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1第11讲环境与生态•第一节生物与环境•第二节种群生态•第三节生物群落•第四节生境•第五节生态系统•第六节人类活动对环境和生态的影响2一、生物与环境•生态学是研究生物与环境之间相互作用的一门学科。•包括：生物个体之间、群落之间、生物和非生物之间的相互作用。生物环境温光气土水3生态学的研究范畴分子水平亚细胞水平细胞水平个体水平种群水平群落水平生态系统生物圈4生态学是一门有数百年历史的古老学科•1869年，德国动物学家Hackel提出ecologie•1893(美)，一次生态学会议，把这个词简化确定为“ecology”。•20世纪20-30年代：初具规模•50年代：数学的引入，成为定量学科•70年代以来：生态破坏所带来的环境问题日益严重和明显，生态学才引起全社会的重视5生态学的分支学科•基础生态学•按组织层次分：个体生态学，种群生态学，群落生态学，生态系统生态学等•按生物类别分：动物生态学，植物生态学，微生物生态学，真菌生态学等•按栖息环境分：陆地生态学，海洋生态学，河口生态学，淡水生态学等•应用生态学•污染生态学•人类生态学•城市生态学•农业生态学•资源生态学6生态因子•生态因子：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为、分布有着直接或间接影响的环境要素。主要包括：•生物因子：生物种内和种间的相互关系。•非生物因子：光、温度、湿度、降水、土壤、大气等。7二、种群生态学•什么是种群？居住在一定地区的同一种类的相互作用的个体组成一个种群。•种群特征：数量；年龄比；密度；性别比；分布状况•关键特征是“数量”：种群生态学研究外界因子（生物的、物理的）对某一种群在一定地区中丰度和分布的影响。从而构造合理的种群变动模型，预测种群变化。8种群变动——指数增长模型9种群变动——逻辑斯蒂增长模型加速阶段减速阶段平衡阶段10群聚分布均匀分布随机分布种群的空间结构11种群统计学——种群存活曲线12种群生态学中关于人口的研究工业革命后人口剧烈增长1999年左右已经达到60亿131800-2000中国人口增长总体上是按指数增长模型进行的14人口的年龄/性别结构与增长速率密切相关151990年瑞典和墨西哥的人口年龄/性别结构16三、群落生态学•群落是指生活于某一特定地区的相互作用着的各种生物的总和。方式种群1种群2竞争有害有害捕食/被捕食有益有害寄生有益有害互利共生有益有益偏利共生有益无益、害合作有益有益植化相克有益有害17竞争•竞争：各个种群生活在同一个空间，分享同样资源，在资源不足的情况下，表现出竞争关系。18避开竞争——北美莺五种北美莺同以云杉为生，分处不同的位置达到避开竞争的效果19避开竞争——藤壶两种藤壶分处海岸不同高度以避开竞争20捕食/被捕食加拿大一家出产皮毛公司的销售记录反映了山猫和雪兔的数量消长21捕食者/被捕食关系使双方发展出多种适应性策略22共生•不同种群的个体之间，存在着长时间的紧密的相互关系，称为共生。共生又可按对双方的利害区分为：•寄生：一方的生长带来对另一方的损害。•互利共生：则是双方都从共同栖居中得益。•合作：亦是双方互利的，但是两种生物体居住关系上已疏远一点。23寄生——锥虫是一种原生动物，能引起睡眠病24寄主和寄生物动物植物病毒病毒细菌细菌原生动物扁虫、血吸虫线虫、槲寄生线虫、螨、虱、蚤菟丝子25一只鸟里里外外寄生物约20多种26互利共生——蚂蚁和蚜虫27互利共生——白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑28合作：牛尾鸟帮助犀牛清除寄生小虫29偏利共生：海边一种软虫,打洞捕获食物引来各种分享者30植化相克——一种鼠尾草分泌化学物质，使周围成为不毛之地31群落特征的描述是群落生态学的重要内容•外界因素也可能给群落面目带来巨大改变，如洪水、大火、冰河期、火山爆发等，在一阵突变消除某一地区几乎所有生物种群之后，我们可以观察到群落组成的变化——群落演替。•群落特征的描述包括以下几个方面：•群落的组成：有哪些种群？各种群的个体数量如何？•群落中的优势种群：往往是最显而易见的部分。•群落的稳定性：经受干扰的内在潜力。•群落的营养结构：着重表征群落内部各种群间关系。32一个湖泊演替成森林裸底阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段33四、生境•全球陆地，主要在气候和水分供应影响下，形成7－15种典型群落特征，称之谓“生境”。•冻土带：即苔原，带状环北冰洋严寒区，我国没有。•针叶林带：又称泰加林，冻土带以南，温带北缘以及高山。我国东北。•落叶阔叶林带：温带多雨地区，我国东北南部，西南，东南沿海。34冻土带的短暂夏天也有色彩35林海雪原中的针叶林36四季分明的落叶阔叶林37生境•草原：温带少雨地区。我国东北南部，西南，东南沿海。•稀树草原：又称沙瓦纳，高原少雨地区。我国未定。•沙漠：又称荒漠，温带、热带干旱地区。我国西北。•热带雨林：热带，少数温带，沿海或多雨潮湿区。我国海南、台湾、西双版纳。38肥美的澳州大草原39非洲稀树草原40仙人掌是沙漠的特征41热带雨林是地球的宝贵资源42五、生态系统•一定地区内的所有生物和环境物理因素的总和称生态系统。研究生态系统着重于宏观方面，如能流、物质循环、生态系统的稳定性等。•生态系统的基本组分：•非生物成分：太阳辐射能，无机物质(大气、水)，有机物质•生物成分：生产者，消费者，还原者43生态系统的基本组分44北极地区食物网45•食物链：生态系统中贮存于有机物中的化学能，通过一系列的吃与被吃的关系，把生物与生物紧密地联系起来，这种生物成员之间以食物营养关系彼此联系起来的序列称为食物链。46生态系统的基本特征•核心是生物群落•地区特点和空间结构•时间特征•三大功能类群参与代谢活动•动态平衡特征•开放性47生态系统中的能量传递效率低和单向逐级递减48生态系统中能量传递的效率大约为10%49素食者比肉食者节约能源50物质循环——水循环地球表面海洋面积占70％，但淡水面积仅占3－4％，人类正面临淡水缺乏的威胁51•黄河1972年第一次断流，1997年断流226天，近700公里河床干涸。•海河300条支流，无河不干，无河不臭。•华北地下水严重超采，形成面积7万多平方公里的世界上最大的地下水漏斗区，地面下沉。•全国668个城市中，有400多个供水不足，100多个严重缺水。•上世纪九十年代末以来，土地沙化速度上升到每年3400多平方公里。•从上世纪50年代以来，长江上游20多条河流平均萎缩了37.1%。世界自然基金会2014年3月19日发表报告，将长度与水量均为世界第三的长江列入世界面临干涸的10条大河之一。52物质循环——碳循环53物质循环——氮循环54物质循环——磷循环55生态系统的信息传递•种类•物理信息•化学信息•营养信息•行为信息•动物间的信息传递–捕食–居住–防卫–性行为–群集56防卫——甲壳虫喷出毒液57防卫——蝴蝶用鲜艳的“眼睛”吓走敌人58生态平衡及调控•生态平衡：一个生态系统在特定时间内的动态平衡状态•特征：–动态平衡–整体性•生态平衡的失调和破坏–生物种类成分的改变–生态系统结构的破坏59生态系统的破坏——过度捕杀60生态系统的破坏——滥砍滥伐61如何解决生态平衡失调？•正确处理保持生态平衡与开发资源的关系•正确安排环境供需相对平衡•维持生物间的制约关系•妥善处理部分与全局的关系，使生态系统处于优化状态62六、人类活动对环境和生态的影响生态环境人类活动人类活动造成环境恶化人类活动造成生态破坏环境恶化与生态破坏互相加剧环境恶化与生态破坏威胁人类生存63酸雨——造成死亡之湖（纽约州）64酸雨——毁坏德国森林的50％65酸雨带来一片凄凉景象66北美酸雨地区分布67臭氧层——吸收太阳光中99％的紫外线中层平流层臭氧层对流层68氟利昂极快地破坏臭氧层69南极上空臭氧洞还在继续增大•1990年南极上空平流层臭氧洞面积达9×106平方英里，大约是美国国土面积三倍。•1993年又扩大25％。•蒙特利尔协议签字国承诺逐年减少氟氯化碳的产量，直至完全停产。•2000年2990万平方公里，2012年2120万平方公里。70人类的文明是建立在能源和其它资源的大量消耗上的时期能量消耗（kcal/人.天）原始人2000狩猎时期5000农业社会早期12000农业社会晚期20000工业化早期60000其他发达国家（现代）125000美国（现代）25000071化石能源的消耗造成了温室效应72垃圾处理厂73环境污染事故——寂静的春天1939年，发明DDT1943年，DDT－跳蚤－斑疹伤寒1957年，二战后大面积灭蚊1961年，“SilentSpring”-RachelCarson，唤起了人类对环境污染的警觉。1970年，美国成立环保局1972年，颁令禁用DDT74飞机喷洒DDT杀蚊75DDT随食物链传播水中DDT浓度3×10-6ppm鹰体内DDT浓度25ppm76环境污染事故频频发生•1984年12月3日，印度一家化工厂泄漏大量有毒气体使3000人死亡。•1986年4月乌克兰切尔诺贝尔核电站泄漏，估计有数千人死亡。•1986年10月，江西省修水县上桥乡发现金矿，竞相开采。1991年，陆续出现100多名矽肺患者，1998年18人死于矽肺。772013年中国六大环境污染事件•雾霾500个1%•上海松江死猪事件1200头•河南新乡造纸厂污水灌溉麦田•青岛输油管道爆炸事件3000平方米62人死亡、136人受伤•河北钢铁公司大气污染•中石油长庆油田分公司水污染额日克淖尔湖大片羊群出现死亡7879•2014年9月10日，内蒙古阿拉善左旗额里斯镇，腾格里沙漠8081保护生态环境——一场斗争坦桑尼亚野生动物保护官员和没收的象牙82保护生态环境——需要科技支持阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的灌溉农业83可持续发展——建立在生态平衡和持续基础上健康的经济发展从工业文明过渡到生态文明84本讲摘要•生态学是研究生物与环境之间相互作用的一门学科。包括：生物个体之间、群落之间、生物和非生物之间的相互作用。•种群是由居住在一定地区的同一种类的相互作用的个体组成，关键特征是“数量”。•群落是指生活于某一特定地区的相互作用着的各种生物的总和。•一定地区内的所有生物和环境物理因素的总和称生态系统。研究生态系统着重于宏观方面，如能流、物质循环、生态系统的稳定性等。•人类的活动是造成生态平衡破坏的主要原因，可持续发展是未来的出路。85思考题•生态因子的作用特点是什么？•群落中不同种群之间的相互作用方式有哪些？并作简要说明•什么是生境？主要的生境有哪些？•生态系统中的物质循环主要包括哪些？并作简要说明