环境学课件第六章大气污染及其控制.ppt

第三章 生态学基础 Ecological Principles3生态学的含义、研究内容及其发展生态学的含义、研究内容及其发展第一节第一节 本章内容本章内容生态系统生态系统第三节第三节生态系统的功能生态系统的功能第四节第四节生态平衡与失衡生态平衡与失衡第五节第五节生态学的一般规律生态学的一般规律第六节第六节生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用第七节第七节种群、群落的基本知识种群、群落的基本知识第二节第二节 环境学和生态学有何关系？非洲的毛里求斯，曾有两种特有的生物，一种是渡渡鸟，另一种是大颅榄树。渡渡鸟是一种不会飞的鸟，它身体大，行动迟缓，样子有点丑陋。由于没有天敌，它们在树林里建窝孵蛋，繁殖后代。大颅榄树是一种珍贵的树木，树干挺拔，木质坚硬，树冠秀美。渡渡鸟在其间生活。十六七世纪，带着来福枪和猎犬的欧洲人来到毛里求斯。不会飞、跑不快的渡渡鸟被枪打狗咬，鸟飞蛋打，没有多少年越来越少。1681年，最后一只渡渡鸟也被人类杀死了！案例案例 奇怪的事情发生了，自从渡渡鸟灭绝以后，大颅榄树也日渐稀少，似乎患上了不育症。到20世纪80年代，毛里求斯只剩下13株大颅榄树了，眼看这种树木就要从地球上消失了。1981年，美国生态学家坦普尔来到毛里求斯，他细心地测定了大颅榄树的年轮，发现树龄正好是300年，也就是说，渡渡鸟灭绝之日，也正是大颅榄树绝育之时。他终于在找到的一个渡渡鸟遗骸中发现了秘密：在渡渡鸟的遗骸中发现了几颗大颅榄树的种子，原来渡渡鸟喜欢吃这种树木的果实。他把大颅榄树的种子给与渡渡鸟比较相似的吐绶鸟吃下后，从粪便中排出种子的外壳被消化了一层，种在苗圃后，终于发出了新芽。第一节第一节 生态学的含义、研究内容生态学的含义、研究内容及其发展及其发展一、生态学的含义一、生态学的含义 生态学（Ecology）一词最早是由德国生物学家黑格尔于1869年提出的。他把生态学定义为“自然界的经济学”。其英文词首和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。后来有的学者把生态学定义为“研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联系的科学”。我国著名生态学家马世骏把生态学定义为“研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学”。生态学中所说的生物包含植物、动物和微生物。最近，由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学也扩展到人类生活和社会形态等方面，把人类这一生物物种也列入生态系统中，来研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。二、生态学的研究内容二、生态学的研究内容 1 1、以以自自然然生生态态系系统统为为对对象象：探探索索环环境境对对生生物物的的作作用用，以以及及生生物物对对环环境境的的反反作作用用，及及其其相互关系的规律。相互关系的规律。2 2、以以人人工工生生态态系系统统或或半半自自然然生生态态系系统统为为对对象象：研研究究不不同同区区域域系系统统的的组组成成、结结构构、功功能能。当当前前研研究究的的主主要要内内容容。纯纯粹粹自自然然生生态态系系 统统 已已 很很 少少，大大 多多 为为 受受 干干 扰扰 的的（disturbeddisturbed）生态系统。）生态系统。3 3、以以社社会会生生态态系系统统为为对对象象：生生态态学学与与社社会经济的结合。会经济的结合。生态学生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的重要分科之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉及生物学的重要分科之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉及动物和人类。目前，随着现代科学技术的发展并向生态学的动物和人类。目前，随着现代科学技术的发展并向生态学的不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学科、较活不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学科、较活跃的科学领域之一。跃的科学领域之一。生态学的多学科性及其相互作用生态学的多学科性及其相互作用三、生态学的发展三、生态学的发展生态学发展过程中的三个主要特点：生态学发展过程中的三个主要特点：从从定定性性探探索索生生物物与与环环境境的的关关系系，到到定定量量研究。研究。从从个个体体生生态态系系统统到到复复杂杂生生态态系系统统，由由单单一一到到综综合合，由由静静态态到到动动态态地地认认识识自自然然界界的物质循环与转化规律。的物质循环与转化规律。与与基基础础科科学学、应应用用科科学学相相结结合合，发发展展了了生态学，扩展了生态学的领域。生态学，扩展了生态学的领域。第二节第二节 种群、群落的基本知识种群、群落的基本知识种群（种群（PopulationPopulation）：）：某特定时间，栖居在某个自然区域内的同种有机体的组合（一定空间里某种个体的组合）。种群大小种群大小:指一个种群的个体数目多少。可以用以下指标来衡量。种群数量：种群数量：一定面积或容积中某个种的个体总数。种群密度：种群密度：单位面积或单位容积内的个体数目。一、种群的定义及其数量变动原因一、种群的定义及其数量变动原因迁出迁出迁出迁出（）（）（）（）迁入迁入迁入迁入（）（）（）（）出生出生出生出生（）（）（）（）种群种群数量数量死亡死亡死亡死亡（）（）（）（）种种群群数数量量变变动动取取决决于于出出生生率率和和死死亡亡率率，迁迁入入和和迁迁出出这这两两组组因素。因素。种群数量变动的因素种群数量变动的因素A A型型（凸凸型型）：绝绝大大多多数数个个体体都都能能活活到到生生理理年年龄龄，早早期期死死亡亡率率极极低低 ，但但一一旦旦达达到到一一定定生生理理年年龄龄时时，短短期内几乎全部死亡。期内几乎全部死亡。B B型型（对对角角线线型型）：种种群群各各年年龄龄的的死亡基本相同。死亡基本相同。C C型型（凹凹型型）：生生命命早早期期有有极极高高的的死死亡亡率率，但但是是一一旦旦活活到到某某一一年年龄龄，死亡率就变得很低而且稳定。死亡率就变得很低而且稳定。以以以以存存存存活活活活数数数数量量量量的的的的对对对对数数数数值值值值为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，以以以以年年年年龄龄龄龄为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标作作作作图图图图，从从从从而而而而把把把把每每每每一一一一个个个个种种种种群群群群的的的的死死死死亡亡亡亡存存存存活活活活情情情情况况况况绘绘绘绘成成成成一一一一条条条条曲曲曲曲线线线线，这条曲线即是这条曲线即是这条曲线即是这条曲线即是存活曲线存活曲线存活曲线存活曲线（survivorship curve survivorship curve survivorship curve survivorship curve）。）。）。）。存活曲线存活曲线性性比比（sex sex ratioratio）:种种群群中中雌雌性性与与雄雄性性在在数数量量上上的的比比例例,是推测种群未来发展趋势的一项指标。是推测种群未来发展趋势的一项指标。年年龄龄结结构构（年年龄龄组组成成、年年龄龄分分布布,age,age ratioratio）：种种群群内内各各个个体体的的年年龄龄分分布布状状况况，即即各各个个年年龄龄级级的的个个体体数数在在整整个个种种群群个个体体总总数数中中占占的的百百分分数数，可可反反映映种种群群当当时时的的发发育育阶阶段，并预示种群数量变化动态和发展趋势。段，并预示种群数量变化动态和发展趋势。性性比比和和年年龄龄结结构构A A A A增增增增长长长长型型型型：幼幼幼幼年年年年个个个个体体体体占占占占最最最最大大大大百百百百分分分分数数数数，老年最少，总数呈上升趋势。老年最少，总数呈上升趋势。老年最少，总数呈上升趋势。老年最少，总数呈上升趋势。B B B B稳稳稳稳定定定定型型型型：各各各各年年年年龄龄龄龄级级级级的的的的个个个个体体体体数数数数分分分分布布布布比比比比较均匀，种群的大小趋于稳定。较均匀，种群的大小趋于稳定。较均匀，种群的大小趋于稳定。较均匀，种群的大小趋于稳定。C C C C衰衰衰衰退退退退型型型型：与与与与A A A A相相相相反反反反,老老老老年年年年个个个个体体体体数数数数很很很很大大大大,幼幼幼幼年年年年个个个个体体体体数数数数很很很很少少少少，种种种种群群群群数数数数量量量量趋趋趋趋于于于于减减减减少。少。少。少。二、种群数量变动规律二、种群数量变动规律 时间时间t t之末的种群数之末的种群数N Nt tN N0 0(b-db-d）N N0 0为起始种群数，为起始种群数，b b为出生数，为出生数，d d为死亡数。为死亡数。种群在单位时间内或某一瞬间增长率（种群在单位时间内或某一瞬间增长率（r r）r r（）（）（N Nt t-N-N0 0）/N/N0 0100100 dN/dtdN/dt=rNrN （设环境资源不受限制，增长率（设环境资源不受限制，增长率r r为一恒值）为一恒值）其指数式为其指数式为N Nt t =N=N0 0e ertrt(e(e为自然对数的底），表示为自然对数的底），表示 种群在这种环境状况下呈指数式增长。种群在这种环境状况下呈指数式增长。按按指指数数当当r0r0时时，种种群群曲曲线线形形式式无无限限制制地地增增长长，呈呈“J J”字字型型指指数数生生长长曲曲线线；当当r=0r=0时时，则则N Nt t=N=N0 0；当当r0r0,N0,种群增长；种群增长；当当K KN0,N0,种群个体数目减少；种群个体数目减少；当当K KN=0,N=0,种群大小基本处于稳定的平衡状态；种群大小基本处于稳定的平衡状态；上式积分得：上式积分得：N NK/(1+eK/(1+ea-rta-rt);式中式中a=r/Ka=r/K 此方程画出的曲线开始时呈指数增长趋势，后来增长趋势此方程画出的曲线开始时呈指数增长趋势，后来增长趋势逐渐缓慢，最后（在接近环境负荷量逐渐缓慢，最后（在接近环境负荷量K K时）达到比较稳定的停滞时）达到比较稳定的停滞水平，呈现水平，呈现“S S”形。形。n生生物物势势：生生物物在在没没有有任任何何限限制制的的环环境境中中增增长的潜在速率。又称内禀增长率（长的潜在速率。又称内禀增长率（r r）。）。n n环境阻力：环境阻力：环境环境因素限制生物增因素限制生物增殖的力量。（殖的力量。（K KN N）/K/K表示在表示在J J形形和和S S形曲线之间。形曲线之间。生物势与环境阻力生物势与环境阻力三、群落的基本概念三、群落的基本概念群落（群落（population population）：）：由不同种的种群由不同种的种群有规有规律律的集合体。的集合体。“有规律有规律”体现在体现在:1 1、通过一定的发展过程、通过一定的发展过程,植物群落是强调在植物群落是强调在长期历史过程中发展而成。长期历史过程中发展而成。一定的外貌一定的外貌 结构结构 种类组成。种类组成。群落并不是各种生物杂乱的堆积或相加。注意区别偶然的“群聚”。一个池塘生物群落多种水生植物种群多种浮游动物种群多种浮游植物种群多种底栖生物种群多种细菌种群多种鱼类种群外貌结构种类组成具有一定功能，并与环境相互影响 2、群群落落内内种种群群和和种种群群之之间间，种种群群和和环环境境之之间已建立一定的联系。间已建立一定的联系。外外部部的的“样样子子”（外外观观），是是群群落落长长期期适适应应外界环境的一种外部表征。外界环境的一种外部表征。生生活活型型：指指植植物物在在外外界界综综合合环环境境的的长长期期作作用用下，所显示的适应形态。下，所显示的适应形态。生生活活型型谱谱：不不同同的的气气候候区区域域中中的的植植物物区区系系里里，各各种种植植物物类类型型（生生活活型型）的的对对比比关关系系是是不不同同的，的，这种对比关系，叫生活型谱。这种对比关系，叫生活型谱。植物群落的外貌植物群落的外貌若若恩恩开开尔尔生生活活型型（C.C.RaunkiaerRaunkiaer）：分分类类基基础础是是以以植植物物渡渡过过不不利利时时期期对对恶恶劣劣条条件件的的适适应应形形式式，即即根根据据抵抵抗抗芽芽（休休眠眠芽芽）所所处处的的位位置置高低来划分，把高等植物划分成高低来划分，把高等植物划分成5 5类：类：1.1.高位芽植物：高位芽植物：乔、灌木、热带草本；乔、灌木、热带草本；1515亚类亚类2.2.地上芽植物：地上芽植物：抵抗芽离地不超过抵抗芽离地不超过30 cm30 cm；4 4亚类亚类3.3.地面芽植物：地面芽植物：仅地面处有芽；仅地面处有芽；3 3亚类亚类4.4.地地下下芽芽（隐隐芽芽）植植物物：土土表表之之下下或或水水面面之之下下有有芽芽存活；存活；7 7亚类亚类5.5.一年生种子植物：一年生种子植物：以种子的形式渡过不良季节。以种子的形式渡过不良季节。群群落落的的水水平平结结构构：群落的水平结构主要表现特征是镶嵌性。镶嵌性表明植物种类在水平方向上的不均匀配置，它使群落在外形上表现为斑块相间的现象，具有这种特征的群落叫做镶嵌群落。在镶嵌群落中，每一个斑块就是一个小群落，小群落具有一定的种类成分和生活型组成，它们是整个群落的一小部分。生生态态位位（nicheniche）：指生态系统中（或群落中）一个生物种群的功能作用以及它在时间和空间上的地位。四、群落的结构与分布四、群落的结构与分布群群落落的的垂垂直直结结构构：大多数群落的内部都有垂直分化现象，即成层现象。演替（演替（successionsuccession）是指群落经过一定历史发展的是指群落经过一定历史发展的时期，由一种类型变为另一种类型的顺序进程。时期，由一种类型变为另一种类型的顺序进程。演替的动力演替的动力内因动态演替内因动态演替外因动态演替外因动态演替演替的基本类型演替的基本类型原生演替（原生演替（primary succession primary succession）次生演替（次生演替（secondary successionsecondary succession）五、群落的演替与环境因子的关系五、群落的演替与环境因子的关系原生演替原生演替次生演替次生演替演替的顶级理论演演替替顶顶级级（ClimaxClimax）是是ClementsClements首首先先提提出出。Oosting(1956)Oosting(1956)给给予予完完整概念。整概念。演演替替顶顶级级就就是是这这样样的的一一个个群群落落，它它们们的的种种类类在在综综合合彼彼此此之之间间发发展展起起来来的的环环境境中中很很好好地地互互相相适适合合；它它们们能能够够在在群群落落内内繁繁殖殖而而且且能能排排除除新新的的种种类类，特特别别是是可可能能成成为为优优势势种种的的种种类类在在群群落落内内的的定定居居。也也就就是是说说，群群演演替替顶顶级级是是群群落落演演替替的最终阶段。的最终阶段。第三节第三节 生态系统生态系统 19351935年年，英英国国生生态态学学家家，阿阿瑟瑟乔乔治治坦坦斯斯利利爵爵士士受受丹丹麦麦植植物物学学家家叶叶夫夫根根尼尼温温的的影影响响，首首次次提提出出生生态态系系统统的的概概念念。认认为为：生生态态系系统统是是一一个个“系系统统的的”整整体体。这这个个系系统统不不仅仅包包括括有有机机复复合合体体，而而且且包包括括形形成成环环境境的的整整个个物物理理因因子子复复合合体体这这种种系系统统是是地地球球表表面面上上自自然然界界的的基基本本单单位位，它它们们有有各各种种大小和种类）。大小和种类）。一、生态系统概述一、生态系统概述海洋生态系统海洋生态系统湿地生态系统湿地生态系统森林生态系统森林生态系统城市生态系统城市生态系统 生态系统的组成成分是指系统内所包括的若干类相互联系的各种因素。生态系统是由两大部分、四个基本成分组成。两大部分：生物和非生物环境，也称之为生命系统和环境系统或称生命成分和非生命成分；四个基本成分：生产者，消费者，还原者和非生物环境。其中前三者属于生命成分部分，后者为非生命成分部分。二、生态系统的组成二、生态系统的组成生态系统的组成成分及其相互关系生态系统的组成成分及其相互关系生生产产者者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。还有一些能利用化学能把无机物转化为有机物的化能自养型微生物，也应列入生产者之列。消费者:主要是动物，又分为：一级消费者（如草食性动物）；二级消费者（如肉食动物）；等等。一级消费者-草食性动物二级消费者-肉食性动物分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。微生物（真菌）橙盖伞分解者无生命物质：指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。岩石矿物土壤空气水体三、生态系统的结构三、生态系统的结构生态系统的群落结构生态系统的群落结构生生态态系系统统中中，由由食食物物关关系系把把多多种种生生物物联联接接起起来来，一一种种生生物物以以另另一一种种生生物物为为食食，另另一一种种生生物物再再以以第第三三种种生生物物为为食食，彼彼此此形形成成一一个个以以食食物物联联接接起起来来的的链链锁锁关关系系，称称为为食物链。食物链。在在一一个个生生态态系系统统中中，食食物物关关系系往往往往复复杂杂，各种食物链相互交错，形成所谓食物网。各种食物链相互交错，形成所谓食物网。生态系统的营养结构生态系统的营养结构营养级：指处于食物链某一环节上的全部生物种的总和，因此营养级之间的关系是指一类生物和处于不同营养层次上另一类生物之间的关系。生态金字塔：指各个营养级之间某种数量关系，这种数量关系可采用生物量单位、能量单位或个体数量单位，采用这些单位构成的生态金字塔分别称为生物量金字塔、能量金字塔和数金字塔。为什么肉类食品的价格比小白菜为什么肉类食品的价格比小白菜价格高价格高?为什么说为什么说“一山不容二虎一山不容二虎”？食物链一般不超过五个营养级？食物链一般不超过五个营养级？生态系统的空间结构1 1、按生态系统空间环境性质、按生态系统空间环境性质 即按生态系统所处的地即按生态系统所处的地理区域的空间性质分类：理区域的空间性质分类：（1 1）淡水生态系统）淡水生态系统（2 2）海洋生态系统）海洋生态系统（3 3）陆地生态系统）陆地生态系统 根据植被类型和地貌的不根据植被类型和地貌的不同，陆地生态系统又可分为同，陆地生态系统又可分为森林、草原、荒漠、湿地等森林、草原、荒漠、湿地等生态系统。生态系统。四、生态系统的类型四、生态系统的类型 淡水生态系统淡水生态系统海洋生态系统海洋生态系统森林生态系统森林生态系统草原生态系统草原生态系统荒漠生态系统荒漠生态系统湿地生态系统湿地生态系统2 2、按人类对生态系统的影响程度、按人类对生态系统的影响程度（1 1）自然生态系统）自然生态系统（2 2）人工生态系统）人工生态系统（3 3）半自然生态系统）半自然生态系统（一）生态系统是开放的（一）生态系统是开放的“自持系统自持系统”（二）生态系统是动态功能系统（二）生态系统是动态功能系统（三）生态系统具有自动调节的功能（三）生态系统具有自动调节的功能（四）生态系统具有一定的区域特征（四）生态系统具有一定的区域特征五、生态系统的特征五、生态系统的特征第四节第四节 生态系统的功能生态系统的功能一、生态系统中能量流动一、生态系统中能量流动 生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。太阳能 在 生 态 系 统 中 的 流 动 是 按 热 力 学 定 律 进 行 的。热力学第二定律告诉我们：“熵在增加”。根据这一定律，从一种能向另一种能的任何转换都不是完全有效的，能的消费是不可逆的过程。在能量的转换过程中，总有一些能量失掉了。因此，如果没有新的能量从外部投入，一个封闭系统最终会耗尽其能量。生态系统中能量流动生态系统中能量流动 在生态系统中，能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10，而再转移到肉食动物体内时，为草食动物能量的1/10左右。一般说来，能量沿着绿色植物草食动物一级肉食动物二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。环境卡片环境卡片能量流动的能量流动的1/101/10规律规律二、生态系统中物质流动二、生态系统中物质流动 生态系统中的一切生物（动物、植物、微生物）和非生物的环境，都是由运动着的物质构成的。并在地球长期的演化过程中建立起来了各种循环体系。其中碳、氢、氧、氮、硫、磷等的循环是生态系统基本的物质循环。锰、锌、铜、钼、钴、钙、镁、钾等微量元素，也在生态系统中的构成了各自的循环。而与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、氮三大循环。三、生态系统中信息流动三、生态系统中信息流动 在生态系统的各组成部分之间及各组分内部，伴随着能量和物质的传递与流动还同时存在着各种信息的联系，而这些信息把生态系统联成一个统一的整体，起着推动物质流动、能量传递的作用。信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。环境专栏北极狐和北极兔 据科学家们观察，生活在北极地区的北极狐是以北极兔为食的。北极狐一胎可以怀单胎，也可以怀双胎。而这是取决于北极兔的多少。北极兔的数量多，怀双胎；数量少则怀单胎。这对于维持生态系统的平衡是至关重要的。难道是北极兔告诉北极狐自己的数量吗？显然不可能，这只能是生态系统中某些类似物理、化学等信息在起作用。北极狐北极兔第五节第五节 生态平衡与失衡生态平衡与失衡 如果某生态系统各组成成分在较长时间内保持相对协调，物质和能量的输出接近相等，结构与功能长期处于稳定状态，在外来干扰下，能通过自我调节恢复到最初的稳定状态，则这种状态可称为生态平衡。生态平衡包括三个方面：即 结构上的平衡、功能上的平衡 以 及 输入和输出物质数量上的平衡。生态平衡是相对的平衡、动态的平衡。在系统各组分之间、生物与环境之间不断的物质、能量与信息的流动，使得生态系统中旧的平衡不断打破，新的平衡不断建立。只有这样，地球才会由一片死寂变得生机盎然。绝对的平衡则意味着没有发展和变化。但这种变化如果太快，则系统各组分之间不可能有一个相对稳定的相互关系，会产生一系列严重的问题，生物不能适应这种变化则导致物种的大量灭绝。1 1、自然因素：、自然因素：火山、海啸、地震、台风、水旱灾等；火山、海啸、地震、台风、水旱灾等；二、破坏生态平衡的因素二、破坏生态平衡的因素火山爆发海啸地震台风2 2、人人为为因因素素：主主要要指指人人类类对对自自然然资资源源的的不不合合理理利利用用、盲盲目目发发展展生生产产带带来来的的环环境境污污染染等等问问题题。（1 1）物种改变引起生态平衡破坏；）物种改变引起生态平衡破坏；（2 2）环境因素改变引起生态平衡）环境因素改变引起生态平衡 破坏；破坏；（3 3）信息系统的破坏引起生态平）信息系统的破坏引起生态平 衡破坏。衡破坏。杀人蜂杀人蜂澳大利亚兔子成灾澳大利亚兔子成灾环境污染环境污染信息系统的破坏信息系统的破坏环境专栏人类对生态系统的影响达到极限 1、过去一个世纪来，地球上有一半的湿地消失。2、毁林造田使得地球森林覆盖率下降了20-50。3、地球上有9的树种濒临灭绝。4、地球上70的海洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有 些已处于生存极限状态。5、近半个世纪来，全球有 2/3的农业用地发生水土 流失现象。6、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球60 的大型河流系统遭到破坏、水流速度减缓，河流 源头与其入海口之间的落差增加了2倍。第六节第六节 生态学的一般规律生态学的一般规律 相互依存与相互制约，反映了生物间的协调关系，是构成生物群落的基础。生物间的这种协调关系主要分为两类：1、普遍的依存与制约，亦称“物物相关”规律。有相同生理、生态特性的生物，占据与之相适宜的小生境，构成生物群落或生态系统。系统中不仅同种生物相互依存、相互制约，异种生物（系统内各部分）间也存在依存与制约的关系；不同群落或系统 之 间，也 同 样 存 在 依 存 与 制 约 关 系，亦可说彼此影响。一、相互依存与相互制约规律一、相互依存与相互制约规律 2、通过“食 物”而相互联系与制约的协调关系，亦称为“相生相克”规律。具体形式就是食物链和食物网。即每一种生物在食物链或食物网中，都占据一定的位置，并具有特定的作用。各生物物种之间相互依赖、彼此制约、协同进化。被食者为捕食者提供生存条件，同时又为捕食者控制；反过来，捕食者又受制于被食者，彼此相生相克，使整个体系（或 群 落）成 为 协 调 的 整 体。二、物质循环与再生规律二、物质循环与再生规律 生态系统中，植物、动物、微生物和非生物成分，借助能量的不停流动，一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质，另一方面又随时分解为原来的简单物质，即所谓“再生”，重新被植物所吸收，进 行 着 不 停 顿 的 物 质 循 环。三、物质输入输出的动态平衡三、物质输入输出的动态平衡 规律规律 物质的输入输出规律又称为协调稳定规律，它涉及生物、环境和生态系统三个方面。当一个生态系统不受人类活动干扰时，生物与环境之间的输入与输出，是相互对立的关系，生物体进行输入时，环境必然进行输出，反之亦然。生物体一方面从环境摄取物质，另一方面又向环境排放物质，以补偿环境的损失（这里的物质输入和输出，包含着量和质两个指标）。四、相互适应与补偿的协同进化规律四、相互适应与补偿的协同进化规律 生物与环境之间，存在着作用与反作用的过程。或者说，生物给环境以影响，反过来环境也会影响生物。如：生物在土壤形成过程中的作用。五、环境资源的有效极限规律五、环境资源的有效极限规律 任何生态系统中作为生物赖以生存的各种环境资源，在质量、数量、空间和时间等等方面，都有其一定的限度，不能无限制地供给，因而其生物生产力通常都有一个大致的上限。也因此，每一个生态系统对任何的外来干扰都有一定的忍耐极限；当外来干扰超过这一极限时，生态系统就会被损伤、破坏、以致瓦解。如：草场的退化、森林的过度采伐和过量捕鱼等。第七节第七节 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用 即人类活动对环境的影响要从时间和空间上全盘考虑，统筹兼顾，不仅要考虑现在，还要考虑将来；不仅要考虑本地区，还要考虑有关的其他地区。（建设项目必须进行环境影响评价）一、利用生态系统的整体观念，全面考察人一、利用生态系统的整体观念，全面考察人类活动对环境的影响类活动对环境的影响案例一：南水北调工程案例一：南水北调工程案例二：三峡工程案例二：三峡工程效应效应效应效应 正面效应正面效应正面效应正面效应 负面效应负面效应负面效应负面效应 含义含义含义含义 有利影响有利影响有利影响有利影响 不利影响不利影响不利影响不利影响 区域区域区域区域主要在中下游主要在中下游主要在中下游主要在中下游 主要在库区主要在库区主要在库区主要在库区 举例举例举例举例1.1.1.1.减轻洪水对中下游地区生减轻洪水对中下游地区生减轻洪水对中下游地区生减轻洪水对中下游地区生态与环境的破坏态与环境的破坏态与环境的破坏态与环境的破坏2.2.2.2.减轻洞庭湖的萎缩和泥沙减轻洞庭湖的萎缩和泥沙减轻洞庭湖的萎缩和泥沙减轻洞庭湖的萎缩和泥沙淤积淤积淤积淤积3.3.3.3.增加中下游枯水期流量，增加中下游枯水期流量，增加中下游枯水期流量，增加中下游枯水期流量，改善枯水期水质改善枯水期水质改善枯水期水质改善枯水期水质4.4.4.4.调节局地气候调节局地气候调节局地气候调节局地气候5.5.5.5.减轻环境污染及酸雨危害减轻环境污染及酸雨危害减轻环境污染及酸雨危害减轻环境污染及酸雨危害等等等等6.6.6.6.有利于中下游血吸虫病的有利于中下游血吸虫病的有利于中下游血吸虫病的有利于中下游血吸虫病的防治防治防治防治 1.1.1.1.水库将淹没土地、耕地及水库将淹没土地、耕地及水库将淹没土地、耕地及水库将淹没土地、耕地及部分文物古迹；部分文物古迹；部分文物古迹；部分文物古迹；2.2.2.2.产生新的水土流失和环产生新的水土流失和环产生新的水土流失和环产生新的水土流失和环境污染等问题；境污染等问题；境污染等问题；境污染等问题；3.3.3.3.水库诱发地震、滑坡水库诱发地震、滑坡水库诱发地震、滑坡水库诱发地震、滑坡4.4.4.4.库区泥沙淤积加重库区泥沙淤积加重库区泥沙淤积加重库区泥沙淤积加重5.5.5.5.影响三峡的自然景观影响三峡的自然景观影响三峡的自然景观影响三峡的自然景观6.6.6.6.影响水生生物和珍稀物种影响水生生物和珍稀物种影响水生生物和珍稀物种影响水生生物和珍稀物种的生存环境的生存环境的生存环境的生存环境7.7.7.7.水库增加蚊虫孽生，影响水库增加蚊虫孽生，影响水库增加蚊虫孽生，影响水库增加蚊虫孽生，影响人群健康人群健康人群健康人群健康 产生的生态与环境问题产生的生态与环境问题1 1、不可逆转的生态环境问题：、不可逆转的生态环境问题：、不可逆转的生态环境问题：、不可逆转的生态环境问题：可以补救、挽回部分损失可以补救、挽回部分损失可以补救、挽回部分损失可以补救、挽回部分损失淹没耕地；淹没耕地；淹没文物古迹；淹没文物古迹；影响珍稀水生生物影响珍稀水生生物2、可逆转的生态环境问题：、可逆转的生态环境问题：可以有效控制、减轻不利影响可以有效控制、减轻不利影响水土流失和库区人地矛盾：调整农业结构，发展大农业和水土流失和库区人地矛盾：调整农业结构，发展大农业和生态农业；改造中低产田，建高标准水平梯田；移民外迁；生态农业；改造中低产田，建高标准水平梯田；移民外迁；加强生态治理和水土保持工作加强生态治理和水土保持工作泥沙问题：蓄清排浑；整治港口，疏浚航道泥沙问题：蓄清排浑；整治港口，疏浚航道3、负面效应小：、负面效应小：防止危害发生或者减小到最低限度防止危害发生或者减小到最低限度水库诱发地震；水库诱发地震；影响珍稀陆生生物影响珍稀陆生生物 如大气污染物的高烟囱排放、水体净化、土地处理系统（污水灌溉）。二、充分利用生态系统的调节能力二、充分利用生态系统的调节能力实例实例 土地处理系统土地处理系统净化机制净化机制植物根系的吸收、转化、降解与合成作用；土地中真菌、细菌等微生物还原降解、转化及生物固定化作用；土壤中有机和无机胶体的物理化学吸附、络合和沉淀等作用；土壤的离子交换作用；土壤中的机械截留过滤作用；土壤的气体扩散或蒸发作用1.编制生态规划（环境规划）；2.进行城市生态系统的研究即利用生态学的原理和系统论的方法来研究城市环境系统。三、解决近代城市中的环境问题三、解决近代城市中的环境问题1.生态工艺（无污染工艺）输入的物质和能量得到最大限度的利用，资源和能量的浪费最少，且废弃物完全能被自然界分解、吸收和利用。四、综合利用资源和能源四、综合利用资源和能源清洁生产工艺2.生态农场粮桑渔畜农业生态系统生态农场1.阐明污染物质在环境中的迁移转化规律（食物链)；2.环境质量的生物监测和生物评价 1）利用植物对大气污染进行监测和评价（如菠菜监测二氧化硫等）；2）利用水生生物监测和评价水体污染；3.为环境标准的制定提供依据；4.人工生态系统及其在污染防治研究中的应用（如曝气池中指示生物）。五、在环境保护其他方面的应用五、在环境保护其他方面的应用本章思考题本章思考题何谓生态系统？它具有哪些结构和功能特性？研究生态系统的结构和功能对环境保护有何意义？生态学具有哪些一般规律？研究生态系统的能量流动和物质循环对指导生产活动有何意义？何谓生态平衡？破坏生态平衡的因素有哪些？试列举你熟悉的破坏生态系统的例子。以三峡工程为例，试述人类活动会对生态环境造成什么样的破坏？