《現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)概論第5章--環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)概論第5章--環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用課件（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章 環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用,1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué),從定義出發(fā)理解,生態(tài):Ecology 源于希臘文Oikos 自然界的經(jīng)濟(jì)學(xué),生態(tài)學(xué)定義：,研究,生物或生物群體,與其,環(huán)境,相互關(guān)系的科學(xué),研究生物與其環(huán)境間,相互關(guān)系,及,作用機(jī)理,的科學(xué),（馬世駿）,生 命 系 統(tǒng),動物,人 植物,微生物,環(huán) 境 系 統(tǒng),自然環(huán)境,社會環(huán)境,作用、反作用,對立、統(tǒng)一,相互關(guān)系 相互依賴、制約,物質(zhì)循環(huán)、代謝,第五章 環(huán)境生態(tài)學(xué)基本理論與應(yīng)用1.生態(tài)學(xué)與環(huán)境生態(tài)學(xué)生,1,從研究內(nèi)容理解,一般生態(tài)學(xué)：以特定生物為研究

2、對象,環(huán)境生態(tài)學(xué)：,以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)為研究對象,生態(tài)學(xué)的分支,植物生態(tài)學(xué),動物生態(tài)學(xué),按種類劃分 微生物生學(xué),人類生態(tài)學(xué),個體生態(tài)學(xué),按存在狀態(tài)劃分 種群生態(tài)學(xué),群落生態(tài)學(xué),生態(tài)系統(tǒng),從研究內(nèi)容理解,2,種群,特定時間、空間同種個體的組合,物種存在、繁殖、進(jìn)化的基本單位,空間特征：種群的發(fā)展?jié)摿臻g數(shù)量,基本特征 數(shù)量特征：種群密度,遺傳特征：遺傳、變異性生物進(jìn)化遺傳學(xué)基礎(chǔ),群落,特定時間、空間不同種生物的總和,一定的物種組成：種類、數(shù)量，群落多樣性基礎(chǔ),物種間相互影響：競爭、捕食、互利、寄生,影響環(huán)境的功能；群落環(huán)境,基本特征 一定的外貌和結(jié)構(gòu)：生態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu),動態(tài)特征：季

3、節(jié)、年際演替、演化,一定分布范圍,邊界特征,種群 特定時間、空間同種個體的組合,3,從研究方法理解,當(dāng)代生態(tài)學(xué)多學(xué)科交叉,定性定量 社會生態(tài)學(xué),宏觀 微觀 復(fù)合生態(tài)系統(tǒng) 工業(yè)生態(tài)學(xué),單一綜合 應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng) 城市生態(tài)學(xué),靜態(tài)動態(tài) 文化生態(tài)學(xué),基礎(chǔ)應(yīng)用 環(huán)境生態(tài)學(xué),生 物,生 態(tài) 學(xué),環(huán) 境,系統(tǒng)工程學(xué) 系統(tǒng)生態(tài)學(xué) 整體觀（,核心,）,工藝學(xué) 工業(yè)生態(tài)學(xué) 功能觀,經(jīng)濟(jì)學(xué) 經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué) 經(jīng)濟(jì)觀,+,化學(xué) 化學(xué)生態(tài)學(xué) 生態(tài)信息,物理學(xué) 物理生態(tài)學(xué) +,數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué) 數(shù)學(xué)模型,最優(yōu)化方案,經(jīng)濟(jì)效益,社會效益,生態(tài)效益,從研究方法理解 生 物生 態(tài) 學(xué) 系統(tǒng)工程學(xué),4,發(fā)展趨勢涵蓋一切傳統(tǒng)領(lǐng)域，形成許多

4、現(xiàn)代觀念：,生態(tài)工藝 生態(tài)城市 生態(tài)安全 生態(tài)文明,生態(tài)價值 生態(tài)哲學(xué) 生態(tài)美學(xué),2.生態(tài)系統(tǒng),含義,馬世駿：,“生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合”,一定空間生物與周圍環(huán)境的集合體,自然界基本單位，具有一定結(jié)構(gòu)和功能,生物環(huán)境相互作用、影響、制約,不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)、能量交換,一定時間內(nèi)處于動態(tài)平衡、相對穩(wěn)定狀態(tài),2.生態(tài)系統(tǒng),5,無機(jī)物,非生物組成：,環(huán)境要素,有機(jī)物,自然因素,組成,生產(chǎn)者,綠色植物 食草動物（一級消費(fèi)者）,生物組成 消費(fèi)者動物,分解者,微生物 食肉動物（二級消費(fèi)者）,微型動物,組成,6,類型,自然生態(tài)系統(tǒng),靜水生態(tài)系統(tǒng),淡水,生態(tài)系統(tǒng),水域生態(tài)系統(tǒng) 流水生態(tài)系統(tǒng),咸水生態(tài)

5、系統(tǒng)：,海洋,、遠(yuǎn)洋、珊瑚礁,按要素類型 荒,漠,生態(tài)系統(tǒng),草原生態(tài)系統(tǒng),陸地生態(tài)系統(tǒng),森林生態(tài)系統(tǒng),稀樹干草生態(tài)系統(tǒng),濕地生態(tài)系統(tǒng),按人類影響程度 半自然生態(tài)系統(tǒng),人工生態(tài)系統(tǒng),類型 靜水生態(tài)系統(tǒng) 淡水生態(tài)系統(tǒng),7,結(jié)構(gòu),生物種類,形態(tài)結(jié)構(gòu) 種群數(shù)量 骨架 形態(tài)結(jié)構(gòu)標(biāo)志,種的空間配置,種的時間變化（發(fā)育、季相）,營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系,環(huán) 境,生 產(chǎn) 者,分 解 者,消 費(fèi) 者,結(jié)構(gòu) 營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)組成部分間營養(yǎng)關(guān)系環(huán) 境生 產(chǎn),8,食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系,食物網(wǎng)：多個食物鏈相互交織構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)功能過程載體,食物鏈種類：,捕食性食物鏈

6、,腐生性食物鏈,寄生性食物鏈,食物鏈研究意義,組成及量的調(diào)節(jié)對保護(hù)生物資源意義大，具有經(jīng)濟(jì)價值,食物鏈生物富集作用（重金屬、有毒難降解物質(zhì)）,海水 浮游生物 小魚 魚 魚鷹 人,DDT 310,-12,410,-8,510,-7,210,-6,2.510,-5,310,-5,富集10,7,食物鏈：生態(tài)系統(tǒng)中生物以食物聯(lián)系建立起來的鏈索關(guān)系,9,營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，,同一食性層次,生態(tài)同位,典型森林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)級：,植物 食草動物 一級食肉動物 二級食肉動物 分解者 植物,生物個體數(shù) 生物數(shù)量金字塔,營養(yǎng)級的表示 生物量 生物量金字塔,能量（營養(yǎng)）能量金字塔,P,

7、1500000,C,1,200000,C,2,90000,（單位：個體/0.1h）,C31,生產(chǎn)者 低位營養(yǎng)級,消費(fèi)者 高位營養(yǎng)級,4,5,級（,7,級,）,每級利用率10%,寄生性食物鏈倒置生物量金字塔,C121,P4,營養(yǎng)級：食物鏈的各個環(huán)節(jié)，同樣方式、獲相同性質(zhì)食物，,10,功能,能量流動,環(huán) 境,生 產(chǎn) 者,分 解 者,消 費(fèi) 者,太陽光量子,太陽光量子以波的形式傳遞至綠色植物體表,遵循熱力學(xué)第一定律：能量守恒與轉(zhuǎn)換定律,遵循熱力學(xué)第二定律：關(guān)于有限空間、時間內(nèi),一切和熱運(yùn)動有關(guān)的物理、化學(xué)過程具不可逆性,功能,11,能量單向流動：集中 分散 高 低,能量傳遞中熵增加，熵不變能量無傳遞

8、,生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定是由于負(fù)熵的不斷輸入,每一營養(yǎng)級都有能量損失,生態(tài)系統(tǒng)能量平衡保證生態(tài)系統(tǒng)平衡,能量在營養(yǎng)級流動的特點(diǎn)：有損失或剩余,同化中產(chǎn)生廢物、排泄物,同化中耗能，維持生命,能量單向流動：集中,12,物質(zhì)循環(huán),化學(xué)元素在生物圈中的物質(zhì)循環(huán)過程,基本元素：C、H、O、N、S、P,大量元素：Na、Ca、Mg、K,微量元素：Cu、Zn、Mn、B,包括生物、地質(zhì)、化學(xué)系統(tǒng)的循環(huán)：生物地球化學(xué)循環(huán),物質(zhì)在庫間轉(zhuǎn)移而流動,元素在環(huán)境中的貯庫：水（H、O）大氣、水體,N 大氣、生物、地殼,周轉(zhuǎn)時間=庫量/流通率,H,2,O在大氣庫 10.5d,Si在海洋庫 8000a,N在大氣庫 100萬a,Na在

9、海洋庫 2.0610,28,a,物質(zhì)循環(huán),13,個體水平生物新陳代謝,物質(zhì)循環(huán)的三級水平 生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者 消費(fèi)者 分解者 環(huán)境,生物圈生物地球化學(xué)循環(huán),物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)：物質(zhì)重復(fù)再利用性,物質(zhì)循環(huán)周期性,主要元素的循環(huán),水循環(huán)：,動力太陽輻射,（H、O）蒸發(fā) 降雨,主要過程 地下水 地表水,動植物吸收 滲出,個體水,14,碳循環(huán),：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫,大氣庫CO,2,710,11,t,地質(zhì)庫CO,3,2,2.710,16,t,主要過程,呼吸,CO,2,光合作用,燃燒,植物,CO,3,2,分解,動物,化石燃料,碳循環(huán)：大氣、水圈、生物圈為碳循環(huán)庫,15,氮循環(huán)：,大氣氮,固氮,氨,硝化作

10、用,NO,2,、NO,3,生物合成,反硝化作用,游離氮,分解,有機(jī)氮,大氣固氮,巖漿固氮,固氮形式 生物固氮,工業(yè)固氮,氮循環(huán)：,16,磷循環(huán),硫循環(huán),氣態(tài)循環(huán) SO,2,H,2,S,沉積循環(huán) SO,4,2,生物循環(huán) SO,4,2,H,2,S,磷酸鹽（巖、礦）,鳥糞層,海鳥、魚,天然侵蝕,淺海沉積 深海沉積,食物鏈,人工開采,原生質(zhì),磷細(xì)菌,溶解PO,4,3,磷循環(huán) 磷,17,生物生產(chǎn),生物性產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,在能量代謝、物質(zhì)循環(huán)中完成,物質(zhì)、能量的重新分配、組合形成有機(jī)物,初級生產(chǎn)（第一性生產(chǎn)）：,綠色植物光合作用中無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,總初級生產(chǎn)量 GP,凈初級生產(chǎn)量 NP=GPR,R：呼吸消

11、耗的物質(zhì)、能量,次級生產(chǎn)：,各級消費(fèi)者轉(zhuǎn)化的物質(zhì)、能量,以初級生產(chǎn)為基礎(chǔ)，受條件、自身局限,有機(jī)物與化學(xué)能再加工與轉(zhuǎn)化,凈次級生產(chǎn)量 P=IFuR,I：采食量 ：,Fu：排泄量,營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化效率生態(tài)效率,生物生產(chǎn),18,營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（Ceder Bog 湖能流分析）,呼吸代謝,R,0,=96.3,呼吸代謝,R,1,=18.8,總初級生產(chǎn)量,GP=464.7,食草動物捕食,I,1,=62.8,食肉動物食,I,2,=12.6,未利用,M,0,=305.6,未利用,M,1,=31.4,L,A,=23200,能量攝取效率：I,t,/I,t,1 初級能量攝取效率：I,0,/I=GP/L,A,同化效率

12、：A,t,/A,t,1 初級同化效率：Ao/A=Io/I,生產(chǎn)效率：Pt/P,t,1 初級生產(chǎn)效率：Po/P=Io/I,初級生態(tài)效率,=464.7/23200=2%,次級能量攝取效率=I,1,/,GP=13.5%,次級同化效率,=I,2,+M,1,/,GP=9.5%,次級生產(chǎn)效率=I,2,/,GP=2.7%,次級利用效率=I,2,+R,1,/,GP=6.8%,營養(yǎng)級能量轉(zhuǎn)化（Ceder Bog 湖能流分析）,19,信息聯(lián)系,信息把生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)成統(tǒng)一整體,營養(yǎng)信息：食物鏈為一個營養(yǎng)信息系統(tǒng),化學(xué)信息：化學(xué)分泌物,物理信息：聲、光、色,行為信息：行為格式,多樣性,復(fù)雜性,信息流特點(diǎn) 種類多,儲量大,

13、未知因素多,信息流動過程：,產(chǎn)生 獲取 處理 再生 施效,信息聯(lián)系,20,3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡,生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài),調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制,正反饋個體及種群數(shù)量增加導(dǎo)致遠(yuǎn)離平衡狀態(tài),負(fù)反饋個體數(shù)量增加，食物資源減少，個體死亡增加，,種群數(shù)量減少，系統(tǒng)一般可保持平衡,3.系統(tǒng)的狀態(tài)與平衡調(diào)節(jié)、反饋機(jī)制,21,：,生態(tài)平衡,含義：,生態(tài)系統(tǒng)在較長時間內(nèi),組成成分相對協(xié)調(diào),物質(zhì)能量輸出入接近相等,結(jié)構(gòu)功能基本穩(wěn)定,在一定的外來干擾下通過自我調(diào)節(jié)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài),特征：,結(jié)構(gòu)平衡,功能平衡,收支平衡,特點(diǎn)：,平衡是動態(tài)的、相對的、有限度的,平衡按一定規(guī)律運(yùn)動、變化,平衡的原因是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部自動調(diào)節(jié)能力,環(huán)境自凈能力,

14、環(huán)境自凈能力程度取決于生態(tài)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)多樣性,功能完整性,：生態(tài)平衡,22,生態(tài)平衡破壞因素：,自然原因自然界異常變化,人為原因人類活動影響,物種消失,物種改變 物種引進(jìn),基因工程,污染物進(jìn)入環(huán)境,環(huán)境因素改變 植被破壞,地貌改變,信息破壞 環(huán)境污染破壞信息物質(zhì),生態(tài)平衡破壞因素：,23,生態(tài)平衡失調(diào)的標(biāo)志：,結(jié)構(gòu)上的標(biāo)志,一級結(jié)構(gòu)缺損：,生產(chǎn)者、消費(fèi)者、還原者、非生物成分間結(jié)構(gòu),二級結(jié)構(gòu)缺損：,生產(chǎn)者、消費(fèi)者、還原者、非生物成分各自內(nèi)部結(jié)構(gòu),功能上的標(biāo)志,能量流動受阻,物質(zhì)循環(huán)中斷,生態(tài)平衡失調(diào)的標(biāo)志：,24,生態(tài)平衡的恢復(fù)與重建,恢復(fù) 使受損生態(tài)系統(tǒng)從遠(yuǎn)離初始狀態(tài)回到干擾、破壞前狀態(tài),重建

15、對生態(tài)系統(tǒng)改善，減少不希望的特點(diǎn)，增加人類期待的特點(diǎn),生態(tài)平衡的相對性：動態(tài)的過程，不可能停留在某狀態(tài),目標(biāo) 使重建向有利的方向發(fā)展,已破壞的生態(tài)平衡得到恢復(fù)，并在更高層次重建,改變、阻止生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子,措施調(diào)整、配置、優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)外功能過程,采用生態(tài)工程技術(shù),生態(tài)平衡的恢復(fù)與重建,25,4.生態(tài)學(xué)的規(guī)律與應(yīng)用,生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律,相互依存、相互制約規(guī)律,物物相關(guān)、相生相克律,物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化與再生規(guī)律,能流物復(fù)律,物質(zhì)輸出入的動態(tài)平衡規(guī)律,協(xié)調(diào)穩(wěn)定律,相互適應(yīng)與補(bǔ)嘗的協(xié)同進(jìn)行規(guī)律,協(xié)同進(jìn)行律,環(huán)境資源的有效極限規(guī)律,負(fù)載有額律,應(yīng)用,全面考察人類活動對環(huán)境的影響,充分利用生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力

16、，保護(hù)生態(tài)平衡,制訂生態(tài)規(guī)劃方案,綜合利用資源、能源,科學(xué)制訂國民經(jīng)濟(jì)計劃 闡明污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測、評價,制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境容量,4.生態(tài)學(xué)的規(guī)律與應(yīng)用,26,生態(tài)工程,利用生態(tài)系統(tǒng)中,物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生,原理,結(jié)構(gòu)、功能協(xié)調(diào),原理,以,結(jié)構(gòu)最優(yōu)化,方法設(shè)計的,分層利用物質(zhì),的生產(chǎn)系統(tǒng),相關(guān)詞：生態(tài)工藝技術(shù),以最小的代價措施，對環(huán)境損害最小的技術(shù),目標(biāo)：促進(jìn)自然界良性循環(huán),充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力,防治環(huán)境污染,經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益同步發(fā)展,核心：整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生 馬世駿,范疇：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、沙漠化防治、污染防治,生態(tài)工程,27,5.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),Costanza：,生態(tài)系統(tǒng)提供的商品和服務(wù)的總稱,Daliy：,人類社會對自然生態(tài)系統(tǒng)的依賴性,內(nèi)涵 提供生產(chǎn)、生活原料,創(chuàng)造、維持地球生命支持系統(tǒng),形成人類生存環(huán)境條件,生態(tài)系統(tǒng)功能的另一種表現(xiàn)形式,效用 有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn),形成和維持生物多樣性,調(diào)節(jié)氣候,調(diào)節(jié)水循環(huán),保持水土,控制有害生物、病蟲害,凈化環(huán)境、環(huán)境自凈力,文化休閑,5.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),28,價值評價 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的