环境科学的生态学基础

3.2 生态系统
3.2.3 生态系统的结构 生态系统的组分结构
指生态系统中由不同生物类型或品种及它们之间不同的 数量组合关系所构成的系统结构。 生态系统的时空结构
指各种生物万分或群落在空间上和时间上的不同配置和 形态变化特征。
3.2 生态系统
3.2.3 生态系统的结构 生态系统的时空结构 1. 水平结构源自征：在一定区域内生物类群在水平空间上的
第3章 环境科学的生态学基础
环境决定生物的生存状况，但生物 又反过来 影响环境，环境和生物之间的 相互作用与影响既是环境科学，又是生 态学所关注的议题。在研究环境问题时, 必须了解和掌握生态学的基本原理。
3.1 生物生存环境
3.1.1 生态环境与生态因子 生态学将支撑生命系统的环境称为生态环境。 生态因子：决定或影响生物体生存和各种要素。 生态因子包括：温、光、水、气及其他生物。 生境：特定生物体栖息地的生态环境
性不同，又分为贮存库和交换库。 2) 流：指物质在库与库之间的转移运动状态。 3) 周转率：系统达到稳定状态后某一组分中的物质在单位
时间内所流出的量或流入的量占总库存的分数值。 4) 周转期：库中物质全部更换平均需要的时间。
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 二、物质循环 重要的物质循环 1) 水循环 2) 碳循环 3) 氮循环 4) 磷循环 5) 硫循环
部分； 生物工程是环境污染治理的重要手段。 要解决当今世界面临的五大问题，都必须按生态规律办
事，维护生态系统的健康。
3.2 生态系统
3.2.1 生态系统的概念 自然界一定空间内，生物与环境之间经过相互作用、相
互制约、不断演变达到的动态平衡和相对稳定的统一整体， 是具有一定结构和功能的地理单元。
3.2 生态系统
3.2 生态系统
3.2.3 生态系统的结构 生态系统的营养结构
指生态系统中生物与生物之间，生产者、消费者和分解 者之间以食物营养为纽带所形成的食物链和食物网，是生态 系统中物质循环和能量流动的基础。 1 食物链与食物网
食物链：生态系统中生物之间基于取食和被取食关系 而形成的链状结构。
多条食物链彼此交错连接，就形成食物网。
第二定律：生态系统中的能量在转化、流动过程中总存 在衰变、逸散。
食物链与食物网是生态系统中能流的渠道。
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 生态系统中能量流动的特点： 1) 能量流动是单向的 2) 能量在流动中不断递减 3) 能量在流动中，质量逐渐提高。
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3.2.4 生态系统的基本功能 二、物质循环 1. 物质循环的基本特征 1) 生物个体层次：营养元素在生物体内的再分配。范围小、
周期短； 2) 生态系统层次：指元素在生态系统中被相继利用，被分
解者分解后再被生产者再次利用。范围限于一个生态系 统内，流速相对较快，周期较短； 3) 生物圈层次：经历了生物圈及环境中的各个圈层，周期 长，范围大。
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 二、物质循环 物质循环有关的几个概念 1) 库：物质在循环过程中被暂时固定、贮存的场所。按特
3.2 生态系统
3.2.3 生态系统的结构 食物链的类型： 1) 捕食食物链 2) 腐食食物链 3) 寄生食物链 4) 混合食物链 5) 特殊食物链
3.2 生态系统
3.2.3 生态系统的结构 2 营养级与生态金字塔
营养级：食物链上的每一个环节。 杂食性消费者的营养级计算公式：
N=1+∑P·F 生态金字塔：将生态系统中每个营养级生物的个体数量、 生物量或能量 ，按营养级的顺序由低到高排列起来，绘成结 构图，是一个金字塔形。
3.1 生物生存环境
3.1.2 生物与环境的相互作用 1. 环境对生物的作用：影响生物的生长、发育、繁殖和行
为，影响生物的生育力和死亡率，限制生物的分布区域； 2. 生物对环境的反作用：主要表现为对生态因子的改变。
3.1 生物生存环境
3.1.3 环境学与生态学的交融 生态学是环境科学的重要理论基础之一。 生物监测、生物评价是环境监测与环境评价的重要组成
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 三、信息传递
信息传递又称信息流，指生态系统中各生命成分之间及 生命成分与非生命环境之间的信息流动与反馈过程。
信息流是双向的。
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 三、信息传递 1. 信息类型 1) 营养信息 2) 物理信息 3) 化学信息 A. 利己素 B. 利他素 C. 互利素 D. 同抗素 4) 行为信息
3.2.2 生态系统的组成 生物组分 1. 生产者：绿色植物、光合细菌和化学细菌 2. 消费者：指各类动物 1) 草食动物 2) 肉食动物 3) 寄生动物 4) 腐食动物 5) 杂食动物 3. 分解者：细菌、真菌
3.2 生态系统
3.2.2 生态系统的组成 非生物组分 1. 温度 2. 光照和辐射 3. 水 4. 空气 5. 土壤
3.2 生态系统
3.2.4 生态系统的基本功能 ❖ 能量流动 ❖ 物质循环 ❖ 信息传递 ❖ 生物量生产
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3.2.4 生态系统的基本功能 一、能量流动 1. 生态系统的能量 1) 太阳辐射能；地球所有生态系统的最初能量来源于太阳； 2) 辅助能：除太阳辐射能以外，其他进入系统的任何形式
组合与分布。 2. 垂直结构特征：包括不同类型的生态系统在海拔高度不
同的生境上的垂直分布，和生态系统内部不同类型物种 及个体间的垂直分层两个方面。 3. 时间结构特征：在一定时间惊讶内，生态系统构成要素 的动态变化，包括大时间惊讶上，生态系统生物及环境 要素的更替演化；以及小时间惊讶上，生物要素组成及 组成比例的动态变化。
的能量都称为辅助能。 A. 自然辅助能：潮汐能、风能、水势能等 B. 人工辅助能：生物辅助能、工业辅助能。
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3.2.4 生态系统的基本功能 一、能量流动 2. 生态系统中的能量流动
指能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程。在此 过程中，严格遵守热力学第一定律和热力学第二定律。
第一定律：能量既不会消失，也不会凭空产生，只能以 严格的当量比例，由一种形式转化为另一种形式。