1、,生物圈2號鳥瞰,28,“西肺”,生物圈2號全景,夜幕下的生物圈2號,42,生物圈2號控制中心,01,居住區(qū),農(nóng)業(yè)區(qū),沙漠,沼澤,海洋,熱帶雨林,熱帶草原,返回,生物圈2號外景,02,“西肺”,“南肺”,農(nóng)業(yè)區(qū),居住區(qū),熱帶雨林,海洋,沼澤,熱帶草原,沙漠,生物圈2號內(nèi)景,11,居住區(qū)外觀,12,農(nóng)業(yè)區(qū)外觀,22,農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)景,23,“沙漠”,24,25,“海洋”,26,“熱帶草原”,27,“熱帶雨林”,31,生物圈2號全體候選人,21,廚房,臥室,餐廳,32,工作人員馬克納爾遜,33,羅伊沃爾夫德博士在準(zhǔn)備午餐,34,工作人員馬克范塞勞 在“海底”抓魚,35,琳達(dá)利負(fù)責(zé)用生物方法治理害蟲，她正

2、在往生物圈2號中釋放瓢蟲。,36,農(nóng)業(yè)區(qū)的工作人員,第二章 生態(tài)學(xué)概述,1 生態(tài)系統(tǒng)概述 2 生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律 3 生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用,1 生態(tài)系統(tǒng)概述,一、基本概念 生態(tài)學(xué)：是從系統(tǒng)的高度研究生物與其環(huán)境之間 相互作用關(guān)系的科學(xué)。,系統(tǒng)：由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合 而成的，具有一定結(jié)構(gòu)，行使一定功能的有機(jī)整體。 種群：一個生物物種在一定范圍內(nèi)所有個體的總和。 群落：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)：任何一個生物群落與其周圍非生物環(huán) 境的綜合體。,二、生態(tài)系統(tǒng)的類型：,1、按環(huán)境性質(zhì)劃分：,陸地生態(tài)系統(tǒng),淡水生態(tài)系統(tǒng)：湖泊、河流,海洋生態(tài)系統(tǒng) （海岸、河口

3、、大洋、海底）,森林生態(tài)系統(tǒng),草原生態(tài)系統(tǒng),荒漠生態(tài)系統(tǒng),水生生態(tài)系統(tǒng),2、按人為干預(yù)程度劃分：,自然生態(tài)系統(tǒng)（原始森林、未經(jīng)放牧的草原）,半自然生態(tài)系統(tǒng)（農(nóng)田、養(yǎng)殖湖泊、人工森林等）,人工生態(tài)系統(tǒng)（城市、礦區(qū)、工廠、宇宙飛船）,生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，就其本質(zhì)而言又稱生物地球化學(xué)循環(huán)（biogeochemical cycles）。即是指地球上的各種化學(xué)元素和營養(yǎng)物質(zhì)在自然動力和生命動力的作用下，在不同層次的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，乃至整個生物圈里，沿特定的途徑從環(huán)境到生物體，再從生物體到環(huán)境，周而復(fù)始地不斷進(jìn)行流動的過程。 水循環(huán) 氣體型循環(huán) 沉積型循環(huán) 有毒有害物質(zhì)循環(huán),1、物質(zhì)循環(huán),通?？蓪⑽镔|(zhì)循環(huán)分為

4、,三、生態(tài)系統(tǒng)的功能,（1）水循環(huán),由于二價鐵在氧化條件下很易氧化為三價鐵，后 者易發(fā)生水解作用形成氫氧化鐵(即針鐵礦及水針鐵 礦)沉淀下來，部分并轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦。這些鐵的氫氧 化物和氧化物在地表很穩(wěn)定，又不溶于水，因此，殘 留在原地，形成了所謂鐵帽，即蓋在硫化物礦脈頂部 的富含鐵的氧化物的頂蓋。,（2）碳循環(huán),光合作用是引起全球碳循環(huán)中最重要的碳同位素分 餾，造成了很大的碳同位素分餾。植物的碳同位素組成 明顯不同，與光合作用路徑有關(guān)。,示蹤來源 考古、食品檢測中應(yīng)用 原理：光合作用路徑和食物鏈 生物（植物）固碳的主要途徑： (1) C3 （ Calvin型）： C3植物：13C平均值-26 （

5、-20-35 ），溫帶 (2) C4 （Hatch-Slack或Kranz型）：,C4植物：13C平均值-13 （-9-16 ），熱帶、干旱地區(qū)。,(3) CAM （景天酸代謝型）： C3植物：13C平均值-16.5，肉質(zhì)植物，如仙人掌 食物鏈：動物和人的骨骼要相對所食食物富集13C達(dá)大 約5，根據(jù)食物鏈可以推斷原食物類型與古生態(tài)環(huán) 境，等等。,古人類、古脊椎動物研究和食品鑒定 古人類和古古脊椎動物研究,實例,南非的非洲大羚羊是以樹葉為食物的。測定它,的骨膠質(zhì)的13C值為-21.5，顯然它吃的是C3植,物的樹葉。,如果它的食物是C4植物，則其骨膠質(zhì)的13C值,應(yīng)在 -8-10。,因此，根據(jù)食物

6、鏈可以推斷原食物類型與古生,態(tài)環(huán)境，等等。,鑒別蜂蜜,實例,純蜂蜜與蔗糖的13C值明顯不同，蜜蜂采的花 一般是C3植物，而蔗糖是C4植物，13C值約為- 11.5。如果在蜂蜜中加入蔗糖，其13C值會增高。,鑒定名酒真?zhèn)?實例,葡萄酒的13C = -29.3-31.8，玉米酒的 13C = -11.4-13.4；土豆酒的13C = -26.0-25.6；工業(yè)酒精的13C = -25.9- 27.6 。如果混合了劣質(zhì)的土豆酒或工業(yè)酒精，其碳同位素組成會有明顯差別。,其它鑒別用途（包括科技考古）,（3）氮循環(huán),（4）磷循環(huán),1、能量流動,能量的固定過程。 分解還原過程。,貯存與礦化過程。,輸入生態(tài)系

7、統(tǒng)中的能量（太陽能）總是和生物有機(jī)體貯存、轉(zhuǎn)換的能量和釋放的熱量相等。 以熱的形式散失的能量不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動和被利用,太陽輻射能輸入,生產(chǎn)者,消費者 （固定）,消費者 （固定）,分 解 者,呼吸,熱,腐生生物分解和呼吸,生產(chǎn)者呼吸,能量流動遵循單向性和遞減性。,熱,6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+6H2O,由于通過食物鏈后能量的逐級損失，食物鏈中的能量也由下向上呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔型，稱為能量金字塔 。 從能量的角度考慮，生態(tài)系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，不斷的能量輸入和能量的散失，使該開放系統(tǒng)維持一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。,能量流動的特點 生產(chǎn)者即綠色植物對太陽能的利用率很低，只有

8、1.2%。 能量只朝單一方向流動。 流動中能量逐漸減少，每經(jīng)過一個營養(yǎng)級都有能量以熱的形式散失掉。 各級消費者之間能量的利用率也不高，在4.5%17之間，平均起來約為10。 只有當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)的能量與消耗的能量相平衡時，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，才能保持動態(tài)的平衡。,3、信息傳遞,信息是指系統(tǒng)傳輸和處理的對象。在生態(tài)系統(tǒng)的各組成部分之間及各組成部分的內(nèi)部，存在著各種形式的信息聯(lián)系，以這些信息使生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系成為一個有機(jī)的統(tǒng)一整體。 生態(tài)系統(tǒng)中的信息形式主要有營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息。,四、生態(tài)平衡,1、 生態(tài)平衡的概念 任何一個正常的生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動和物質(zhì)循環(huán)總是不斷地進(jìn)行著，但在

9、一定時期內(nèi)，生產(chǎn)者、消費者和還原者之間都保持著一種動態(tài)的平衡，這種平衡狀態(tài)就叫生態(tài)平衡。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，平衡還表現(xiàn)為生物種類和數(shù)量的相對穩(wěn)定。 2、 生態(tài)平衡的原因 生態(tài)平衡內(nèi)部具有自動調(diào)節(jié)的能力。 生態(tài)系統(tǒng) 的組成成分越多樣，能量流動和物質(zhì)循環(huán)的途徑越復(fù)雜，其調(diào)節(jié)能力也越強(qiáng)。但是，一個生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力有一定 限度的，超出了限度，調(diào)節(jié)就不再起作用，生態(tài)平衡就會遭到破壞。,生態(tài)系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)維持相對穩(wěn)定,狼,狼,兔,兔,植物,植物,狼餓死,狼吃飽,吃了較多兔子,吃了較少兔子,兔吃飽,兔餓死,吃了較少的草,吃了大量的草,污染 ,魚死亡,污染,魚死亡 ,魚死亡 ,污染 ,3、破壞生態(tài)平衡的因素

10、,（1）自然原因 主要是指自然界發(fā)生的異常變化或自然界本來就存在的對人類和生物 的有害因素。如火山爆發(fā)、山崩海嘯、水旱災(zāi)害、地震、臺風(fēng)、流行病等自然災(zāi)害。 （2）人為因素 主要指人類對自然資源的不合理利用、工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的環(huán)境污染等 。主要有三種：物種變化引起平衡的破壞；環(huán)境因素改變引起平衡破壞；信息系統(tǒng)的破壞，引起平衡破壞。,2 生態(tài)學(xué)的一般規(guī)律,1.相互依存與相互制約的規(guī)律 物物相關(guān)、相生相克律 2.物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化與再生規(guī)律 防止有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境、提高能源的利用效率 3.物質(zhì)輸入輸出的動態(tài)平衡規(guī)律 防止輸入不足、輸入過多 4.相互適應(yīng)與補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同進(jìn)化規(guī)律 生物與環(huán)境之間的作用與反作用 5.環(huán)境資源的有效極限規(guī)律 負(fù)載有額律,3 生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用,1.合理利用資源和能源 保護(hù)自然資源 綜合利用資源、能源，