农业环境保护3.ppt

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1、大家一起说环保问题,第三章 生态学基础,第一节 概述第二节 生态平衡第三节 生态学在环境保护中的 应用 第四节 生物多样性减少与保护,第一节 概述,一、生态学 1、定义 生态学就是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。2、发展 一方面，当前世界面临的粮食、人口、能源、自然资源利用和环境保护等五大问题，正在向科学界挑战，要求科学家们提出解决这些问题的途径。生态学日益受到人们的重视。,第一节 概述,另一方面，多学科的互相渗透，特别是新系理论、现代控制论、遥感技术、计算机技术等进一步丰富了生态学的内容及方法论，有力地推动了生态学的发展。诞生了许多分支学科，如地理生态学、化学生态学、数学生态学

2、、经济生态学、系统生态学、自然生态学、农业生态学、工业生态学等。,第一节 概述,二、种群 1、定义 种群是在一定时空中同种个体的组合。具体地说，种群是在特定的时间和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。种群是物种存在的基本单元，是生物群落的组成单位，是生态系统研究的基础。,图1四川卧龙大熊猫种群图2昆仑山野耗牛种群 图3朱鹮种群,2、种群的特征空间特征 任何种群都要占据一定的空间。数量特征 任何种群都有一定数量的个体。通常，数量特征与空间特征结合，构成种群密度指标，即单位面积上或单位体积中的个体数目。这是衡量种群繁荣发展的重要指标。遗传特征 任何种群都要不断繁殖以维持种群存在。繁殖既遗

3、传种群基因库的基本信息，又积累个体变异完成进化实现种群对环境的适应。,第一节 概述,第一节 概述,3、种群的基本参数 影响种群密度指标的，有出生率、死亡率、迁入、迁出、年龄结构、性别结构等参数。4、种群的增长 种群增长即种群数量的变化。,第一节 概述,三、群落 1、定义 生物群落是指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物种群相互联系、相互影响的有规律的结构单元。根据关注对象的不同，生物群落可简单地称为植物群落、动物群落、微生物群落。,在地球赤道的南北两边，有几片终年湿润的土地，那里气候炎热潮湿，雨水充沛，为植物的生长提供了非常优越的环境条件。在这些地区，茂密的森林终年常绿，宛如环绕地球

4、的一条翡翠项链，这就是热带雨林，热带雨林有一个别称-“地球之肺”。,植物群落,动物、植物群落,第一节 概述,2、群落成员的地位 群落中的各种群地位或重要性并不相等。可以根据综合种群的若干个数量、空间指标计算得的种群重要值或优势度，确定种群的地位。重要值或优势度大的种群称为优势种，重要值或优势度小的种群称为附属种。,第一节 概述,3、群落的结构 垂直结构 群落内部各种群排列在环境的 不同高度而成层分布，称成层现象。水平结构 群落内部各种群排列在环境的不同水平位置而镶嵌分布，称镶嵌现象。季相变化 群落外貌随昼夜节律、季节节律而变化，称季相变化。,第一节 概述,4、群落的形成与演替 群落的形成 指在

5、相对平衡的条件中，若干种群在一 定环境中传播、定居、竞争、稳定的过程。群落演替 指一个群落被另一个群落取代的过程，现实的生物群落都是群落演替链上的一环。,第一节 概述,四、生态系统 1、定义 生态系统是指在一定时空内，由生命系统（动物、植物、和微生物）和环境系统组成的一个整体。该整体是由各成员借助能量流动、物质循环、信息传递而相互联系、相互影响、相互依存所形成的具有自组织和自调节能量的有一定大小结构的复合体。通俗地说，生态系统是有一定生物和非生物成分的空间结构。,第一节 概述,生态系统类型1陆地生态系统森林生态系统草原生态系统农田生态系统2水域生态系统海洋生态系统淡水生态系统A.河流生态系统B

6、.湖泊生态系统C.池塘生态系统,草原生态系统,农田生态系统,海洋生态系统,森林生态系统,上述生态系统定义有四个基本含义：1、生态系统是客观存在的实体，有时间、空间方面的特征2、由生物成分和微生物成分组成3、以生物为主体4、各成员间有机地组织在一起，具有统一的整体功能。,第一节 概述,第一节 概述,2、组成 任何一个生态系统，都包括非生物环境和生物环境（生产者、消费者和分解者）主要组成成分。,生产者,指能制造有机物质的自养生物，主要是绿色植物，也包括少数能自营生活的菌类（如光能合成细菌和化能合成细菌）。,为什么说绿色植物是生产者呢？,第一节 概述,消费者（异养生物）是直接或间接依赖于生产者所制造

7、有机物的异样生物，一般指动物。消费者可分为食草动物、食肉动物、肉食动物。分解者（还原者）是能把复杂有机物分解为简单的无机物的异样生物，一般指微生物、也称还原者。,非生物部分（无机环境）,是生态系统中生物赖以生存的物质和能量源泉及活动场所。组成（1）.太阳辐射能。（2）.无机物质，如氧、氮、二氧化碳、矿物质和水等。（3）.非生命的有机物质，如蛋白质、碳水化合物、脂类和 腐殖质等（动、植物残体及排泄物）。（4）.岩石和土壤。作用（1）、为生物提供必要的生存环境；（2）、为生物提供必要的营养元素。,生态系统的组成,第一节 概述,3、功能 能量流动 生态系统中，环境与生物之间、生物与生物之间的能量传递

8、和转化过程，称为生态系统的能量流动。,能量流动图解,第一节 概述,能量是指作功的能力，它有两种存在形式，动能和潜能。动能是指辐射和热等可通过传导和对流的形式传递和转化的能量，潜能是指蕴藏在光合产物化学键内通过取食关系在生物之间传递和转化的能量。生态系统中的能量流动和转换，服从热力学第一定律和第二定律。,第一节 概述,生态系统中能量流动还有一个显著的特点，即能量的流动是单一方向的。从环境进入生命系统的能量是光能形式，在生命系统中通用的能量是化学能形式，从生命系统逸散于环境之中的能量是热能的形式，即有一条光能化学能热能途径。,第一节 概述,生态系统中的能量流动，是在“食物链”和“食物网”渠道中进行

9、的。食物链的概念：这种以食物营养关系为中心的链索，就叫做食物链。食物链上每一环节，叫营养级。一般说来，食物链中的营养级不会多于5个。,1,2,3,4,5,“食物链”的说明：飞蛾在吸食花蜜；蜻蜓捕食飞蛾，满足自己能量需要；蜻蜓又被一只需求更大的青蛙吃掉；蛇又吃掉青蛙，对于一条蛇来说，一两只青蛙是远远不够的；最后鹰吃掉蛇。这个过程就是“食物链”,在生态系统中，食物链主要有三种类型：牧食食物链 牧食，是指草食动物吃植物。这种食物链是以活的绿色植物为基础，从草食动物开始的，也叫捕食链。,第一节 概述,腐食食物链 腐食，是指微生物或某些土壤动物将动植物尸体分解，矿化或形成腐殖质。这种食物链是以死的动植物

10、残体为基础，从真菌、细菌和某些土壤动物开始的，也叫分解链。寄生食物链 这种食物链是以活的动植物有机体为基础，从某些专门营寄生生活的动植物开始的。,食物网,生态系统内，多条食物链相互交织，紧密联结在一起形成的复杂的多方向的网络，称为食物网。,食物网维持着生态系统的平衡。因为生物种类越丰富，食物网越复杂，生态系统越稳定,第一节 概述,生态金字塔 如果把有机体的生物量、个体数量及能量，按照营养级的顺序排列起来，绘制成图，都和埃及金字塔的形状相似，于是，人们便把这种图形称做“生态金字塔”。,第一节 概述,生态金字塔包括三个塔：1、数量金字塔 表示各营养级生物之间的数量关系，用生物个体数目来表示。2、生

11、物量金字塔 表示各营养级生物之间的质量关系，用kg（干质量）表示。3、能量金字塔 表示各营养级生物之间的能量关系。,大约1000公斤浮游植物能转变成100公斤浮游动物，而100公斤浮游动物才能转变成10公斤鱼，而10公斤鱼大致是人长1公斤组织所需要的食物。这条规律称为“十分之一法则”.,第一节 概述,物质循环 生态系统中，物质循环通常是指营养物质被生物从环境摄取并可被其他生物依次利用，然后复归于环境被重复利用。生态系统中的物质循环，是各种化学物质在地球非生物环境与生物之间的循环运转，故又称为生物地球化学循环。,第一节 概述,库的概念 在生态系统中，各种滞留化学元素的生物与非生物成分，称为“库”

12、。把库容量大，元素在库中滞留时间长，流动速度慢的库称为“贮存库”，反之，库容量小，元素在库中滞留时间短，流动速度快的称为“交换库”。,第一节 概述,气相循环 气相循环把大气和水体紧密地联系起来，氧、二氧化碳、水、氮等物质的循环都属于气相循环。沉积循环 通常，贮存库中的物质要经过岩石的风化作用和沉积物本身的分解作用，转化成为生态系统的生物成分可以利用的营养物质，这种转化的过程是相当缓慢的。磷、硫、钙、钾、钠等物质的循环都属于沉积循环。,水循环指大自然的水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地下径流等环节，在水圈，大气圈，岩石圈，生物圈中进行连续运动的过程。水循环是生态系统的重要过

13、程，是所有物质进行循环的必要条件。,第一节 概述,第一节 概述,1、碳循环在生态系统中，C主要存在于大气圈、水圈、岩石圈和化石燃料（石油、煤等）这四个贮存库中。C循环是比较简单的。,2、氮循环生态系统中，N主要以N2的状态存在于大气中，约占大气的79%。3、磷循环 自然环境中，P没有任何气态或蒸气态的化合物，P循环是比较典型的沉淀循环。P的主要贮存库是岩石和天然磷矿。,第一节 概述,第一节 概述,4、水循环 在自然状态下，水有固态、液态、气态三种变化，因此它是运动性最强的物质。,生态系统的物质循环规律告诉我们,要想维护生态系统的相对稳定，保持动态平衡，最基本的一条，就是你从生态系统中拿走的物质

14、，还应在适当时机归还给它。如果某些元素长期入不敷出，势必引起生态系统的退化，甚至瓦解。输入有害物质太多，则污染环境。,生态系统的信息联系,1.营养信息,2.化学信息,3.物理信息,4.行为信息,1.营养信息,通过营养交换的形式，把信息从一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，为营养信息。,食物链（网）即是一个营养信息系统。,草本植物,种子,叶片,鹌鹑,鼠类,猫头鹰,2.化学信息,是指生物在某些特定条件下，或某个生长发育阶段，分泌出某些特殊的化学物质，这些分泌物在生物的个体和种群之间起着某种信息的传递作用，即构成化学信息。,作用：对集群活动的整体性和集群整体性的维持有重要作用。,

15、3.物理信息,是指通过声音、颜色、光等物理现象传递的信息称为物理信息。,4.行为信息,是指有些动物可以通过自己的各种行为向同伴发出识别、威吓、求偶和挑战等信息即为行为信息。,第一节 概述,和生命物质的循环同步，各种污染物也在进行着“生物地球化学循环”。污染物可在生态系统的各级生物体内发生积累、浓缩、放大，或者说，生态系统的各级生物可对污染物积累、浓缩和放大。,第一节 概述,1、生物积累 指生物从环境或食物中摄取并蓄积化学物质，使生物体内化学物质的量逐步增加的现象。2、生物浓缩 指生物从环境中摄取并蓄积化学物质，使生物体内化学物质的浓度超过环境中化学物质的现象。3、生物放大 指在食物链中，高营养级生物体内的化学物质浓度高于低营养级生物体内的化学物质浓度的现象。,思考题,1、生态学的基本概念？2、什么是能量流动？生态系统 中存在哪些类型的食物链和哪些类型的金字塔？3、什么是物质循环？什么是生物累积、生物浓缩、生物放大？,