生态学基本原理及其在环境保护中的应用

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1、第二章生态学基本原理及其在环境保护中的应用第一节生态学的基本理论主要内容:生态学的概念及发展趋势生态系统的概念及其组成、功能、基本特点生态平衡的概念生态学的基本规律一、生态学（一）概念：德国动物学家海克尔（Haecke）（1866）首次给生态学下定义，即生态学是研究生物与环境之间相互关系的科学。我国生态学家马世骏给生态学下的定义为：生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。生态学中的生物包括植物、动物、微生物三大类，环境主要是指光、温、水、气、土等诸因子，有人把生物种类之间相互为环境因子，以研

2、究生物之间复杂关系作为生态学中的主要研究内容。因此生物与环境关系既包括生物与光、温、水、气、土等的关系，也包括生物之间的相互关系。生物之间存在极其复杂的生态关系。环境是一个相互作用、相互依赖、相互制约的整体。对生态学概念的认识目前对生态学有狭义和广义两种理解。狭义的生态学是属生物学科范畴，仅限于研究生物和环境的关系规律。它的分支学科有植物生态学、动物生态学、微生物生态学、种群生态学、生态系统生态学、森林生态学、海洋生态学、湖沼生态学以及化学生态学等。广义的生态学的范围很广，无所不包，只要和环境发生

3、关系的任何一个学科都可派生出生态学的分支学科。如城市生态学、经济生态学、工程生态学、艺术生态学、人类生态学等等，所有自然科学、社会科学、技术科学都可以派生出生态学的分支学科。生态学已泛化为一种常识，一种政治概念。（二）生态学发展趋势1、向宏观和微观两极发展2、与环境科学和社会科学交叉融合3、更强调理论与实践的结合目前世界上最最关注的生态问题是以美国科学家提出的全球气候变化，生物多样性和构建可持续生态系统这三个与人类关系最密切的问题。这三个问题将是今后生态学研究的重点和方向。二、生态系统（一）概念：

4、生态系统就是在一定的时间和空间内由生物群体与其生存环境共同组成的动态平衡系统。生态系统由英国生态学家坦斯利（Tansley）于1935年首次提出。继他之后，美国青年生态学家R·L·林德曼对美国湖沼生态系统的能量流和营养级进行了深入的观察、研究，终于在1942年创立了生态系统的能量在各营养级之间流动的定量关系，提出了生态金字塔能量转换的1/10定律（又称林德曼定律）。生态系统定义的内涵：（1）生态系统是客观存在的实体，有时间和空间的概念。在空间上生态系统的范围可大可小，最大的是生物圈（目前有人提出宇

5、宙生态学）可称为全球生态学；小的如一块草地、一个水塘、一个养鱼缸甚至小到一滴有生物的水。（2）由生物和非生物两个子系统组成，以生物为主体。各子系统内的各成分有机地组建在一起，彼此建立起相互依赖、不可分割的整体关系。（二）生态系统的组成生态系统结构的一般性模型（三）生态系统的功能生态系统的功能包括生态系统的能量流动、物质循环和信息传递。生态金字塔营养级从低级以高级，其个体数目、生物量与能量的分布，形成了底宽而顶尖的金字塔，称为生态金字塔。据美国生态学家林德曼研究，平均每个营养级的转化效率约为10%，

6、这就是著名的“金字塔定律”，亦称“十分之一定律”。金字塔有三种形式：（1）数量金字塔：表示在一定时间和空间内，各营养级之间的生物数量关系，以生物个体数目来表示。（常常会发生倒置）。（2）生物量金字塔：表示各营养级之间的生物重量关系，以“干重/单位面积/年”表示。（陆地生态系统中不会发生倒置，但在热带海洋中会发生倒置。（3）能量金字塔：表示各营养级之间能量配置关系，以“kj/m2*年”表示（永远不会发生倒置）。在生态系统中，能量流动的渠道主要是通过“食物链”和“食物网”来实现的。食物链：所谓食物链又

7、称营养链，是由多种生物由于食物（营养）关系而形成的链条。食物链由许多营养级组成，。食物网：许多条食物链彼此相互交叉，形成复杂的网状结构而形成食物网。食物链分类1、捕食食物链（以植食动物吃植物的活体开始）2、碎屑食物链（以分解动物植物尸体或粪便中有机物颗粒开始）3、生态系统中，一般均有以上两类食物链，生态系统中的寄生物和食腐动物形成辅助食物链。捕食性食物链示意植物（生产者）→食草动物（牛、羊、兔等，一级消费者)→食肉动物（狼、豹等，二级消费者）→更高一级食肉动物(虎等，三级消费者)。由于能流在通过各

8、营养级时会急剧地减少，所以食物链就不可以能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少有超过六级的。物质循环的基本类型信息传递种群的增长受环境及个体间信息传递的影响，并受其制约。在空间和物质、能量有限的条件下，种群个体数目的增加由于受到种内个体之间的竞争而呈现出Logistic（逻辑斯蒂克）增长模型，即个体数量增加到一定限度后，就受个体之间竞争所产生的环境阻力的限制而达到一种相对平衡状态，即维持与环境相适应的种的个体数。如下图所示。Logistic（逻辑斯蒂克）增长模型（四）生态