环境概论第三章 生态系统和生态平衡

4.生态系统稳定性与复杂性的关系
生态系统的复杂性并不一定导致稳定性。
稳定性取决于一系列的因素：群落自身的特点、群落受 到干扰的性质、大小、持续时间等，估计稳定性的指标 等等。 以热带雨林和苔原生态系统为例来说明。热带雨林结构 复杂，物种多样性高，种间相互作用强度大，进化历史 长，而它的环境条件相对比较稳定，可预测性强。苔原 生态系统结构简单，物种多样性低，种间相互作用少， 进化历史短，环境条件多变而难以预测。 抵抗力稳定性来说，热带雨林比苔原高；而就恢复力稳 定性来说，苔原则比热带雨林高。就同一类型的生态系 统来说，抵抗力和恢复力也因生态系统所处的发育阶段 而有差别。一般来说，顶极群落的抵抗力强，恢复力弱； 发展中的群落的恢复力强，抵抗力弱。
补充资料:湿地和人工湿地

人工湿地可治理河流污染 如何治理河流硝酸盐氮污染一直是困扰环境保护工作者的难题。美 国农业研 究局的科学家在北卡罗来纳州杜普林县的赫林马什河上率先尝 试了人工湿地治理法。他 们在近几年来所做的工作对从事水污染治理的 环保工作者具有参考价值。 科学家首先在河的下游营造了一片宽 60米、长600米的人工湿地，然后让水在湿地 上流过，水流深度在0．6 米以下。人工湿地四周种植红枫和黑柳两种树木，树木内侧种 植水草， 树木和水草各占人工湿地面积的40％，剩下的20％为裸露水面。 人工湿地依靠植物吸收及厌氧菌脱氮双重作用去除水中的硝酸盐氮。 据测定，在温 暖月份，每公顷湿地日去除硝酸盐氮3公斤以上。进入湿 地前河水中硝酸盐氮浓度为7毫 克／升，流出湿地后硝酸盐氮浓度降为 2毫克／升以下。在寒冷月份，人工湿地改善水 质能力随着厌氧菌活性 降低而下降，但流出湿地的河水中其硝酸盐氮浓度至少比流入湿 地前低 2毫克／升。 美国科学家认为，利用人工湿地治理河流硝酸盐氮污 染工程投资少、运行费用低、 治理效果好。同时，人工湿地对保护野生 动物和提高局部地区景观的美学价值也有益处。
二.生态系统的功能
功能：能量流动，物质循环，信息传递
1.生态系统的能量流动（1） （1）能量流动的形式——能量传递
植物的叶绿素
( 光合作用 葡萄糖) 水 CO2 无机养份
多级消费者
遗骸、排泄物
分解者（将一般有机 物变成简单有机物）
环境
生态系统的能量流动（2）
食物链 ：表达的捕食者和被捕食者之间的 关系。（1895年达尔文发现）
生态系统的能量流动（5）
（4）食物链对环境的影响
① 保持生态平衡 ② 毒物传递，危害环境和人体健康 例：海水汞的本底值，0.0001ppm 在以下海生生物体内汞的累积倍数为： 海生植物 100-200 低等动物 200-500 小鱼 1000-3000 食肉鱼 10000-20000 人 100000
三.生态的平衡与 不平衡
1.生态系统的平衡
生态系统中 流入 >流出 流入 <流出 过度失衡
物质、能量的永恒流动 生态的自我调节作用
动态平衡
生物数量增长 生物数量下降 生态演替
例：虎鲸、海狮、海獭、海草的生态平衡
事例:90年代末，阿拉斯加西面水域的海獭每年以25% 的幅度下降.并非迁移、疾病、饥饿、或有毒物质 的污染. 原因: 与海獭和平共处几千年太平洋北部的虎鲸换了食 谱，每条虎鲸每年捕食1800多条海獭（因该海域水 温升高和过度捕捞，海狮、海豹数量急剧下降，虎 鲸食不裹腹，转食海獭）。 后果：海獭食海胆，海胆食海草。海獭的减少使海胆的 密度增加8倍，导致海草密度系数下降12个。
（食物网图解）
生态系统的能量流动（4）
（2）食物链类型 ① 捕食性食物链 麦—麦蚜—肉食性瓢虫—小鸟—猛禽 ② 寄生性食物链 哺乳类或鸟类—跳蚤—原生动物—细菌—滤过性病毒 ③ 腐生性食物链 动、植物遗骸—微生物 ④ 碎食性食物链 碎屑（被微生物分解的野菜、树叶、微小藻类）—大小动物 （3）食物链的倒金字塔特征（1/10定律）
6.如何保护和恢复生态系统
（1）生态旅游 （2）生态城市
按循环经济模式建设生态城市循环经济，发展循环经济，
就是要以循环经济的理念作为指导思想，把清洁生产、生态工业、 生态农业等措施整合起来，形成一套系统的战略，以此来调整城 市空间结构布局，调整和优化经济结构。通过城市各子系统及其 内部的物质循环使用，实现“低开采、高利用、低排放”的最佳 结果，把经济活动对自然环境的影响降低到最小程度。

美洲红树林沼泽地是典型的热带湿地。部分没入水中的红树树根在水下不 断扩张，以截留水中沉积物并使其不被潮水冲入大海。人们有意地将红树种植 在陆海交界处以稳固海岸，保护沿岸人民免受强风大浪的袭击。种植红树可以 形成一片平静的水域，鱼儿在此产卵，野生生物在此藏身，本地人也可籍此种 植红树生产木炭、养蜂等谋得各种生计。 泛滥平原是指因河湖季节性泛滥而形成的湿地，它们在世界上广为分布， 赞比亚的卡夫平原就是一个最典型的泛滥平原。卡夫河环抱着广柔的草地、温 泉、沼泽和林地。每年的十二月卡夫河开始涨水，五月达到高潮，然后洪水慢 慢回落，在十一月出现低水位。卡夫地区可谓是一处天造地设的鸟类乐园， 400多种鸟在那里生活。
紫花苜蓿——第一营养级 丸蜂——第二营养级(初级消费者) 田鼠——第三营养级(二级消费者) 家猫——第四营养级(三级消费者)
生态系统的能量流动（3）
（食物链图解）
光能 CO2 H 2O 葡萄糖 非生物因子
能量
初级 能量 消费者
二级 能量 三级 消费者 消费者
遗骸 分解者
生态系统的能量流动（3）
第三章 生态系统和生态平衡
一.生态系统（Ecosystem）（1） 1.定义：存在于自然界一定范围或区域内的所有生物和
环境相互作用的具有能量转换、物质循环代谢 和信息传递功能的统一体。 简而言之:由生物群落和生存环境组成的动态平衡系统
生物群落(Community)：存在于自然界一定范围内、并相互依存的一定 种类的动、植、微生物 生存环境： 非生物环境（无机环境、物理环境） 生物环境（有机环境） 动态平衡：生物群落和生存环境之间及群落内部不同种群之 间不断进行着物质交换和能量流动，并处于相互 影响和相互作用的动态平衡之中。 生态系统的结构具有实现动态平衡的能力。
大气中
扩散 焚 烧
溶解、光合
CO2
呼 吸 作 用
海洋生 态系统
光合作用 植物
动物
遗骸、排泄物
地质碳化
大动物 微生物分解
……
煤、石油
大气中的CO2大约20年就完全更新一次
(2)氮循环
大气中氮（ N 2 ） 土壤中氮,化肥氮（ NH3 , NO3 , NH 4
N2
NH3, NO3, NH4
3.生态系统稳定性
生态系统稳定性的概念 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和 功能相对稳定的能力，叫做生态系统的 稳定性。例如，当气候干旱时，森林中 的动植物种类和数量一般不会有太大的 变化，这说明森林生态系统具有抵抗气 候变化、保持自身相对稳定的能力。生 态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢 复力稳定性等方面。
补充资料:湿地和人工湿地

印度尼西亚的阿斯马特红森林 与变换无常的泛滥平原相反，泥炭沼泽既稳定又 湿润。受和风细雨的润泽，富含有机质，它们历经多 年沉积，形成大量的泥炭资源。低泽地虽然也可形成 泥炭，但不象泥炭沼泽，它们的水分靠溪水和河流来 补给。沼泽地减缓降水产流速度，并将径流导入河流、 湖泊和溪水中。 贯穿荷兰、德国和丹麦海岸线的瓦登赛海滩，潮 湿、含盐且带有沙性，是北海的一部分。这里的水很 浅，退潮时海滩会暴露无遗。瓦登赛海岸的泥滩、沙 洲、咸水沼泽以及岸外沙岛不仅吸引了几百只海豹以 及数以百万计的候鸟，而且也是北欧最重要的动物觅 食地。这片湿地还养育着北海中80%的鲽鱼群、半数 的舌鳎以及几乎所有的鲱鱼。
生态系统（2）
2.生态系统的分类（自学） 3.生态系统的构造 非生物因子：环境中所有的化学和物理的成分； 生产者：植物，无机养份 光 葡萄糖 生态系统 某些细菌 草食动物—— 初级消费者 生物因子： 消费者 肉食动物 ——多级消费者 人——多级消费者 寄生动物——以寄主为食 分解者 真菌、细菌，把有机物变成无机物 腐食动物——以被分解的有机碎 屑为食
5.物种保护现状



入侵我国的外来物种约200余种，全国大多 数自然保护区都有外来物种入侵。 联合国《国际濒危物种贸易公约》列出的 740种世界性濒危物种中，我国占189种。 我国野生水稻、大豆等遗传资源保护不力， 70％以上的野生稻已被破坏。 美国从中国引进植物资源已达932种20140 份，大豆资源就有4452份，其中一半以上 未经我国政府批准。
（3）生态农业
如：立体农业（单位面积土地（或水体）上，通过种植业、养殖业、加工业的巧
妙结构，建立多物种共栖、多层配置、多机质能循环利用的立体种养模式和配套 技术。）
无公害生产
（4）生态修复
补充资料
:湿地和人工湿地
湿地是富饶多产的生态体系，它们提供了世界鱼类总 产量的近2/3。湿地的类型繁多，包括：沼泽地、河口三 角湾、泥滩、泥沼、水塘、三角洲、珊瑚礁、季节性河流、 泻湖、浅海、泥炭地、湖泊、泛滥平原等等。世界上几乎 每一个国家都有某些类型的湿地。
2.生态系统中的物质循环
C、、N、O、H占99%；
生物体内
P、S、K、Mg、Ca、Na（大量元素） Cu、Zn、B、Mn（微量元素）
组成 淀粉、脂肪蛋白质 构成 生物群落
体内元素 营养级转化 无机物
生产者
有机物
消费者
环境
分解者
实现物质循环
该循环被称为生物地球化学循环
（1）碳循环（以二氧化碳参加循环）
…. 动物
浮游生物
鱼
…
鱼
* 磷不参加大气循环 * 磷大部分单向运动，是不可再生资源 * 环境影响：水的富营养化
３.信息传递
沟通生物群落与生存环境空间，群落内各种群生物之间关系 营养信息：由食物链，通过营养交换形式把信息在种群中传递 化学信息：传递求偶、行踪、和活动范围等信息，如用气味 物理信息：由声、光、颜色等传递各种信息，如用叫声传递 惊慌、警告、安全、求偶和报告周围情况等信息 行为信息：无论是否同一种群，都存在行为信息的传递， 如愤怒、喜悦等
）
进 入 大 气
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
植物固氮： 蛋白质 草食动物
进 入 土 壤
大肉食动物 遗骸 微生物 无氧反硝化
N2 NO2 , NO3
有氧硝化 蛋白质中
N NH3 NO2 NO3
……
蛋白质
（3）磷循环
土壤中磷酸盐 进土壤
矿石、化石中磷酸盐
海洋 颗粒状有机磷 海底 地质运动时上返 小部分进陆地 鱼鹰 水体 淋溶，风化 直接或磷肥 蛋白质 植物 动物 遗骸 微生物 可溶性磷酸盐
2.生态系统的演替
演替：一方面某些物种消失，另一 方面系统被别的物种侵入，其结果 可能是一个系统被另一个系统所取代，谓之演替。 （1）原生演替 没有任何生物的地域为另一个生态系统所取代 （2）次生演替 原有的生态系统为另一个生态系统所取代 例：草原 田鼠或过度放牧 沙漠 顶级生态系统：演替最终形成的系统。全部已有的生物彼此按照 比例繁殖，达到平衡。顶级生态系统依照该地域 占优势的非生物环境不同而异。 如：炎热干旱地区的顶级生态系统是沙漠。