學(xué)循環(huán)的三大類型：水循環(huán)：主要存儲庫是水圈。

氣體型循環(huán)：主要存儲庫是大氣圈，其次為海洋。屬于氣體型循環(huán)的物質(zhì)主要O、CO2、N、Cl、Br和F等。

沉積型循環(huán)：主要存儲庫是巖石圈和土壤圈。主要物質(zhì)有P、S、Ca、Na、Mg、Fe等。29碳循環(huán)(carboncycle)化泥碳煤大氣中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐爛燃料呼吸作用光合作用腐爛擴(kuò)散①②③30四、生態(tài)系統(tǒng)的功能

一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告訴巢中其他同伴蜜源的位置？3、信息傳遞31問題探討3233課內(nèi)思考:1.流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是()A.照射到該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)所有植物體葉面上的太陽能B.射進(jìn)該系統(tǒng)的全部太陽能C.該系統(tǒng)全部生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量D.生產(chǎn)者傳遞給消費(fèi)者的全部能量2.生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔中，構(gòu)成塔基的一般是()A．初級消費(fèi)者B．生產(chǎn)者C．次級消費(fèi)者D．分解者CB34課內(nèi)思考:3.初級消費(fèi)者體內(nèi)能量的去路不包括()A．用于自身的生長、發(fā)育和繁殖B．被第一營養(yǎng)級的其他生物所獲得C．以熱能的形式散失D．被分解者分解釋放到環(huán)境中去4.根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，要使能量流經(jīng)食物鏈總消耗最少，人們應(yīng)采用哪種食物結(jié)構(gòu)（）A．以禽類、蛋類為主B．以淡水養(yǎng)殖的魚、蝦為主C．以谷物和植物蛋白為主D．以豬肉等家畜肉類為主BC35課內(nèi)思考:5.金龜子遇敵害后裝死，從植株上滾落地下，屬于（）信息。A．物理信息B．化學(xué)信息C．行為信息D．其他信息6.牧草生長旺盛時，兔的繁殖也會加快，數(shù)量增加。牧草與兔之間傳遞的是（）

A．物理信息B．化學(xué)信息C．行為信息D．營養(yǎng)信息DC36五、生態(tài)平衡（ecologicalbalance）37五、生態(tài)平衡自然狀態(tài)下，生態(tài)系統(tǒng)的演替總是自動地向著物種多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能完善化的方向發(fā)展。如果沒有外來因素的干擾，生態(tài)系統(tǒng)最終必將達(dá)到成熟穩(wěn)定階段。此時生物種類最多，種群比例最適宜，總生物量最大，系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定性最強(qiáng)。生態(tài)平衡是靠一系列反饋機(jī)制維持的。38反饋機(jī)制(feedback)

當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的響應(yīng)變化，這些變化最終又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個過程就叫反饋。負(fù)反饋（negativefeedback）：是生態(tài)系統(tǒng)在受到一定干擾后恢復(fù)和保持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)。正反饋(positivefeedback)：生態(tài)系統(tǒng)受到內(nèi)部或外界某因素的干擾引起了一些變化。這些變化反過來又加強(qiáng)了某些因素的干擾和所引起的那些變化，使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)。39

生態(tài)系統(tǒng)中的反饋（據(jù)周立志）狼↑狼↓兔↓兔↑植物↓植物↑狼餓死狼吃飽吃了較多兔子吃了較少兔子兔吃飽兔餓死吃了較少的草吃了大量的草污染↑

↑

魚死亡↑污染↑

魚死亡↑

↑↑魚死亡↑↑污染↑

↑

↑

正反饋負(fù)反饋40破壞生態(tài)平衡的因素：

自然因素：指自然界發(fā)生的異常變化，或者自然界本來就存在的對人類和生物有害的因素，如火山爆發(fā)、海嘯、水旱災(zāi)害、地震、臺風(fēng)、泥石流等自然災(zāi)害；人為因素：是指人類對自然的不合理利用、工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染等。41第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)一、生態(tài)退化二、生態(tài)恢復(fù)42現(xiàn)今，各類生態(tài)系統(tǒng)廣泛存在著退化現(xiàn)象。干擾作用是引起退化的最主要原因。人類對自然生態(tài)系統(tǒng)的過度及不合理的利用，造成一系列生態(tài)惡化現(xiàn)象，愈演愈烈。自然生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞，其能量、物質(zhì)交換、信息流均發(fā)生改變，其恢復(fù)非常艱難。生態(tài)退化研究的意義恢復(fù)時間長恢復(fù)投入大43一、生態(tài)退化1、生態(tài)退化的內(nèi)涵正常的生態(tài)系統(tǒng)由于具有抵抗力和恢復(fù)力，因此，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能總是在一定范圍內(nèi)波動，不會因外部干擾而發(fā)生大的變化，在生物群落和自然環(huán)境之間取得一種平衡。在干擾的作用下，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了位移，原有的平衡狀態(tài)被破壞，系統(tǒng)內(nèi)部的生物種類及數(shù)量將發(fā)生明顯下降，使得生態(tài)系統(tǒng)的演替處于退化狀態(tài)，即出現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的退化過程，簡稱生態(tài)退化。442、生態(tài)退化的原因自然因素區(qū)域地質(zhì)地貌，氣候和水文等的異常變化人為因素人口增長，農(nóng)業(yè)活動，工業(yè)與城市化活動，政治與戰(zhàn)爭，文化與旅游等453、生態(tài)退化的類型土壤侵蝕土地沙漠化耕地鹽漬化森林生態(tài)系統(tǒng)退化……46（1）概念退化生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的時空背景下，由于自然和人為因素的干擾，生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)偏途演替，導(dǎo)致生態(tài)要素和生態(tài)系統(tǒng)整體發(fā)生不利于生物和人類生存的量變和質(zhì)變，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與其原來的平衡狀態(tài)或演替方向相悖的位移。4、退化生態(tài)系統(tǒng)的概念和特征47（2）特征生態(tài)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和固有功能的破壞和喪失生物多樣性下降穩(wěn)定性和抗逆能力減弱系統(tǒng)生產(chǎn)力下降植被結(jié)構(gòu)和種類的變化是退化生態(tài)系統(tǒng)最初的表現(xiàn)，也是最顯著和最重要的變化4、退化生態(tài)系統(tǒng)的概念和特征48二、生態(tài)恢復(fù)生態(tài)恢復(fù)（ecologicalrestoration）是使受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到受干擾前的狀態(tài)過程，它研究生態(tài)系統(tǒng)自身的性質(zhì)、受損機(jī)理及修復(fù)過程。49二、生態(tài)恢復(fù)（一）生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)與原則1、生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)基底穩(wěn)定恢復(fù)植被和土壤提高生物多樣性增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)功能構(gòu)建合理景觀2、生態(tài)恢復(fù)的原則50三、生態(tài)恢復(fù)（二）生態(tài)恢復(fù)的程序與技術(shù)體系1、生態(tài)恢復(fù)的程序確定系統(tǒng)邊界生態(tài)系統(tǒng)狀況調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)退化診斷確定目標(biāo)、原則、方案實(shí)施生態(tài)恢復(fù)生態(tài)恢復(fù)示范和推廣預(yù)測、監(jiān)測與評價2、生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)體系（表11-1）51第三節(jié)自然生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)一、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)三、草地生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)四、森林生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)52一、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化與恢復(fù)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)：是指海岸線向海陸兩側(cè)擴(kuò)展一定距離的海岸帶區(qū)域和附近的海域。53一、海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化海岸帶生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力：1．人口增長與城市化2．海平面上升與海岸侵蝕3．淡水資源緊缺與水環(huán)境惡化4．漁業(yè)資源退化54以紅樹林為例：紅樹林：——是分布在濱海地區(qū)，受周期性海水浸淹（潮漲時淹沒于水中，退潮時露出水外）的一種淤泥海灘上耐鹽的喬灌植物群落。桐花樹5556紅樹林由原先的混交林向樹種單一的純林退化；80%紅樹林為次生林，原生性的紅樹林不到10%；面積銳減；中國紅樹林概況5758紅樹林面臨的威脅

5960616263紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與恢復(fù)646566二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的退化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是基于人類滿足自身生存需要，通過積極干預(yù)自然所形成的具有自然、社會雙重屬性，生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會多種功能的半自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。67二、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的退化1、農(nóng)田面積減少2、土壤退化3、種植物種單一化4、外來物種入侵68三、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的退化697071727374退化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)：程序：研究當(dāng)?shù)赝恋貧v史，鄉(xiāng)土作物，人類活動，土壤特征，農(nóng)用動物、植物及微生物關(guān)系，分析退化原因針對退化原因進(jìn)行樣方實(shí)驗(yàn)進(jìn)行土壤改良和作物品種改良控制污染并合理用水恢復(fù)后評估及改進(jìn)75退化農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)：恢復(fù)措施：模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，降低化肥輸入，混種，間種，增加固氮作物品種，深耕，施用農(nóng)家肥，種植綠肥，改良土壤質(zhì)地，輪作與休耕，利用生物防治病蟲害，建立農(nóng)田防護(hù)林體系，利用廊道、梯田等控制水土流失，秸稈還田等。76三、草地生態(tài)系統(tǒng)的退化草地生態(tài)系統(tǒng)是以多年生草本植物為主要生產(chǎn)者的陸地生態(tài)系統(tǒng)。77草地生態(tài)系統(tǒng)退化的原因A．過渡開墾B．過渡放牧C．濫伐樹木和濫挖藥材E．開礦和旅游等D．鼠害和蟲害(主要是蝗蟲)嚴(yán)重被蝗蟲糟蹋的作物78草地生態(tài)系統(tǒng)退化的表現(xiàn)植被結(jié)構(gòu)改變能量不平衡自我調(diào)節(jié)功能減弱79自學(xué)：退化草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)80四、森林生態(tài)系統(tǒng)的退化森林面積減少森林結(jié)構(gòu)簡單81退化森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)1、恢復(fù)原則地域性原則恢復(fù)實(shí)踐82退化森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)2、恢復(fù)方法天然林的保護(hù)生物多樣性生產(chǎn)力防護(hù)功能健康和生命力主要指標(biāo)體系次生林的恢復(fù)方法封山育林林分改造透光撫育森林管理83第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)一、城市生態(tài)系統(tǒng)的概念城市生態(tài)系統(tǒng)是城市居民與其周圍環(huán)境相互作用形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是人類在改造和適應(yīng)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，建立的特殊人工生態(tài)系統(tǒng)。84二、城市生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1、組成852、結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)社會結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)結(jié)