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第六讲自然资源生态过程第一节生态学基本概念一、生态系统1、生态学与生态系统——生态学是研究生物（包括人类）之间、生物与无机环境之间相互作用的科学。——人类生态学：研究人类与其环境关系者——人类生态学的一个基本原理：任何生态系统对其所能支持的生命物质总量都有一个自然极限；在这个自然极限范围内，人类文化的调整起着极大的作用。——生态系统是由植物、动物和微生物群落，与其无机环境相互作用而构成的一个动态、复合的功能单位。——生态系统研究的主要内容包括生态系统的组成、结构、物质能量联系、生产力、动态及管理等。2、生态系统的组成——生态系统由各种成分即生态因子组成，生态因子包括生物因子和非生物因子两大类。——生物因子：气候、地质、地形、土壤、水等——非生物因子：植物、动物、微生物、人类活动——限制因子：在特定的时空条件下，生态因子中某一个最主要的影响因子。3、生态系统的营养结构和物质、能量联系——食物链：植食食物链、分解者食物链——食物链与营养结构——食物链及其物质能量转换二、人类生态系统1、生物圈、智能圈与人类生态系统——生态圈：地球及其所有生态系统的总称，是人类赖以生存的环境。——生物圈：地球表层由生命控制的完整动态系统，其范围包括岩石圈、水圈和气圈相互交汇的整个地球表层。——智能圈：指超越生物圈的生灵圈，又被称为理智圈，即受人类控制和影响的生物圈，包括农业圈（农业生态系统）和技术圈（工业生态系统）。——人类圈：是现代生物圈的一部分，或生物圈发展的现阶段。自然-生态系统经济-技术系统社会-政治系统人类生态系统人类生态系统2、生态系统服务功能与人类福利——供给功能：指人类从生态系统中获得的各种产品——调节功能：指人类从生态系统过程的调节作用获得的收益——文化功能：指通过丰富精神生活、发展认知、大脑思考、消遣娱乐、以及美学欣赏等方式，从而使人类从生态系统获得的非物质效益——支持功能：指生态系统生产和支撑其他服务功能的基础功能——人类福利：具有多重成分，包括维持高质量的生活所需的基本物质条件、自由权与选择权、健康、良好的社会关系，以及安全等。通过与生态系统之间可持续的相互作用，人类可以提高自己的福利水平。第二节自然资源生态过程中的能量与物质一、自然资源生态过程中的能量1、太阳能与光合作用在自然资源生态过程中的意义——生态系统中的能量主要来自太阳能，很小部分来自地球内能。——光合作用在自然资源生态过程中是一个关键环节。——光合作用是太阳能转换成热能的重要途径，并储存在复杂的有机分子中。2、食物链中的能量过程——第一性生产：植物——第二性生产：植物→动物组织3、生态系统中的能量转换及其网络关系二、自然资源生态过程中的无机物1、几种重要无机物来源——大气、土壤与岩石矿物……2、无机物循环及其中的重要环节三、生态系统中的熵与自然资源1、生态系统中的熵与耗散结构——一个远离均衡态的开放系统，在外界条件变化达到某一特定阈值时，量变可以引起质变；系统通过与外界不断交换物质能量，可以从原来的无序状态变化为一种时间、空间和功能上的有序状态，这种非均衡状态下的新的有序结构，就是耗散结构。——生态系统的生产者（绿色植物）固定太阳能，为整个系统输入负熵流，负熵流经过消费者（食草动物、食肉动物）复杂的食物链和分解者的渠道流通转化、消耗散失，最终输出到环境中去。2、自然资源与熵——“高质量”的自然资源，可看作是由“负熵资本储存”所组成的。随着这种具有“高质量”品位的利用，自然资源逐渐变成了“低质量”品位的形式，其“负熵资本储存”也就相应地减少。——自然资源的开发与利用，就其本身而言是它的“负熵耗散”。——可更新资源的利用，若其负熵的耗散超过了来自太阳能的负熵的补充，将使资源走向无序和退化。第三节自然资源生态过程中的生物与种群一、生物生产力与生物多样性1、净第一性生产与第二性生产——生物生产力是全部可更新生物资源的关键，在人类生产生活中具有十分重要的意义。——生物生产力的测算方法：净第一性生产和生物量——净第一性生产力应更多地考虑高产作物和植物在经济和文化上的可接受性，而不是简单地以高产生物群落来取代低产植物或动植物系统。——第二性生产的测定方法：净生长效率净生长效率=用于生长的卡路里/消耗掉的卡路里2、生物多样性与生态系统服务功能——生物多样性是指来自陆地、海洋、其他水体生态系统，以及其他生态复合体中的生命有机体的变异性。——生物多样性的层次含义——遗传多样性——物种多样性——生物群落或生态系统多样性——每个水平的生物多样性都具有实用价值。二、种群增长与资源承载力1、种群增长潜力、限制因素与逻辑斯蒂克增长曲线——种群呈指数级增长态势——妨碍物种实现其全部种群增长潜力的环境要素，在生态学上称为限制因素，包括食物供应、气候、疾病及异种捕食四种2、资源承载力与人口增长——人类“拥挤效应”和过度利用自然资源的效应存在着一定的时滞性，这使得种群密度和数量在开始感觉到有害效应以前已超越了承载力的限度。——人口增长可供选择的路径3、资源承载力动态与组合逻辑斯蒂曲线