第二章生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)生態(tài)學(xué)研究的基本內(nèi)容一、生態(tài)學(xué)的含義及其發(fā)展1、含義生態(tài)學(xué)是一門研究生物與其生活環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)，是生物學(xué)的主要分支之一。如果把生物看成是一個(gè)生命系統(tǒng)，環(huán)境看成是一個(gè)環(huán)境系統(tǒng)，又可以說，生態(tài)學(xué)就是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用的規(guī)律和機(jī)理的一門學(xué)科。2、生態(tài)學(xué)的發(fā)展（1）研究對象：（2）與基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)相結(jié)合，發(fā)展了生態(tài)學(xué)，擴(kuò)大了生態(tài)學(xué)的領(lǐng)域。如：數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)等。植物動物生物（包括人）二、生態(tài)系統(tǒng)的概念與功能1、生態(tài)系統(tǒng)（1）生態(tài)系統(tǒng)的概念種群（Population）：一個(gè)生物物種在一定范圍內(nèi)所有個(gè)體的總和。

群落（Community）：在一定的自然區(qū)域中許多不同種的生物的總和。生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）任何一個(gè)生物群落與其周圍非生物環(huán)境的綜合體：（2）生態(tài)系統(tǒng)的組成和作用生態(tài)系統(tǒng)的基本組成部分為：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和轉(zhuǎn)變者、無機(jī)營養(yǎng)分。生態(tài)系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)框圖（3）生態(tài)系統(tǒng)的類型按生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境性質(zhì)和形態(tài)特征分：（a）陸地生態(tài)系統(tǒng)：自然生態(tài)系統(tǒng)（森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)等）和人工生態(tài)系統(tǒng)（農(nóng)田、城市、工礦區(qū)等）；（b）淡水生態(tài)系統(tǒng)：包括湖泊、河流、水庫等；（c）海洋生態(tài)系統(tǒng)：包括海岸、河口、淺海、大洋、海底等。一個(gè)簡化了的陸地生態(tài)系統(tǒng)一個(gè)簡化了的池塘生態(tài)系統(tǒng)（4）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各組成部分，各種生物的種類、數(shù)量和空間配置，在一定時(shí)期內(nèi)均處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，使生態(tài)系統(tǒng)能夠各自保持一個(gè)相對穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。主要有形態(tài)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。（a）形態(tài)結(jié)構(gòu)：生物的種類、種群數(shù)量、種的空間配置（水平分布、垂直分布）、種的時(shí)間變化。（b）營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間建立起來的營養(yǎng)關(guān)系。是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)。生產(chǎn)者（綠色植植物）還原（分分解）者者（細(xì)菌、、真菌））消費(fèi)者（動物））環(huán)境（土壤、、空氣、、水）生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)模式式圖（5）食物物鏈及營營養(yǎng)級（a）食物鏈和和食物網(wǎng)網(wǎng)所謂食物物鏈，就就是一種種生物以以另一種種生物為為食，彼彼此形成成一個(gè)以以食物連連接起來來的鏈鎖鎖關(guān)系。。在一個(gè)生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)中，食食物關(guān)系系往往很很復(fù)雜，，各種食食物鏈互互相交錯錯，形成成食物網(wǎng)網(wǎng)。能量量的流動動、物質(zhì)質(zhì)的遷移移和轉(zhuǎn)化化都是通通過食物物鏈和食食物網(wǎng)進(jìn)進(jìn)行的。。一個(gè)簡化化了的陸陸地食物物網(wǎng)水生生物物的生態(tài)態(tài)系統(tǒng)及及其物質(zhì)質(zhì)和能量量的流動動示意圖圖（b）營養(yǎng)級營養(yǎng)級：：食物鏈鏈的各個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)。。生產(chǎn)者為為第一營營養(yǎng)級，，依次是是第二、、第三、、第四營營養(yǎng)級，，一般不不超過七七級。低低位營養(yǎng)養(yǎng)級的能能量僅有有10％（（水生系系統(tǒng)）被上一個(gè)個(gè)營養(yǎng)級級利用。。在數(shù)量上上，第一一營養(yǎng)級級就必須須大大超超過第二二營養(yǎng)級級，逐漸漸遞減，，就造成成了生物物數(shù)目金金字塔、、生物量量金字塔塔、生產(chǎn)產(chǎn)率金字字塔。注意：營養(yǎng)級之之間的的能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化效率率約為1／10，只是是針對湖湖泊等水水域生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的經(jīng)驗(yàn)性性法則；；不同生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化效率率差別很很大；森林約為為5％、、草地是是25％左右右，浮游游生物占占優(yōu)勢的的群落可可達(dá)50％。（c）生物富集集作用DDT在某水生生食物鏈鏈中的富富集2、生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中中的能量量流動（1）照射射到地球球上的太太陽能量量（a）太陽輻射射的電磁磁波情況況（b）太陽輻射射及地球球吸收太太陽能的的情況（2）生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中中的能量量流動（a）通過各級級食物鏈鏈，組成成了生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的的能量流流動，并并且服從從熱力學(xué)學(xué)定律。。（b）能量流動動的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)途徑：：光合作作用和有有機(jī)成分分的輸入入；呼吸吸的熱消消耗和有有機(jī)物的的輸出。。（c）生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)熱力學(xué)學(xué)公式：：Pg＝Pn＋R其中：Pg為食物鏈鏈某營養(yǎng)養(yǎng)級的總總產(chǎn)量或或輸入的的能量；；Pn為凈產(chǎn)量量；R為呼吸作作用消耗耗的能量量。（d）能量流動動的特點(diǎn)點(diǎn)①生產(chǎn)者者即綠色色植物對對太陽能能的利用用率很低低，只有有1．2％；②能量只只朝單一一方向流流動；③流動中能能量逐漸漸減少，，每經(jīng)過過一個(gè)營營養(yǎng)級都都有能量量以熱的的形式散散失掉；；④各級消消費(fèi)者之之間能量量的利用用率也不不高，在在4．5％～17％之之間，平平均起來來約為10％；；⑤只有當(dāng)當(dāng)生態(tài)系系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)的能量量與消耗耗的能量量相平衡衡時(shí)，生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)和功能能，才能能保持持動態(tài)的的平衡。。3、生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中中的物質(zhì)質(zhì)循環(huán)（1）水循循環(huán)（2）碳循循環(huán)（3）氮循循環(huán)（4）磷循循環(huán)4、小結(jié)結(jié)①生態(tài)系系統(tǒng)是一一個(gè)主要要的生態(tài)態(tài)學(xué)單位位，它包包括生物物與非生生物成分分；并且且在土壤壤、水、、營養(yǎng)養(yǎng)物質(zhì)、、生產(chǎn)者者、消費(fèi)費(fèi)者和還還原者之之間具有有某種結(jié)結(jié)構(gòu)上的的相互關(guān)關(guān)系，以以適應(yīng)能能量和營營養(yǎng)物物質(zhì)在生生物和非非生物成成分之間間進(jìn)行物物質(zhì)循環(huán)環(huán)和能量量流動。。②生態(tài)系統(tǒng)的的功能與通過過生態(tài)系統(tǒng)各各結(jié)構(gòu)成分的的物質(zhì)循環(huán)和和能量流動相相關(guān)。這種功功能的單位位是種群。③流經(jīng)一個(gè)白然然生態(tài)系統(tǒng)的的總能量，取取決于植物或或生產(chǎn)者所固固定的能量。。當(dāng)能量在營營養(yǎng)級間逐逐一傳遞時(shí)，，有相當(dāng)大的的一部分作為為呼吸熱而損損失掉。這種種情況限制了了每一營養(yǎng)級級所能維持持的有機(jī)體的的數(shù)量和質(zhì)量量。④生態(tài)系統(tǒng)有有趨于成熟的的傾向，在這這過程中，生生態(tài)系統(tǒng)由簡簡單的狀態(tài)變變?yōu)檩^復(fù)雜的的狀態(tài)，這這種定向性的的變化稱為演演替。⑤在任何一個(gè)個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中中，環(huán)境和能能量都是有限限的，當(dāng)一個(gè)個(gè)種群達(dá)到生生態(tài)系統(tǒng)所給給于的限制制時(shí)，種群數(shù)數(shù)量趨于穩(wěn)定定；或出于疾疾病、競爭、、饑餓、低繁繁殖率等等原原因，引起種種群數(shù)量下下降。⑥環(huán)境的改變和和波動(如環(huán)環(huán)境的開發(fā)和和種間競爭)，表現(xiàn)為對對種群的選擇擇壓力，有機(jī)機(jī)體必須調(diào)調(diào)整以適應(yīng)這這種選擇壓力力，不能適應(yīng)應(yīng)的有機(jī)體便便會消失，這這可能在一定定時(shí)間內(nèi)降低低生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)的成熟性。。⑦生態(tài)系統(tǒng)有有其歷史的狀狀況，現(xiàn)在與與過去有關(guān)，，而未來與現(xiàn)現(xiàn)在也有關(guān)。。三、生態(tài)平衡衡1、生態(tài)平衡衡的含義（1）概念任何一個(gè)正常常的生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)中，能量流流動和物質(zhì)循循環(huán)總是不斷斷地進(jìn)行著，，但在一定時(shí)時(shí)期內(nèi)，生產(chǎn)產(chǎn)者、消費(fèi)者者和還原者之之間都保持著著一種動態(tài)的的平衡，這種種平衡狀態(tài)就就叫生態(tài)平衡衡。在自然生生態(tài)系統(tǒng)中，，平衡還表現(xiàn)現(xiàn)為生物種類類和數(shù)量的相相對穩(wěn)定。（2）生態(tài)平平衡的原因生態(tài)平衡內(nèi)部部具有自動調(diào)調(diào)節(jié)的能力。。生態(tài)系統(tǒng)的的組成成分越越多樣，能量量流動和物質(zhì)質(zhì)循環(huán)的途徑徑越復(fù)雜，其其調(diào)節(jié)能力也也越強(qiáng)。但是是，一個(gè)生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)節(jié)能力有一定定限度的，，超出了限度度，調(diào)節(jié)就不不再起作用，，生態(tài)平衡就就會遭到破壞壞。2、破壞生態(tài)態(tài)平衡的因素素（1）自然原因因主要是指自然然界發(fā)生的異異常變化或自自然界本來就就存在的對人人類和生物的的有害因素素。如火山爆爆發(fā)、山崩海海嘯、水旱災(zāi)災(zāi)害、地震、、臺風(fēng)、流行行病等自然災(zāi)災(zāi)害。（2）人為因因素主要指人類對對自然資源的的不合理利用用、工農(nóng)業(yè)發(fā)發(fā)展帶來的環(huán)環(huán)境污染等。。主要有三三種：物種變變化引起平衡衡的破壞；環(huán)環(huán)境因素改變變引起平衡破破壞；信息系系統(tǒng)的破壞，，引起平衡破破壞。四、生態(tài)學(xué)的的一般規(guī)律1、相互依存存與相互制約約規(guī)律——反映了生生物間的協(xié)調(diào)調(diào)關(guān)系（1）普遍的的依存和制約約——“物物物相關(guān)”規(guī)律律就是系統(tǒng)中各各種生物間相相互依存、相相互制約關(guān)系系是普遍存在在的；（2）通過““食物”而相相互聯(lián)系與制制約——“相相生相克”規(guī)規(guī)律就是每一種生生物在食物鏈鏈和食物網(wǎng)中中，都占據(jù)一一定的位置，，并具有特定定的作用。2、物質(zhì)循環(huán)環(huán)轉(zhuǎn)化與再生生規(guī)律——防止有毒物質(zhì)質(zhì)進(jìn)入環(huán)境、、提高能源的的利用效率3、物質(zhì)輸輸入輸出的動動態(tài)平衡規(guī)律律——防止輸入不足足（如施肥不不足）、輸入入過多（如富富營養(yǎng)化、重重金屬）4、相互適應(yīng)應(yīng)與補(bǔ)償?shù)膮f(xié)協(xié)同進(jìn)化規(guī)律律——生物與環(huán)境之之間的作用與與反作用5、環(huán)境資源源的有效極限限規(guī)律——生物賴以生存存的環(huán)境資源源在質(zhì)量、數(shù)數(shù)量、空間和和時(shí)間等方面面都有一定的的限度（過度度放牧、竭澤澤而漁、超標(biāo)標(biāo)排放污染物物等）第二節(jié)生生態(tài)學(xué)在環(huán)境境保護(hù)中的應(yīng)應(yīng)用一、利用生態(tài)態(tài)系統(tǒng)的整體體觀念，全面面考察人類活活動對環(huán)境的的影響——即人類活動對對環(huán)境的影響響要從時(shí)間和和空間上全盤盤考慮，統(tǒng)籌籌兼顧，不僅僅要考慮現(xiàn)在在，還要考慮慮將來；不僅僅要考慮本地地區(qū)，還有考考慮有關(guān)的其其它地區(qū)。（（建設(shè)項(xiàng)目必必須進(jìn)行環(huán)境境影響評價(jià)））二、充分利用用生態(tài)系統(tǒng)的的調(diào)節(jié)能力——如大氣污染物物的高煙囪排排放、水體自自凈、土地處處理系統(tǒng)（污污水灌溉）等等。三、解決近代代城市中的環(huán)環(huán)境問題1、編制生態(tài)態(tài)規(guī)劃（環(huán)境境規(guī)劃）——是指在編制國國家或地區(qū)的的發(fā)展規(guī)劃時(shí)時(shí)，不是單純純考慮經(jīng)濟(jì)因因素，還有考考慮地球物理理因素、生態(tài)態(tài)因素和社會會因素。（各各類規(guī)劃必須須進(jìn)行環(huán)境影影響評價(jià)）2、進(jìn)行城市市生態(tài)系統(tǒng)的的研究——利用生態(tài)學(xué)原原則和系統(tǒng)論論的方法來研研究，即把城城市作為特殊殊的人工環(huán)境境系統(tǒng)來研究究。四、綜合利用用資源和能源源1、生態(tài)工藝藝（無污染工工藝）——輸入的物質(zhì)和和能量獲得最最大限度的利利用，資源和和能源的浪費(fèi)費(fèi)最少，且廢廢棄物完全能能