生态学的研究对象生态学的研究对象微观、个体、种群、群落、生态系统和宏观生态学及其应用。 传传统统生生态态学学是是研研究究生生物物个个体体以以上上水水平平（包包括括个个体体、种种群群、群群落落、生生态态系系统统）的的生生物物与与生物、生物与环境之间关系的科学。生物、生物与环境之间关系的科学。 现现代代生生态态学学主主要要以以生生态态系系统统为为研研究究的的基基本本单单位位。生生态态系系统统通通过过物物质质流流、能能量量流流和和信信息息流流（稳稳态态和和调调节节功功能能），将将生生态态系系统统的的各各个个成员联系成为一个具有统一功能的系统。成员联系成为一个具有统一功能的系统。生物奥赛 动物植物微生物生态系统环境散热光能生物奥赛A 综综合合性性：自自然然界界任任何何生生态态因因子子都都不不是是独独立的。立的。B 非非等等价价性性：各各种种生生态态因因子子的的作作用用不不同同，有主导因子和从属因子。有主导因子和从属因子。C 不不可可替替代代性性和和互互补补性性：任任何何生生态态因因子子都都不不可可缺缺少少，无无法法替替代代，但但是是，数数量量的的不不足足可以由其它因子一定程度补偿。可以由其它因子一定程度补偿。D 限限定定性性：生生物物的的不不同同发发育育阶阶段段，各各生生态态因子的作用不同。因子的作用不同。个体生态学（生物与环境）个体生态学（生物与环境）1、生态因子作用的几个特点生物奥赛利利比比希希(Justus Liebig)是是19世世纪纪德德国国的的农农业业化化学学家家，1840年年，发发现现谷谷物物的的产产量量常常不不是是受受常常量量营营养养物物质质（N、P、K等等）所所限限制制，而而是是取取决决于于植植物物必必需需的的微微量量元元素素（B、Mg、Fe等等）。他他指指出出“植植物物的的生生长长取取决决于于处处在在最最小小量量状状态态的的营营养养成成分分”。后后来来被被人人们们称称之之为为最最低低因因子子定定律律。即即，每每种种植植物物都都需需要要一一定定种种类类和和数数量量的的营营养养物物质质，缺缺乏乏一一种种，植植物物会会死死亡亡，一一种处在最小量时，生长最少。种处在最小量时，生长最少。2、利比希最低因子定律生物奥赛美美国国生生态态学学家家谢谢尔尔福福德德（1913）提提出出了了耐耐受受性性定定律律：“任任何何一一个个生生态态因因子子在在数数量量上上或或质质量量上上的的不不足足或或过过多多，即即当当其其接接近近或或达达到到某某种种生生物物的的耐耐受受限限度度时时，就就会会使使该该种种生生物物衰衰退退或或不不能能生生存存”。耐耐受受性性定定律律是是最最低低因因子子定定律律的的进进一一步步发发展展，表表现现在在（1）考考虑虑了了生生态态因因子子的的上上限限；（2）不不仅仅估估计计了了生生态态因因子子量量的的变变化化，还还估估计计了了生生物物本本身身的的耐耐受受性性问问题题；（3）允允许许生态因子之间的相互作用（替代和补偿等）。生态因子之间的相互作用（替代和补偿等）。3、谢尔福德的耐受性定律生物奥赛 长长期期生生活活于于低低温温环环境境中中的的生生物物通通过过自自然然选选择择，在在形形态态、生生理理和和行行为为上上表表现现出很多明显的适应。出很多明显的适应。4、生物对温度的适应生物奥赛低温：低温：形态上，形态上，叶片表面有油类物质；叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；矮小。矮小。生理上，生理上，水分降低，糖、脂、色水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红外线。光谱增宽，能吸收红外线。 4.1植物对温度的适应：生物奥赛高温高温：形形态态上上，某某些些植植物物生生有有密密绒绒毛毛和和鳞鳞片片，体体呈呈白白色色，可可反反射射部部分分光光线线；叶叶片片垂垂直排列；木栓层厚。直排列；木栓层厚。生生理理上上，含含水水少少，糖糖、盐盐浓浓度度高高；蒸蒸腾作用旺盛。腾作用旺盛。生物奥赛低低温温：形形态态上上，皮皮下下脂脂肪肪加加厚厚；贝贝格格曼曼规规律律：恒恒温温动动物物在在寒寒冷冷地地区区个个体体较较大大；阿阿伦伦规规律律：恒恒温温动动物物在在寒寒冷冷环环境境中中突突出出部部位位（耳耳、四四肢肢、尾尾）有有变变短短的的趋趋势势。生生理理上上，增增加加产产热，局部异温。热，局部异温。行为上行为上，休眠和迁移。，休眠和迁移。高高温温：形形态态上上，难难以以奏奏效效。生生理理上上，放放松松对对恒恒温温的的要要求求，提提高高体体温温。行行为为上上，夜夜出出加加穴居。穴居。4.2、动物对温度的适应生物奥赛5.1概概念念：植植物物和和某某些些变变温温动动物物完完成成某某一一发发育育阶阶段段所所需需总总热热量量（有有效效积积温温）是一个常数是一个常数K。K=N*T (式式中中K为为有有效效积积温温，N为为发发育育时时间间，T为平均温度为平均温度) 5、有效积温法则（温度与生物发育的关系）生物奥赛 生生物物都都有有一一个个发发育育的的起起点点温温度度（最最低低有有效效温温度度C），所所以以，应应对对平平均均温温度度进进行行修修饰饰。上上式变为：式变为： K=N*(T-C)或或T=C+K/N, 温温度度T与与发发育育时时间间N呈呈双双曲曲线线关关系系，由由于于发发育育速速度度V=1/N, 所所以以，T=C+KV，温度与发育速度呈线性关系。，温度与发育速度呈线性关系。 生生物物的的发发育育也也有有一一个个高高限限温温度度，发发育育时时间间也也有生理极限，即最短发育时间有生理极限，即最短发育时间N0，K=(N-N0)(T-C)5.2、原理生物奥赛预测生物发生的时代数；预测生物发生的时代数；预预测测生生物物地地理理分分布布的的北北界界，全全年年有有效效积积温温大于大于K。预测害虫来年发生程度；预测害虫来年发生程度；推推算算生生物物的的年年发发生生历历；害害虫虫的的生生活活周周期期和和数量规律。数量规律。据此制定农业气候规划，合理安排作物。据此制定农业气候规划，合理安排作物。预报农时。预报农时。5.3、有效积温法则的应用生物奥赛6.1植物植物淡淡水水植植物物自自动动调调节节渗渗透透压压；海海水水植植物物等等渗渗或高渗。或高渗。6.2动物动物动动物物获获得得水水的的方方式式有有三三种种：饮饮水水、食食物物和和代谢水的利用代谢水的利用。6、水生生物的渗透压调节生物奥赛等等渗渗动动物物：海海洋洋无无脊脊椎椎动动物物，如如海海胆胆、贻贻贝贝。不不需需调节。调节。高高渗渗动动物物：（排排除除多多余余的的水水并并吸吸收收离离子子）海海月月水水母母、枪枪乌乌贼贼、龙龙虾虾等等，以以排排泄泄器器官官排排除除多多余余的的水水。海海洋洋软骨鱼，肾脏排稀尿，直肠腺调节离子。软骨鱼，肾脏排稀尿，直肠腺调节离子。低低渗渗动动物物：（摄摄取取水水分分并并排排出出离离子子）海海洋洋硬硬骨骨鱼鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。其其他他海海洋洋动动物物：爬爬行行动动物物具具盐盐腺腺（鼻鼻、侧侧鼻鼻、舌舌下下、围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度的尿。围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度的尿。6.2.1、海洋动物生物奥赛 均均为为高高渗渗，排排泄泄器器官官排排稀稀尿尿，摄摄取取食食物物和和通通过过鳃鳃吸吸收收钠钠等等离离子子以以补补充溶质。充溶质。6.2.2、淡水动物：生物奥赛溯溯河河性性（海海洋洋里里的的鱼鱼类类,繁繁殖殖时时要要到到淡淡水水中中产产卵卵,这这种种现现象象叫叫溯溯河河性性洄洄游游,如如大大马马哈鱼）哈鱼）鲑鳟鱼类和鲑鳟鱼类和降河性降河性鳗鲡。鳗鲡。体表渗透性很低，体表渗透性很低，具黏液具黏液（鳗鲡）；（鳗鲡）；能能改改变变尿尿量量，淡淡水水中中排排尿尿量量大大，海海水水中中尿量小；尿量小；鳃鳃在海水中排盐，淡水中摄盐。在海水中排盐，淡水中摄盐。6.2.3、洄游性鱼类生物奥赛种群生态学种群生态学 假假设设环环境境中中的的空空间间和和资资源源是是无无限限的的，某某一一种种群群会会表表现现出出指指数数增增长长，增增长长曲曲线线为为“J”型型。指指数数增增长长是是在在无无限限环环境境中中表表现现出出来来的的，而而自自然然界界的的环环境境总总是是有有限限的的，任任何何种种群群不不可可能能长长期期表表现现为为指指数数增增长长。所所以以，指指数数增增长长只只能能在在短短期期内内表表现现出出来来。在在空空间间和和资资源源都都有有限限的的情情况况下下，种种群群的的增增长长表表现现为为S S型，这样的增长称为逻辑斯谛增长型，这样的增长称为逻辑斯谛增长。1、逻辑斯谛增长、逻辑斯谛增长生物奥赛A. 种种群群增增长长有有一一个个环环境境条条件件所所允允许许的的最最大大值值，称称为为环环境境容容量量或或承承载载力力，记记作作K。当种群大小增至当种群大小增至K时，种群不再增长。时，种群不再增长。 B. 随随着着种种群群密密度度上上升升，种种群群增增长长率率逐逐渐渐按按比比例例降降低低，即即每每增增加加一一个个个个体体的的影影响响是是1/K（种群增长受密度的制约）。（种群增长受密度的制约）。1.1、逻辑斯谛增长的条件和模型1.1.1条件（假定）生物奥赛dN/dt=rN (K-N)/K模型的意义：模型的意义： 与与指指数数方方程程相相比比，该该方方程程新新增增添添了了一一个个因因子子(K-N)/K，它它是是瞬瞬时时增增长长率率r的的修修正正因因子子，随随密密度度增增加加，r按按比比例例下下降降。修修正正项项(K-N)/K所所代代表表的的生生物物学学含含义义是是“剩剩余余空间空间”或称或称“未利用的增长机会未利用的增长机会”。1.1.2、模型生物奥赛 种群数量由小到大，修正项种群数量由小到大，修正项(K-N)/K由由1向向0变化，表示种群变化，表示种群增长的剩余空间逐渐变小，种群增长的剩余空间逐渐变小，种群潜在的可实现程度逐渐降低，并潜在的可实现程度逐渐降低，并且，且，N每增加每增加1，这种抑制就增加，这种抑制就增加1/K，因此，将这种抑制性影响，因此，将这种抑制性影响称为拥挤效应（环境阻力）。称为拥挤效应（环境阻力）。 生物奥赛 当当Nt=K/2时时，曲曲线线处处于于一一个个拐拐点点。在在此此拐拐点点上上，dN/dt最最 大大 。 在在 到到 达达 拐拐 点点 以以 前前 ，dN/dt随随种种群群增增加加而而上上升升，称称为为正正加加速速期期；在在到到达达拐拐点点以以后后，dN/dt随随种种群群增增加加而而下下降降，称称为负加速期。为负加速期。生物奥赛 密密度度的的增增加加及及其其对对种种群群增增长长率率的的反反馈馈作作用用不不是是同同时时发发生生的的，二二者者间间存存在在时时滞滞，常常见见的的有有反反应应时时滞滞和和生生殖殖时时滞滞等等。时时滞滞越越长长，种种群群越越不不稳稳定定。有有时时滞滞的的种种群群常常在在达达到环境容纳量时出现波动或振荡。到环境容纳量时出现波动或振荡。生物奥赛 根根据据逻逻辑辑斯斯谛谛模模型型,当当种种群群数数量量Nt=K/2时时,种种群群增增长长速速度度（单单位位时时间间增增加加的的个个体体数数）最快最快,此时种群的增长速度为：此时种群的增长速度为： dN/dt=d(K/2)/dt=r(K/2)K-(K/2)/K =rK/2(1/2)=rK/4=MSY因因此此我我们们定定义义,最最大大可可持持续续收收获获量量(MSY)等等于于rK/4.逻辑斯谛增长模型可以用来确定资源生逻辑斯谛增长模型可以用来确定资源生物的最大可持续收获量物的最大可持续收获量(MSY)生物奥赛例例如如,生生活活于于南南极极的的蓝蓝温温鲸鲸,环环境境容容纳纳量量(K)为为150000头头,种种群群增增长长率率(r)为为0.053头头/头年头年,那么那么,种群增长最快时的种群数量为种群增长最快时的种群数量为:NMSY=K/2=150000/2=75000头头最大可持续收获量：最大可持续收获量： MSY=rK/4=(1500000.053)/4=2000头头/年年即即 ,在在 种种 群群 数数 量量 75000头头 时时 ,捕捕 捞捞 约约2.7%(2000头头)最最适适宜宜。大大于于NMSY可可多多捕捕,少少于于NMSY 要少捕。要少捕。生物奥赛2、种群数量的相对稳定性、种群数量的相对稳定性种群在种群在K值附近波动，具有一定的值附近波动，具有一定的相对稳定性，这种稳定性因种而异。相对稳定性，这种稳定性因种而异。生物奥赛 按按其其对对种种群群表表现现型型的的选选择择结结果果，可可以以将将自自然选择分为三类：然选择分为三类：稳稳定定选选择择：环环境境条条件件对对靠靠近近种种群群数数量量特特征征分分布布中中间间的的个个体体有有利利，“淘淘汰汰”两两侧侧的的极极端端个个体体，选择属于稳定型的。如出生体重。选择属于稳定型的。如出生体重。定定向向选选择择：当当选选择择对对一一侧侧的的“极极端端”个个体体有有利利时时，种种群群的的平平均均值值向向这这一一侧侧移移动动。这这可可能能是是基基因型变化最快的一类。大部分人工选择。因型变化最快的一类。大部分人工选择。分分裂裂选选择择：当当选选择择对对两两侧侧的的“极极端端”个个体体有有利利时，时，“中间中间”个体被淘汰，使种群分成两部分。个体被淘汰，使种群分成两部分。3、自然选择的类型、自然选择的类型生物奥赛 物物种种形形成成（形形成成新新物物种种）是是选选择择进进化化的的关关键键。关关于于物物种种形形成成的的过过程程多多数数学学者者接接受受“地地理理物种形成说物种形成说”。形成过程如下：。形成过程如下： 地地理理隔隔离离：地地理理屏屏障障将将两两个个种种群群隔隔开开，种种群间个体和基因交流受阻。群间个体和基因交流受阻。 独独立立进进化化：地地理理隔隔离离的的种种群群各各自自独独立立地地进进化，适应各自的特殊环境。化，适应各自的特殊环境。 生生殖殖隔隔离离机机制制的的建建立立：由由于于长长期期的的地地理理隔隔离离和和种种群群的的变变异异，假假如如地地理理隔隔离离屏屏障障消消失失，两两个个种种群群之之间间建建立立了了生生殖殖隔隔离离，使使得得基基因因交交流流受受阻，形成了两个物种。阻，形成了两个物种。4、物种形成、物种形成生物奥赛 各各种种生生物物所所特特有有的的生生活活史史（种种群群生生态态特特征征：如如出出生生率率、寿寿命命、大大小小和和存存活活率率等等）被被视视为为进进化化过过程程中中获获得得的的生生存存对对策策-进进化化对对策。该对策称为生态对策或生活史对策。策。该对策称为生态对策或生活史对策。 生态对策包括生殖对策、取食对策、生态对策包括生殖对策、取食对策、逃避捕食对策、扩散对策等多种对策。逃避捕食对策、扩散对策等多种对策。1962年年Mac Arthur首先根据种群动态的两首先根据种群动态的两个综合性指标（个综合性指标（r & K），将种群分为），将种群分为r-选选择者择者和和K-选择者选择者，较全面地反映了生态对策，较全面地反映了生态对策的多个方面。的多个方面。 5、进化对策、进化对策生物奥赛生物奥赛 生物在进化过程中，向着两个方向生物在进化过程中，向着两个方向分化，分化，r-对策者向着小型化、高出生率、对策者向着小型化、高出生率、大量繁殖的方向发展，以量取胜，高扩大量繁殖的方向发展，以量取胜，高扩散能力在进化上是有利的，严酷的生境散能力在进化上是有利的，严酷的生境有利于这类种群，大多数先锋生物属于有利于这类种群，大多数先锋生物属于这类种群。这类种群。K-对策者向相反的方向发对策者向相反的方向发展，遇强烈干扰后，恢复能力差，易绝展，遇强烈干扰后，恢复能力差，易绝灭，分布于稳定的生境，顶级生物属于灭，分布于稳定的生境，顶级生物属于该类。该类。 生物奥赛 Lotka和和Volterra分分别别提提出出了了种种间间竞竞争争模模型型。他他们们以以逻逻辑辑斯斯谛谛增增长长模模型型为为基基础础，引引入入了了竞竞争争系系数数（，）。为为种种群群1的的竞竞争争系系数数，表表示示在在种种群群1的的环环境境中中，每每增增加加一一个个种种群群2个个体体对对种种群群1所所产产生生的的密密度度效效应应。在在种种群群1的的环环境境容容纳纳量量（K1）中中，除除有有N1占占据据外外，还还有有N2的的空空间间或或资资源源被被种种群群2所所占占用用了了。显显然然，越越小小，种种群群1的的竞竞争争力力越越强强；越越大大，种种群群2的的种种间间竞竞争争力力越越强。那么种群强。那么种群1的增长模型变为：的增长模型变为： dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1)同理，种群同理，种群2的增长模型为：的增长模型为： dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2)6、种间竞争模型、种间竞争模型6.1、模型生物奥赛 A.种种群群1取取胜胜，种种群群2被被排排挤挤掉掉。K1K2/, K2K1/ B.种种群群2取取胜胜，种种群群1被被排排挤挤掉掉。K1K1/ C.两两种种群群稳稳定定地地共共存存。 K1K2/, K2K2/, K2K1/6.2、竞争结果：生物奥赛 1/K1和和1/K2分分别别为为种种群群1和和2的的种种内内竞竞争争强强度度，K1越越大大，种种群群1的的种种内内竞竞争争强度越小，反之亦然。强度越小，反之亦然。 而而/K1是种群是种群2对种群对种群1的种间竞争强的种间竞争强度的指标；度的指标；/K2称为种群称为种群1对种群对种群2的种的种间竞争强度的指标。间竞争强度的指标。越大，种群越大，种群1对资对资源或空间的需要量越大，种间竞争能力源或空间的需要量越大，种间竞争能力越弱，越弱，K1越小，种群越小，种群1的可利用资源越的可利用资源越小，种间竞争力越弱，那么小，种间竞争力越弱，那么/K1越大，越大，种群种群1的种间竞争力越弱。的种间竞争力越弱。 6.3、原因分析生物奥赛A.A.种群种群1 1取胜，种群取胜，种群2 2被排挤掉。被排挤掉。K1K2/，即即1/K1/K2，种种群群1的的种种内竞争强度小于种间竞争强度。内竞争强度小于种间竞争强度。K2/K1，种种群群2的的种种内竞争强度大于种间竞争强度。内竞争强度大于种间竞争强度。 B.B.种群种群2 2取胜，种群取胜，种群1 1被排挤掉。被排挤掉。K1K1/，与与第第一一种种情情况况相相反。反。生物奥赛C.两种群稳定地共存。两种群稳定地共存。K1/K2；K2/K1，两两种种群群的的种种内竞争强度都大于种间竞争。内竞争强度都大于种间竞争。D.两种群不稳定地共存。两种群不稳定地共存。K1K2/, K2K1/，与第三种情况相，与第三种情况相反，二者种间竞争剧烈，表现为不稳反，二者种间竞争剧烈，表现为不稳定。定。 生物奥赛1 1、种类组成的数量特征、种类组成的数量特征 为为了了说说明明群群落落特特征征，必必须须研研究究不不同同种种的的数数量量关关系系。对对种种类类组组成成进进行行数数量量分分析析，是是近近代代群群落落分分析析技技术术的基础。的基础。群落生态学群落生态学 生物奥赛1.1多度(abundance)多度是对物种个体数目多少的一种估测指标，多用于群落野外调查。国内多采用Drude的七级制多度，即：Soc(Sociales)极多，植物地上部分郁闭Cop(Copiosae)3数量很多Cop2数量多Cop1数量尚多Sp(Sparsal)数量不多而分散Sol(Solitariae)数量很少而稀疏Un(Unicum)个别或单株生物奥赛1.2、密度(density)指单位面积或单位空间内的个体数。一般对乔木，灌木和丛生草本以植株或株丛计数，根茎植物以地上枝条计数。样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比称做相相对对密密度度(relativedensity)。某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比称为密度比密度比(densityratio)。生物奥赛1.3、 盖 度 (cover degree， 或coverage)是指植物的地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影盖度。后来又出现了“基盖度”的概念，即植物基部的覆盖面积。对于草 原 群 落 ， 常 以 离 地 面 1英 寸(2.54cm)高度的断面计算；对森林群落，则以树木胸高(1.3m处)断面积计算。基盖度也称真盖度。乔木的基盖度特称为显著度(dominant)。生物奥赛盖度可分为种盖度(分盖度)，层盖度(种组盖度)、总盖度(群落盖度)。林业上常用郁闭度来表示林木层的盖度。通常，分盖度或层盖度之和大于总盖度。群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比，即相对盖度相对盖度。某一物种的盖度占盖度最大物种的盖度的百分比称为盖度比盖度比(coverratio)。生物奥赛1.4、频度(frequency) 即即某某个个物物种种在在调调查查范范围围内内出出现现的的频频率率。常按包含该种个体的样方数占全部样方数的百分比采计算，即：频频度度= =某某物物种种出出现现的的样样方方数数样样方方总总数数100100生物奥赛瑙基耶尔（Raunkiaer）频度定律：将植物群落中不同物种的频度以20划分为A、B、C、D、E五个不同的级别，五个频度级之间的关系是：ABCD30m)，中高位芽植物(830m)，小高位芽植物(28m)与矮高位芽植物(25cm2m)。生物奥赛(2)地上芽植物(Chamaephytes)更新芽位于土壤表面之上，25cm之下之下，多为半灌木或草本植物。(3)地面芽植物(Hemicryptophytes)又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地近地面土层内面土层内，冬季地上部分全枯死，即为多年生草本植物。生物奥赛(4)隐芽植物(Cryptophytes)更新芽位于较较深深土土层层中中或或水水中中，多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。(5)一年生植物(Therophytes)以种子越冬以种子越冬。生物奥赛生物奥赛制定生活型谱的方法：首先统计整个地区的全部植物种类，列出植物名录，确定每种植物的生活型，最后对生活型进行规类。在在不不同同的的气气候候区区域域，生生活活型型的的组组成成存存在在显显著著差差异异：在在潮潮湿湿的的热热带带地地区区，以以高高位位芽芽为为主主；在在干干旱旱的的草草原原和和沙沙漠漠，一一年年生生植植物物最最多多；温温带带和极地，地面芽植物占多数。和极地，地面芽植物占多数。生物奥赛动动物物的的生生活活型型例如兽类中有飞行的(如蝙蝠)，滑翔的(如鼯鼠)，游泳的(如鲸、海豹)，地下穴居的(如鼹)，地面奔跑的(如鹿，马)等，它们各有各的形态、生理、行为和生态特征，适应于各种生活方式。但动动物物生生活活型并不能决定陆地群落的外貌和结构型并不能决定陆地群落的外貌和结构。水水生生群群落落浮游生物个体小，分散，一般不形成大的结构。只有海底的群落，其外貌才有明显区别，如珊瑚礁、各种(星状，羽状，扇状)腔肠动物、以及海星等棘皮动物等。生物奥赛3.1.2层片(synusia)层片作为群落的结构单元，是在群落产生和发展过程中逐步形成的。层片一词系瑞典植物学家H.Gams(1918)首创。他将层片划分为三级：第第一一级级层片是同种个体的组合，第第二二级级层层片片是同同一一生生活活型型的的不不同同植植物物的的组组合合，第第三三级级层片是不同生活型的不同种类植物的组合。生物奥赛前苏联著名植物群落学家B.H.苏卡乔夫(1957)指出：“层片具有一定的种类组成，这些种具有一定的生态生物学一致性，而且特别重要的是它具有一定的小环境，这种小环境构成植物群落环境的一部分”。现在人们一般将其定义为：层层片是指由相同生活型和相似生态要片是指由相同生活型和相似生态要求的种组成的机能群落求的种组成的机能群落。生物奥赛3.23.2、群落的、群落的垂直垂直垂直垂直结构结构群落的垂直结构，主要指群落分层现象。陆陆地地群群落落的分层，与光光的利用有关。森林群落的林冠层吸收了大部分光辐射，往下光照强度渐减，并依次发展为林冠层，下木层，灌木层，草本层和地被层等层次。生物奥赛层(1ayer)的分化主要决定于植物的生活型。也可以说，陆生群落的垂直结构是不同高度不同高度的植物或不同生活型的植物不同生活型的植物在空间上垂直排列的结果。温带夏绿阔叶林的地上成层现象最为明显，寒温带针叶林的成层结构简单，而热带雨林的成层结构最为复杂。生物奥赛生生物物群群落落的的分分层层包包括括地地上上分分层层和和地地下下分分层层。地上分层可以充分利用阳光和空间。地下分层由不同植物的根系在土壤中达到的深度不同引起的，最大的根系生物量集中在表层。地下分层可以充分利用土壤中的营养和水分。成层结构显著提高了生物利用环境资源的能力。生物奥赛生物群落中动物的分层现象也很普遍，动物之所以有分层现象，主主要要与与食食物物有有关关。因为群落的不同层次提供不同的食物；其次还与不同层次的微气候条件有关。生物奥赛某些水生动物也有分层现象，影响浮游动物垂直分布的原因主要决定于阳光、温度、食物和含氧量等。多数浮游动物一般是趋向弱光的，因此，它们白天多分布在较深的水层，而在夜间则上升到表层活动，此外，在不同季节也会因光照条件的不同而引起垂直分布的变化。生物奥赛3.33.3、群落的水平结构、群落的水平结构群群落落的的水水平平结结构构是是指指群群落落的的配配置置状状况况或或水水平平格格局局，有有人人称称之之为为群群落落的的二二维维结结构构。其其主主要要特特征征就就是是镶嵌性(mosaic)。两个层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块相间，我们称之为镶嵌性。生物奥赛每一个斑块就是一个小群落（microcoense），它们彼此组合，形成了群落的镶嵌性。群落内部环群落内部环境因子的不均匀性境因子的不均匀性，例如小地形和微地形的变化，土壤湿度和厚度的差异以及人与动物的影响，是形成群落镶嵌性的主要原因。生物奥赛3.4、群落的时间结构 不同植物种类的生命活动在时间上的差异，就导致了群落的结构在时间上的相互更替，形成了群落的时间结构。 群落的时间结构包括植物群落周期性变化以及动物的季节性变化。生物奥赛群落结构周期性的变化是指随着气候季节性交替，群落呈现不同的外貌，这就是季相季相。草原群落中动动物物的的季季节节性性变变化化也十分明显，这是草原动物季节性活动的显著特征，也是它们对于环境的良好适应。生物奥赛3.53.5、群落交错区与边缘效应群落交错区与边缘效应 群群落落交交错错区区( (ecotone) )又称生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。 是相邻生态系统之间的过渡带，其特征是由相邻生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定的。生物奥赛 可以认为，群落交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地带，在这里群落中种的数目及一些种群密度比相邻群落大。群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势被称为边缘效应边缘效应(edge effect(edge effect) )。生物奥赛在群落交错区往往包含两个重叠群落中所有的一些种以及交错区本身所特有的种，这是因为群落交错区的环境条件比较复杂，能为不同生态类型的植物定居，从而为更多的动物提供食物，营巢和隐蔽条件。因此，有人建议通通过过增增加加群群落落交交错错区区数数量量或或边边缘缘长长度度以以增增加加边边缘缘效应，提高野生动物产量效应，提高野生动物产量。生物奥赛4.1竞争对群落结构的影响：竞竞争争导致群落生态位的分化，因此对群落结构的形成具有至关重要的作用。4 、影响群落结构的、影响群落结构的 生物因素生物因素生物奥赛 群落中的种间竞争出现在生态位比较接近的种类之间。通通常常将将群群落落中中以以同同一一方方式式利利用用共共同同资资源源的的物物种种集集团团，称称为为同同资资源源种种团团。同资源种团内的竞争非常激烈，他们占有同一功能地位，是等价种。如果一个种由于某种原因从群落中消失，别的种就可能取而代之。生物奥赛 关键种（keystonespecies）关键种对群落具有重要和不均衡的影响。关键种的缺失，会引起某些其他物种的灭绝和多度的剧烈变化，对群落结构造成重大影响。生物奥赛4.2、捕食对群落结构的影响捕食对形成群落结构的作用，视捕食者是泛化种泛化种还是特化种特化种而异。生物奥赛泛化捕食者泛化捕食者兔把有竞争力的植物种吃掉，可以使竞争力弱的种生存，所以多样性提高。但食草压力过高时，植物种数又随之降低，因为兔不得不吃适口性低的植物。因此，植物多样性与泛化捕食者捕食强度的关系呈单峰曲线。生物奥赛另一方面，即使是完全泛化的完全泛化的捕食者捕食者，像割草机一样，对不同种植物也有不同影响，这决定于被食植物本身恢复的能力。生物奥赛具具选选择择性性的的捕捕食食者者对群落结构的影响与泛化捕食者不同。如果被选择的喜食种属于优势种，则捕食能提高多样性。如果捕食者喜食的是竞争上占劣势的种类，则结果相反，捕食降低了多样性。生物奥赛特化的捕食者特化的捕食者与群落的其他部分在食物联系上是存在一定程度的隔离的。与选择性的捕食者的作用相似，如果捕食的种属于劣势种类，则捕食降低了多样性；如果捕食优势种，则捕食能提高多样性，但捕食能力很强时，多样性下降。生物奥赛 特化种很易控制被食物种，因此它们是进行生物防治、可供选择的理想对象。当其被食者成为群落中的优势种时，引进这种特化捕食者能获得非常有效的生物防治效果。生物奥赛5 5、群落的动态、群落的动态、群落的动态、群落的动态动态(dynamics)一词包含的意义十分广泛，生物群落的动态至少生物群落的动态至少应包括三方的内容：应包括三方的内容：群落的内部群落的内部动态动态(包括季节变化与年际间变化包括季节变化与年际间变化)；群落的演替；群落的演替；地球上生物群地球上生物群落的进化。落的进化。生物奥赛5.1群落的内部动态5.1.1生物群落的季节动态 环境条件(特别是气候)周期性变化引起生物群落的季节变化，并与生物种的生活周期关联。群落的季节动态是群落本身内内部部的变化，并不影响整个群落的性质，称为群落的内部动态内部动态。生物奥赛5.1.25.1.2生物群落的年变化生物群落的年变化在不同年度之间，生物群落常有明显的变动。这种变动也限于群落内部的变化，不产生群落的更替现象，一般称为波动波动(fluctuation)。生物奥赛群落的波动多数是由群落所在群落的波动多数是由群落所在地区气候条件的不规则变动引起的，地区气候条件的不规则变动引起的，其特点是群落区系成份的相对稳定其特点是群落区系成份的相对稳定性，群落数量特征变化的不定性以性，群落数量特征变化的不定性以及变化的可逆性及变化的可逆性。根据群落变化的形式形式，可将波动划分为以下3种类型：生物奥赛（l）不明显波动不明显波动：群落各成员的数量关系变化很小，群落外貌和结构基本保持不变。这种波动可能出现在不同年份的气象、水文状况差不多一致的情况下。生物奥赛（2）摆动性波动摆动性波动：群落成份在个体数量和生产量方面的短期变动(15年)，它与群落优势种的逐年交替有关。生物奥赛（3）偏途性波动偏途性波动：是气候和水份条件的长期偏离而引起一个或几个优势种明显变更的结果。通过群落的自我调节作用，群落还可回复到接近于原来的状态。这种波动的时期可能较长(510年)。生物奥赛虽虽然然群群落落波波动动具具有有可可逆逆性性，但但这这种种可可逆逆是是不不完完全全的的，而而只只是是向向平平衡衡状状态态靠近。靠近。生物奥赛5.25.2生物群落的演替生物群落的演替5.2.1演替的概念 生生物物群群落落演演替替( (succession) )，就就是是指指在在某某一一地地段段上上的的生生物物群群落落发发生生变变化化的的过过程程中中，由由低低级级到到高高级级、由由简简单单到到复复杂杂、一一个个阶阶段段接接着着一一个个阶阶段段、一一种种生生物物群群落落被被另另一一种种生生物物群落所取代的自然演变现象。群落所取代的自然演变现象。生物奥赛生物奥赛5.2.2演替系列（1）水生演替系列（淡水湖）： 自由漂浮植物阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段直立水生植物阶段湿生草本植物阶段木本植物阶段。生物奥赛（2）旱生演替系列：地衣植物群落阶段苔藓植物群落阶段草本植物群落阶段灌木群落阶段乔木群落阶段。生物奥赛5.2.3演替方向生物群落的演替方向可以分为：进展演替（progressivesuccession）和逆行演替（regressivesuccession）生物奥赛进展演替进展演替：结构由简单到复杂；资源利用由不充分到充分；生产力逐步增高；环境逐步中生化；群落对外部环境的影响逐步加强。逆行演替逆行演替：结构简单化；资源利用由不充分；生产力逐步下降；环境逐步旱生化；群落对外部环境的改造轻微。生物奥赛5.2.4演替顶极学说演 替 的 顶 极 学 说 (climaxtheory)是英美学派提出的。目前，有关演替顶极理论主要有3种：单元顶极论、多元顶极论和顶极格局假说。生物奥赛（1）单元顶极论(monoclimaxhypothesis)Clements指出：演演替替就就是是在在地地表表上上同同一一地地段段顺顺序序地地分分布布着着各各种种不不同同植植物物群群落落的的时时间间过过程程。任任何何一一类类演演替替都都经经过过迁迁移移、定定居居、群群聚聚、竞竞争争、反反应应、稳稳定定6个个阶阶段段。到到达达稳稳定定阶阶段段的的植植被被，就就是是和和当当地地气气候候条条件件保保持持协协调调和和平平衡衡的的植植被被。这这是是演演替替的的终终点点，这个终点就称为演替顶极这个终点就称为演替顶极 。生物奥赛在同一气候区内，无论演替初期的条件如何，植被总是趋向于减轻极端情况而朝向顶极方向发展，从而使得生境适合于更多的生物生长。演替可以从各种地境上开始，在演替过程中植物群落间的差异会逐渐缩小，逐渐趋向一致。因而，水生型和旱生型的生境，最终都趋向于中生型的生境，并均会发展成为一个相对稳定的气候气候顶极顶极(C1imaticC1imax)。生物奥赛（2）多元顶极论(polyclimaxtheory)英国的A.G.Tansley(1954)认为：如如果果一一个个群群落落在在某某种种生生境境中中基基本本稳稳定定，能能自自行行繁繁殖殖并并结结束束它它的的演演替替过过程程，就就可可看看作作顶顶极极群群落落。在在一一个个气气候候区区域域内内，群群落落演演替替的的最最终终结结果果，不不一一定定都都汇汇集集于于一一个个共共同同的的气气候顶极终点。候顶极终点。生物奥赛 除了气候顶极之外，还可有除了气候顶极之外，还可有土土壤顶极、地形顶极、火烧顶极、动壤顶极、地形顶极、火烧顶极、动物顶极；同时还可存在一些复合型物顶极；同时还可存在一些复合型的顶极，的顶极，如地形土壤顶极和火烧-动物顶极等等。一个植物群落只要在某一种或一个植物群落只要在某一种或几种环境因子的作用下在较长时间几种环境因子的作用下在较长时间内保持稳定状态，都可认为是顶极内保持稳定状态，都可认为是顶极群落。群落。生物奥赛由此可见，不论是单元顶极论还是多元顶极论：a.都承认顶顶极极群群落落是经过单单向向变变化化而达到稳定状态的群落；b.而顶极群落在时间上的变化和空间上的分布，都是与与生生境相适应境相适应的的。生物奥赛两者的不同点不同点在于：单元顶极论认为，只有气候才是演替的决定因素，其他因素都是第二位的，但可以阻止群落向气候顶极发展；多元顶极论则认为，除气候以外的其他因素，也可以决定顶极的形成。单元顶极论认为，在一个气候区域内，所有群落都有趋同性的发展，最终形成气候顶极；而多元顶极论不认为所有群落最后都会趋于一个顶极。生物奥赛（3）顶极格局假说(climax-patternhypothesis) Whittaker1953年提出：在任何一个区域内，环境因子都是连续不断地变化的。随着环境梯度的变化，各种类型的顶极群落，如气候顶极、土壤顶极，不是截然呈离散状态，而是连续变化的，因而形成连续的顶极类型，构成一个顶极群落连续变化的格局。生物奥赛在这个格局中，分布最广泛且通常位于格局中心的顶极群落，叫做优势顶极优势顶极(prevailingclimax)，它是最能反映该地区气候特征的顶极群落，相当于单元顶极论的气候气候顶极顶极。生物奥赛1.食物链和食物网食物链和食物网由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长，一般有45个环节构成。生态系统生态学生态系统生态学 生物奥赛 在生态系统中，生物成分之在生态系统中，生物成分之间通过能量传递关系存在着一种间通过能量传递关系存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系错综复杂的普遍联系，这种联系象是一个无形的网把所有生物都象是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就着某种直接或间接的关系，这就是食物网是食物网(foodweb)。生物奥赛一个一个复杂复杂的食物网是使生的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件态系统保持稳定的重要条件，一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。生物奥赛食物链的类型在生态系统中都存在着三种主要的食物链，捕捕 食食 食食 物物 链链 (grazing food chain)和和碎碎屑屑食食物物链链( detrital food chain)和寄生食物链。和寄生食物链。生物奥赛生物奥赛捕捕食食食食物物链链虽然是人们最容易看到的，但它在在陆陆地地生生态态系系统统和和很很多多水水生生生生态态系系统统中中并并不不是是主主要要的的食食物物链链,只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能流的主要渠道，在陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食食物链。生物奥赛 一般说来，生态系统中的能量在沿着捕食食物链的传递过程中，每每从从一一个个环环节节到到另另一一个个环环节节，能能量量大大约约要要损损失失9090，也也就就是是能能量量转转化化效效率率大大约约只只有有10%10%。生物奥赛 越是处在食物链顶端的动物，数量越少、生物量越小，能量也越少，而顶位肉食动物数量最少，以致使得不可能再有别的动物以它们为食，因为从它们身上所获取的能量不足以弥补为搜捕它们所消耗的能量。生物奥赛一般说来，能量从太阳开始沿着捕食食物链传递几次以后就所剩无几了，所以食物链一般都很短，通常只由45个个环节构成，很少有超过6个环节的。生物奥赛在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中，生物量的大部分不是被取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通过碎屑食物链碎屑食物链为主。 生物奥赛由于寄生物的生活史很复杂，所以寄生食物链也很复杂。例如，小蜂把卵产在姬蜂或寄生蝇的幼虫体内，而后者又寄生于其他昆虫幼虫体内。在这些寄生食物链内，寄主的体积最大，沿着食物链寄生物的数量越来越多，体积越来越小（同捕食食物链不同）。生物奥赛2 2、营养级和生态金字塔、营养级和生态金字塔 营营养养级级（trophiclevels）是指指处处于于食食物物链链某某一一环环节节上上的的所所有有生生物物种种的的总总和和。因因此此，营营养养级级之之间间的的关关系系不不是是指指一一种种生生物物与与另另一一种种生生物物之之间间的的营营养养关关系系，而而是是指指一一类类生生物物与与处处在在不不同同营营养养层层次次上上另另一一类类生生物物之之间的关系间的关系。生物奥赛 生产者生产者的绿色植物和所有自养生物构成了第一个营养级第一个营养级。所有以生产者(主要是绿色植物)为食的动物都属于第二个营养级第二个营养级，即植食动物营养级。第三个营养第三个营养级级包括所有以植食动物为食的肉食动物。以此类推，还可以有第四个营养级(即二级肉食动物营养级)和第五个营养级等。生物奥赛 生生 态态 金金 字字 塔塔 （ ecologicalpyramids）是是指指各各个个营营养养级级之之间间的的数数量量关关系系，这这种种数数量量关关系系可可采采用用生生物物量量单单位位、能能量量单单位位和和个个体体数数量量单单位位，采采用用这这些些单单位位所所构构成成的的生生态态金金字字塔塔就就分分别别称称为为生生物物量量金金字字塔塔、能能量量金金字字塔塔和数量金字塔。和数量金字塔。 生物奥赛 数量金字塔数量金字塔是以生物的个体数量表示每一营养级。生物生物量金字塔量金字塔以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量。能量金字塔能量金字塔是利用各营养级所固定的总能量值的多少来构成的生态金字塔。生物奥赛 数量金字塔和生物量金字塔在某些生态系统中可以呈倒金字塔形，但能量金字塔绝不会这样，因为生产者在单位时间单位面积上所固定的能量绝不会少于靠吃它们为生的植食动物所生产的能量；同样，肉食动物所生产的能量是靠吃植食动物获得的，因此依据热力学第二定律，它们的能量也绝不会多于植食动物。 生物奥赛一般说来，不同的营养级在单位时间单位面积上所固定的能量值是存在着巨大差异的。能量随着从一个营养级到另一个营养级的流动是逐渐减少的，所以，营养级一般不超过6个。能量金字塔不仅可以表明流经每一个营养级的总能量值，而且更重要的是可以表明各种生物在生态系统能量转化中所起的实际作用。生物奥赛3、生态效率 生态效率（生态效率（ecological efficiencies）是）是指各种能流参数中的任何一个参数在营养级指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。之间或营养级内部的比值关系。 I (摄取或吸收摄取或吸收)：表示一个生物(生产者，消费者或腐食者)所摄取的能量；对植物来说，I代表被光合作用色素所吸收的日光能值。 A (同化同化)：表示在动物消化道内被吸收的能量(吃进的食物不一定都能吸收)。对分解者来说是指细胞外产物的吸收；对植物来说是指在光合作用中所固定的日光能，即总初级生产量(GP)。生物奥赛 R (呼吸呼吸)：指在新陈代谢和各种活指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。动中所消耗的全部能量。 P (生产量生产量)：代表呼吸消耗后所净剩的能量值，它以有机物质的形式累积在生态系统中。对植物来说，它是指净初级生产量(NetProduction)；对动物来说，它是同化量扣除维持消耗后的生产量，即P=A-R。生物奥赛生物奥赛 利用以上这些参数可以计算生态系统中能利用以上这些参数可以计算生态系统中能流的各种效率：流的各种效率：生物奥赛 通过对以上公式的比较可以发现，林德曼效率相当于林德曼效率相当于同化效率、生长效率与利用效率的乘积。即：生物奥赛但也有学者把营养级间的同化能量之比值视为林德曼效率，即：生物奥赛 多个生态系统中，多个生态系统中，林德曼效率似乎是一个林德曼效率似乎是一个常数，即常数，即10%，生态学家通常把，生态学家通常把10%的林德曼的林德曼效率看成是一条重要的生态学规律效率看成是一条重要的生态学规律。 一般说来，大型动物的生长效率要低于一般说来，大型动物的生长效率要低于小型动物，老年动物的生长效率要低于幼年小型动物，老年动物的生长效率要低于幼年动物。肉食动物的同化效率要高于植食动物。动物。肉食动物的同化效率要高于植食动物。但随着营养级的增加，呼吸消耗所占的比例但随着营养级的增加，呼吸消耗所占的比例也相应增加，因而导致在肉食动物营养级净也相应增加，因而导致在肉食动物营养级净生产量的相应下降生产量的相应下降。生物奥赛 当生态系统中某一成分发生变化的时当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈(feedback)。4、生态系统的反馈调节与生态平衡反馈有两种类型，即负反馈(negativefeedback)和正反馈(positivefeedback)。生物奥赛 负反馈负反馈(negativefeedback)是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。生物奥赛植植物物减减少少植植物物增增多多兔兔数数量量下下降降兔兔数数量量增增加加狼狼数数量量下下降降狼狼数数量量增增加加兔食物兔食物减少减少兔食物兔食物增多增多狼食物狼食物减少减少狼食物狼食物增多增多兔取食减少兔取食减少狼取食减少狼取食减少兔取食增加兔取食增加狼取食增加狼取食增加生物奥赛 正反馈正反馈(positivefeedback)是比较少见的，它的结果与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。生物奥赛湖湖泊泊受受到到污污染染鱼鱼类类死死亡亡污污染染程程度度加加剧剧鱼鱼类类数数量量减减少少生生态态系系统统崩崩溃溃生物奥赛 生态平衡是指生态系统通过发育和生态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状态，它包括调节所达到的一种稳定状态，它包括结结构构上的稳定、上的稳定、功能功能上的稳定和上的稳定和能量输入能量输入输出输出上的稳定。上的稳定。 因为生物个体在不断地进行更新，因为生物个体在不断地进行更新，能量流动和物质循环也在不间断地进能量流动和物质循环也在不间断地进行，行， 所以生态平衡是一种所以生态平衡是一种动态平衡。生物奥赛生态系统通过自我调节达到平衡的能力是有一定限度的，当外来干扰因素超过一定限度的时候，生态系统的调节功能就会受损，从而引起生态失调，甚至导致生态危机，从而威胁到人类的生存。生物奥赛5、初级生产量和生物量、初级生产量和生物量 绿色植物固定太阳能是生态系统中第绿色植物固定太阳能是生态系统中第一次能量固定，所以植物所固定的太阳能一次能量固定，所以植物所固定的太阳能或所制造的有机物质就称为初级生产量或或所制造的有机物质就称为初级生产量或第一性生产量第一性生产量( (primary production)primary production)。动。动物是靠消耗植物的初级生产量来合成自身物是靠消耗植物的初级生产量来合成自身物质，因此动物和其他异养生物的生产量物质，因此动物和其他异养生物的生产量就称为次级生产量或第二性生产量就称为次级生产量或第二性生产量(secondary production)(secondary production)。生物奥赛 在在初初级级生生产产量量中中，有有一一部部分分是是被被植植物物自自己己的的呼呼吸吸（R R）消消耗耗掉掉了了，剩剩下下的的部部分分才才以以有有机机物物质质的的形形式式用用于于植植物物的的生生长长和和生生殖殖，所所以以我我们们把把这这部部分分生生产产量量称称为为净净初初级级生生产产量量(net primary production，NP)，而而把把包包括括呼呼吸吸消消耗耗在在内内的的全全部部生生产产量量称称为为总总初初级级生生产产量量(gross primary production, GP)。这三者之间的关系是：这三者之间的关系是：GP=NP+R NP=GP-R生物奥赛 初初级级生生产产量量通通常常是是用用每每年年每每平平方方米米所所生生产产的的有有机机物物质质干干重重(gm2a)或或每每年年每每平平方方米米所所固固定定能能量量值值(Jm2a)表表示示，所所以以初初级级生生产产量量也也可可称称为为初初级级生生产产力力，它它们们的的计计算算单单位位是是完完全全一一样样的的，但但在在强强调调率率的的概概念念时时，应应当当使使用用生生产产力力。克克干干重重和和焦焦之之间间可可以以互互相相换换算算，其其换换算算关关系系依依动动植植物物组组织织而而不不同同，植植物物组组织织平平均均每每千千克克干干重重换换算算为为1.8104J，动动物物组组织织平平均均每每千千克克干干重重换换算算为为2.0104焦热量值。焦热量值。生物奥赛 在在某某一一特特定定时时刻刻调调查查时时，生生态态系系统统单单位位面面积积内内所所积积存存的的这这些些生生活活有有机机质质就就叫叫生生物物量量(biomass)。生生物物量量实实际际上上就就是是净净生生产产量量的的累累积积量量，生生物物量量的的单单位位通通常常是是用用平平均均每每平平方方米米生生物物体体的的干干重重(gm2) 或或平平均均每每平平方方米米生生物物体的热值体的热值(Jm2)来表示。来表示。生物奥赛 因为因为GP=NP+R 所以，所以， 如果如果 GP-R0，则生物量增加；，则生物量增加； 如果如果 GP-RR，NP为为正正值值，这这就就是是说说，净净生生产产量量中中除除去去被被动动物物取取食食和和死死亡亡的的一一部部分分，其其余余则则转转化化为为生生物物量量，因因此此生生物物量量将将随随时时间间推推移移而而渐渐渐渐增增加加，表表现现为为生生物物量量的的增增长长。当当生生态态系系统统的的演演替替达达到到顶顶极极状状态态时时，生生物物量量便便不不再再增增长长，保保持持一一种种动动态态平平衡衡(此此时时GP=R)。生物奥赛生物奥赛6、次级生产量的生产过程净初级生产量是生产者以上各营养级所需能量的唯一来源。次级生产是指动物和其他异养生物的生产，次级生产量的一般生产过程可概括于下面的图解中：生物奥赛生物奥赛上述图解是一个普适模型，它可应用于任何一种动物。可见能量从一个营养级传递到下一个营养级时往往损失很大。对一个动物种群来说，其能量收支情况可以用下列公式表示：C=A+FUA=P+RP=C-FU-R(C：从外界摄取的能量；FU：以排泄物的形式损失的能量)生物奥赛7.1、分解过程的性质生生态态系系统统的的分分解解(decomposition)是是死死有有机机物物质质的的逐逐步步降降解解过过程程。分分解解时时，无无机机的的元元素素从从有有机机物物质质中中释释放放出出来来，称称为为矿矿化化，它它与与光光合合作作用用时时无无机机营营养养元元素素的的固固定定正正好好是是相相反反的的过过程程。从从能能量量而而言言，分分解解与与光光合合也也是是相相反反的的过过程程，前前者者是是放放能能，后后者者是是贮贮能能。 分分解解作作用用实实际际上上是是一一个个很很复复杂杂的的过过程程，参参加加这这个个过过程程的的生生物物都都可可称称为为分分解解者者。所所以以分分解解者者世世界界，实实际际上上是是一一个个很很复复杂杂的的食食物物网网，包包括括食食肉肉动动物物、食食草动物、寄生生物和少数生产者草动物、寄生生物和少数生产者。7、生态系统中的分解生物奥赛森林枯枝落叶层中的部分食物网森林枯枝落叶层中的部分食物网生物奥赛 分分解解过过程程的的复复杂杂性性还还表表现现在在它它是是碎碎裂裂、异异化化和和淋淋溶溶三三个个过过程程的的综综合合。由由于于物物理理的的和和生生物物的的作作用用，把把尸尸体体分分解解为为颗颗粒粒状状的的碎碎屑屑称称为为碎碎裂裂；有有机机物物质质在在酶酶的的作作用用下下分分解解，从从聚聚合合体体变变成成单单体体，例例如如由由纤纤维维素素变变成成葡葡萄萄糖糖，进进而而成成为为矿矿物物成成分分，称称为为异异化化；淋淋溶溶则则是是可可溶溶性性物物质质被被水水所所淋淋洗洗出出来来，是是一一种种纯纯物物理理过过程程。在在尸尸体体分分解解中中，这这三三个个过过程程是是交交叉叉进进行行，相互影响的。相互影响的。 生物奥赛分解过程的特点和速率，决定于待待分分解解者者生生物物的的种种类类、分分解解资资源源的的质质量量和和分分解解时时的的理理化化环环境境条条件件三方面。三方面的组合决定分解过程每一阶段的速率。下面分别介绍这三者，从分解者生物开始。7.2、细菌和真菌 细菌和真菌成为有成效的分解者，主要依赖于生长型生长型和营养方式营养方式两类适应。生物奥赛（1）生长型微生物主要有群体生长和丝状生长两类生长型。前者如酵母和细菌，适应于在短时间内迅速地利用表面微生境，有利于侵入微小的孔隙和腔，因此适于利用颗粒状有机物质。后者如真菌和放线菌。丝状生长能穿透和入侵有机物质深部，但所需时间较长。生物奥赛（2）营养方式 微生物通过分泌细胞外酶，把底物分解为简单的分子状态，然后再被吸收。这种营养方式是很节能的营养方式。大多数真菌具分解木质素和纤维素的酶，它们能分解植物性死有机物质；而细菌中只有少数具有此种能力。但在缺氧和一些极端环境中只有细菌能起分解作用。所以细菌和真菌在一起，就能利用自然界中绝大多数有机物质和许多人工合成的有机物。生物奥赛8 8、生态系统中的能量流动、生态系统中的能量流动、生态系统中的能量流动、生态系统中的能量流动8.1、研究能量传递规律的热力学定律能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。一切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的转化，也就没有生命和生态系统。生态系统的重要功能之一就是能量流动，能量在生态系统内的传递和转化规律服从热力学的两个定律。生物奥赛 热热力力学学第第定定律律：“能量既不能消灭也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式”。因此热力学第一定律又称为能能量量守守恒恒定定律律。对生态系统来说也是如此，如光合作用：太能能输入了生态系统，表现为生态系统对太阳能的固定。 热热力力学学第第二二定定律律：在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传传递递和和转转化化过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量(自由能)外，总有一部分不能继续传递和作功而以以热热的的形形式式消消散散的的能能量量，这这部部分分能能量量使使系系统统的的熵熵和和无无序序性性增加。增加。生物奥赛 开开放放系系统统( (同同外外界界有有物物质质和和能能量量交交换换的的系系统统) )与与封封闭闭系系统统的的性性质质不不同同，它它倾倾向向于于保保持持较较高高的的自自由由能能而而使使熵熵较较小小，只只要要不不断断有有物物质质和和能能量量输输入入和和不不断断排排出出熵熵，开开放放系系统统便便可可维维持持一一种种稳稳定定的的平平衡衡状状态态。生生态态系系统统和和生生物物圈圈都都是是维维持持在在一一种种稳稳定定状状态态的的开开放放系系统统。低低熵熵的的维维持持是是借借助助于于不不断断地地把把高高效效能能量量降降解解为为低效能量来实现的。低效能量来实现的。 生物奥赛8.28.2、普适的生态系统能流模型、普适的生态系统能流模型生态系统的能量流动概括为如下普适的模型。绿色植物植食动物肉食动物顶级肉食动物微生物分解热能呼吸热能呼吸热能呼吸热能呼吸热能生物奥赛9.19.1、物质循环的特点、物质循环的特点 物物质质循循环环是是指指环环境境中中的的无无机机物物被被绿绿色色植植物物吸吸收收转转化化成成有有机机物物后后沿沿着着食食物物链链被被多多次次利利用用后后，又又被被分分解解者者分分解解成成无无机物返回到环境中去。机物返回到环境中去。 生态系统中的物质循环又称为生生物物地化循环地化循环(biogeochemicalcycle)。9、生态系统中的物质循环生物奥赛 能能量量流流动动和和物物质质循循环环的的性性质质不不同同：能量流经生态系统最终以热的形式消散，能量流动是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获得能量。而物质的流动是循环式的，各种物质都能以可被植物利用的形式重返环境。但这两个过程又是密切不可分的，因为能量是储存在有机分子键内，当能量通过呼吸过程被释放出来的同时，有机化合物就被分解并以较简单的物质形式重新释放到环境中去。生物奥赛生物奥赛9.29.2、物质循环的类型、物质循环的类型 物物质质循循环环可可分分为为三三大大类类型型，即即水水循循环环，气气体体型型循循环环(gaseous.cycles)和和沉沉积型循环积型循环(sedimentary cycles)。 气气体体型型循循环环：凡凡属属于于气气体体型型循循环环的的物物质质，其其分分子子或或某某些些化化合合物物常常以以气气体体形形式式参参与与循循环环过过程程，属属于于这这类类的的物物质质有有氧氧，二氧化碳、氮、氯、溴和氟等。二氧化碳、氮、氯、溴和氟等。生物奥赛 沉沉积积型型循循环环：参参与与沉沉积积型型循循环环的的物物质质主主要要是是通通过过岩岩石石的的风风化化和和沉沉积积物物的的分分解解转转变变为为可可被被生生态态系系统统利利用用的的营营养养物物质质，而而海海底底沉沉积积物物转转化化为为岩岩石石圈圈成成分分则则是是一一个个缓缓慢慢的的、单单向的物质移动过程，时间要以数千年计。向的物质移动过程，时间要以数千年计。 气气体体型型循循环环和和沉沉积积型型循循环环虽虽然然各各有有特特点点，但都受到能流的驱动，并都依赖于水的循环。但都受到能流的驱动，并都依赖于水的循环。 生物奥赛生物奥赛 人人类类的的生生活活，生生产产和和一一切切活活动动都都和和自自然然环环境境分分不不开开，和和生生物物界界密密切切相相关关。人人类类创创造造了了丰丰富富的的物物质质文文明明和和精精神神文文明明的的同同时时，也也对对其其赖赖以以生生存存环环境境造造成成了了一一定定程程度度的的破破坏坏，局局部部地地区区变变得得不不适适宜宜于于人人类类的的生生存存。特特别别是是毁毁灭灭性性的的资资源源利利用用、掠掠夺夺式式的的能能源源开开发发以以及及工工农农业业生生产产带带来来的的环环境境污污染染，引引起了人类社会的严重不安。起了人类社会的严重不安。应用生态学应用生态学 生物奥赛当今的环境问题已构成对人类生存环境的严重威胁。环境问题可以分为两两类类：1、环环境境污污染染：是指人为排放的有害有毒物质，破坏了环境的生态平衡，改变了原来生态系统的正常结构和功能，恶化了工农业生产和人类生活环境。污染物质又沿着食物链转移，富集而后进人人体，危害人类健康。2、生生态态环环境境的的破破坏坏：由于对自然资源的不合理开发利用而引起，突出表现在植被破坏，水土流失，土壤侵蚀和沙漠化、地面沉降等方面，造成生态失调，生物生产量急剧下降。环境问题环境问题生物奥赛 这这两两类类环环境境问问题题常常常常是是相相互互影影响响，形形成成复复合合效效应应，造造成成更更大大的的危危害害。一一般般说说来来，发发达达国国家家以以环环境境污污染染问问题题为为主主，发发展展中中国国家家更更多多的的是是生生态态环环境境的的破破坏坏。以以一一个个国国家家而而言言，城城镇镇工工业业区区以以前前者者为为主主，而而农农村村山山区区以后者为多。以后者为多。 我我国国是是一一个个发发展展中中国国家家，同同时时存存在在着着这这两两类类环环境境问问题题，而而且且都都相相当当严严重重。以以发发达达国国家家环环境境污污染染发发展展过过程程作作为为借借鉴鉴，应应该该有有充充分分的的预预见见性性，及及时时采采取取措措施施，以以避避免免出现环境危机和付出高昂的代价。出现环境危机和付出高昂的代价。生物奥赛二氧化碳和悬浮粒子都是大气中的自然组分，是决定地球温度以至气候的关键因素。有相当多的证据说明，人们向大气层输送的二氧化碳和悬浮粒子已影响了气候，未来将更趋严重。一、全球变暖与温室效应生物奥赛温室效应温室效应 在大气层中，二氧化碳像温室的玻璃顶罩在大气层中，二氧化碳像温室的玻璃顶罩一样，对光辐射是透澈无阻的，到达地球的大一样，对光辐射是透澈无阻的，到达地球的大部分光线被吸收并通过各种方式转化为热量，部分光线被吸收并通过各种方式转化为热量，热量最后以热辐射形式从地球再辐射出去。二热量最后以热辐射形式从地球再辐射出去。二氧化碳能够阻挡热辐射的通过。大气中的二氧氧化碳能够阻挡热辐射的通过。大气中的二氧化碳越多，热外流越受阻，从而地球温度也升化碳越多，热外流越受阻，从而地球温度也升得更高，这种现象称为温室效应。除二氧化碳得更高，这种现象称为温室效应。除二氧化碳以外，以外， 大气中的甲烷、氮氧化合物等气体浓大气中的甲烷、氮氧化合物等气体浓度的增加，都能引起类似的效应，但在全球增度的增加，都能引起类似的效应，但在全球增温作用中以二氧化碳为主，约占温作用中以二氧化碳为主，约占60%以上。以上。生物奥赛 悬悬浮浮粒粒子子 当当太太阳阳辐辐射射射射向向大大气气层层时时，有有一一部部分分从从云云的的上上表表面面、烟烟雾雾层层、尘尘埃埃粒粒子子等等物物质质上上反反射射向向太太空空，悬悬浮浮粒粒子子越越多多，大大气气层层反反射射越越多多，地地球球上上获获得得能能量量越越少少，温温度度越越低低。气气候候学学家家指指出出，地地球球的的正正常常反反射射率率大大约约为为3738%，每每增增加加l % 就就能能使使地地球球的的平平均均温温度度下下降降约约1.7。现现实实生生活活证证明明，异异常常火火山山的的活活动动增增加加尘尘埃埃在在大大气气层层中中停停留留的的时时间间与与较较冷的温度相关。冷的温度相关。 生物奥赛 从从20世纪世纪40年代至年代至60和和70年代，年代，在北半球悬浮粒子的增加，平均温在北半球悬浮粒子的增加，平均温度下降了，消除了二氧化碳增加的度下降了，消除了二氧化碳增加的温室效应。悬浮粒子在到达南半球温室效应。悬浮粒子在到达南半球之前会在大气层中沉降下来，人们之前会在大气层中沉降下来，人们观察到变冷趋势只存在于北半球。观察到变冷趋势只存在于北半球。生物奥赛 气气候候变变暖暖 自自从从工工业业革革命命开开始始，越越来来越越多多的的二二氧氧化化碳碳通通过过燃燃烧烧矿矿物物燃燃料料、从从事事农农业业开开垦垦、砍砍伐伐并并焚焚烧烧森森林林而而进进入入大大气气，使使大大气气中中的的二二氧氧化化碳碳浓浓度度逐逐渐渐升升高高。据据测测算算，目目前前，大大气气中中二二氧氧化化碳碳浓浓度度正正以以每每年年1.5ppm的的速速度度增增加加。与与此此相相适适应应的的是是从从上上世世纪纪80年年代代到到本本世世纪纪40年年代代世世界界平平均均气气温温升升高高了了约约0.4。在在南南半半球球测测量量表表明明，早早在在40年年代代所所观观察察到到的变暖趋势至今未见减弱。的变暖趋势至今未见减弱。生物奥赛 目目前前世世界界所所排排放放的的二二氧氧化化碳碳的的一一半半以以上上被被海海洋洋吸吸收收，但但海海洋洋吸吸收收碳碳的的容容量量是是有有限限的的，今今后后海海洋洋吸吸收收二二氧氧化化碳碳的的比比例例将将逐逐渐渐减减少少。由由于于气气候候变变暖暖，海海洋洋表表层层水水的的温温度度亦亦将将增增高高，其其吸吸收收二二氧氧化化碳碳的的能能力力势势必必减减弱弱，故故今今后后大大气气中中二二氧氧化化碳碳的的浓浓度将增加更快。度将增加更快。生物奥赛 另外，很多国家以煤为主的能源结另外，很多国家以煤为主的能源结构在短期内不可能有重大改变，燃煤所构在短期内不可能有重大改变，燃煤所排放的二氧化碳也不可能减少，随着这排放的二氧化碳也不可能减少，随着这些国家工业化的发展，燃烧量还将逐渐些国家工业化的发展，燃烧量还将逐渐增加。按目前的增加速度，估计到增加。按目前的增加速度，估计到2030年，大气中二氧化碳的浓度将从现在的年，大气中二氧化碳的浓度将从现在的350ppm提高到提高到570ppm，其增温作用将，其增温作用将持续许多世纪。因此，尽管目前对全球持续许多世纪。因此，尽管目前对全球气候变化还有各种争论，但多数学者对气候变化还有各种争论，但多数学者对全球变暖的总趋势是比较肯定的。全球变暖的总趋势是比较肯定的。生物奥赛生物奥赛 a、今今后后大大气气中中二二氧氧化化碳碳增增加加一一倍倍，全全球球平平均均气气温温将将上上升升1.54.5。而而地地面面温温度度的的上上升升随随着着纬纬度度的的增增加加而而增增加加，在在纬纬度度40度度的的地地区区接接近近全全球球的的平平均均值值，在在赤赤道道地地区区只只升升高高平平均均值值的的一一半半左左右右。两两极极地区却比平均值高地区却比平均值高3倍左右。倍左右。 b、因因此此气气温温升升高高不不可可避避免免地地使使南南极极冰冰层层部部分分融融解解，引引起起海海平平面面上上升升。海海平平面面上上升升对对人人类类社社会会的的影影响响是是十十分分严严重重的的。如如果果今今后后一一个个世世纪纪海海平平面面上上升升1米米，直直接接受受影影响响的的土土地地约约500万万平平方方公公里里，人人口口约约10亿，耕地约占世界的亿，耕地约占世界的1/3。全球气候变暖的危害危害生物奥赛 c、由由于于全全球球气气温温升升高高，气气候候带带北北移，湿润区和干旱区将重新配制移，湿润区和干旱区将重新配制. d、气气候候变变暖暖，海海平平面面上上升升，一一部部分分沿沿海海城城市市可可能能要要内内迁迁，同同时时大大部部分分沿沿海海平平原原将将发发生生盐盐碱碱化化或或沼沼泽泽化化，不不适适于于生产。生产。 生物奥赛 减减少少二二氧氧化化碳碳排排放放，是是降降低低温温室室效效应应，抑抑制制全全球球变变暖暖的的直直接接措措施施。途途径径主主要要有有两两条条， 一一是是改改进进能能源源结结构构，二二是是提提高高能能源源效效率率。除除了了化化石石燃燃料料以以外外，非非化化石石能能源源方方面面以以水水能能资资源源和和核核能能资资源源开开发发最最为为广广泛泛。提提高高效效能能，不不仅仅能能减减少少二二氧氧化化碳碳的的排排放放量量，也也是是生生产产发发展展的的重重要要措措施施之之一一。提提倡倡植植树树种种草草，保保护护和和发发展展森森林林资资源源，提提高高森森林林覆覆盖盖面面积积，增增强强对二氧化碳的吸收能力。对二氧化碳的吸收能力。预防措施生物奥赛在在大大气气层层的的上上部部，位位于于地地球球上上空空2540千千米米的的大大气气平平流流层层中中的的臭臭氧氧能能阻阻止止过过量量的的紫紫外外线线到到达达地地球球表表面面，是是地地球球的的一一个个保保护护层层。臭臭氧氧层层的的存存在在是是由由紫紫外外线线促促使使形形成成的的，它它使使一一些些氧氧分分子子裂裂成成游游离离的的氧氧原原子子，并并和和另另一一些些氧氧分分子子结结合合成成臭臭氧氧(03),同样也可使臭氧裂变成氧气。同样也可使臭氧裂变成氧气。 多多年年来来的的研研究究表表明明，平平流流层层臭臭氧氧减减少少1%，紫紫外外线线对对地地球球表表面面辐辐射射量量将将增增加加2%，紫紫外外线线辐辐射射能能被被蛋蛋白白质质或或核核酸酸吸吸收收，并并破破坏坏其其化化学学键键，因因此此对对生生物物有有极极大大的的杀杀伤伤力力，并并可可能能引引起起突突变变。1985年年发发现现南南极极上上空空出出现现臭臭氧氧“空空洞洞”，并并经经卫星证实。卫星证实。 二、臭氧层的破坏二、臭氧层的破坏 生物奥赛 臭臭氧氧的的减减少少是是人人类类活活动动造造成成的的，已已知知从从大大气气下下层层扩扩散散到到平平流流层层的的某某些些污污染染物物，对对臭臭氧氧有有破破坏坏作作用用，尤尤其其是是氯氯原原子子能能催催化化臭臭氧氧的的分分解解，一一个个氯氯原原子子能能分分解解数数百百万万臭臭氧氧分分子子，因因而而打打破破了了臭臭氧氧的的自自然然平平衡衡。到到达达平平流流层层的的氯氯的的重重要要来来源源是是人人们们排排放放的的氯氯氟氟烷烷烃烃(简简称称CFC)和和含含溴溴卤卤代代烷烷烃烃(哈哈龙龙)。如如氟氟利利昂昂(CFCl3)，用用于于火火箭箭发发射射,也也应应用用于于冷冷冻冻机机、电电冰冰箱箱及及高高级级电电子子元元件件作作清清洁洁剂剂。除除了了上上述述两两者者以以外外，四四氯氯化化碳碳也也是是自自由由氯氯的的另另一一个个重重要要来来源源。此此外外，超超音音速速飞飞机机，汽汽车车废废气气以以及及氮氮肥产生的氮氧化合物也能分解臭氧。肥产生的氮氧化合物也能分解臭氧。生物奥赛 针针对对臭臭氧氧层层的的破破坏坏问问题题，国国际际上上开开展展了了一一系系列列的的保保护护活活动动，1977年年通通过过保保护护臭臭氧氧层层行行动动世世界界计计划划，并并成成立立了了“国国际际臭臭氧氧层层协协调调委委员员会会”。1985年年通通过过的的保保护护臭臭氧氧层层维维也也纳纳公公约约，明明确确了了保保护护臭臭氧氧层层的的原原则则。1987年年9月月，23个个国国家家又又协协议议通通过过了了要要求求各各国国积积极极参参加加的的消消耗耗臭臭氧氧层层物物质质的的蒙蒙特特利利尔尔议议定定书书，对对5种种CFC和和3种种哈哈龙龙的的生生产产和和消消费费作作了了限限制制规规定定。我我国国已已参参加加了了维维也也纳纳公公约约，并并且且表表示示考考虑虑在在适适当当的的时时候候参参加加签签署署蒙蒙特特利利尔尔议议定定书书。我我们们相相信信，通通过过国国际际的的协协调调和和各各国国的的努努力力，能能够够有有效效地地保保护护臭臭氧氧层层，以以改改善善全全球球生生态态环环境境，以以利利于于生生物物和和人人类类的的生生存存和和发展。发展。生物奥赛由由工工厂厂和和汽汽车车排排放放的的有有害害气气体体，在在一一定定的的气气候候条条件件下下形形成成烟烟雾雾，对对生生物物和和人人类类造造成成毒毒害害，称称为为烟烟雾雾事事件件。按按理理说说，汽汽油油是是一一种种碳碳氢氢化化合合物物，燃燃烧烧时时生生成成二二氧氧化化碳碳和和水水，但但是是汽汽油油在在汽汽车车内内燃燃机机汽汽缸缸中中燃燃烧烧的的结结果果并并非非如如此此。汽汽油油未未完完全全燃燃烧烧，排排出出了了许许多多有有害害气气体体，例例如如氧氧氮氮结结合合生生成成各各种种氧氧化化氮氮，一一氧氧化化碳碳及及各各种种碳碳氢氢化化合合物物；如如果果用用铅铅作作为为反反爆爆添添加加剂剂的的话话，又又可可能能产产生生铅铅污污染染，而而其其毒毒性性效效应应主主要要是是通通过过氧氧化化氮氮和和碳碳氢氢化化合物之间的反应而加剧的。合物之间的反应而加剧的。 三、烟雾事件三、烟雾事件 生物奥赛 光光化化学学烟烟雾雾 是是以以汽汽油油作作动动力力燃燃烧烧以以后后，出出现现的的一一种种新新型型空空气气污污染染现现象象。烟烟雾雾一一般般发发生生在在相相对对湿湿度度较较低低的的夏夏季季晴晴天天，高高峰峰出出现现在在中中午午，而而夜夜间间消消失失。研研究究表表明明，这这种种烟烟雾雾是是在在强强太太阳阳光光作作用用下下，大大气气中中的的碳碳氢氢化化合合物物和和氮氮氧氧化化合合物物之之间间发发生生化化学学反反应应而而形形成成的的。在在这这个个反反应应过过程程中中光光提提供供了了能能量量，故故称称光光化化学学烟烟雾雾。而而后后在在50年年代代和和60年年代代在在其其他他城城市市也也出现过光化学烟雾的危害。出现过光化学烟雾的危害。 生物奥赛在在正正常常情情况况下下，气气温温则则随随近近地地面面的的高高度度的的增增加加而而降降低低，靠靠近近地地面面的的暖暖空空气气上上升升，把把污污染染物物往往上上带带，并并把把它它们们扩扩散散到到更更高高的的高高度度。而而在在逆逆温温时时，冷冷空空气气流流入入暖暖空空气气之之下下方方，城城市市上上空空形形成成暖暖逆逆温温层层，阻阻碍碍了了下下层层冷冷空空气气的的上上升升，污污染染物物停停留留在在靠靠近近地地面面的的冷冷空空气气中中。这这种种逆逆温温现现象象的的作作用用，可可能能由由于于局局部部地地形形而而加加强强，产产生生这这类类公公害害事事件件不不能能归归罪罪于于气气侯侯条条件件，关关键还在于控制大气污染。键还在于控制大气污染。生物奥赛 是是由由于于大大气气中中 二二氧氧化化硫硫和和一一氧氧化化氮氮，在在强强光光照照射射下下,进进行行光光化化学学氧氧化化作作用用，并并和和水水汽汽结结合合而而形形成成，酸酸雨雨中中所所含含的的酸酸主主要要是是硫硫酸酸和和硝硝酸酸，这这些些强强酸酸在在雨雨水水中中解解离离，使使雨雨雪雪的的酸酸碱碱度度下下降降，一一般般pH值值小小于于5.6的的雨雨水水称称为为酸酸雨雨。对对大大地地江江河河水水域、森林、农作物等造成严重的危害。域、森林、农作物等造成严重的危害。 四、酸雨四、酸雨 生物奥赛 调调查查表表明明， a a、水水中中pHpH值值降降至至6 6以以下下时时，湖湖泊泊中中的的鱼鱼类类、浮浮游游生生物物及及底底栖栖动动物物的的种种类类和和数数量量就就受受到到影影响响。pH5.8pH5.8时时某某些些小小型型鱼鱼类类和和甲甲壳壳类类就就已已消消失失。这这是是因因为为酸酸水水可可使使水水化化学学发发生生变变化化，使使水水体体底底部部的的有有毒毒金金属属变变成成可可溶溶性性物物质质而而释释放放出出来来，对对水水生生生生物物产产生生毒毒害害。 b b、酸酸雨雨能能直直接接伤伤害害植植物物，1%1%浓浓度度的的二二氧氧化化硫硫能能使使棉棉花花、小小麦麦和和豌豌豆豆等等农农作作物物明明显显减减产产。酸酸雨雨主主要要是是使使土土壤壤酸酸化化，影影响响微微生生物物数数量量和和群群落落结结构构，抑抑制制硝硝化化细细菌菌、固固氮氮细细菌菌等等的的活活动动，使使有有机机物物的的分分解解、固固氮氮过过程程减减弱弱，因因而而土土壤壤肥肥力力降降低低，生生物物生生产产力力明明显显下下降降。 c c、酸酸雨雨对对人人体体也也常常带带来来不不利利的的影影响响，据据分分析析，酸酸雨雨中中含含有有少少量量的的汞汞和和镉镉等等重重金金属属，这这些些有有毒毒的的金金属属会会通通过过水水体体和和土土壤壤进进入入动动物物和和植植物物体体内内并并逐逐步步累累积积起起来来然然后后再再随随着着食物链进入人体，对人类健康构成严重威胁。食物链进入人体，对人类健康构成严重威胁。生物奥赛 大大气气污污染染最最严严重重的的莫莫过过于于二二氧氧化化硫硫的的污污染染，自自从从产产业业革革命命开开始始，随随着着工工业业的的发发展展，燃燃烧烧化化石石燃燃料料排排放放的的二二氧氧化化硫硫不不断断增增加加。我我国国降降水水酸酸度度由由北北向向南南逐逐渐渐加加重重，长长江江以以北北酸酸雨雨较较少少，江江南南酸酸雨雨较较多多，并并有有连连成成片片的趋势。华东、西南地区已普遍发生酸雨。的趋势。华东、西南地区已普遍发生酸雨。 控控制制和和消消除除酸酸雨雨的的危危害害，最最根根本本的的措措施施是是限限制制二二氧氧化化硫硫和和一一氧氧化化氮氮的的排排放放量量，改改进进能能源源结结构构，依依法法加加强强管管理理，净净化化大大气气以改善生态环境。以改善生态环境。生物奥赛 有有毒毒物物质质是是指指对对自自然然生生态态系系统统和和人人类类健健康康有有毒毒害害作作用用的的物物质质，排排放放到到环环境境之之中中而而引引起起危危害害，这这些些物物质质都都是是社社会会生生产产和和生生活活过过程程中中的的产产物物，如如工工业业三三废、农药化肥、放射性物质等。废、农药化肥、放射性物质等。 1 1、在在工工业业生生产产过过程程中中，来来加加处处理理而而排排放放的的废废渣渣、废废气气和和废废水水，污污染染了了环环境境，排排放放三三废废最最严严重重的的是是化化工工、冶冶金金和和轻轻工工业业等等部部门门。发发生生在在日日本本的的水水俣俣病病，就就是是一一家家工工厂厂把把含含汞汞的的废废水水，废废渣渣排排入入水水俣俣湾湾，汞汞进进入入鱼鱼虾虾体体内内，猫猫，鸟鸟等等动动物物和和人人因因吃吃鱼鱼虾虾而而引引起起甲甲基基汞汞的的慢慢性性中中毒毒，因因而而得得病病。19531953年年开开始始发发现现此此病病，病病人人手手脚脚麻麻木木、听听觉觉失失灵灵，运运动动失失调调，严严重重时呈疯癫状态，直至死亡，人称水俣病。时呈疯癫状态，直至死亡，人称水俣病。五、有毒物质的污染五、有毒物质的污染 生物奥赛 2、人人们们为为防防治治病病虫虫害害和和消消灭灭杂杂草草，在在农农业业生生产产上上广广泛泛应应用用杀杀虫虫剂剂和和除除草草剂剂，同同时时又又大大量量使使用用化化肥肥来来捉捉高高土土壤壤肥肥力力，这这在在一一定定条条件件下下能能达达到到目目的的，但但从从长长远远利利益益看看，却却给给人人类类自自己己带来危害。带来危害。 DDT是是易易于于扩扩散散的的化化学学物物质质，在在远远离离使使用用地地点点的的南南极极，企企鹅鹅等等动动物物体体内内也也发发现现了了它它，这这就就证证明明DDT已已进进入入了了全全球球性性的的生生物物地地化化循循环环，散散布布到到了了全全世世界界。当当人人们们用用喷喷雾雾方方式式使使用用DDT时时，实实际际上上只只有有5%落落到到植植物物体体上上，而而有有一一半半以以上上散散布布在在大大气气之之中中，其其余余将将落落到到土土地地上上，而而后流人江河海洋。后流人江河海洋。 生物奥赛 由由于于DDT的的化化学学性性质质与与脂脂肪肪相相类类似似，因因而而很很容容易易积积累累于于生生物物体体内内，特特别别是是在在水水域域，通通过过食食物物链链而而逐逐级级浓浓缩缩，因因分分解解缓缓慢慢，常常可可积积累累到到毒毒害害的的程程度度。如如美美国国长长岛岛海海边边盐盐沼沼地地带带，多多年年来来喷喷撒撒DDT以以灭灭蚊蚊，水水生生动动物物体体内内DDT的的残残留留量量逐逐级级增增高高，直直到到食食鱼鱼的的银银鸥鸥体体内内已已高高达达75.5ppm，已已从从海海水水含含量量扩扩大大了了150万万倍倍。根根据据对对各各大大洲洲人人体体脂脂肪肪的的抽抽样样分分析析，发发现现人人体体脂脂肪肪组组织织中中已已普普遍遍含含有有DDT。DDT在在生生物物体体内内高高度度富富集集，常常引引起起死死亡亡或或影影响响其其生殖。生殖。 3、随随着着核核武武器器试试验验和和原原子子能能的的利利用用而而产产生生放放射射性性元元素素的的污污染染，在在各各地地屡屡有有发发生生。当当它它们们释释放放到到环环境境中中之之后后，可可能能产产生生积积累累和和浓浓缩缩使使生生物物和和人人类类受受到危害。到危害。生物奥赛生物奥赛六、水土流失六、水土流失 水资源和土壤资源都是人类和生物界生存所不可缺少的基本环境条件。但由于人口激增、自然资源不合理的开发、森林植被破坏，引起了水土流失。含有养分的表土被冲刷而变得贫瘠，江河湖泊水库的泥沙淤积，河床抬高，影响交通运输和经济发展，旱涝灾害增加，生态环境恶化。生物奥赛 目目前前全全世世界界平平均均每每分分钟钟有有20公公顷顷森森林林被被破破坏坏，有有10公公顷顷土土地地沙沙化化，有有4.7万万吨吨土土壤壤被被侵侵蚀蚀。我我国国表表土土流流失失量量每每年年约约50亿亿吨吨，是是世世界界上上水水土土流流失失最最严严重重的的国国家家之之一一，年年流流失失氮氮、磷磷、钾钾肥肥约约4000万万吨吨。我我国国水水土土流流失失最最严严重重的的的的地地区区是是黄黄土土高高原原，全全区区总总面面积积约约54万万平平方方千千米米，水水土土流流失失面面积积占占了了90%。长长江江流流域域水水土土流流失失也也正正在在加加剧剧。我我国国每每年年注注入入海海域域的的泥泥沙沙量量为为20亿亿吨吨左左右右，占占世世界界总总量量的的13.3%，其其中中黄黄河河占占60%，居世界河流之首。，居世界河流之首。 解解决决水水土土流流失失必必须须采采取取工工程程措措施施与与生生物物措措施施相相结结合合的的综综合合治治理理。根根本本办办法法是是修修梯梯田田，筑筑坝坝地地，植植树树种种草草，以以增增加加植植被被，合合理理配配制制林林地地、草草地地、牧牧场场和和农农田田，建建立立农农林林收收结结合合的的生生产产体体系系，才才能能相相得得益益彰彰，提高效益。提高效益。 生物奥赛 土土地地沙沙化化是是当当今今世世界界性性的的环环境境问问题题，发发展展中中国国家家尤尤为为突突出出。地地球球陆陆地地面面积积为为149亿亿平平方方千千米米，其其中中三三分分之之一一属属于于干干旱旱、半半干干旱旱地地带带，受受到到沙沙漠漠化化的的威威胁胁。我我国国也也是是受受沙沙漠漠化化危危害害较较深深的的国国家家之之一一。中中国国科科学学院院兰兰州州沙沙漠漠所所的的研研究究表表明明，我我国国北北方方地地区区沙沙漠漠、戈戈壁壁、沙沙漠漠化化土土地地面面积积共共有有149万万平平方方千千米米，占占国国土土面面积积的的重重5.5%，其其中中沙沙漠漠化化土土地地面面积积有有17.6万万平平方方千千米米；潜潜在在沙沙漠漠化化土地面积土地面积15.8万平方千米。万平方千米。七、沙漠化七、沙漠化生物奥赛 治治理理沙沙漠漠化化，应应该该以以生生态态学学和和经经济济学学原原理理为为指指导导进进行行综综合合治治理理，在在体体制制上上把把治治理理沙沙漠漠化化与与加加强强国国土土整整治治和和保保护护自自然然环环境境统统一一起起来来，采采取取治治理理与与预预防防相相结结合合，以以预预防防为为主主的的方方针针。最最有有效效的的措措施施是是 发发展展植植被被、改改善善生生态态环环境境。治治理理沙沙漠漠化化危危害害最最根根本本的的办办法法是是培培植植固固沙沙植植物物，育育林林封封沙沙。我我国国还还制制定定了了宏宏大大的的规规划划，建建设设“三三北北”防防护护林林体体系系，其其范范围围包包括括西西北北大大部部分分，华华北北北北部部和和东东北北西西部部，地地跨跨12个个省省，市市，自自治治区区，面面积积达达389万万平平方方千千米米，全全长长7000多多千千米米，对对我我国国北北方方广广大大地地区区生生态态环环境境的的改改善善和和生生产产事事业业的的发发展展起起着着巨巨大大的的促促进进作用。作用。生物奥赛 地地面面沉沉降降是是一一种种严严重重的的地地质质灾灾害害，也也是是一一个个生生态态环环境境问问题题。其其危危害害性性大大致致有有下下列列几几方方面面：1.使使河河流流泄泄洪洪不不畅畅，造造成成洪洪涝涝灾灾害害；2.地地面面沉沉降降易易使使建建筑筑物物地地基基失失稳稳、下下沉沉，使使构构筑筑物物遭遭受受破破坏坏，也也易易使使地地下下管管道道变变形形、破破裂裂而而危危及及地地下下工工程程。3.临临近近海海滨滨的的地地面面沉沉降，容易引起海水入侵、土地盐碱化。降，容易引起海水入侵、土地盐碱化。 引引起起地地面面沉沉降降有有自自然然因因素素和和人人为为因因素素两两方方面面。自自然然因因素素引引起起的的地地面面沉沉降降往往往往要要在在较较长长时时间间内内才才能能看看出出其其影影响响，而而人人为为因因素素引引起起的的地地面面沉沉降降则则要要显显著著得得多多。长长期期过过量量抽抽取取地地下下水水，改改变变了了原原采采的的水水动动力力条条件件，因因而而引引起起地地面面沉沉降降。开开采采石石油油、天天然然气气、固固体体矿矿产产而而形形成成面面积积较较大大的的采采空空区区，都都可可能能引引起起地地面面沉降。沉降。八、八、 地面沉降地面沉降 生物奥赛 防防治治地地面面沉沉降降灾灾害害的的主主要要措措施施：1、要要有有计计划划地地开开发发地地下下水水资资源源。由由于于过过量量超超采采地地下下水水是是导导致致地地面面沉沉降降的的主主要要原原因因，因因此此关关键键措措施施是是节节制制地地下下水水的的开开采采。2、大大范范围围补补充充地地下下水水资资源源；对对地地下下气气、液液、固固体体资资源源的的采采空空区区要要及及时时填填充充；尽尽量量减减轻轻沉沉降降中中心心区区的的负负载载等等等等。3、采采取取有有效效措措施施调调整整沿沿海海地地区区的的发发展展规规划划和和布布局局；在在某某些些关关键键地地带带坚坚决决弃弃农农还还林林或或弃弃农农还还牧牧，以以保保护护淡淡水水屏屏障；可考虑开掘滨海运河或修建水库等。障；可考虑开掘滨海运河或修建水库等。生物奥赛资源问题资源问题资源问题资源问题 资源问题也和环境问题一样，和资源问题也和环境问题一样，和每个国家、每个人都有着密切的关系，每个国家、每个人都有着密切的关系，也属于重大的全球性的问题。由于全也属于重大的全球性的问题。由于全世界人口的急剧增长，对自然资源的世界人口的急剧增长，对自然资源的需求量日益增加，因而自然资源短缺需求量日益增加，因而自然资源短缺的矛盾将日趋尖锐，如不正确处理势的矛盾将日趋尖锐，如不正确处理势必影响国家的安定和社会的发展，因必影响国家的安定和社会的发展，因此资源问题受到全世界范围的严重关此资源问题受到全世界范围的严重关注。注。生物奥赛自然资源的概念与分类自然资源的概念与分类自然资源的概念与分类自然资源的概念与分类自然资源的概念与分类自然资源的概念与分类 与与自自然然环环境境比比较较，自自然然资资源源的的范范围围要要小小一一些些，凡凡是是非非人人类类创创造造的的全全部部外外部部世世界界称称为为自自然然环环境境或或自自然然界界。在在自自然然界界中中凡凡是是能能提提供供人人类类生生活活和和生生产产需需要要的的任任何何形形式式的的有有经经济济价价值值物物质质，均均可可称称为为自自然然资资源源，它它是是人人类类赖赖于于生生存存的的基基础础。如如太太阳阳辐辐射射、大大气气、水水、生生物物、土土地地、各各种种矿矿物物和和能能源源等等均均为为自自然然资资源源。自自然资源可分为下列几类：然资源可分为下列几类：生物奥赛 (一一) 非非枯枯竭竭的的自自然然资资源源 这这类类资资源源供供给给稳稳定定、数数量量丰丰富富，几几乎乎不不受受人人类类活活动动的的影影响响，一一般般不不因因利利用用而而枯枯竭竭。如如太太阳阳能能、风风能能、潮潮汐汐能能、全球性水资源、大气和气候等全球性水资源、大气和气候等。 (二二) 可可枯枯竭竭的的自自然然资资源源 这这类类资资源源是是在在地地球球演演化化过过程程中中的的不不同同时时期期形形成成的的，数数量量有有限限，其其中中有有的的将将会会枯枯竭竭，如如化化石石燃燃料料；而而有有些些则则在在不不合合理理利利用用时时才才会会枯枯竭竭，如如能能适适当当利利用用就就可可不不断断更更新新，例例如如生生物物资资源源。这这类类资资源源又又可可根根据据其其是否能够自我更新分为两类。是否能够自我更新分为两类。生物奥赛 1. 可可更更新新自自然然资资源源 主主要要包包括括土土地地资资源源、地地区区性性水水资资源源和和生生物物资资源源等等。这这类类资资源源可可借借助助于于自自然然循循环环和和生生物物自自身身的的生生长长繁繁殖殖而而不不断断更更新新，保保持持一一定定的的储储量量。如如果果对对这这些些资资源源进进行行科科学学管管理理和和合合理理利利用用，就就能能够够做做到到取取之之不不尽尽，用用之之不不竭竭。但但如如果果使使用用不不当当，使使资资源源受受到到损损害害，破破坏坏其其更更新新循循环环过过程程，会造成资源枯竭。会造成资源枯竭。生物奥赛 2. 非非更更新新自自然然资资源源 这这类类资资源源基基本本上上没没有有更更新新的的能能力力。a、其其中中有有些些可可借借助助于于再再循循环环而而被被回回收收，得得到到重重新新利利用用，包包括括金金属属矿矿物物和和多多数数非非金金属属矿矿物物，如如铁铁矿矿、铜铜矿矿、磷磷、钾钾肥肥料料、石石棉棉、云云母母，粘粘土土等等，这这些些资资源源是是经经历历了了亿亿万万年年的的生生物物地地化化循循环环过过程程而而缓缓慢慢形形成成的的，其其更更新新能能力力极极弱弱，当当它它们们被被人人类类开开采采使使用用之之后后，可可以以再再回回收收重重新新利利用用。b、另另外外一一些些非非更更新新资资源源是是一一次次消消耗耗性性的的，既既不不能能再再循循环环，也也不不能能被被回回收收，主主要要包包括括煤煤、石石油油等等化化石石燃燃料料。此此外外，还还有有一一些些非非金金属属矿矿物物，如如石石英英、石石膏膏和和盐盐类类，以以及及一一些些消消耗耗性性金金属属如如涂涂料料中中的的铝铝、电电镀镀中中所所用用的的锌锌等等，仅供一次利用，无法回收。仅供一次利用，无法回收。生物奥赛