第3章 生态学基础 1-3节

第三章 生态学基础
第一节 生态系统 一、什么是生态系统 二、生态系统结构的成分 三、生态系统分类 四、生态系统的结构
第二节 生态系统的功能 一、能量流动 二、物质循环和转移 三、信息交换
第三节 生态系统的平衡与演替 一、生态系统平衡 二、生态系统的演替 三、影响生态系统平衡的因素 四、通过自然选择适应
第四节 生态学在环保中的应用 一、生态学基本规律及在环境法 中的运用 二、城市生态学与城市生态控制 三、循环经济与生态经济
© Luo Ji, WHU 2005

生态学的概念
„ 生态学的定义：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学 ¾ 生态学（ecology）一词，源于希腊文oikos，其意为“住所”
或“栖息地”； 我国李顺卿先生（1935）曾建议译为环象学， 日本译为生态学，后经武汉大学张挺教授介绍到我国 ¾ 作为一个学科名词，是德国科学家E. Haeckel于1866年在所 著《普通生物形态学》一书首先提出来的 ¾ E. Haeckel认为，生态学是研究生物在其生活过程中与环境 的关系，尤指动物有机体与其他动、植物之间的互惠或敌对 关系 ¾ 此后，由于研究背景和对象的不同，不同的学者对生态学提 出了不同的定义；20世纪50年代后，生态学进入生态系统时 期，研究范围越来越广 ƒ 由于研究对象的复杂性，生态学已经发展成为一个学科体系
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第一节 生态系统
一、生态系统的概念 „ 生态系统（ecosystem）是在一定空间中共同栖居着的
所有生物（即生物群落）与其环境之间不断地进行物质 循环和能量流动过程而形成的统一整体。 ¾ 生物群落与它的无机环境构成 ¾ 不断地物质循环和能量流动过程 ¾ 是一个系统 „ 主要强调一定地域中各种生物相互之间、它们与环境之 间功能上的统一性 „ 学者应用生态系统概念时，对其范围和大小并没有严格 的限制，其范围和边界一般是随研究问题的特征而定
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二、生态系统结构的成分
„ 生命成分 ¾ 生产者 ¾ 消费者 ¾ 分解者（分解者和还原者）
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„ 非生命成分 ¾ 太阳辐射能 ¾ 无机物质 营养分 主要是维持生命的
N、C、O2、H2O等元素及化合物，需 30~40种无机元素，大多是第4周期以上 的元素 ¾ 有机物质 蛋白质、碳水化合物、脂 肪、腐殖质等（无生命的有机物质） ¾ 气候和其他物理条件
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生 态 系 统 的 组 成 图 示
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三、生态系统分类
类型
生态系统
陆地生态系统
水域生态系统
森林生 草原生 农田生 海洋生态 淡水生 态系统 态系统 态系统 系统 态系统
湿润或 分布 较湿润
地区
干旱地 区
人工建 立
占地球表 面积71%
河流、 湖泊、 池塘、
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自然生态系统与人工生态系统
ƒ 自然生态系统：存在与自然界，不受人 类活动的任何重大影响的生态系统。
ƒ 人工生态系统：由人类支配或控制的生 态系统。
ƒ 农业生态系统：在人类控制或试图控制 让什么物种生长或不让什么物种生长的 范围内是人工的。例如：作物与杂草、 害虫的控制。(半自然生态系统/半人工生 态系统/人工生态系统)
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四、生态系统的结构
„ 形态结构 „ 营养结构 z 食物链、食物网 ¾ 食物链（网）的经济作用 ¾ 富集作用 ¾ 迁移作用
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第二节 生态系统的功能
一、能量流动
1．能量来源：太阳
太阳被生物利用，是通过绿色植物的光合作用实现的。 2817.8kJ
6CO2+6H2O—————→C6H12O6+6O2 光合作用色素
在合成有机物的同时太阳能也转变成化学能，贮存在有机物 中。绿色植物体内贮存的能量，通过食物链，在传递营养物质 的同时依次传递给食草动物和食肉动物。动植物的残体被分解 时，又把能量传给分解者。此外，生产者、消费者和分解者的 呼吸作用都会消耗一部分能量，消耗的能量被释放到环境中去
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„ 能量流动规律 ¾ 热力学定律：能量守恒及转化（第一定
律）：吸收=储存+消耗 ¾ 转变的方向（第二定律）；过程是单向
的，能自动从高到低 „ 生态效率 ¾ 初级生产 ¾ 次级生产 ¾ 10%规律与能量金字塔
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二、物质循环和转移
„ 生态系统在进行能量流动的同时，发 生了物质循环和转移
„ 规律：物质守恒与转化规律 „ 就生态系统和生物圈总体来说，有3种
物质循环是重要的 ¾ 水循环 ¾ 碳循环 ¾ 氮循环
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水循环
¾ 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
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„ 碳循环
z 碳是一切生物体中最基本的成分，有机体干重的45%以 上是碳。
z 据估计，全球碳贮存量约为26×1015t，但绝大部分以碳 酸盐的形式禁锢在岩石圈中，其次是贮存在化石燃料 中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳 形式存在的碳，二氧化碳或存在于大气中或溶解于水 中，所有生命的碳源均是二氧化碳。
z 碳的主要循环形式是从大气的二氧化碳蓄库开始，经过 生产者的光合作用，把碳固定，生成糖类，然后经过消 费者和分解者，通过呼吸和残体腐败分解后，再回到大 气蓄库中。碳被固定后始终与能流密切结合在一起，生 态系统生产力的高低也是以单位面积中碳来衡量。
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