生态学基本知识ppt课件.ppt

No1. 生态学基本知识,2010-05-27,学习计划,第一讲 生态学基本知识第二讲 环境灾害系统分析第三讲 生物圈与生态服务功能第五讲 生态系统第六讲 景观生态学第七讲 城市环境系统与生物第九讲 恢复生态学第十一讲 设计结合自然与生态适宜性分析第十二讲 生态城市概念、原理、规划方法,第四讲 集体学习书目深层生态学思想研究第八讲 集体学习书目生态经济有利于地球的经济构想第十讲 集体学习书目现代文明的生态转向,生态学基本理论与方法讲解(9),+,集体学习生态学书目(3),1.生态学定义广泛采用的定义：生态学（ecology）是研究生物及环境间相互关系的科学。生物包括植物、动物、微生物和人类。 环境指生物生活中的物理因素（土壤、岩石、温度、光照、水等）、生物因素和人类社会共同构成的环境系统。 生物与环境的关系：协同进化、适应生存。,一、生态学涵义与研究内容,Ernst Haeckel (1834-1919),2. 生态学研究对象与内容,一、生态学涵义与研究内容,生态学源于生物学，但它们之间又有着不同的研究范畴。生物学是研究生物的结构、功能、发生和发展规律的一门自然科学，研究的重点是生物本身，主要是个体以下的层次。,生态学中所涉及的生物是个体以上的水平，包括个体、种群、群落、生态系统、区域、生物圈。,生物圈生态学，是地球上最高级的组成层次，也是最大的生态系统，目的在于探讨人类生存的对策。景观生态学研究生态系统的异质性组合，探讨环境、生物群落与人类社会的整体性，尤其强调人类活动在改变生物与环境方面的作用。生态系统生态学研究生态系统的结构与功能、平衡与稳定及其调控机制。是综合性最强的研究领域与过程。群落生态学研究生物群落的结构和功能、形成和发展演替与其所处的环境的相互关系。种群生态学研究种群与环境的相互关系。个体生态学研究生物个体生长发育与环境之间的关系。,按照研究对象的组织水平划分，个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学、景观生态学（或区域生态学）、生物圈生态学（又叫全球生态学）。按照研究对象的分类类群划分，植物生态学、动物生态学、微生物生态学。按照研究对象的栖息环境划分，水生生态学、陆地生态学和太空生态学。按照研究方法划分，系统生态学、数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学等。按照交叉学科划分，生态水文学、生态经济学、景观生态学等。按照应用实践划分，农业生态学、生态工程学、森林生态学、草地生态学、生态工程学、污染生态学、恢复生态学等。,2. 生态学研究对象与内容,一、生态学涵义与研究内容,二、常用生态学基本原理,1.整体观与综合观,科学方法：整体观、还原论我们面前的客观世界是一个综合性的整体，各个组成部分之间存在着复杂的有机联系，彼此都不是孤立的。每一高级层次都有其下级层次所不具有的某些整体特性。这些特性不是低级层次单元特性的简单迭加，而是在低级层次单元以特定方式组建在一起时产生的新特性。整体性观点是生态学区别于其他许多学科的最基本的观点。生态学强调整体并不是排斥还原方法，他们是相互补充的 。,二、常用生态学基本原理,1.整体观与综合观-实例：中医理论,中医认为人体本身是一个有机的整体，来认识和研究人体的生理、病理，以及对于疾病的诊断和治疗。人体的正常生理活动一方面要靠各个脏腑组织发挥自己的功能，另一方面则又要靠脏腑间相辅相成的协同作用和相反相成的制约作用，才能维持其生理活动的协调平衡。而每个脏腑组织各自不同的功能，则又有整体活动下的分工合作。 对于任何局部病变的治疗，也必须从整体出发，进行整体的治疗，以获取最佳的治疗效应。如感冒咳嗽，可用宣肺止咳法治之。,二、常用生态学基本原理,2.层次结构理论,层次结构理论认为客观世界的结构都是有层次的，而且这种层次是无限的；组成客观世界的每个层次都有自己的结构和功能，形成自己的特征，都可以作为一个研究对象和单元，；对任何一个层次的研究和发现都有助于对另一个层次的研究和认识。但对任一个层次的研究和认识都不能替代对另一个层次的研究和认识。,二、常用生态学基本原理,3.生态位,生态位（niche）是生态学中一个重要概念，主要指在各种生态系统中每种生物所具有的特殊的生态位置，具体说某物种的生态位即指该物种在生物群落和生态系统的功能作用和地位。,生态位重叠：2种草履虫在同一环境中的竞争。一个种群主要以a为食，另一种群主要以b为食，它们所吃食物有些是共同的，即见图中的c。自然选择对于以c为食的个体有更大的压力，因而 2个种群中以c为食的个体就日趋没落。结果，2种群的生态位发生了变化，各就各位，都生存下来。,二、常用生态学基本原理,3.生态位,生态位的分化是生物对环境的长期适应及自然选择的结果。,3.生态位-实例：,棉田以瓢治蚜生物防治,二、常用生态学基本原理,4.资源环境承载力,二、常用生态学基本原理,承载力原为力学中的一个指标，指物体在不产生任何破坏时的最大荷载，通常具有力的量纲。 资源环境承载力是指在一定时期，一定技术和文化条件下，一个国家或一个地球资源环境的数量和质量对该空间人口的基本生存和发展的支撑力，以及该空间环境所能承受的人类活动的价值。 资源环境综合承载力的研究方法是在资源承载力和环境承载力研究的基础上发展而来的。资源是土地、水、能源、生物资源等，环境是水、气、土壤等的自净能力。国内外大部分研究以人作为承载对象，也有部分研究以经济规模或城镇规模为承载对象。,5.生态平衡与生态失调,二、常用生态学基本原理,生态平衡是指在一定的时间和相对稳定的条件下，生态系统内各部分的结构和功能均处于相互适应与协调的动态平衡。生态平衡状态是生物与环境高度相互适应、环境质量良好，整个系统处于协调和统一的状态。 任何自然和人为的要素都会引起生态系统发生反应，进行影响生态系统的平衡，但一般情况下，生态系统通过自动调节可以维持稳定，只有当干扰超过该系统的生态阈限，平衡才会被彻底打破，系统难于恢复，生物与环境关系出现不协调的反常现象，称为生态失调。,5.生态平衡与生态失调,二、常用生态学基本原理,生态失调的原因主要是人为造成的，人类对于自然一个共同的目标“最大限度的获取”，策略为“最大限度的生产”，所以开垦草原，采伐森林，竭泽而渔，只顾眼前利益，从而造成一系列的生态失调。而自然的策略却是“最大限度的保护”，维持系统的平衡与稳定，却经受不起人对生态系统的影响超越了生态阈限，最终导致系统崩溃。,5.生态平衡与生态失调-实例1,二、常用生态学基本原理,1859年，澳大利亚农夫为了打猎而从外国弄来5只兔子后，一场可怕的生态灾难爆发了。到1880年，它们到达新南威尔士，开始影响南澳地区的牧羊业。人们组织了大规模的灭兔行动，但收效甚微。到了19世纪90年代，当兔群抵达西澳时，人们修了一条长达1000英里的栅栏，试图将其拦住。但是，这个栅栏很快被冲破了。1950年，澳大利亚的兔子的数量增加到了五亿只，绝大部分地区的庄稼或草地损失，水土流失。绝望之中，人们从巴西引入了多发黏液瘤病，暂时缓解，一小部分兔子对这种病毒具有天然的免疫能力，它们在侥幸逃生后又快速繁殖起来。整个20世纪中期，澳大利亚的灭兔行动从未停止过。,实例2：生物圈II号,科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈1号”。为了试验人类离开地球能否生存。美国从1984年起在亚利桑那州建立了“生物圈2号”实验基地。在“生物圈2号”内有土壤、水源、空气和多种多样的动植物和微生物，有5个野生生物群落（热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠）和两个人工生物群落（集约农业区和居住区）。它们以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板，分别由美英生物和生态学家设计而成。它是在几乎密封的情况下，模拟地球环境的实验室。科学家们希望它能提供足够的食物、水和空气，供8名进入“生物圈2号”工作的研究人员生活两年。,结果：“生物圈2号”的设想不现实。生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例，无法自行达到平衡；生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖，其灭绝的速度比预期的还要快。经广泛讨论，确认“生物圈2号”实验失败，未达到原先设计者的预定目标，这证明了在已知的科学技术条件下，人类离开了地球将难以永续生存。同时证明：目前地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。我们必须保护她。,6. 生物限制因子原理,二、常用生态学基本原理,生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。Liebig最小因子定律：最小因子定律是由19世纪德国农业化学家Liebig首次提出的，他是研究各种因子对植物生长影响的先驱。其中心内容是植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量。Liebig最小因子定律与木桶理论有些相似，木桶理论是由美国管理学家彼得提出的。组成木桶的木板如果长短不齐，那么木桶的盛水量不是取决于最长的那一块木板，而是取决于最短的那一块木板。,讨论!,