生态学基础知识课件.pptx

1、生态学基础知识生态学基础知识内容第一节 生态系统基本概念第二节 生态系统的组成第三节 生态系统中的能量流动第四节 生态系统中的物质循环第五节 生态系统中的信息联系第六节 生态平衡第七节 城市生态系统生态学的定义生态学的定义 生态学（生态学（EcologyEcology）一词最早是由）一词最早是由德国生物学家德国生物学家黑格尔黑格尔于于18691869年提出的。年提出的。其英文词首和经济学（其英文词首和经济学（EconomicsEconomics）是）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭

2、、环境等有着密切的关系。学、家庭、环境等有着密切的关系。他把生态学定义为他把生态学定义为“研究有机体与其有研究有机体与其有机和无机环境之间相互关系的科学机和无机环境之间相互关系的科学”。 生态学的定义生态学的定义 后来有的学者把生态学定义为后来有的学者把生态学定义为“研研究生物或生物群体与其环境的关系，究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学联系的科学”。生态与环境的关系生态与环境的关系 “环境环境”是指独立存在于某一主体是指独立存在于某一主体对象（人或生物等中心事物）以外的对象（人或生物等中心事物）以外的所有客体的总和。所有客体的

3、总和。“生态生态”是指某一是指某一生物（系统）与其环境或与其它生物生物（系统）与其环境或与其它生物之间的相对状态或相互关系。两者的之间的相对状态或相互关系。两者的侧重点不同，环境单方面强调客体，侧重点不同，环境单方面强调客体，而生态则强调主体与客体之间的相互而生态则强调主体与客体之间的相互关系。环境和生态通过物质、能量和关系。环境和生态通过物质、能量和信息交换构成特定边界中的统一整体，信息交换构成特定边界中的统一整体，即生态系统。即生态系统。生态学研究对象：生态学研究对象： 分子基因细胞个体种群群落分子基因细胞个体种群群落生态系统景观生物圈生态系统景观生物圈 种群（种群（Population）

4、：种群是一个生物物）：种群是一个生物物种在一定范围所有个体的总和。种在一定范围所有个体的总和。 群落（群落（Community）：群落是一定自然）：群落是一定自然区域中许多不同种生物的总和。如一片区域中许多不同种生物的总和。如一片积水，一块农田积水，一块农田 生态系统（生态系统（Ecosystem）：生态系统是任）：生态系统是任何一个生物群落与周围非生物环境的综何一个生物群落与周围非生物环境的综合体。合体。按研究范围对生态学进行分类：按研究范围对生态学进行分类： 个体生态学个体生态学 种群生态学种群生态学 群落生态学群落生态学 生态系统生态学（简称生态系统）生态系统生态学（简称生态系统）第一节

5、第一节 生态系统的概念生态系统的概念 1 1、生物圈、生物圈 生物圈（生物圈（EcosphereEcosphere）：生物圈是地球）：生物圈是地球表面全部有机体及与之发生作用的物理环表面全部有机体及与之发生作用的物理环境的总称。它在地面以上达到大致境的总称。它在地面以上达到大致23km23km的的高度及地面以下延伸至高度及地面以下延伸至12km12km的深处，其包的深处，其包括平流层的下层、整个对流层以及沉积岩括平流层的下层、整个对流层以及沉积岩圈和水圈。但绝大多数生物通常生存于地圈和水圈。但绝大多数生物通常生存于地球陆地之上和海洋表面之下各约球陆地之上和海洋表面之下各约100m100m厚的厚

6、的范围内。范围内。1 1、生物圈、生物圈生物圈存在的基本条件是：生物圈存在的基本条件是：第一、可以获得来自太阳的充足光能。第一、可以获得来自太阳的充足光能。第二、要存在可被生物利用的大量液态水。第二、要存在可被生物利用的大量液态水。第三、生物圈内要有适宜生命活动的温度第三、生物圈内要有适宜生命活动的温度 条件，在此温度变化范围内的物质条件，在此温度变化范围内的物质 存在气态、液态和固态三种变化。存在气态、液态和固态三种变化。第四、提供生命物质所需的各种营养元素。第四、提供生命物质所需的各种营养元素。 2 2、 生物多样性生物多样性 生物多样性系指某一区域内遗传基因的品系、物种和生态系统多样性的

7、总和。2 2、 生物多样性生物多样性 遗传多样性是指某个种内个体的变异性，由特定种、变种或种内遗传的变异来计量。2 2、 生物多样性生物多样性 物种多样性是指地球上生命有机体的多样性。2 2、 生物多样性生物多样性 生态系统多样性是指物种存在的生态复合体系的多样化和健康状态即指生物圈内的生境、生物群落和生态过程的多样化。全球生物多样性基本状况全球生物多样性基本状况 物种物种 迄今为止，人类还不能准确知道地迄今为止，人类还不能准确知道地球上究竞有多少生物物种。球上究竞有多少生物物种。6060年代中年代中期，科学家们认为，地球物种大约为期，科学家们认为，地球物种大约为300300万种，现在则认为至

8、少有万种，现在则认为至少有500500万种。万种。但许多专家指出，保守的估计是但许多专家指出，保守的估计是10001000万种。万种。物种物种 根据物种的表现增长率来预测动根据物种的表现增长率来预测动物物种的最终总数为：哺乳动物物物种的最终总数为：哺乳动物43004300种，鸟类约种，鸟类约90009000种，爬行动物种，爬行动物60006000种，两栖动物种，两栖动物35003500种，鱼类种，鱼类2.32.3万种。最近，根据对秘鲁热带森林万种。最近，根据对秘鲁热带森林中昆虫的调查中昆虫的调查, ,发现了许多新的物种，发现了许多新的物种，因而有人估计地球上物种总数超过因而有人估计地球上物种总

9、数超过30003000万种。万种。分布与多样性分布与多样性 全球物种分布极不规律。全球物种分布极不规律。 因地理和生态的隔离状态促进了物因地理和生态的隔离状态促进了物种形成，某些地区的生物很难移居种形成，某些地区的生物很难移居他处而成为特有种。他处而成为特有种。 物种多样性低的地区是水冠、物种多样性低的地区是水冠、 冻冻土带和北方森林。土带和北方森林。 分布与多样性分布与多样性 据估计，近据估计，近20002000年来约有年来约有110110多种兽类和多种兽类和130130多种鸟类从地球上消失，其中多种鸟类从地球上消失，其中1/31/3是是1919世纪前消失的，世纪前消失的，1/31/3是是1

10、919世纪灭绝另世纪灭绝另1/31/3是近是近5050年来灭绝的。近年来灭绝的。近5050年来我国仅动物年来我国仅动物就绝灭了数十种，另外尚有数百种面临濒就绝灭了数十种，另外尚有数百种面临濒危绝灭的境地。我国植物中的珍稀和特有危绝灭的境地。我国植物中的珍稀和特有种也有数十种绝灭。据联合国估计，到种也有数十种绝灭。据联合国估计，到20002000年地球上特有年地球上特有1010-20-20的植物消失。的植物消失。在中国国家重点保护野生动物名录中，受在中国国家重点保护野生动物名录中，受保护的濒危野生动物达保护的濒危野生动物达400400多种。植物红多种。植物红皮书中记述的濒危植物高达皮书中记述的濒

11、危植物高达l019l019种。种。转基因争议转基因争议 争议一：美国人不吃转基因农产品争议一：美国人不吃转基因农产品 争议二：欧洲和日本是禁止人食用转基因食品的（事争议二：欧洲和日本是禁止人食用转基因食品的（事实上禁止进口转基因含量超过实上禁止进口转基因含量超过1%的食品及原料）的食品及原料） 争议三：转基因食品有害健康争议三：转基因食品有害健康 争议四：中国是第一个将转基因主粮商业化的国家争议四：中国是第一个将转基因主粮商业化的国家（水稻）（水稻） 争议五：美国销售的食品中，几乎都没有直接含转基争议五：美国销售的食品中，几乎都没有直接含转基因有效成分（转基因蛋白）。美国因有效成分（转基因蛋白

12、）。美国2011年年94%大豆、大豆、75%棉花及棉花及73%玉米是转基因品种，直接食用的小麦、玉米是转基因品种，直接食用的小麦、水稻、甜玉米和蔬菜则基本上没有种植转基因品种。水稻、甜玉米和蔬菜则基本上没有种植转基因品种。第二节第二节 生态系统及其组成生态系统及其组成 生态系统（生态系统（EcosystemEcosystem）：生态系）：生态系统是任何一个生物群落与周围非统是任何一个生物群落与周围非生物环境的综合体。生物环境的综合体。 生态系统就是一个相互进行物质生态系统就是一个相互进行物质和能量交换的生物与非生物部分和能量交换的生物与非生物部分构成的相对稳定的系统。构成的相对稳定的系统。 它

13、是生物与环境之间构成的一个它是生物与环境之间构成的一个功能整体，是生物圈能量和物质功能整体，是生物圈能量和物质循环的一个功能单位。循环的一个功能单位。 生态系统的基本含义生态系统的基本含义 第一，生态系统是客观存在的第一，生态系统是客观存在的实体，有时间和空间的概念；第二，实体，有时间和空间的概念；第二，由生物成分和非生物成分所组成；由生物成分和非生物成分所组成；第三，以生物为主体；第四，各成第三，以生物为主体；第四，各成员间有机地组织在一起，具有统一员间有机地组织在一起，具有统一的整体功能。的整体功能。 生生态态系系统统的的组组成成生态系统生态系统生物部分生物部分分解（还原）者分解（还原）者

14、生产者生产者绿色植物绿色植物光能合成细菌、化能合成细菌光能合成细菌、化能合成细菌消费者消费者一级消费者一级消费者草食动物草食动物二级消费者二级消费者肉食动物肉食动物三级消费者三级消费者大型肉食动物大型肉食动物四级消费者四级消费者顶级肉食动物顶级肉食动物有机营养微生物有机营养微生物微型动物微型动物非生物部分非生物部分物质代谢原料物质代谢原料阳光阳光COCO2 2H H2 2O O、O O2 2无机营养盐分无机营养盐分非生命的有机物质非生命的有机物质基质基质岩石、砂、泥等岩石、砂、泥等媒质媒质水、空气、土壤等水、空气、土壤等食物网食物网生态系统生态系统一、生物部分一、生物部分1 1、初级生产者、初

15、级生产者 初级生产者指全部绿色植物初级生产者指全部绿色植物或某些能进行光合作用或化能合或某些能进行光合作用或化能合成作用的细菌，又称为自养有机成作用的细菌，又称为自养有机体。体。 绿色植物通过光合作用把绿色植物通过光合作用把COCO2 2、H H2 2O O和和无机盐类转化成有机物质把太阳无机盐类转化成有机物质把太阳能以化学能的形式圈定在有机物质能以化学能的形式圈定在有机物质中。因此，绿色植物是整个生态系中。因此，绿色植物是整个生态系统的物质生产者。统的物质生产者。 光能合成细菌和化能合成细菌也能光能合成细菌和化能合成细菌也能把无机物合成为有机物。如硝化细把无机物合成为有机物。如硝化细菌能将菌

16、能将NHNH3 3氧化为氧化为HNOHNO2 2和和HNOHNO3 3，并利，并利用氧化过程中释放的能量，把用氧化过程中释放的能量，把COCO2 2、H H2 2O O合成为有机物。这类细菌虽然合合成为有机物。这类细菌虽然合成的有机物质不多，但它们对某些成的有机物质不多，但它们对某些营养物质的循环却有重要意义。营养物质的循环却有重要意义。2 2消费者消费者 消费者指直接或间接利用绿色植物所消费者指直接或间接利用绿色植物所制造的有机物质作为食物来源的异养制造的有机物质作为食物来源的异养生物又称为异养有机体。主要是各生物又称为异养有机体。主要是各种动物，也包括某些腐生和寄生的菌种动物，也包括某些腐

17、生和寄生的菌类。类。2 2消费者消费者 (1)(1)草食动物草食动物 它们以植物的叶、枝、它们以植物的叶、枝、果实、种子为食如牛、羊、免、鹿、果实、种子为食如牛、羊、免、鹿、蝗虫和许多鱼类等。在生态系统中，蝗虫和许多鱼类等。在生态系统中，绿色植物所制造的有机物质首先作为绿色植物所制造的有机物质首先作为这类动物的食物，所以草食动物又称这类动物的食物，所以草食动物又称为初级消费者或第一级消费者。为初级消费者或第一级消费者。2 2消费者消费者 (2)(2)肉食动物肉食动物 它们以草食动物或其它们以草食动物或其他弱小动物为食，包括次级消费者他弱小动物为食，包括次级消费者和三级消费者等。初级消费者、次和

18、三级消费者等。初级消费者、次级消费者等之间并没有严格的界限，级消费者等之间并没有严格的界限，许多杂食性动物，既是初级消费许多杂食性动物，既是初级消费者又是次级消费者或三级消费者。者又是次级消费者或三级消费者。因而构成复杂的食物链和食物网。因而构成复杂的食物链和食物网。2 2消费者消费者 (3)(3)寄生动物寄生动物 寄生于其他动、植寄生于其他动、植物内，靠吸取宿主营养为主。物内，靠吸取宿主营养为主。 (4)(4)腐食动物腐食动物 以腐烂的动植物残以腐烂的动植物残体为食。体为食。3 3、分解者、分解者 分解者主要是指各种微生物，分解者主要是指各种微生物，也包括某些以有机碎屑为食物的也包括某些以有

19、机碎屑为食物的动物，又叫做还原者。动物，又叫做还原者。 它们以动植物的残体和排泄物它们以动植物的残体和排泄物中的有机物质作为维持生命活动中的有机物质作为维持生命活动的食物来源，并把复杂的有机物的食物来源，并把复杂的有机物分解为简单的无机物归还环境，分解为简单的无机物归还环境，供生产者再度吸收利用从而构供生产者再度吸收利用从而构成生态系统中营养物质的循环。成生态系统中营养物质的循环。微生物（真菌）橙盖伞分解者二、非生物部分二、非生物部分 非生物环境是生态系统中生物非生物环境是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所及活动的场所二、非生物部分二、非生物部分 原

20、料部分：主要是阳光、原料部分：主要是阳光、O O2 2、COCO2 2、H H2 2O O、无机盐及非生命的有机物质；、无机盐及非生命的有机物质； 媒质部分：指水、土壤、空气等；媒质部分：指水、土壤、空气等； 基质：指岩石、砂、泥。基质：指岩石、砂、泥。 三、生态系统的三、生态系统的 类型类型1 1陆地生态系统陆地生态系统 陆地生态系统包括整个陆地生态系统包括整个陆地上的各类生物群落。陆地上的各类生物群落。陆地生态系统陆地生态系统 根据地球纬度及水、热等环境条根据地球纬度及水、热等环境条件，按植被的优势类型可分为森件，按植被的优势类型可分为森林生态系统、草原生态系统、荒林生态系统、草原生态系统

21、、荒漠生态系统、冻原生态系统等。漠生态系统、冻原生态系统等。森林生态系统，又可再分为热带森林生态系统，又可再分为热带林、亚热带林、温带林、寒带林林、亚热带林、温带林、寒带林等生态系统，以下还可再分。等生态系统，以下还可再分。森林生态森林生态系统系统各种类型各种类型的森林的森林, ,占占陆地面积陆地面积的的28.5%28.5%草原生草原生态系统态系统各种大各种大草原草原, ,占占陆地面陆地面积的积的25%25%农田生态系农田生态系统统所有耕地，所有耕地，占陆地面积占陆地面积的的10%10%荒漠生态系荒漠生态系统统指气候干旱、指气候干旱、降水稀少、降水稀少、植被贫乏的植被贫乏的自然地带自然地带陆地

22、生态系统陆地生态系统 水生生态系统包括海洋和陆地上水生生态系统包括海洋和陆地上的江、河、湖、沼等水域其面积占的江、河、湖、沼等水域其面积占地球表面的地球表面的2/32/3。它又可以分为海洋。它又可以分为海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态生态系统和淡水生态系统。淡水生态系统又可再分为流水生态系统系统又可再分为流水生态系统( (河、河、溪溪) )和静水生态系统和静水生态系统( (湖泊、水库湖泊、水库) )。2 2水生生态系统水生生态系统淡水生态系统淡水生态系统如湖泊、池塘等，其水量不足全如湖泊、池塘等，其水量不足全球水量的球水量的1%1%海洋生态系统海洋生态系统面积辽阔，约占地球总面面积辽阔，约

23、占地球总面积的积的71%71%四、生态系统基本特征四、生态系统基本特征1 1、开放性、开放性 在生态系统中能量是单向流在生态系统中能量是单向流动，即从绿色植物接收太阳光能开动，即从绿色植物接收太阳光能开始，到生产者、消费者、分解者以始，到生产者、消费者、分解者以各种形式的热能消耗、散失为止，各种形式的热能消耗、散失为止，不能再被利用形成循环。不能再被利用形成循环。 四、生态系统基本特征四、生态系统基本特征 2 2、运动性、运动性 在相互适应调节状态下，生态在相互适应调节状态下，生态系统呈现出一种有节奏的相对稳定系统呈现出一种有节奏的相对稳定状态并对外界环境条件的变化表状态并对外界环境条件的变化

24、表现出一定的弹性。这种稳定状态，现出一定的弹性。这种稳定状态，即是生态平衡。即是生态平衡。 四、生态系统基本特征四、生态系统基本特征 3 3、自我调节性、自我调节性 在不断与外界进行能量和物在不断与外界进行能量和物质交换过程中，通过自身的运动质交换过程中，通过自身的运动而不断调整其内在的组成和结构，而不断调整其内在的组成和结构，并表现出一种自我调节的能力，并表现出一种自我调节的能力，以不断增强对外界条件变化的适以不断增强对外界条件变化的适应性、忍耐性，维持系统的动态应性、忍耐性，维持系统的动态平衡。平衡。 四、生态系统基本特征四、生态系统基本特征 4 4、相关性与演化性、相关性与演化性 对一个

25、具体的生态系统而言，对一个具体的生态系统而言，它总是随着一定的内外条件的变化它总是随着一定的内外条件的变化而不断地自我更新、发展和演化。而不断地自我更新、发展和演化。表现为一种产生、发展、消亡的历表现为一种产生、发展、消亡的历史过程，呈现出一定的周期性。史过程，呈现出一定的周期性。 第三节第三节 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一、能量源泉一、能量源泉（太阳）（太阳） 热核聚变（氢原子聚变成氦，热核聚变（氢原子聚变成氦，并以电磁波形式向空间释放出能并以电磁波形式向空间释放出能量）量） 太阳辐射能的分配第三节第三节 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动二、能量流动方式二、能量流动方式

26、消费者消费者4 4生产者生产者消费者消费者1 1消费者消费者2 2消费者消费者3 3B BB BB BB BR RR RR RR RR R分解者分解者R RD DD+nD+nD+nD+nD+nD+nD+nD+n太阳光太阳光S S生态系统中的能量流动和转换，也服从热力学的第一、第二定律。 三、能量流动的特点（三、能量流动的特点（5个）个）自然条件下，能量固定率为1。生态系统的能量流动为单向流动。流动中能量急剧减少，从一个营养级到另一个营养级都有大量的能量以热的形式散失掉。 v在生态系统中，当其生产的能量与消耗的能量保持一定的相对平衡时，该生态系统的结构和功能才能保持动态平衡，也就是生态平衡。v在

27、生态系统中，各级消费者之间的能量利用率不高，为10左右。也就是生态金字塔。三、能量流动的特点（三、能量流动的特点（5个）个）1000100101浮游动物浮游动物鱼鱼水域生态系统的生态金字塔水域生态系统的生态金字塔浮游植物浮游植物 Arnold Van HuisArnold Van Huis（国际昆虫学家）在其执笔的一（国际昆虫学家）在其执笔的一份联合国粮农组织报告呼吁份联合国粮农组织报告呼吁“肉食者肉食者”们改吃昆们改吃昆虫，以减少温室气体排放量。因为养殖昆虫所产虫，以减少温室气体排放量。因为养殖昆虫所产生的温室气体远比养殖家畜低，而且昆虫含有高生的温室气体远比养殖家畜低，而且昆虫含有高蛋白、

28、维生素和矿物质，吃起来更健康蛋白、维生素和矿物质，吃起来更健康。（见成都商。（见成都商报报2010.9.52010.9.5） 20082008年年5 5月月2 2日，美国的生物能源问责里一篇学术日，美国的生物能源问责里一篇学术报告称，因为中国人现在开始吃肉吃得多了，所报告称，因为中国人现在开始吃肉吃得多了，所以影响了世界的粮食生产以影响了世界的粮食生产。 （见南方周末（见南方周末2010.9.9 2010.9.9 李敖：李敖：“我不再玩政治游戏了我不再玩政治游戏了”）钱学森钱学森“万斤亩万斤亩”公案公案 农业生产的最终极限决定于每年单位面积上的太农业生产的最终极限决定于每年单位面积上的太阳光能

29、阳光能, ,如果把这个光能换算成农产品如果把这个光能换算成农产品, ,要比现在要比现在的丰产量高出很多倍的丰产量高出很多倍, ,所以我们的生产还远远没有所以我们的生产还远远没有碰顶。现在让我们来算一算碰顶。现在让我们来算一算: :把每年落到一亩地上把每年落到一亩地上的太阳光能的的太阳光能的3030作为植物利用的部分作为植物利用的部分, ,那么那么稻麦每年的亩产量就不仅仅是现在的稻麦每年的亩产量就不仅仅是现在的20002000多斤多斤, ,而而是这个数量的是这个数量的2020多倍多倍, ,等于农业发展纲要的最高标等于农业发展纲要的最高标准的准的6060多倍多倍! !亦即稻麦亩产可以达到亦即稻麦亩

30、产可以达到4 4万斤至万斤至6 6万斤。万斤。“展望十年展望十年农业发展纲要实现以后农业发展纲要实现以后”钱学森发表于钱学森发表于科学大众科学大众19581958年第年第6 6期期 第四节 生态系统中的物质循环 物质循环物质循环 组成生物体的组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等化等化学元素，不断进行着从无机环境到生学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程，这就是生态系统的的循环过程，这就是生态系统的物质物质循环循环。 生物圈是地球上最大的生态系生物圈是地球上最大的生态系统，其中的物质循环带有全球统，其中的

31、物质循环带有全球性，这种物质循环又叫性，这种物质循环又叫生物地生物地球化学循环球化学循环。v物质循环伴随能量流动，能量流动孕于物质循环之中v能量流动是单向的，不可逆；物质循环是循环流动的一、水循环一、水循环 在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。水循环水循环v水是物质循环的必要介质，其他物质循环都结合水循环进行。v地球上淡水资源中只有不到1的部分是人类可以利用的液态水v太阳能是水循环的驱动力水的年平均循环量表水的年平均循环量表(百万立方米年)海洋降水海洋降水3.243

32、.2410108 8海洋蒸发海洋蒸发3.603.6010108 8陆地降水陆地降水0.980.9810108 8陆地蒸发陆地蒸发0.620.6210108 8二、碳循环 碳元素约占生物体干重的49，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。碳循环 大气中CO2含量变化对气候变化产生严重影响三、氮循环硝酸盐氨或铵盐大气中的氮细菌分解NONOX X人类经济活动对氮循环的影响v氮氧化物大量输入大气，造成空气污染v向环境输入大量硝酸盐，与磷一起造成水体富营养化。四、磷循环化石磷矿床化石磷矿床磷酸盐岩石磷酸盐岩石鸟粪层鸟粪层食物链食物链天然侵蚀天然

33、侵蚀人工开采人工开采海鸟和鱼海鸟和鱼散失在散失在深海沉积层中深海沉积层中浅海沉积层浅海沉积层原生质合成原生质合成磷酸盐磷酸盐化细菌化细菌溶解的磷酸盐溶解的磷酸盐磷循环v小部分进行生物地球化学循环，小部分进行生物地球化学循环，大部分单向流失，是不可更新资大部分单向流失，是不可更新资源。源。v造成水体富营养化造成水体富营养化第五节第五节 生态系统中的信息联系生态系统中的信息联系 生态系统中各成分之间以及生生态系统中各成分之间以及生态系统与外部环境间存在着信态系统与外部环境间存在着信息联系（或信息传递、信息息联系（或信息传递、信息流），这些信息把生态系统联流），这些信息把生态系统联系成为一个有机的整

34、体。系成为一个有机的整体。1、营养信息、营养信息 通过营养传递的形式，把信息从一通过营养传递的形式，把信息从一个种群传递给另一个种群，或从一个个种群传递给另一个种群，或从一个个体传递给另一个个体，即为营养信个体传递给另一个个体，即为营养信息。息。 2、物理信息、物理信息 通过声音、光、色彩等物理现象传通过声音、光、色彩等物理现象传递的信息，都是生态系统的物理信息。递的信息，都是生态系统的物理信息。 3、化学信息、化学信息 化学信息是生物在某些特定条件下，化学信息是生物在某些特定条件下，或某个生长发育阶段，分泌出的某些或某个生长发育阶段，分泌出的某些特殊的化学物质，这些分泌物不提供特殊的化学物质

35、，这些分泌物不提供营养，而是在生物的个体或种群间传营养，而是在生物的个体或种群间传递某种信息，这就是化学信息，这些递某种信息，这就是化学信息，这些分泌物即为化学信息素，也称为生态分泌物即为化学信息素，也称为生态激素。激素。 4、行为信息、行为信息 许多动物的不同个体相遇时，常会许多动物的不同个体相遇时，常会表现出有趣的行为，即行为信息。表现出有趣的行为，即行为信息。第六节第六节 生态平衡生态平衡1、生态平衡、生态平衡在一定时间和相对稳定的条件下，在一定时间和相对稳定的条件下，生态系统的生态系统的生产者生产者、消费者消费者和和分分解者解者之间，不断地进行之间，不断地进行能量流动能量流动、物质循环

36、物质循环和和信息联系信息联系，并保持一，并保持一种动态平衡，这便是生态系统的种动态平衡，这便是生态系统的动态平衡，简称生态平衡。动态平衡，简称生态平衡。2、生态平衡的失调、生态平衡的失调 当外界干扰超过生态系统的自我当外界干扰超过生态系统的自我调节能力时，即超过生态平衡的调节能力时，即超过生态平衡的阈值时，将造成生态系统的结构阈值时，将造成生态系统的结构破坏、功能受阻、生态功能紊乱破坏、功能受阻、生态功能紊乱以及反馈自控能力下降，称为生以及反馈自控能力下降，称为生态平衡的失调。态平衡的失调。生态平衡的失调生态平衡的失调 自然原因：火山喷发、海陆变迁、自然原因：火山喷发、海陆变迁、雷击火灾、海啸

37、地震、洪水与泥石雷击火灾、海啸地震、洪水与泥石流以及地壳变动流以及地壳变动 人为原因：大量排放有毒有害污染人为原因：大量排放有毒有害污染物、大面积毁坏森林、过度放牧、物、大面积毁坏森林、过度放牧、滥杀动物等滥杀动物等生态失衡：生态失衡：（）澳大利亚野兔（）澳大利亚野兔（）空心莲子草（）空心莲子草3、生态平衡的调节、生态平衡的调节 当生态系统的生产者、消费者和当生态系统的生产者、消费者和分解者在不断地进行能量流动、分解者在不断地进行能量流动、物质循环和信息联系过程中，受物质循环和信息联系过程中，受到自然因素和人类活动的影响时，到自然因素和人类活动的影响时，系统保持其自身稳定的能力。系统保持其自身

38、稳定的能力。 这种能力实际上是指生态系统的这种能力实际上是指生态系统的一种适应能力。一种适应能力。建立生态系统的最佳平衡建立生态系统的最佳平衡 从从整体整体和和全局全局出发考虑对自然环境出发考虑对自然环境的影响，使生态系统建立更佳的动的影响，使生态系统建立更佳的动态平衡。态平衡。生态平衡案例：生态平衡案例：复合节岛的兴衰复合节岛的兴衰植物大战滇池植物大战滇池南方周末南方周末 2011-08-11 研究表明，草海种养水葫芦研究表明，草海种养水葫芦1亩可提取氮亩可提取氮85.5kg、磷、磷22kg，外海种养水葫芦，外海种养水葫芦1亩可提取氮亩可提取氮19.5kg、磷、磷6.45kg 。水葫芦有着超

39、强的繁殖能力，在水葫芦有着超强的繁殖能力，在8个月内，个月内，一棵能分蘖成一棵能分蘖成6万棵。万棵。 第七节第七节 城市生态系统城市生态系统 城市生态系统的研究，是城市生态学的城市生态系统的研究，是城市生态学的一个主要内容，目的是寻求高度集中的一个主要内容，目的是寻求高度集中的人口及所从事的各种社会活动与自然环人口及所从事的各种社会活动与自然环境的良好合作途径，以促进经济有序发境的良好合作途径，以促进经济有序发展和生态系统的良性循环。展和生态系统的良性循环。城市的含义及特征城市的含义及特征 城市是指具有城市是指具有1010万以上人口，住房、万以上人口，住房、工商业、行政、文化等建筑物占工商业、

40、行政、文化等建筑物占5050以以上面积，具有较为发达的交通网络和车上面积，具有较为发达的交通网络和车辆往来频繁的人类集居区域。辆往来频繁的人类集居区域。城市的主要特征为：城市的主要特征为：1.1.是非农业人口集中区域；是非农业人口集中区域；2.2.是一定区域的政治、经济或文化中心；是一定区域的政治、经济或文化中心；3.3.是由多种建筑物组成的物质设施综合是由多种建筑物组成的物质设施综合体。体。 城市的发展城市的发展 1950 1950年，世界上人口超过年，世界上人口超过100100万的大城万的大城市有市有7171个，个，800800万人口以上的特大城市仅万人口以上的特大城市仅有伦敦。但是到了有

41、伦敦。但是到了19701970年，大城市增至年，大城市增至157157个，特大城市增至个，特大城市增至1111个。个。20002000年，大年，大城市有城市有400400个，特大城市达个，特大城市达3030个以上。个以上。一、一、 概述概述1 1、 城市生态系统概念城市生态系统概念 城市生态系统是一个以人类城市生态系统是一个以人类生活和生产活动为中心的，由居生活和生产活动为中心的，由居民和城市环境组成的自然、社会民和城市环境组成的自然、社会、经济复合生态系统。、经济复合生态系统。2 2、 城市生态系统特点城市生态系统特点相对于自然生态系统来说，有许多不同相对于自然生态系统来说，有许多不同的特点

42、：的特点： 城市生态系统是人工生态系统城市生态系统是人工生态系统 人工控制人工控制对城市生态系统的存在和发展对城市生态系统的存在和发展起着决定作用。但是，人工控制是在起着决定作用。但是，人工控制是在自然控自然控制制的大背景下起作用的，必然受到太阳辐射、的大背景下起作用的，必然受到太阳辐射、气温、气候、风、水源状况等自然因素控制。气温、气候、风、水源状况等自然因素控制。 城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统是以人为主体的生态系统 城市生态系统中，人口高度集中，其他生物的种城市生态系统中，人口高度集中，其他生物的种类和数

43、量都很少。动物群落基本上是家养动物群类和数量都很少。动物群落基本上是家养动物群落，其生存除部分受气候与疾病等的影响外，基落，其生存除部分受气候与疾病等的影响外，基本不受天敌的威胁，而主要受人的支配。人是城本不受天敌的威胁，而主要受人的支配。人是城市生态系统中主要的消费者。市生态系统中主要的消费者。 在城市生态系统中，生产者、消费者所占的比例，在城市生态系统中，生产者、消费者所占的比例，与其在自然生态系统中的比例正好相反，是以消与其在自然生态系统中的比例正好相反，是以消费者为主的倒三角形营养结构。费者为主的倒三角形营养结构。城市生态系统中的营养结构人类人类动物动物植物植物人类人类动物动物植物植物

44、 城市生态系统是不完全的生态系统城市生态系统是不完全的生态系统v城市中的植物，其主要作用已变为美化环境、城市中的植物，其主要作用已变为美化环境、消除污染和净化空气。消除污染和净化空气。v由于植物产量远远不能满足当地消费者的粮食由于植物产量远远不能满足当地消费者的粮食需要，必须从城市以外输入。需要，必须从城市以外输入。v需要异地分解废弃物（垃圾厂、化粪池、垃圾需要异地分解废弃物（垃圾厂、化粪池、垃圾场等）场等） 城市生态系统是高度开放的系统城市生态系统是高度开放的系统 大量、高速的输入输出流、能量、物质和大量、高速的输入输出流、能量、物质和信息在系统中高度浓集，高速转化，其能量转信息在系统中高度

45、浓集，高速转化，其能量转化功率为每平方米每年（化功率为每平方米每年（42 42 126126）10107 7焦耳。焦耳。生物（人）生物（人）- 自然（环境）自然（环境）系统系统工业工业-经济经济系统系统文化文化-社会社会系统系统只考虑人的只考虑人的生物性活动。生物性活动。只考虑人的只考虑人的经济活动。经济活动。只考虑人的只考虑人的社会活动和社会活动和文化活动文化活动 城市生态系统是多层次的复杂系统城市生态系统是多层次的复杂系统二、二、 城市生态系统的结构与功能城市生态系统的结构与功能1 1、城市生态系统的结构、城市生态系统的结构 它着重反映系统的空间因素及其相互它着重反映系统的空间因素及其相互

46、作用，由于不同专业的研究角度和出发作用，由于不同专业的研究角度和出发点不同，所以城市生态系统的划分也各点不同，所以城市生态系统的划分也各异。异。 以下是几种不同的城市生态系统。以下是几种不同的城市生态系统。社会学家划分的城市生态系统社会学家划分的城市生态系统城城市市生生态态系系统统城市空间城市空间城市社会城市社会城市居民城市居民城市组织城市组织人口结构人口结构劳动结构劳动结构智力结构智力结构政治组织政治组织经济组织经济组织文化组织文化组织群众组织群众组织家庭组织家庭组织人工环境人工环境人工设施人工设施（建成区环境）（建成区环境）施工环境施工环境基础设施基础设施生产设施生产设施生活服务设施生活服

47、务设施自然环境自然环境自然资源自然资源土地、空气、淡水、食物、土地、空气、淡水、食物、能源、原料能源、原料地域环境地域环境地质、地貌、气候地质、地貌、气候水文、土壤、生物水文、土壤、生物环境生态学家提出的城市生态系统结构图环境生态学家提出的城市生态系统结构图城城市市生生态态系系统统生物系统生物系统城市居民城市居民家养生物家养生物野生生物野生生物非生物系统非生物系统人工物质系统人工物质系统住宅与公共建筑物住宅与公共建筑物道路设施道路设施工厂工厂交通运输交通运输通讯设施通讯设施市政管网设施市政管网设施环境资源系统环境资源系统气域气域水域水域土地土地矿产矿产 能源系统能源系统生物能（食物等）生物能（

48、食物等）自然能自然能化石燃料化石燃料城市中各子系统的特点、环境问题和解决措施城市中各子系统的特点、环境问题和解决措施2 2、 城市生态系统的功能城市生态系统的功能(1) (1) 物质流物质流v城市外区域的大量工业原料和农副产品城市外区域的大量工业原料和农副产品输入输入v工业产品与废弃物的输出工业产品与废弃物的输出 输入输入生产生产库存库存输出输出废弃物废弃物累积累积如如 建筑道路建筑道路如五金产品、如五金产品、建筑材料建筑材料消耗消耗 城市系统中货物流的流程途径城市系统中货物流的流程途径空气流这种资源流的流动速率和强度，直空气流这种资源流的流动速率和强度，直接接影响着城市的大气环境质量。影响着

49、城市的大气环境质量。 输入输出生产消费空气28.3910428.39104氧65580.965542.73.3441.5CO2130.59182.6457.065.01北京的空气流北京的空气流 位位: :万吨万吨热热原生原生能源能源次生次生能源能源有用有用能源能源最终最终能源能源传输率传输率损损耗耗热热损损耗耗热热损耗损耗热热损耗损耗热热利利用用率率损损耗耗热热传传输输率率转转化化率率利利用用率率（2 2）能量流）能量流城市生态系统能量流的基本过程城市生态系统能量流的基本过程 原生能源（一次能源）：从自然界直接原生能源（一次能源）：从自然界直接获取的能量形式，主要包括：煤、石油、获取的能量形式

50、，主要包括：煤、石油、天然气、油页岩、油沙、太阳能、风能、天然气、油页岩、油沙、太阳能、风能、水能、潮流能、波浪能、核能、地热能水能、潮流能、波浪能、核能、地热能等。等。 次生能源：经过加工或转化，便于输送、次生能源：经过加工或转化，便于输送、贮存和使用的能量形式。如电力、柴油、贮存和使用的能量形式。如电力、柴油、液化气液化气 有用能源：使用者为了达到使用目的，将有用能源：使用者为了达到使用目的，将次生能源转化为特殊的使用形式。如机械次生能源转化为特殊的使用形式。如机械能，热能等。能，热能等。城市生态系统与自然生态系统能量流动的相同点 遵守热力学第一、第二定律，在流动中不遵守热力学第一、第二定