第3讲生态系统

⑵人为因素：农牧活动、工程建设、城市
发展、污染物排放、物种改变、森林火灾
人祸大于天灾 过度索取和废弃物排放
环境因素 生物种类 信息系统
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3-4 生态系统的演替与平衡 生态失衡的主要体现
1. 土壤退化 (荒漠化频率加快、盐碱化蔓延、湿地 破坏加剧、水土流失日趋严重) 2. 生物多样性面临威胁 (生物物种消失和生存环境 减少) 3. 森林锐减 5. 大气环境污染 4. 草场严重退化 6. 水体环境污染
能量流动 能量十分之一定律：
在自然生态系统中，食物 链内营养级之间能量转化的 效率平均为10%左右。
人类食素还是食肉？ Vegetarian or Carnivorous
能量流动
练习: 1.草原超载放牧，结果是牲畜越来越 少，试解释原因。 2.某农田生态系统食物链为小麦→粘虫 →青蛙，由于某些人大量捕捉青蛙造成 小麦减产，试从能量流过程的角度解释 原因。
每天约50-100种物种灭绝 恐龙消失以来最快的物种灭绝时代 野生动物种类一旦灭绝，将不能再现
3-4 生态系统的演替与平衡 全球生态失衡态势
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
1993年，石油巨头德士古公司撤离 厄瓜多尔。钻井附近，到处都是石油 污染，经过了三十年的开采，厄瓜多 尔的许多巨型露天矿坑中都积满了废 弃的石油。 德士古公司于2001年被美国雪佛龙 石油公司所收购，它们陷入了法律泥 潭，被指控对发展中国家的环境造成 了严重破坏。当地居民指责环境污染 和废弃的石油对他们的健康造成了极 大的影响。 德士古公司开创了著名跨国公司向 原始雨林输送有毒废物的先例。
森林生态系统 荒漠生态系统 草原生态系统 农田生态系统 冻原生态系统 城市生态系统
生物圈中的子系统
3-1 生态系统的概念及其组成
必要部分 阳光 绿色植物 非必要部分
草食动物 寄生生物 腐食动物 消 费1. 物质能量传递 者2. 物质再生产 肉食动物
1. 自身生长发育
生产者 2. 提供食物来源
腐生植物
7. 美国和加拿大山松甲虫爆发
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
印尼芝塔龙河是“世界上最脏的河 流”，“编辑语”。 河中积满了各种垃圾，小船难以航 行。事实上，人们也很难透过这些垃 圾看到下面的河水。更难以想象的 是，当地不仅仅没有人专门去清理这 些垃圾，而且沿岸的500多家工厂仍 在不断地向河中排放各种化学废料
物质循环
生产者 分解者 消费者
生产者、消费者和分解者形成的三 极结构连通生物圈物质循环的回路
物质循环
①
水循环与碳循环
②
Rhizobium:根瘤菌 nitrosomonas:亚硝化菌 nitrobacter:硝化菌 denitrification: 反硝化 Pseudomonas:假单胞菌属,极毛杆菌属
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
如果谁想见识气候变化所带来的影 响，他只需要到美国西部和加拿大英 属哥伦比亚去看看。 这些地区正在受到山松甲虫爆发的 严重影响，肆虐的山松甲虫毁坏了大 片健康的森林，造成了山火和泥石流 等自然灾害频繁发生。 据估计，10以内英属哥伦比亚地区 的黑松有80%将因山松甲虫而死亡。 科学家认为，干燥、温暖的气候引 起山松甲虫的爆发，从而最终形成一 场灾难。
4. 印度博帕尔毒气泄漏事件
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
乌克兰的普里皮亚季现在也许称得 上是世界上最可怕的城市废墟，这个 本来并不出名的东欧城市曾经是切尔 诺贝利核电站所在地。 1986年，切尔诺贝利核电站一个核 反应堆发生爆炸。爆炸发生后，该城 市被遗弃，附近地区的数万人撤离。 这次爆炸造成了人类历史上最严重 的核事故，该事件导致56人死亡， 4000多人因为受到强烈的核辐射而患 上癌症，此外还有无数的儿童出现染 色体失常和神经错乱等症状。
因 酸 雨 致 死 的 树 木
生物放大作用-有机污染物
信息传递
1. 营养信息 2. 化学信息 3. 物理信息 4. 行为信息
第四节 生态系统的演替与平衡
当生态系统各组成成分之间彼此保持一定 的比例关系，能量、物质的输入与输出在 较长时间内趋于相等，结构和功能处于相 对稳定的状态，在受到外来干扰时能通过 自我调节恢复到初始的稳定状态，生态系 统的这种状态称为生态系统的平衡，简称 生态平衡。 相对的、动态的
3. 苏联农业灌溉造成咸海萎缩和干涸
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
1984年12月3日，印度博帕尔市美 国联合碳化物公司旗下的一家农药厂 发生毒气泄漏事件，大量剧毒的异氰 酸甲酯气体和其他毒气造成了当地50 万居民中毒。 据估计，当时有上万人立即中毒死 亡，而此后大约有25000人患有各种 与这些毒气相关的疾病而死亡。这次 巨大的灾难似乎瞬间把博帕尔市变成 了人间地狱，无数的尸体堆放于街道 之上无人认领，数千儿童无家可归。 这家农药厂现属于陶氏化学公司， 但它从来没有真正地干净过，而且仍 不时地向该地区地下水中渗漏毒素。
③ Phosphorus Cycle(磷循环)
典型的沉积型循环：
• 磷的来源是磷酸盐岩石和沉积物以 及鸟粪层和动物化石 • 经风化和淋溶作用进入河流，输入 海洋并沉积于海底，地质活动使它们 暴露于水面，再次参加循环 • 单向流动(自然过程需要1万年) • 人类影响---水体富营养化
④ 硫循环
海面 散发
10. 美国大平原沙尘暴
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
自1970年起，巴西亚马逊雨林已经 消失了23.2万方平英里(约合60万平方 公里)。如果按照目前的砍伐速度， 到2030年亚马逊雨林的面积将减少 40%。 为了经济建设，政府允许和支持当 地牧民大面积砍伐森林，扶持木材加 工业、采矿业和大豆植物业加快了亚 马逊雨林消失的步伐。 据《科学》杂志报道，亚马逊雨林 采伐森林的速度放缓，该地区森林着 火事件则在上升，而减少森林采伐的 裨益可能会被这些火灾所排放的二氧 化碳的增加所抵消。
思考：该食物网中，各营养级生物数量有无差别？
3-2 生态系统的结构
生态金字塔分为三种类型： • 数量金字塔——以单位面积上各营养级的个体 数量表示 • 生物量金字塔——以单位面积上各营养级的总 生物量或重量表示 • 能量金字塔——以各营养级的能量来表示。
能量金字塔最能保持金字塔形
1. 写出“螳螂捕蝉，黄雀在后”的食物链 树 蝉 螳螂 黄雀
能量流动
Autotroph:自养生物 phytoplankton:浮游生物
能量流动
生物所利用的能量 来源于太阳辐射
绿色植物利用太阳能，吸收空气中的二氧化碳和土壤中的 营养物质合成自身，草食动物吞食绿色植物，肉食动物又 食用草食动物，当这些动植物死亡后再被微生物所分解。 太阳能被绿色植物固定后，以化学能的形式在食物链的各 个营养级中传递，最终以热的形式散失。
9. 美国田纳西州煤灰泄漏事件
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
美国大平原一个异常罕见的多雨期 引来了无数的定居者，他们希望能够 在这里取得农业的丰收。该地区典型 气候回归之时，当地农民为了继续取 得丰收，采取了某些非可持续性的耕 作法，加重了土壤浸蚀的程度。 1934年，一场严重的旱灾侵袭该地 区，地表的沙尘被大风卷起，形成了 一场罕见的巨大沙尘暴。狂风卷着尘 土，遮天蔽日，白天也好似黑夜一般。 沙尘暴造成50万人无家可归，许多人 死于沙尘引起的肺炎。到1940年，大 约250万人离开大平原，前往土壤更 肥沃的地区谋生。
2. 阿拉斯加“瓦尔迪兹”号油轮石油泄漏事件
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
咸海位于哈萨克斯坦和乌兹别克斯 坦两国境内。 自从20世纪60年代起，咸海的上游 支流都被苏联人改变流向，将河水用 作苏联的农田灌溉工程，因此咸海日 渐萎缩并干涸。咸海曾经作为世界上 第四大内陆咸水水体，如今只剩下原 来水域面积的10%，而当地原来发达 的渔业现在也已基本销声匿迹。 当地生态系统也已遭到了毁灭性的 打击，干涸的海床上覆盖着一层盐尘 和有毒化学物质。这些化学物质大都 来自武器试验、农药、工业项目和化 肥流失等。
1. 厄瓜多尔原始雨林遭跨国石油公司严重破坏
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
“瓦尔迪兹”号油轮石油泄漏事件 是美国最著名的环境灾难之一。 1989年3月23日，“瓦尔迪兹”号油 轮在阿拉斯加州威廉王子海峡不幸撞 上冰山，造成大约1100 万加仑(约合 4164万升)的原油泄漏。这次石油泄 漏事件对威廉王子海峡的鸟类、鲸类、 鲑鱼、水獭以及其他野生动物造成了 毁灭性的打击。 直到20多年后的今天，在当地的海 滩上仍然可以发现当初泄漏的石油。
第三讲 生态系统(Ecosystem)
第一节 生态系统的概念及其组成
Individual Population Community
Evolution
Ecosystem
生态系统 = 生物群落 + 生物群落的环境 生态系统 = 生命系统 + 环境系统
3-1 生态系统的概念及其组成
生态系统就是在一定时间和空间 内，生物与其生存环境以及生物与 生物之间相互作用，彼此通过物质 循环、能量流动和信息交换，形成 的一个不可分割的自然整体。
5. 乌克兰切尔诺贝利核灾难
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
山顶剥离采矿方式包括了一系 列破坏性的步骤，所有步骤都对 当地的生态系统、地形地貌以及 附近居民健康产生严重的影响。 森林被砍光，山脉之巅的爆破 将碎石抛向高空，土壤被搬走， 煤碳被挖出，废料被任意堆放于 山谷和溪流之中。 这些行为所造成的后果与世界 末日的情形有何区别？ 6. 西弗吉尼亚山顶剥离采矿
分解者 营养分
非生物成分
转变者 生物成分
第二节 生态系统的结构
• 形态结构 • 时间结构 • 营养结构 主要形式为食物链(Food Chain)
生产者 环境 还原者 消费者
3-2 生态系统的结构
食物网(Food Web)
草 草 草 草 草 兔 兔 鼠 鼠 鼠 鹰 狐 狐 鹰 蛇 鹰
3-5个营养级，<7个
2. 在生态系统中，下列生物总体数量最多的是[ A ] A.植物 B.草食动物 C.肉食动物 D.杂食动物
第三节 生态系统的功能
㈠ 能量流动 ㈡ 物质循环 ㈢ 信息传递
能量流动
6CO 2 12H 2 O C 6 H 12 O 6 6O 2 6H 2 O
Autotroph:自养生物 phytoplankton:浮游生物
3-4 生态系统的演替与平衡 生态系统平衡的原因
自动调节能力 • 结构的多样性 生态系统的组成与结构越复杂，自动调节能力越强 • 功能的完整性 运转越合理，自动调节能力就越强。
3-4 生态系统的演替与平衡 破坏生态系统平衡的因素 ⑴自然因素：火山喷发、地震、泥石流、
异常气候(厄尔尼诺和拉尼娜)、沙尘暴
8. 印尼芝塔龙河成为世界上最脏的河流
3-4 生态系统的演替与平衡 全球12大生态灾难：源自人类对地球的破坏
美国人为因素引起的最恶劣的环境 灾难，远远超过“瓦尔迪兹”号油轮石 油泄漏事件。 2008年12月，发生于田纳西州金 斯顿的煤灰泄漏事件将540万立方码 (约合413万立方米)的有毒煤灰倾泄 到艾莫里河中，掩埋了附近大片的农 田和房屋。这些有毒煤灰中含有砷和 各种可能致癌的重金属等。 这次事件是由堆放煤灰的大坝倒 塌所引起的。大坝高约50英尺(约合 15.2米)，由于无法承受数十年来所堆 积的煤灰的重量，再加上疏于管理， 该大坝轰然倒塌。
3-1 生态系统的概念及其组成
共性：
★ 具有能量流动、物质循环和 信息传递三大功能； ★ 具有自我调节的能力 ★ 动态系统
3-1 生态系统的概念及其组成
淡水生态系统 水生生态系统 海洋生态系统 生 态 系 统 陆生生态系统
流水水生生态系统 静水水生生态系统 海岸生态系统 浅海生态系统 珊瑚礁生态系统 远洋生态系统 温带针叶林生态系统 温带落叶林生态系统 热带森林生态系统 干草原生态系统 湿草原生态系统 稀树草原生态系统 极地冻原生态系统 高山冻原生态系统