1、 海洋环境生态学 2 上课时间、地点 lClass hour 周二 5-7节 0202 lOffice hour 周二、四 8:30-11:30am 水产馆2#214 3 教学特点教学特点 p教学内容宽泛 p不拘泥于教材 p理论实践结合 p同学随时反馈 p讲授及时改进 4 考核方式和学习要求考核方式和学习要求 p考核方式 J平日成绩占总成绩的30%，其中平日作业（包括小论文等） 占20%，平日表现（出勤及课堂表现等）占10%；期末成绩占 总成绩的70%，闭卷方式。 J最终总成绩=平日表现成绩平日作业成绩期末成绩 p学习要求 J按时出勤听讲 J及时反馈信息 J认真完成作业 J积极复习考试 5 课
2、程教学目标与修读要求课程教学目标与修读要求 p教学目标 J通过本课程的学习，理解人为干扰下海洋生态系统人为干扰下海洋生态系统内在变化 规律以及受损海洋生态系统恢复、重建和保护对策，重点掌握 海洋生态学基本理论、海洋生态环境受损与生态监测评价方法、 生态恢复与生态系统管理以及海洋环境保护和可持续发展理论 等知识。 J了解人类活动影响下的海洋生态失衡现象，培养海洋环境保 护与可持续发展意识意识，树立人与自然协调、可持续发展的理念理念， 具备将来从事与海洋环境、生物资源以及生态学相关的研究以 及管理工作的基本理论和技能基本理论和技能。 6 课程教学目标与修读要求课程教学目标与修读要求 p修读要求 J
3、该课程主要依据生态学原理，着力阐述和介绍人为干扰下海 洋生态系统受损后的变化过程、规律以及受损生态系统的修复 理论和实践问题，突出了生态学、环境科学等学科间的交叉和 生态学理论的应用。 J学生应具备生态学的视野、学科思维和学科方法论具备生态学的视野、学科思维和学科方法论，从而来 认识、研究和解决人类所面临的海洋环境问题。 p 先修课程 J普通生态学 7 课程体系及内容课程体系及内容 8 教学内容教学内容总学时总学时 课堂教学学时课堂教学学时 课外辅导课外辅导/课外课外 实践学时实践学时 理论讲授理论讲授实践环节实践环节 总论22 第一章 海洋生物与环境22 第二章 种群生态学33 第三章 群落
4、生态学33 第四章 生态系统生态学44 第五章 海洋生态系统服务44 第六章 人类活动对海洋生 态系统的干扰 66 第七章 海洋污染与生态环 境影响评价 66 第八章 受损海洋生态系统 的修复 66 第九章 海洋生态系统管理66 第十章 可持续发展与海洋 生态环境保护 66 绪论 第一节第一节 环境生态学的定义及其形成与发展环境生态学的定义及其形成与发展 第二节第二节 环境生态学的研究内容与学科任务环境生态学的研究内容与学科任务 第三节第三节 环境生态学与相关学科环境生态学与相关学科 9 l教学要求： p了解： 环境生态学的定义、形成与发展； 环境生态学的研究内容与学科任务； 环境生态学与相关
5、学科关系。 p理解： 目前面临主要海洋环境问题。 l重点、难点： 理解主要海洋环境问题及产生原因。 10 第一节 环境生态学的定义及其形成与发展 一、人类社会的发展与环境问题的产生及演变 二、环境生态学的定义 三、环境生态学的形成与发展 11 福安湾坞乡的红树林群被大米草围困 12 赤潮赤潮是在特定的环境条件 下，海水中某些浮游植物、浮游植物、 原生动物或细菌原生动物或细菌爆发性增 殖或高度聚集而引起水体 变色的一种有害生态现象。 赤潮发生的原因、种类、 和数量的不同，水体会呈 现不同的颜色，有红颜色 或砖红色、绿色、黄色、 棕色等。 13 夜光藻赤潮的景象夜光藻赤潮的景象赤潮引起养殖鱼类死亡
6、赤潮引起养殖鱼类死亡 死鱼死鱼 14 15 16 17 海南保护红树林海南保护红树林 各类水禽自由飞翔各类水禽自由飞翔 红树林的作用红树林的作用 1、 红树林的生物资源生物资源 量非常丰富，如广西山 口红树林区就有111种 大型底栖动物，104种 鸟类、133种昆虫。 2、红树林还具有防风防风 消浪、促淤保滩、固岸消浪、促淤保滩、固岸 护堤、净化海水和空气护堤、净化海水和空气 的功能。 18 红树林遭到破坏 红树林是一种稀有的木本胎生植物，因砍伐时遇铁变成 红色而得名。它生长于陆地与海洋交界带陆地与海洋交界带的滩涂浅滩， 是陆地向海洋过度过度的特殊生态系统。 19 p近几十年来，我国东南沿海的
7、红树林遭受了严重的人为破坏， 沦为红树林濒临灭绝的国家。 p红树林资源锐减造成：海滨生态环境恶化、滩涂海洋经济动 物产量下降6090、近海鱼苗资源明显下降、珍珠养殖出 现危机、赤潮灾害日趋严重、海洋国土侵蚀、港口淤积率提 高、台风暴潮经济损失急增、滨海置荒土地增多及海洋景观 日趋单调。 破坏红树林的后果 六年前，茂密的红树林如今的黄土 20 21 人类开采活珊瑚用作 建筑材料 22 海水中的主要污染物依 然是无机氮和活性磷酸盐。 严重污染海域主要分布 在渤海湾、长江口、江苏 近岸、杭州湾、珠江口和 部分大中城市近岸局部水 域。 污染海域分布示意图 23 24 25 一、一、人类社会的发展与环境
8、问题的产生及演变人类社会的发展与环境问题的产生及演变 1、人类社会的发展及环境问题的演变 原始文明时代 农业文明时代 工业文明时代 “自然界中的人” 生态破坏 区域性的环境污染 和生态破坏 全球性的环境污染 和生态破坏 人类对自然的适应人类对自然的适应 人类对生物圈的第一人类对生物圈的第一 次重大冲击次重大冲击 17世纪中叶，世纪中叶，现代工业文明，现代工业文明， 人类对生物圈的第二次重大冲人类对生物圈的第二次重大冲 击。击。18世纪后半叶，蒸气机得世纪后半叶，蒸气机得 以广泛应用，第一次产业革命。以广泛应用，第一次产业革命。 19世纪世纪30年代，电机的产生和年代，电机的产生和 电力的应用，
9、第二次产业革命。电力的应用，第二次产业革命。 两次世界大战，刺激了许多工两次世界大战，刺激了许多工 业和科学技术的发展。业和科学技术的发展。20世纪世纪 30年代以来，到年代以来，到20世纪世纪60年代年代 左右，社会发展迅速。左右，社会发展迅速。 26 一、一、人类社会的发展与环境问题的产生及演变人类社会的发展与环境问题的产生及演变 2、环境问题的根源 经济超速增长的结果 人口的快速增长 科学技术发展的结果 宗教鼓励人口增长和人对自然贪欲的结果 27 一、一、人类社会的发展与环境问题的产生及演变人类社会的发展与环境问题的产生及演变 3、海洋环境问题 海洋环境污染 海洋生态破坏 28 近海海域
10、的生态问题近海海域的生态问题 v海域污染范围持续扩大，海水富营养化日趋严重，环境污 染仍未得到有效遏制 v典型生态系统损害严重，生物栖息地大量丧失 v近岸海域生境恶化，海产品质量下降 v生态系统结构失衡，生态灾害频繁 v海水养殖生物病害大规模流行，严重制约了我国海水养殖 业的健康持续发展 v遗传污染、种质退化 v外来物种入侵产生危害 v珍稀濒危物种保护形势严峻 29 二、环境生态学的定义二、环境生态学的定义 环境生态学，即研究人为干扰下，生态系统内在的变化 机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、 重建和保护对策的科学。 即运用生态学的理论，阐明人与环境间相互作用的机制、 效应以及解
11、决环境问题的生态途径的科学（金岚，盛连喜 等，1991）。 所谓海洋环境生态学，即研究人为干扰下，海洋生态系 统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损海 洋生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学 的理论，阐明人与海洋环境间相互作用的机制和效应以及 解决海洋环境问题的生态途径的科学。 30 三、环境生态学的形成与发展三、环境生态学的形成与发展 1. 环境生态学的环境生态学的产生产生 环境生态学产生于20世纪60年代初。Rachel Carson 潜心研究美 国使用杀虫剂所产生的种种危害之后，发表了寂静的春天 这一科普名著。寂静的春天可称之为环境生态学的启蒙之 著和学科诞生的标志
12、。 2. 环境生态学发展的环境生态学发展的初期阶段初期阶段 p 20世纪70年代，增长的极限的发表，是环境生态学发展 的初期阶段的主要象征。 p 人类社会的发展要与资源的提供能力相适应，要考虑环境问 题等限制因素的作用和人口增长压力等思想，为环境生态学 的理论体系奠定了基础。 31 三、环境生态学的形成与发展三、环境生态学的形成与发展 3. 3. 环境生态学理论体系的环境生态学理论体系的完善和发展阶段完善和发展阶段 p 1972年，联合国人类环境会议在斯德哥尔摩召开，大会通 过了人类环境宣言。 p 只有一个地球-对一个小小行星的关怀和维护非正式 报告系统地阐述了“地球是一个整体”的学术思想，回
13、顾 了人类社会的发展历程与环境问题的关系，分析了现代繁 荣的代价。该书的学术思想和观点丰富了环境生态学的理 论，促进了环境生态学理论体系的完善和发展。 32 三、环境生态学的形成与发展三、环境生态学的形成与发展 4. 4. 环境生态学发展到理论指导下的环境生态学发展到理论指导下的实际应用的新阶段实际应用的新阶段 p20世纪80年代，作为一个分支学科的环境生态学有了突 破性的进展。1987年，福尔德曼出版了第一本环境生态 学教科书，该书的出版对环境生态学的发展起了积极的 推动作用。 p世界环境与发展委员会（WCED）于1987年向联合国提交 了题为我们共同的未来的研究报告。报告提出了理论 上具有
14、创新意义的“可持续发展”理论，促进了“循环经 济”、工业生态园的兴起以及工业生态学、生态工程学和 工程生态学等新兴学科的发展，使环境生态学的理论基础 更加坚实，环境生态学已由学科理论体系的完善和成熟， 发展到理论指导下的实际应用的新阶段。 33 第二节 环境生态学的研究内容与学科任务 一、环境生态学的研究内容一、环境生态学的研究内容 二、二、环境生态学的学科任务及发展趋势环境生态学的学科任务及发展趋势 34 一、环境生态学的研究内容一、环境生态学的研究内容 1. 1. 人为干扰下生态系统内在变化机制和规律研究人为干扰下生态系统内在变化机制和规律研究 自然生态系统受到人为干扰后，将会产生一系列的
15、反应和变 化。 干扰的生态学意义是什么？ 干扰效应在系统内不同组分间是如何相互作用的，产生了哪 些生态效应以及对人类有何影响，有哪些内在规律？ 各种污染物在各类生态系统中的行为变化规律和危害方式是 什么？ 35 一、环境生态学的研究内容一、环境生态学的研究内容 2. 2. 生态系统受损程度及危害性的判断研究生态系统受损程度及危害性的判断研究 受损后的生态系统，在结构和功能上有哪些退化特征？ 这些退化的生态学效应和性质是什么？ 危害性程度如何等，都需要作出准确和量化的评价。 生态监测是环境质量评价和预测的基本手段之一。 36 一、环境生态学的研究内容一、环境生态学的研究内容 3. 3. 各类生态
16、系统的功能和保护措施的研究各类生态系统的功能和保护措施的研究 各类生态系统受损后的危害效应和方式; 这些效应对区域生态环境和社会发展的影响; 各类生态系统的保护对策，包括生物资源的保护和科学管理、 受损生态系统的恢复、重建的措施。 37 一、环境生态学的研究内容一、环境生态学的研究内容 4. 4. 解决环境问题的生态学对策研究解决环境问题的生态学对策研究 单纯依靠工程技术解决人类面临的环境问题，已被实践证明 是行不通的，而采用生态学方法治理环境污染和解决生态破 坏问题，尤其在区域环境的综合整治上已初见成效。 38 二、环境生态学的学科任务及发展趋势二、环境生态学的学科任务及发展趋势 1. 1.
17、 学科任务学科任务 研究以人为主体的各种环境系统在人类活动的干扰下，生 态系统演变过程、生态环境变化的效应以及相互作用的规律 和机制，寻求受损生态环境恢复和重建的各种措施。 因此，环境生态学既不同于以研究生物与其生存环境之间 相互关系为主的经典生态学，也不同于只研究污染物在生态 系统的行为规律和危害的污染生态学。 39 二、环境生态学的学科任务及发展趋势二、环境生态学的学科任务及发展趋势 2. 2. 发展趋势发展趋势 依据目前国内外的研究进展，环境生态学将更加关注以下 几方面的问题： （1 1）人为干扰的方式及强度）人为干扰的方式及强度 （2 2）退化生态系统的特征判断）退化生态系统的特征判断
18、 （3 3）人为干扰下的生态演替规律）人为干扰下的生态演替规律 （4 4）受损生态系统恢复和重建技术）受损生态系统恢复和重建技术 （5 5）生态系统服务功能评价）生态系统服务功能评价 （6 6）生态系统管理）生态系统管理 （7 7）生态规划和生态效应预测）生态规划和生态效应预测 40 第三节 环境生态学与相关学科 一、生态学 二、环境科学 三、恢复生态学 四、其他相关学科 41 一、生态学一、生态学 1. 1. 生态学的定义生态学的定义 Haeckel（1866）：研究有机体与其周围环境包括非生物 环境和生物环境相互关系的科学。 2. 2. 生态学的研究对象生态学的研究对象 生态学以研究生物个
19、体、种群、群落和生态系统为主。 42 一、生态学一、生态学 3. 生态学发展简史生态学发展简史 （1）奠基阶段）奠基阶段 始于16世纪文艺复兴之后，各学科的学者都为生态学的诞生做 了大量的工作，为生态学的建立和发展打下了良好的基础。如 德国生物学家Haeckel于1866年对生态学予以定义；德国 Mobius1877年创立了生物群落概念。 （2）建立初期）建立初期 1900年，生态学被公认为生物学的一个独立分支学科。到20世 纪20年代，生态学处于定性描述阶段。 43 一、生态学一、生态学 （3 3）发展及成熟期）发展及成熟期 20世纪30年代起，生态学有了迅速发展，研究重点已经不只 是现象的
20、描述，而开始了对生态现象的分析和解释。20世纪30 年代后，生态学日趋成熟，其标志是大量专著的出版和生态系 统概念的提出。1935年英国Tansly提出了“生态系统”这一重 要的科学概念，它的提出是生态学发展历程中一个重要转折的 开始。 （4 4）生态科学体系的兴起）生态科学体系的兴起 20世纪60年代后，世界各国环境问题的加剧，使生态学的发 展进入了新的高潮期，故有人将其称为“现代生态学”。与以 前相比，在研究方法、研究对象、研究重点和分支学科等方面， 都有了许多鲜明的特点。生态学发展成为一个庞大的科学体系。 44 一、生态学一、生态学 4. 4. 生态学的分支学科生态学的分支学科 按照生物
21、组织水平划分：个体生态学、种群生态学、群落生 态学和生态系统生态学。 按生物分类类群划分：动物生态学、昆虫生态学、植物生态 学、微生物生态学。 按栖息环境划分：淡水生态学、海洋生态学、河口生态学和 陆地生态学。 按交叉学科划分：数学生态学、化学生态学、物理生态学、 地理生态学、生理生态学、进化生态学、行为生态学等。 按应用领域划分：资源生态学、污染生态学、农业生态学、 渔业生态学、人类生态学、经济生态学、景观生态学等。 此外也有人按研究方法使用野外生物学、实验生态学和理论 生态学等术语。 45 二、环境科学二、环境科学 1. 1. 学科的研究内容学科的研究内容 环境科学是研究和指导人类在认识、
22、利用和改造自然中， 正确协调人与环境相互关系，寻求人类社会可持续发展途径与 方法的科学，是由众多分支学科组成的学科体系的总称。 从广义上广义上说，它是研究人类周围空气、大气、土地、水、能源、 矿物资源、生物和辐射等各种环境因素及其与人类的关系，以 及人类活动对这些环境要素影响的科学。 从狭义上狭义上讲，它是研究由人类活动所引起的环境质量的变化以 及保护和改进环境质量的科学。 46 二、环境科学二、环境科学 环境科学的研究内容主要包括以下几个方面： 人类与其生存环境的基本关系。 污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累过程及规律。 环境污染的危害。 环境质量的调查、评价和预测。 环境污染的控制
23、和防治。 自然资源的保护与合理使用。 环境质量的监测、分析技术和预报。 环境规划。 环境管理。 47 二、环境科学二、环境科学 2. 2. 环境科学的分支学科环境科学的分支学科 （1 1）环境学）环境学 环境科学的核心和理论基础，侧重于环境科学基本理论和 方法论的研究。 （2 2）基础环境学）基础环境学 环境科学中许多以基础理论研究为重点的分支学科组成， 包括环境数学、环境物理学、环境化学、环境毒理学、环 境地理学和环境地质学等。 （3 3）应用环境学）应用环境学 环境科学中以实践应用为主的许多分支学科组成，包括环 境控制学、环境工程学、环境经济学、环境医学、环境管 理学和环境法学等。 48
24、三、恢复生态学三、恢复生态学 20世纪90年代中期开始，一门以研究受损生态恢复受损生态恢复 为主要内容的新学科恢复生态学迅速兴起并得到 快速发展。 恢复生态学是研究生态系统退化原因、退化生态系 统恢复与重建技术及方法、生态学过程与机制的科 学。 49 环境生态学与恢复生态学的关系： 在学科的性质上，恢复生态学更侧重于恢复与重建技术的 研究，应属于技术科学的范畴，而环境生态学则更侧重于基 本理论的探讨，属于基础学科； 是学科的研究内容，在受损生态系统恢复这一重叠领域， 环境生态学注重研究受损后生态系统变化过程的机制和产生 的生态效应，关注的是“逆向演替”的动态规律；恢复生态 学则注重研究生态恢复
25、的可能与方法，更关注恢复与重建后 生态系统“正向演替”的动态变化，以及如何加快这种演替 的各种措施。 在研究方法上，恢复生态学对生态工程学的理论及其技术 的发展十分关注，而环境生态学更注意生态监测与评价，以 及有关生态模拟研究方法和技术的发展。 三、恢复生态学三、恢复生态学 50 1. 1. 生态经济学生态经济学 生态经济学是生态学和经济学相互交叉、深透、有机结合形 成的新兴边缘学科，也是一门跨自然科学和社会科学的交叉 学科。生态经济学是研究生态经济系统运行机制和系统各要 素间相互作用规律的科学，它产生于20世纪60年代末期，之 后得以迅速发展并显示旺盛的生命力。 2. 2. 其他学科其他学科
26、 人类生态学、环境经济学和污染生态学的研究范畴，在很大 程度上都与环境生态学有交叉。 四、其他相关学科四、其他相关学科 51 1.当今世界面临的环境问题是如何产生的？ 2.海洋环境面临的主要问题是什么？ 3.环境生态学的主要内容和学科任务是什么？ 4.你认为环境生态学与哪些学科的关系最为密切？ 52 推荐阅读书目 1.金岚.环境生态学.北京：高等教育出版社，1993. 2.钱易，唐孝炎.环境保护与可持续发展.北京：高 等教育出版社，2000. 3.何强.环境学导论.北京：清华大学出版社，1994. 53 第一节第一节 地球上的生物地球上的生物 第二节第二节 海洋环境与海洋生物类群海洋环境与海洋
27、生物类群 第三节第三节 主要海洋环境因子的生态作用主要海洋环境因子的生态作用 第四节第四节 生态因子作用的一般规律生态因子作用的一般规律 54 一、生命的产生与进化 二、生物多样性二、生物多样性 三、地球自我调节理论三、地球自我调节理论Gaia hypothesis 55 1. 生命的起源生命的起源 （1）化学进化阶段）化学进化阶段 p地球表面在生命出现之前（大约在35亿年前），大气主要由 水蒸气、CO2、H2S、N2、CH4、NH3及H2组成，属于还原性大 气，大气层薄、缺少O2、不存在臭氧层，当时不仅紫外线强烈、 而且昼夜温差和季节温差都很大。 p在太阳的辐射作用下，无机环境发生高温骤变，
28、大气中产生 了有机分子以及小分子氨基酸、核苷酸等原始生命结构中的复 杂有机分子。 56 （2）生物学进化阶段）生物学进化阶段 p在大气中形成的有机物质积累在海洋中，那时候既没有生 物的消耗，也没有氧气的分解，尤其在海洋中也不会被紫外 线破坏。 p随着时间的推移，简单有机物愈积愈多，有的形成了复杂 化合物，在太阳紫外线辐射作用下，化合物越来越复杂，原 始的生命在原始海洋中得到了发生和发展，逐渐演化产生了 光合生物。（这一过程几乎进行了20亿年。南非斯瓦茨兰的前寒武纪中期岩 石中得到最早的光合细菌和蓝绿藻化石，证明30亿年前已形成光合生物） p具有叶绿体的生物在原始海洋中逐渐繁殖、蔓延，CO2逐渐
29、 被消耗、分子氧逐渐增多，此时还原性大气逐渐演化为氧化 性大气，臭氧层也逐渐形成，后来，生命的演化又从水生到 陆生。 57 2. 生物种的概念生物种的概念 （1）物种的概念）物种的概念 p早在17世纪，Ray在其植物史一书中把种定义为“形态 相似的个体之集合”，并认为种具有通过繁殖而永远延续的特 点。1753年，瑞典植物学家Linna出版了植物种志，继承 了Ray的观点，并创立了种的双命名法。 p美国现代生物学家Mayr（1963）从种群遗传学的角度把种定 义为“能实际地或潜在地彼此杂交的种群的集合构成一个种”， 而“种群是某一地区具有实际或潜在杂交能力的个体的集群”。 p物种是客观存在的实体
30、，不同物种之间存在明显的形态上的 不连续性及不同形式的生殖隔离。物种是由内在因素联系起来 的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。 58 （2 2）种的性状）种的性状 分为基因型与表型。 p基因型是种的遗传本质，即生物性状表现所必须具备的内 在因素； p表型为与环境结合后实际表现出的可见性状。一个物种的 性状随环境条件而改变的程度称为该种的可塑性。 59 3. 3. 生物的协同进化生物的协同进化 （1 1）生物的进化）生物的进化 生物不断地适应新环境，在环境中不是一成不变的，而是在 进化中生存，但这种进化不是通过自身来实现，而是通过自 然选择。 生物世代中产生遗传变异，出现各种不
31、同特征的生物体，自 然选择决定哪些生存，哪些被淘汰。 60 （2 2）生物的协同进化）生物的协同进化 指一个物种的进化引起另一物种发生变化，而这些变化反过 来又引起相关物种的进一步变化，如此形成了种间相互适应、 相互作用的共同的协同适应系统。 协同进化不仅存在于一对物种之间（如竞争物种之间、捕食 者-被食者之间、寄生物-宿主之间及互利共生物种之间等）， 而且也存在于同一群落的所有成员之间，并导致群落和生态 系统的进化。 61 （2 2）生物的协同进化）生物的协同进化 捕食者和被食者间的协同进化： 导致捕食者狩猎能力（如增加奔跑速度，锐利的爪、牙等） 以及被食者逃避能力（如增加隐蔽性、分泌有毒物
32、质、提高 感官的敏锐性和奔跑能力等）的共同发展。 寄生物与宿主间的协同进化： 常使有害的“负作用”减弱，甚至演变成为互利共生关系。 寄生物若致病力过强，宿主种群将消灭，寄生物也将随之灭 亡；同时寄生物的致病力还受宿主自卫能力的作用，如免疫 反应。因此，寄生物和宿主的协同进化，导致有害作用逐渐 减弱。 62 1. 1. 生物多样性的概念生物多样性的概念 “生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性”， 指栖息于一定环境的所有动物、植物和微生物物种、每个 物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态 系统的总称。 包括物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观多 样性四个层次。 63
33、（1）遗传多样性）遗传多样性 也称基因多样性（gene diversity）， 广义上可理解为蕴藏于所有动物、植物和微生物有机体 中的遗传信息的总和； 狭义上可以理解为群落内不同种群之间或一个种群内不 同个体之间的遗传变异的总和。 64 （2）物种多样性（）物种多样性（species diversity） 指地球上生命有机体的多样化，它是生态系统的基本组分， 也是基因和染色体的载体。 据估计，地球上现有500-3000万个物种，已定名的仅约140 万。 从总的物种数来说，陆地的物种数要远多于海洋。 从大的分类单元看，海洋中生活的门类大大超过陆地。地 球上动物界共36门，除了有爪动物门外，其余门
34、类均在海洋 中出现，其中13个门是海洋独有的门类，而淡水则没有特有 的门。 65 （3）生态系统多样性）生态系统多样性（ecosystem diversity） 指生物群落与生境类型综合体的多样性，是物种多样性和遗传 多样性存在的基本保证。 生态系统包含着很多不同的层次，同一层次也包含很多各有 差异的生态系统：如陆地和海洋又各自可划分为一些次级生态类型，其中海 洋有近岸、大洋、深海、极地等生态系统； 相同类型的生态系统，但分别处于不同地理区域，其环境特 征和生物组成也有差别。如河口湾生态系统，就有淹没河口湾、峡湾型河 口湾和沙洲河口湾的差别。同样不同海域的上升流生态系统、红树林生态系统、珊 瑚
35、礁生态系统以及各种类型的潮间带生态系统都有各自的环境和生物组成特点。 66 （4 4）景观多样性）景观多样性 指不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方 面的多样化和变异性。 景观是一个大尺度的宏观系统。景观要素可分为斑块、 廊道和基质（邬建国，2000）。 在生物多样性的四个层次中，遗传多样性是基础，物种 多样性、生态系统多样性是保证，而景观多样性又以生 态系统多样性为基础。 67 2. 2. 影响生物多样性的因素影响生物多样性的因素 （1）物种生物量 （2）物种的属性 （3）生物地化循环 （4）系统的稳定性 68 1. Gaia假说的形成和发展假说的形成和发展 英国科学家J. Lav
36、elock于1961年在探讨火星是否有生命存 在时，发现有生命的地球同火星、金星的大气气体构成明 显不同，火星和金星大气中二氧化碳占绝对的主导优势， 而氧气、甲烷气及氮气的含量很低。 如果将地球上的所有生命排除，然后用物理化学的方法 计算地球大气中各种气体达到平衡状态时的浓度，那么大 气中各种气体的浓度同火星、金星非常相似。 69 70 大约在35亿年前，地球上出现生命以后，太阳的辐射量增 加了30%左右，然而地球上的气候却变化很少，地球表面的 温度一直在15左右（全球平均温度）； 大约20亿年前，由于光合作用的生物大量出现，地球大气 中氧气不断增加，后来却一直稳定在21%左右。 因此，认为地
37、球上的所有生命总体控制着地球环境条件地球上的所有生命总体控制着地球环境条件。 提出了Gaia假说，Gaia是希腊神话中的大地女神，因此，也 称大地女神假说。 71 2. Gaia假说的主要论点假说的主要论点 （1）地球上所有生物都起着调控作用）地球上所有生物都起着调控作用 地球大气的化学成分、地球表面的温度及地表沉积物的氧 化还原电位和pH值等是受地球上所有生物总体（biota）的 生长和代谢所主动调控的。即地球上所有生物对其环境不 断地起着主动调节的作用。 地球上适于生物生存的最初条件并不存在，而是通过生命 活动与环境相互作用而发展和创造出来的。 72 （2）地球生态系统能够缓和环境变化并保
38、持稳定性）地球生态系统能够缓和环境变化并保持稳定性，地球本，地球本 身是进化系统身是进化系统 当地球环境受到人为破坏或自然条件的各种干扰而发生不 适合于生物生存的环境变化时，地球上的生命总体就会通过 改变其生长、活动和代谢来对这些变化做出相应的反应，来 缓和这些变化，保证了整个地球生态系统的稳定性。 生物总体及其环境所组成的系统能够对抗不适合于生物生 存的环境变化，继续生存、发展和进化。 73 （3）地球系统是有机整体，地球生理学是地球进化的方式，地球系统是有机整体，地球生理学是地球进化的方式， Gaia假说是一个控制论系统假说是一个控制论系统 整个地球是生物区系和大气、土壤以及海洋所组成的一
39、个 综合有机整体。生物与环境之间相互作用，不可分割。 Gaia假说是一个控制论系统，可说明生物与环境在生物圈 规模上相互作用的稳态。 地球历史中，陨星大冲撞至今已发现有30余次，每一次冲撞能量大于1020J，相当于世界核 武器贮存在一次核战争释放的总能量的一千倍以上，造成大量物种灭绝以及环境的剧变， 但生命与环境持续地存在下来，也说明Gaia假说的合理性。 74 （3）地球系统是有机整体，地球生理学是地球进化的方式，地球系统是有机整体，地球生理学是地球进化的方式， Gaia假说是一个控制论系统假说是一个控制论系统 Gaia假说在当今对全球变化问题（特别是气候调节系统）的 研究中也得到检验。 7
40、5 海洋浮游植物产生的二甲基硫（DMS ）释放到大气中，促进形成海洋上空 的云层。当浮游植物释出的DMS越多 ，结集的云层就越厚（正反馈），太 阳辐射能向空中反射量也就越多，结 果将使海洋表层降温，同时植物光合 作用对太阳能的利用率降低（负反馈 ）。如上形成一个调节气候的封闭循 环，表明生物对其环境产生主动和积 极的影响。 一、环境概述 二、海洋环境概述 三、主要海洋生物类群 76 1. 1. 环境的涵义环境的涵义 环境是指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直 接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。 环境科学中，一般以人类为主体，环境是指围绕着人群的 空间以及其中可以直接
41、或间接影响人类生活和发展的各种因 素的总体。 生物科学中，一般以生物为主体，环境是指围绕着生物体 或者群体的一切事物的总和。 77 2. 2. 环境的类型环境的类型 （1 1）按环境的主体）按环境的主体 以人为主体 以生物为主体 （2 2）按环境的性质）按环境的性质 自然环境 半自然环境（被人类破坏后的自然环境或人工环境） 社会环境 78 2. 2. 环境的类型环境的类型 （3 3）按环境的范围大小）按环境的范围大小 依环境范围大小可将生物的环境区分为小环境和大环境： 小环境是指对生物有着直接影响的邻接环境，如接近植 物个体表面的大气环境、动物洞穴内的小气候等。 大环境是指地区环境（如具有不同
42、气候和植被特点的地 理区域）、地球环境（包括大气圈、岩石圈、水圈、土壤 圈和生物圈的全球环境）和宇宙环境。 在生态学工作中，应当特别重视在小环境层次上对非生物 因子进行研究。如潮间带的生境差异等。 79 1. 1. 海洋环境的基本特征海洋环境的基本特征 （1 1）相对稳定性）相对稳定性 相对于陆地，由于海洋水体大、有较高的比热以及混合作 用，使得海洋的温差较小，温度变化也比较缓慢； 海水的组分稳定，缓冲性能好，其pH值也是相对稳定的。 这些环境条件在相当大的距离内较为恒定，使得海洋生物 可分布在很大的范围内。 80 （2）三大环境梯度）三大环境梯度 海洋具有三大环境梯度（environment
43、al gradient） 纬度梯度纬度梯度：主要表现为赤道向两极的太阳辐射强度逐渐减弱， 季节差异逐渐增大。 深度梯度深度梯度：主要由于光照只能透入海洋的表层（最多不超过 200 m），其下方只有微弱的光或是无光世界。温度也有明 显的垂直变化，底层温度很低且较恒定，压力也随深度而不 断增加，有机食物在深层很稀少。 水平梯度水平梯度：从沿海向外延伸到开阔大洋的梯度，主要涉及 深度、营养物含量和海水混合作用的变化，也包括其他环境 因素（如温度、盐度）的波动呈现从沿岸向外洋减弱的变化。 81 2. 2. 海水某些物理特性的生态学意义海水某些物理特性的生态学意义 海水的溶解性、透光性、流动性、浮力及缓
44、冲性能等特 性具有重要的生态学意义，为各种海洋动物、植物提供 了良好的生存条件。 82 2. 2. 海水某些物理特性的生态学意义海水某些物理特性的生态学意义 溶解性：使营养成分以适于浮游植物吸收的形式和浓度存在于海水中。 透光性：保证光线可以透入一定的深度，便于海洋植物在表层通过光 合作用制造有机物。 流动性：促进海水的混合，利于营养盐和O2的交流，保持环境条件的 相对稳定。 浮力：对海洋生物有支撑、传送和保护作用。例如，利于浮游生物的 浮游生活；对大型藻类（如长达20-30m的巨藻）和大型动物或巨型动物 （如某些鲸类）起支撑作用。 缓冲性能：海水组分稳定，缓冲性能好，使海水的化学环境保持较好
45、 的稳定性。 83 3. 3. 海洋环境的主要分区海洋环境的主要分区 水层部分（水层部分（pelagic divisionpelagic division） 在水平方向上分为浅海区和大洋 区： 浅海区（neritic province）： 大陆架上的水体，深度760nm）约占50%-60%， 紫外光（1表示平均每个个体产生超过一个数量的个体，种群处于正增长；如 果R0 0，1，种群数量增长； 当r =0，=1，种群数量不变。 当r 0，0 K时，（KN） /K为负值，种群数量下降；当N 0，N1增长；若N1、N2落在这个对角线 以上和以右，由于dN1/dt K2/，K1/a K2时，N1取胜，
46、N2被排挤掉，即最 终N1 = K1，N2 = 0（图a）。 b、当K2 K1/a ，K2/ K1时，N2取胜，N1被排挤掉，即最 终N1 = 0，N2 = K2（图b）。 c、当K1 K2/，K2 K1/a 时，两条对角线相交，出现不稳 定平衡点，一旦偏离该不稳定平衡点，则平衡不能返回； 若向右上偏离则发展成N2取胜，若向左下偏离则发展成N1 取胜（图c）。 d、当K1 K2/，K2 K1/a 时，出现稳定平衡点，一旦偏离 该平衡点，平衡仍能返回（图d）。 Lotka-Volterra竞争竞争 模型所产生的四种模型所产生的四种 不同结局不同结局 （a）N1取胜，取胜，N2灭亡灭亡 （b）N1
47、灭亡，灭亡，N2取胜取胜 （c）不稳定共存（两种不稳定共存（两种 都有可能取胜）都有可能取胜） （d）稳定平衡（两种共稳定平衡（两种共 存）存） （3 3）生态位理论）生态位理论 生态位的概念生态位的概念 指物种在生物群落或生态系统中占有的地位和扮演的角色， 它包含空间空间和功能功能两层含义，空间含义是指物种的栖息空 间即栖息地，功能含义是指物种在生物群落或生态系统中 所处的地位和扮演的角色。 【举例】植食、肉食鱼类在生态系统的营养关系上各占不同的地位， 起不同的作用或角色；再如，植食鱼类中，食物种类又不同，表明在 食性方面其生态位又有不同。 超体积生态位（hypervolume niche）
48、 生态位的集合论概念：指一个生物单位（个体、种群或物 种等）生存条件的总集合体。 生态位空间（niche space）：物种对各种环境变量的生存 适应范围的集合。 生态位的维度：指生态位空间涉及环境变量的个数。 超体积生态位：指维度超过3个的生态位。 基础生态位（fundamental niche） 指没有种间作用及不利因素影响 时理论上能生存的最大空间。 实际生态位（realized niche） 指存在种间作用及不利因素的影 响时所实际占据的空间。 生态位分化的方式 （1）栖息地分化（habitat differentiation） 【举例】如对生活于美国佐治亚盐沼的二种招潮蟹，一种（Uc
49、a pugilator）栖 息于开阔的沙质地，另一种（Uca pugnax）多栖息于覆盖沼泽草的泥质地。 （2）领域分化（territorial differentiation） 【举例】如北大西洋和北太平洋海岸各种海鸟尽管其食性和生殖周期几乎完 全相同，但觅食的区域各有不同。小海鸟（Ptychorhamphus aleuticus）体型最小 （体长18cm），飞得最远，其觅食范围多在离巢12 km以外。鸽海鸟（Cepphus columba）体型较大（体长27cm），多在离巢0.2km以内觅食。 （3）食性分化（feeding differentiation） 【举例】如栖息于夏威夷潮线下珊
50、瑚礁的8种腹足类软体动物芋螺（Conus） 的食性分化。由于每个种都有自己最偏爱的食物，因此这些近缘种能够分布在 同一生境内。 生态位分化的方式 （4）生理分化（physiological differentiation） 【举例】如寄生在海龟（Testudo graeca）大肠内的十多种尖尾虫对氧和 二氧化碳的需要不一样，也即缺氧呼吸和pH值的适应性不一样。 （5）形态分化（bodysize differentiation） 【举例】如Werner和Hall（1976）对3种太阳鱼（蓝鳃太阳鱼（Lempomis maerochirus）、鳞鳃太阳鱼（L.gibbosus）和绿鳃太阳鱼（L.
