第二章 生态系统退化与恢复ppt课件.ppt

1,第二章 生态系统退化与恢复,2,重点与难点,重点：生态系统的基本概念和特点；退化生态系统的概念与特征；生态系统退化对可持续发展的影响。 难点：生态系统中的能量流动与物质循环；退化生态系统的恢复。,3,第一节 生态系统概述,一、生态系统的概念和特点生态系统的概念生态系统的特点,4,1、生态系统的概念,生态系统指在一定的空间内，生物成分和非生物成分，通过物质循环和能量流动的相互作用和相互依存所形成的一个生态学功能单位，称为生态系统。,5,2、生态系统的特点:具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；具有自我调节能力；生态系统是一个动态系统。,6,二、生态系统的组成,气候因子无机物质有机物质土壤生产者 (producer)消费者 (consumer)分解者 (还原者)(decomposer),四大基本成分,生产者：自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。消费者：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、寄生动物、腐生生物和杂食动物。分解者：异养生物，以动物残体为生的异养微生物，包括细菌、真菌、放线菌和一些原生动物等。,非生物成分,生物成分(生物群落),三大功能群,7,8,屎壳郎出国记,9,澳大利亚进口屎克螂因牛粪覆盖每年损毁牧场3600万亩 。60年代，澳大利亚引入了羚羊粪蜣(Onthophagus gazella)和神农蜣螂(Catharsius molossus)等，对分解牛粪发挥了明显的作用。,10,三、生态系统的营养结构,（一）食物链与食物网1、食物链（food chain）：各种生物之间存在着取食和被取食的关系，这就是食物链。捕食食物链碎食食物链,11,食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类:捕食食物链（grazing food chain）：以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。碎屑食物链（detrital food chain）：从死亡的有机体或腐屑开始。,12,一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”,螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！,植物汁液,蝉(初级消费者),螳螂(二级消费者),黄雀(三级消费者),鹰(四级消费者)(顶极食肉动物),13,2、食物网 (food web)：生态系统中的食物链经常互相交叉，形成复杂的网络结构，把许多生物包括在内，这种复杂的捕食关系就是食物网。,14,草原生态系统食物网,15,陆地生态系统食物网,16,17,（二）营养级和生态金字塔,1、营养级（trophic level）：是指处于食物链上的某一环节上一切生物种的总和。,18,三、营养级和生态金字塔,生态金字塔：把生态系统中各个营养级有机体的个体数量、生物量、能量，按营养级顺序排列并绘制成图，其形似金字塔，故称生态金字塔。,生物量金字塔 数量金字塔 能量金字塔,能量传递的1/10律：下面营养级所储存的能量只有大约10%能够被其上一营养级所利用，其余大部分能量以热量的形式释放到大气中去。,19,练习：,1、在草兔狐狼这条食物链中，属于第一营养级和次级消费者的生物分别是（ ）。 A 狼和兔 B 免和狼 C 草和狐 D 草和兔,C,2、从生态系统的组成成分看绿色植物和蚯蚓分别属于（ ）。 A 生产者和消费者 B 生产者和分解者C 分解者和消费者 D 消费者和分解者,B,20,3、根据右图所示的食物网回答问题：,4,狐、蛇、鹰,鹰,21,四、生态系统的功能,1、能量流动：单向，逐级递减,22,四、生态系统的功能,1、能量流动：单向，逐级递减单向从能量形式的转换方向上看，太阳能 化学能 热能从能量载体的接续方向上看，太阳 自养生物 异养生物环境从总的能流途径而言，能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的。逐级递减指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。,23,请大家思考并讨论:,假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是: 1.先吃鸡，然后吃玉米 2.先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡,24,植物 - 牛 - 人,植物 - 人,人们应采用以谷物和植物蛋白为主的食物结构,如何调整饮食结构？,25,研究能量流动的实践意义,2、帮助人们合理地调整生态系统中的能量 流动关系，使能量持续高效地流向对人 类最有益的部分。 如:草场放牧,1、帮助人们科学规划、设计人工生态系统， 使能量得到最有效的利用。 如:生态农业,26,桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图,27,能量流动厨房,28,四、生态系统的功能,2、物质循环：生物 环境，双向生态系统的物质循环是双向的，一方面，物质通过食物链各个营养级传递和转化，另一方面，生态系统中各种有机物质经过分解者归还环境后，可被生物再次利用，同一种物质可以被食物链的各个营养级多次利用。,29,四、生态系统的功能,2、物质循环：生物 环境，双向生物地球化学循环的三大类型 ：水循环：主要存储库是水圈。 气体型循环：主要存储库是大气圈，其次为海洋。属于气体型循环的物质主要O、CO2、N、Cl、Br和F等。沉积型循环：主要存储库是岩石圈和土壤圈。主要物质有P、S、 Ca 、Na、Mg、Fe等。,30,碳循环(carbon cycle),化,泥碳,煤,大气中CO2,CO2,碳化作用,石油,水生植物光合作用,腐烂,燃料,呼吸作用,光合作用,腐烂,扩散,31,四、生态系统的功能,一只蜜蜂在找到蜜源之后，如何告诉巢中其他同伴蜜源的位置？,3、信息传递,32,问题探讨,33,34,课内思考:,1.流经生态系统的总能量是( ) A. 照射到该生态系统内所有植物体叶面上的太阳能 B. 射进该系统的全部太阳能 C. 该系统全部生产者所固定的太阳能的总量 D. 生产者传递给消费者的全部能量2.生态系统的能量金字塔中，构成塔基的一般是( ) A初级消费者 B生产者 C次级消费者 D分解者,C,B,35,课内思考:,3.初级消费者体内能量的去路不包括( ) A用于自身的生长、发育和繁殖 B被第一营养级的其他生物所获得 C以热能的形式散失 D被分解者分解释放到环境中去 4.根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最少，人们应采用哪种食物结构（ ） A以禽类、蛋类为主 B以淡水养殖的鱼、虾为主 C以谷物和植物蛋白为主 D以猪肉等家畜肉类为主,B,C,36,课内思考:,5.金龟子遇敌害后装死，从植株上滚落地下，属于（ ）信息。 A物理信息 B化学信息 C行为信息 D其他信息 6.牧草生长旺盛时，兔的繁殖也会加快，数量增加。牧草与兔之间传递的是（ ） A物理信息 B化学信息 C行为信息 D营养信息,D,C,37,五、生态平衡（ecological balance）,38,五、生态平衡,自然状态下，生态系统的演替总是自动地向着物种多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展。如果没有外来因素的干扰，生态系统最终必将达到成熟稳定阶段。 此时生物种类最多，种群比例最适宜，总生物量最大，系统内稳定性最强。生态平衡是靠一系列反馈机制维持的。,39,反馈机制(feedback) 当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。负反馈（negative feedback） ：是生态系统在受到一定干扰后恢复和保持其稳定平衡状态。正反馈(positive feedback) ：生态系统受到内部或外界某因素的干扰引起了一些变化。这些变化反过来又加强了某些因素的干扰和所引起的那些变化，使生态系统远离平衡状态。,40,生态系统中的反馈（据周立志）,狼,狼,兔,兔,植物,植物,狼饿死,狼吃饱,吃了较多兔子,吃了较少兔子,兔吃饱,兔饿死,吃了较少的草,吃了大量的草,污染 ,鱼死亡,污染,鱼死亡 ,鱼死亡 ,污染 ,正反馈,负反馈,41,破坏生态平衡的因素： 自然因素：指自然界发生的异常变化，或者自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素，如火山爆发、海啸、水旱灾害、地震、台风、泥石流等自然灾害；人为因素：是指人类对自然的不合理利用、工农业发展带来的环境污染等。,42,第二节 生态系统退化与恢复,一、生态退化二、生态恢复,43,现今，各类生态系统广泛存在着退化现象。干扰作用是引起退化的最主要原因。人类对自然生态系统的过度及不合理的利用，造成一系列生态恶化现象，愈演愈烈。自然生态系统一旦遭到破坏，其能量、物质交换、信息流均发生改变，其恢复非常艰难。,生态退化研究的意义,44,一、生态退化,1、生态退化的内涵正常的生态系统由于具有抵抗力和恢复力，因此，系统结构和功能总是在一定范围内波动，不会因外部干扰而发生大的变化，在生物群落和自然环境之间取得一种平衡。在干扰的作用下，生态系统的结构和功能发生了位移，原有的平衡状态被破坏，系统内部的生物种类及数量将发生明显下降，使得生态系统的演替处于退化状态，即出现了生态系统的退化过程，简称生态退化。,45,2、生态退化的原因自然因素区域地质地貌，气候和水文等的异常变化 人为因素人口增长，农业活动，工业与城市化活动，政治与战争，文化与旅游等,46,3、生态退化的类型土壤侵蚀土地沙漠化耕地盐渍化森林生态系统退化,47,（1）概念退化生态系统是指在一定的时空背景下，由于自然和人为因素的干扰，生态系统出现偏途演替，导致生态要素和生态系统整体发生不利于生物和人类生存的量变和质变，生态系统的结构和功能发生与其原来的平衡状态或演替方向相悖的位移。,4、退化生态系统的概念和特征,48,（2）特征生态系统的基本结构和固有功能的破坏和丧失生物多样性下降稳定性和抗逆能力减弱系统生产力下降,植被结构和种类的变化是退化生态系统最初的表现，也是最显著和最重要的变化,4、退化生态系统的概念和特征,49,二、生态恢复,生态恢复（ecological restoration）是使受损的生态系统恢复到受干扰前的状态过程，它研究生态系统自身的性质、受损机理及修复过程。,50,二、生态恢复,（一）生态恢复的目标与原则1、生态恢复的目标实现基底稳定恢复植被和土壤提高生物多样性增强生态系统功能构建合理景观2、生态恢复的原则,51,三、生态恢复,（二）生态恢复的程序与技术体系1、生态恢复的程序确定系统边界生态系统状况调查生态系统退化诊断确定目标、原则、方案实施生态恢复生态恢复示范和推广预测、监测与评价2、生态恢复的技术体系（表11-1）,52,第三节 自然生态系统的退化与恢复,一、海岸带生态系统的退化与恢复二、农业生态系统的退化与恢复三、草地生态系统的退化与恢复四、森林生态系统的退化与恢复,53,一、海岸带生态系统的退化与恢复,海岸带生态系统：是指海岸线向海陆两侧扩展一定距离的海岸带区域和附近的海域。,54,一、海岸带生态系统的退化,海岸带生态系统面临的压力：1人口增长与城市化 2海平面上升与海岸侵蚀 3淡水资源紧缺与水环境恶化 4渔业资源退化,55,以红树林为例：,红树林： 是分布在滨海地区，受周期性海水浸淹（潮涨时淹没于水中，退潮时露出水外）的一种淤泥海滩上耐盐的乔灌植物群落。,桐花树,56,57,红树林由原先的混交林向树种单一的纯林退化；80%红树林为次生林，原生性的红树林不到10%；面积锐减；,中国红树林概况,58,59,红树林面临的威胁,60,61,62,63,64,红树林生态系统的保护与恢复,65,66,67,二、农业生态系统的退化,农业生态系统是基于人类满足自身生存需要，通过积极干预自然所形成的具有自然、社会双重属性，生态、经济、社会多种功能的半自然复合生态系统。,68,二、农业生态系统的退化,1、农田面积减少2、土壤退化3、种植物种单一化4、外来物种入侵,69,三、农业生态系统的退化,70,71,72,73,74,75,退化农业生态系统的恢复：,程序：研究当地土地历史，乡土作物，人类活动，土壤特征，农用动物、植物及微生物关系，分析退化原因针对退化原因进行样方实验进行土壤改良和作物品种改良控制污染并合理用水恢复后评估及改进,76,退化农业生态系统的恢复：,恢复措施：模仿自然生态系统，降低化肥输入，混种，间种，增加固氮作物品种，深耕，施用农家肥，种植绿肥，改良土壤质地，轮作与休耕，利用生物防治病虫害，建立农田防护林体系，利用廊道、梯田等控制水土流失，秸秆还田等。,77,三、草地生态系统的退化,草地生态系统是以多年生草本植物为主要生产者的陆地生态系统。,78,草地生态系统退化的原因,A过渡开垦,B过渡放牧,C滥伐树木和滥挖药材,E开矿和旅游等,D鼠害和虫害(主要是蝗虫)严重,被蝗虫糟蹋的作物,79,草地生态系统退化的表现,植被结构改变能量不平衡自我调节功能减弱,80,自学：退化草地生态系统的恢复,81,四、森林生态系统的退化,森林面积减少森林结构简单,82,退化森林生态系统的恢复1、恢复原则地域性原则,恢复实践,83,退化森林生态系统的恢复2、恢复方法天然林的保护生物多样性生产力防护功能健康和生命力主要指标体系,次生林的恢复方法封山育林林分改造透光抚育森林管理,84,第三节 城市生态系统,一、 城市生态系统的概念城市生态系统是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络结构，是人类在改造和适应自然环境的基础上，建立的特殊人工生态系统。,85,二、 城市生态系统的组成与结构 1、组成,86,2、结构空间结构社会结构经济结构营养结构,87,（一）城市化进程急剧加快城市化的重要特征城市人口和农村人口比例的改变空间的扩展造成城市面积和农村面积比例的改变,三、城市生态系统退化的原因,88,（二） “三废” 1. 城市是“三废”的主要产生地区 2. 城市铺设的路面和密集的建筑物等人工物理环境破坏和减低了城市自然生态系统的调节净化能力。,89,（三） 城市热岛效应 1. 概念：城市热岛效应是指当城市发展到一定规模，由于城市下垫面性质的改变以及人类活动的影响，使城市温度明显高于郊区，形成类似高温孤岛的现象。,90,（三） 城市热岛效应 2. 城市热岛的主要形成机制城市下垫面性质发生变化人为热源和大气污染城市规模、形状和所处的地理位置气象条件等,91,四、城市生态恢复,1、概念城市生态恢复是指利用恢复生态学的理论方法，对城市发展中变化莫测的环境生态要素进行重新整合，以维持城市生存和发展的城市建设和规划手段。以生态城市为发展目标,92,三、城市生态恢复,2、程序,93,第四节 生态系统退化对可持续发展的影响,生态系统退化是阻碍资源环境可持续发展的障碍之一，它使资源日益枯竭，环境恶化，可持续发展失去生态基础。,94,第四节 生态系统退化对可持续发展的影响,生态系统退化是阻碍资源环境可持续发展的障碍之一，它使资源日益枯竭，环境恶化，可持续发展失去生态基础。,95,第四节 生态系统退化对可持续发展的影响,一、消弱了可持续发展的物质基础二、减弱了对自然灾害的调控能力，增加了可持续发展的不稳定性三、使人类失去发展的基本环境四、损害了可持续发展的精神基础，对社会可持续发展产生了不利的精神效应,