第三章生态学基本原理第三章生态学基本原理生态学基本原理 第一节：生态系统第一节：生态系统一、生态系统的概念：一、生态系统的概念：生物群落与其环境之间不断地进行着物质循生物群落与其环境之间不断地进行着物质循环、能量流动和信息传递而形成的统一整体。环、能量流动和信息传递而形成的统一整体。研究生态系统着重于宏观方面，能流、物质循环、生态系统研究生态系统着重于宏观方面，能流、物质循环、生态系统的稳定性等等。的稳定性等等。生态系统六大特征：生态系统六大特征：1.1.特有的生物成分；特有的生物成分；2.2.一定的地区特点和空间结构；一定的地区特点和空间结构；3.3.具有明显的时间特征；具有明显的时间特征；4.4.参与物质循环和能流的功能类群；参与物质循环和能流的功能类群；5.5.结构和功能间的动态平衡；结构和功能间的动态平衡；6.6.具有不同程度的开放性。具有不同程度的开放性。生态学基本原理二二. .生态系统组成生态系统组成生态学基本原理三、生态系统研究的核心三、生态系统研究的核心生态系统中生物与生物，以及生物与环境之间相互依生态系统中生物与生物，以及生物与环境之间相互依存、相互影响存、相互影响生态学基本原理通过处于不同营养水平的生物之间的食物传递形成通过处于不同营养水平的生物之间的食物传递形成了一环套一环的链条式关系结构，称为了一环套一环的链条式关系结构，称为食物链食物链. .（一）生态系统中的能量流动（一）生态系统中的能量流动 生态学基本原理生态系统中的能量流动是单一方向的生态系统中的能量流动是单一方向的 n输入生态系统中的能量（太阳能）总是和生物有机体输入生态系统中的能量（太阳能）总是和生物有机体贮存、转换的能量和释放的热量相等；贮存、转换的能量和释放的热量相等； n以热的形式散失的能量不能再回到生态系统参与流动以热的形式散失的能量不能再回到生态系统参与流动和被利用；和被利用；n十分之一定律：营养水平每上升一级所得能量只有原十分之一定律：营养水平每上升一级所得能量只有原来营养水平的来营养水平的10%10%。生态学基本原理由于通过食物链后能量的逐由于通过食物链后能量的逐级损失，食物链中的能量也级损失，食物链中的能量也由下向上呈现下宽上窄的金由下向上呈现下宽上窄的金字塔型，称为能量金字塔字塔型，称为能量金字塔 ；生态学基本原理食物链的基本特点：食物链的基本特点：同一食物链中常包含有食性和其它生活习性极不同一食物链中常包含有食性和其它生活习性极不相同的多种生物；相同的多种生物；同一生态系统中，可能有多条食物链，长短不同，同一生态系统中，可能有多条食物链，长短不同，营养级数目不等；营养级数目不等；不同生态系统，各类食物链的比重不同；不同生态系统，各类食物链的比重不同；生态系统中，各类食物链总是协同起作用的；生态系统中，各类食物链总是协同起作用的；生态学基本原理生态系统中的营养关系是一种网状结构，因此称为生态系统中的营养关系是一种网状结构，因此称为食物网；食物网；食物网越复杂，生态系统就越稳定，反之亦然；食物网越复杂，生态系统就越稳定，反之亦然；食物网维持生态系统的相对平衡，并推动生物进化；食物网维持生态系统的相对平衡，并推动生物进化；生态学基本原理生态系统中的功能类群生态系统中的功能类群 生产者生产者 消费者消费者 还原者或称分解者还原者或称分解者生态学基本原理（二）生态系统的物质循环（二）生态系统的物质循环碳、氮、磷和水等元素在碳、氮、磷和水等元素在不同层次、不同大小的生不同层次、不同大小的生态系统内，乃至生物圈内，态系统内，乃至生物圈内，沿着特定的途径从环境到沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再回生物体，又从生物体再回到环境，不断进行着流动到环境，不断进行着流动和循环的过程叫和循环的过程叫生物地球生物地球化学循环化学循环。生态学基本原理 水循环水循环 气体循环气体循环 碳的循环碳的循环 氮的循氮的循环环 沉淀循环（钙、钾、沉淀循环（钙、钾、纳、镁、磷等盐类的纳、镁、磷等盐类的循环）循环） 磷的循磷的循环环生态学基本原理第二节第二节 环境因子对生物个体的影响环境因子对生物个体的影响 生物的无机环境包括了水、火、光、温度、空气、生物的无机环境包括了水、火、光、温度、空气、土壤等。土壤等。生物的有机环境是指生物与周围生物之间的关系，生物的有机环境是指生物与周围生物之间的关系，通常有种内关系和种间关系。通常有种内关系和种间关系。 生态学基本原理温度对生物个体的影响温度对生物个体的影响 生态学基本原理二、有机环境对生物个体的影响二、有机环境对生物个体的影响 可能存在以下状可能存在以下状态：互惠，一方态：互惠，一方受益一方无害，受益一方无害，一方受益一方有一方受益一方有害，一方有害一害，一方有害一方无益，双方都方无益，双方都有害，对双方既有害，对双方既无害也无益。无害也无益。捕食（捕食（predationpredation）竞争（竞争（competitioncompetition） 寄生（寄生（parasitismparasitism） 共栖（共栖（commensalismcommensalism） 合作（合作（protocooperationprotocooperation）互利共生（互利共生（mutualismmutualism） 化学互助和拮抗化学互助和拮抗 生态学基本原理山猫正在追捕雪兔生态学基本原理 猞猁和雪兔在猞猁和雪兔在 90 90 年间的数量消长年间的数量消长生态学基本原理生态学基本原理 两种草履虫，分开培养和混两种草履虫，分开培养和混合培养，出现不同生长曲线合培养，出现不同生长曲线生态学基本原理一一只只鸟鸟里里里里外外外外寄寄生生物物大大2 20 0多多种种生态学基本原理双锯鱼和海葵共栖双锯鱼和海葵共栖生态学基本原理黄嘴牛椋黄嘴牛椋鸟和犀牛鸟和犀牛共栖共栖生态学基本原理蚂蚁和蚜虫合作蚂蚁和蚜虫合作生态学基本原理白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑（互利共生）生态学基本原理 一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地。一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地。生态学基本原理第三节第三节 种群生态种群生态种群生态的概念种群生态的概念: : 种群生态种群生态(population ecology) (population ecology) 是生活在是生活在同一生态环境中、一定时间内能自由交配的同种个同一生态环境中、一定时间内能自由交配的同种个体的集合体。体的集合体。种群生态的基本特征：种群生态的基本特征：空间特征，即种群具有一定的分布区域和分布方式；空间特征，即种群具有一定的分布区域和分布方式；数量特征，单位面积（或单位空间上）的个体数量，数量特征，单位面积（或单位空间上）的个体数量，即种群有一定的密度特征，另外还包括出生率、死亡率、即种群有一定的密度特征，另外还包括出生率、死亡率、年龄结构和性别比例；年龄结构和性别比例；遗传特征，即具有一定的基因组成，以区别于其他物遗传特征，即具有一定的基因组成，以区别于其他物种，并随着时间进程改变其遗传特性的能力。种，并随着时间进程改变其遗传特性的能力。 生态学基本原理种群增长的影响因素种群增长的影响因素出生和死亡率出生和死亡率生命周期生命周期生育时间生育时间性别比例性别比例年龄结构年龄结构生态学基本原理生生存存曲曲线线反反应应年年龄龄分分布布红线表示生命早期有红线表示生命早期有极高的死亡率，但是极高的死亡率，但是一旦活到某一年龄，一旦活到某一年龄，死亡率就变得很低而死亡率就变得很低而且稳定，如牡蛎、鱼且稳定，如牡蛎、鱼类、植物。类、植物。 蓝线表示种群各年龄蓝线表示种群各年龄的死亡率基本相同，的死亡率基本相同，如水螅、小型哺乳动如水螅、小型哺乳动物等物等绿线表示绝大多数个绿线表示绝大多数个体都能活到生理年龄，体都能活到生理年龄，早期死亡率极低，但早期死亡率极低，但当达到一定生理年龄当达到一定生理年龄时，短期内几乎全部时，短期内几乎全部死亡，如人类、及其死亡，如人类、及其他一些哺乳动物，以他一些哺乳动物，以及某些植物及某些植物生态学基本原理种群增长模型种群增长模型 在没有限制的指数增长中，在没有限制的指数增长中，增长速度（增长速度（G G）与个体数量）与个体数量（N N）成正比；）成正比；指数增长模式只是一种理指数增长模式只是一种理想的状态想的状态（1 1 1 1）指数增长模式）指数增长模式）指数增长模式）指数增长模式生态学基本原理种群的环境负荷量种群的环境负荷量 环境负荷量（环境负荷量（carrying capacitycarrying capacity） 一定面积或一定空间内种群个体的数目接近或达到环境所一定面积或一定空间内种群个体的数目接近或达到环境所能承受的最大值。当种群个体达到环境负荷的极限值时，种群能承受的最大值。当种群个体达到环境负荷的极限值时，种群将不再增长而保持在该值左右。将不再增长而保持在该值左右。生态学基本原理在种群实际增长曲线，分为五个阶段：延滞期、在种群实际增长曲线，分为五个阶段：延滞期、指数增长期、减数增长期、平衡期和衰亡期。指数增长期、减数增长期、平衡期和衰亡期。（2 2 2 2）LogisticLogisticLogisticLogistic增长模型增长模型增长模型增长模型生态学基本原理生态学基本原理一、环境因子对人类的影响一、环境因子对人类的影响第五节第五节 人类活动与环境因子的交互影响人类活动与环境因子的交互影响1 1、人类是自然环境的产物；、人类是自然环境的产物；2 2、人类文明是自然环境的产物；、人类文明是自然环境的产物；3 3、人口分布受自然环境的制约：、人口分布受自然环境的制约：3/43/4的世界人口居住在的世界人口居住在沿海沿海600600英里的范围内；有英里的范围内；有2/32/3的世界人口居住在沿海的世界人口居住在沿海500500英里的范围内英里的范围内 ；4 4、人类健康受自然环境的影响。、人类健康受自然环境的影响。生态学基本原理 二、人类活动对环境的影响二、人类活动对环境的影响生态学基本原理（一）毒化了的天空（一）毒化了的天空 酸雨带来一片凄凉酸雨带来一片凄凉 二、人类活动对环境的影响二、人类活动对环境的影响生态学基本原理酸雨：酸雨： pH值小于值小于5.6的雨雪或其他形成的大气降的雨雪或其他形成的大气降水称酸雨。水称酸雨。导致酸雨形成的原因：导致酸雨形成的原因： SO2、氧氮化物转化为硫酸或硝酸所致。、氧氮化物转化为硫酸或硝酸所致。生态学基本原理生态学基本原理大气污染物质主要有：大气污染物质主要有：森林火灾产生的烟尘、二氧化硫森林火灾产生的烟尘、二氧化硫干燥地区因风而引起的沙尘暴干燥地区因风而引起的沙尘暴污染源：工业企业排气、家庭炉灶与取暖设备污染源：工业企业排气、家庭炉灶与取暖设备排气、汽车尾气排气、汽车尾气生态学基本原理（二）水体（二）水体人类的垃圾桶人类的垃圾桶水体富营养化：一种生物营养物质水体富营养化：一种生物营养物质过多积蓄而引起的水质污染。过多积蓄而引起的水质污染。 总磷量总磷量20ng/L20ng/L； 无机质无机质300ng/L300ng/L生态学基本原理导致水体富营养化的原因：导致水体富营养化的原因： 1.1.城市生活污水城市生活污水 2.2.农业废弃物农业废弃物 3.3.化肥工业化肥工业生态学基本原理水体富营养化的后果：水体富营养化的后果： 1.1.藻类种类数量剧减藻类种类数量剧减 2.2.个别藻类如蓝藻蔓生个别藻类如蓝藻蔓生 生态学基本原理水体富营养化的后果：水体富营养化的后果： 3.3.鱼类生存受到威胁鱼类生存受到威胁生态学基本原理当这些物质进入人体后将增加人类患癌症和其他疾病的可当这些物质进入人体后将增加人类患癌症和其他疾病的可能性，并对大脑结构产生长期影响能性，并对大脑结构产生长期影响 有毒物质的富集有毒物质的富集生态学基本原理（三）土地在呼救（三）土地在呼救土地面积受到四个方面土地面积受到四个方面的威胁而剧减：的威胁而剧减：1.1.人口增长人口增长 2.2.水土流失水土流失3.3.土地沙漠化土地沙漠化 4.4.土壤污染土壤污染生态学基本原理（四）变小的绿肺（四）变小的绿肺绿肺变小导致的后果：绿肺变小导致的后果：1.1.非涝即旱非涝即旱2.2.气候异常气候异常3.3.珍贵物种丧失珍贵物种丧失生态学基本原理（五）臭氧空洞（五）臭氧空洞臭氧层受到破坏的可能因素：臭氧层受到破坏的可能因素：1.1.高空军事活动、超音速飞机放出的高空军事活动、超音速飞机放出的氧化氮气体氧化氮气体2.2.无节制地使用氮肥无节制地使用氮肥3.3.空调冰箱制冷剂空调冰箱制冷剂4.4.核试验核试验生态学基本原理1979-1984南极上空臭氧洞生态学基本原理生态学基本原理（六）（六） 温室效应温室效应温室效应的后果：温室效应的后果：1.1.冰川消融，海平面上升冰川消融，海平面上升2.2.南北温差缩减南北温差缩减3.3.可能导致我国西部公路运输瘫痪可能导致我国西部公路运输瘫痪4.4.物种丧失物种丧失生态学基本原理人类活动对生态系统的影响人类活动对生态系统的影响1.1.干涉生物地球化学循环干涉生物地球化学循环 例如现代工业人类大量开采磷酸盐岩例如现代工业人类大量开采磷酸盐岩石生产磷肥和含磷洗涤剂，加快磷的循环，石生产磷肥和含磷洗涤剂，加快磷的循环，使水体中含磷过多，藻类生长过盛，引起使水体中含磷过多，藻类生长过盛，引起环境危害。环境危害。生态学基本原理2.2.生物种类或成分的改变生物种类或成分的改变 例如造成外来生物入侵和本地物种的减少或灭绝。例如造成外来生物入侵和本地物种的减少或灭绝。3.3.生物多样性丧失生物多样性丧失 生态学基本原理4.4.环境因素的改变环境因素的改变 第二环境问题：生态平衡的破坏第二环境问题：生态平衡的破坏富营养化富营养化 藻类蔓生藻类蔓生 溶氧降低溶氧降低 鱼类死亡鱼类死亡5.5.信息系统的破坏信息系统的破坏 污染物和昆虫性激素发生反应，使昆虫失去交污染物和昆虫性激素发生反应，使昆虫失去交配机会，从而导致该物种繁殖受阻，直至消失。配机会，从而导致该物种繁殖受阻，直至消失。生态学基本原理全球变化的几个典型事件举例全球变化的几个典型事件举例“生物圈二号生物圈二号”该事件告诉人们，地球是目前最完美的生态系统，人们利用高该事件告诉人们，地球是目前最完美的生态系统，人们利用高科技不可能创造象地球这样完美的生态系统科技不可能创造象地球这样完美的生态系统-长江特大洪灾长江特大洪灾 19981998中国从南到北，中国从南到北， 从东到西的大部分地区，从东到西的大部分地区， 都发生了洪水灾害或洪水影响，造成的直接经济损失就超过都发生了洪水灾害或洪水影响，造成的直接经济损失就超过20002000亿人民币！造成亿人民币！造成21502150多万多万hmhm2 2农作物受灾。问题的原因是由农作物受灾。问题的原因是由于江河上游乱砍乱伐森林造成的于江河上游乱砍乱伐森林造成的沙尘暴沙尘暴 20002000年北方发生年北方发生1414次沙尘暴，次沙尘暴，20012001年年1616次。次。20002000年年1212月月3131日日-2001-2001年年1 1月月2 2日，内蒙古锡林浩特市持续时间日，内蒙古锡林浩特市持续时间25-7525-75小时，小时，风力达风力达6-116-11级，风速达到每秒级，风速达到每秒14-2614-26米，降温米，降温8-108-10度，最大能度，最大能见度为见度为100100米，最低为米，最低为0 0米。在这场沙尘暴中共走失米。在这场沙尘暴中共走失104104人，其人，其中中2727人冻死，走散丢失牲畜人冻死，走散丢失牲畜3030万头，其中确认死亡万头，其中确认死亡15.6615.66万头。万头。沙尘暴主要是由于草原地区的人口增加和过度放牧引起沙尘暴主要是由于草原地区的人口增加和过度放牧引起生态学基本原理三、人类活动与环境的良性互动三、人类活动与环境的良性互动 1 1、合理开发自然资源、合理开发自然资源2 2、切实保护环境、切实保护环境3 3、人口平衡增长、人口平衡增长生态学基本原理