第二章生态学基础知识与生物多样性保护

第二章生态学基础知识与生物多样性保护

第一节概述一、生态学及其发展

（一）生态学的定义（Ecology）——最早由德国生物学家黑格尔于1869年提出的。——他把生态学定义为“自然界的经济学”。——其英文词首和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思。——可见：生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。——后来定义为：“研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学”。我国著名生态学家马世骏把生态学定义为“研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学”。——生态学中所说的生物包含植物、动物和微生物。——由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学也扩展到人类生活和社会形态等方面，把人类这一生物种也列入生态系统中，来研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。

（二）生态学的发展生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的重要分科之一。——初期：主要研究植物，——后来：逐渐涉及动物和人类。——目前：随着现代科学技术的发展并向生态学的不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学科、较活跃的科学领域之一

二、生态系统

（一）生态系统的概念生物自从在地球上出现(大约有30多亿年)以来就与自然环境有着密不可分的关系，长期以来形成了相互依存、相互制约的关系。地球上的生物十分庞杂，其中包括动物2000万种以上，植物30多万种，微生物10多万种。这些生物通过新陈代谢不断与环境进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流，从而引起环境与生物自身的变化。生物在长期的进化中对环境具有依附性和适应性，但生物也不是被动的适应环境，生物也具有其本身独特的遗传特性。生物受到环境的影响，反过来又作用于环境。生物种群（Population）：——一个生物物种在一定的范围内所有个体的总和称为～；生物群落（Community）：——在一定自然区域的环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群体，称为～。生态系统（Ecosystem）：——人们把生物群落与其周围非生物环境的综合体，称为～，也即生命系统和环境系统在特定空间的组合。

（二）生态系统的组成生产者：——主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。——还有一些能利用化学能把无机物转化为有机物的化能自养型微生物，也应列入生产者之列。消费者：——主要是动物，——又分为一级消费者（如草食性动物）；二级消费者（如肉食动物）；……等等。分解者：——指各种具有分解能力的微生物，——也包括一些微型动物如鞭毛虫，土壤线虫等。无生命物质：——指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气水;太阳能、地热能;岩石、沙砾、泥等）。

（三）生态系统的结构

1、生态系统的形态结构：生态系统的生物种类，种群数量、种的空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构。如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。

2、生态系统的营养结构生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，彼此形成一个以食物联接起来的链锁关系，称为食物链。比如：老鼠以农作物为食，而鼬鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑-蘑菇-昆虫-蛙-蛇-鹰就构一个较为复杂的食物链。

按照生物间的相互关系，一般可把食物链分为：捕食性食物链：即由一些以其他动物为食的动物构成的食物链。例如由狐狸和野兔构成的食物链。碎食性食物链：是由一些食碎屑生物构成的。诸如蚯蚓、千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。寄生性食物链：是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物”建立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的虱或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子等。

腐生性食物链：是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌等。

（四）生态系统的功能生态系统中能量流动、物质循环和信息联系构成了生态系统的基本功能。1、生态系统中的能量流动单向而不可逆

环境卡片——能量流动的1/10规律

在生态系统中，能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10，而再转移到肉食动物体内时，为草食动物能量的1/10左右。

一般说来，能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。2、生态系统中的物质循环

生态系统中的一切生物（动物、植物、微生物）和非生物的环境，都是由运动着的物质构成的。并在地球长期的演化过程中建立起来了各种循环体系。

其中碳、氢、氧、氮、硫、磷等的循环是生态系统基本的物质循环。

锰、锌、铜、钼、钴、钙、镁、钾等微量元素，也在生态系统中的构成了各自的循环。

与人类环境关系比较密切的主要有：

水、碳、氮三大循环。3、生态系统中的信息联系

在生态系统的各组成部分之间及各组分内部，伴随着能量和物质的传递与流动还同时存在着各种信息的联系，而这些信息把生态系统联成一个统一的整体，起着推动物质流动、能量传递的作用。

信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。

三、系统的平衡与稳定

1、生态平衡的本质——非平衡状态下的稳定态

在任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，但在一定的时期内，生产者、消费者和分解者之间都保持着一种相对的平衡状态，这种平衡是动态的平衡，不是静止的平衡。

系统内部的因素和外界因素的变化，尤其是人为的因素，都可能对系统产生影响，并引起系统的改变，甚至破坏系统的平衡2、系统稳定性的实现——因果反馈关系

3、生态平衡的调节——防患于未然

4、多样性导致稳定性——一条重要的

生态学原理及其多方面的启示。

1、生物多样性的概念

生物多样性是指活的有机体（包括植物、动物、微生物）的种类、变异及其生态系统的复杂性程度，它通常包含三个不同层次的多样性：一是遗传多样性：它是指遗传信息的总和，包含栖居于地球的植物、动物和微生物个体的基因；

二是物种多样性：是指地球上生命有机体的多样化，估计在500-5000万种之间；

三是生态系统的多样性：与生物圈中的生境、生物群落和生态过程的多样化有关，也与生态系统内部由于生境差异和生态过程的多样化所

引起的极其丰富的多样化有关。

2、生物多样性的丰度据估计，地球上现在生存着的500-5000万种生物中，订名的仅140-170万种，生物多样性未知部分仍有待于继续探索研究。在已订名的物种中，昆虫75万种，脊椎动物4.1万种，高等植物25万种，其他为无脊椎动物（昆虫除外）和微生物。我国地域辽阔，生物种类繁多，是生物多样性最丰富的国家之一，其丰度占世界第8位。

我国形成各种类型的生态系统。据统计，我国有森林生态系统16大类，185类；还有4大类草原生态系统，7大类荒漠生态系统和各种高山植被系统等约460多类生态系统。

3、生物多样性的价值（重要性）①为人类提供丰富的食物来源

人类的主要食物农作物、家禽、家畜均源自野生祖型。②为人类提供药物来源

发展中国家80%的人依靠野生动植物来源的药物治病，发达国家40%以上的药物依靠自然资源。③为人类提供各种工农业原料

如木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等。④生物多样性保存了物种的遗传基因为人类繁殖良种提供了遗传材料，用它作为外源基因，可培养出更多、更有价值的生物新品种。⑤生物多样性为维护自然界生态平衡，保持水土，促进重要营养元素的物质循环等方面起着重要作用。

4、生物多样性遭受威胁的现状和原因（1）生物多样性遭受威胁的现状

据近二千年来的记录统计，约有110多种兽类和130多种鸟类从地球上消失了。其中1/3是十九世纪以前消失的；1/3是十九世纪绝种的；1/3是近五十年以来被消灭的。目前全世界估计有2.5万种植物和1000多种脊椎动物处于灭绝的危险中。人们预测，若不采取紧急的保护措施，

到本世纪末，地球上将会有50-100万种物种面临灭绝。

（2）生物多样性锐减的主要原因①生境破坏

（大面积森林采伐、火烧、和垦殖农作物；林区碎化等造成。）偷猎者使用现代交通工具和武器，进行大规模的只取皮不谋肉的团伙盗猎活动。而且手段极为残忍，在猎杀藏羚羊后往往就地剥皮，而将其尸体抛在野外。对于任何一个物种都是地球的财富，更是我们人类的伙伴，切望避免，当我们的后人需要了解藏羚羊时，却只剩下皮毛、标本和照片。

②环境污染环境污染对野生生物的生存造成重大威胁。酸雨、臭氧层耗竭、全球气候变暖、大量使用农药等，改变全球水分平衡，改变全球大气、土壤的化学成分，从而改变物种生境，导致物种灭绝。③过度捕猎人类过度掠夺，滥采滥捕，导致某些物种种群灭绝。世界珍稀野生生物走私，是仅次于毒品和军火的第三大国际性走私活动，每年走私额逾50亿美元。1987年我国走私到日本的麝香达700多公斤，而700公斤麝香需10万多头麝。④外来种入侵盲目引进物种，对当地生态系统的危害是十分严重的，可造成生物多样性的锐减。目前我国大约已有37个外来入侵动物种，90个外来入侵植物种。外来入侵物种已经对我国的生态环境、生物多样性和社会、经济造成了相当大的危害。

⑤单一种植人类为了自身生存而发展了养殖业和种植业，但只是利用了极少数栽培种，这本身对生物多样性就构成了威胁。5、野生动植物的保护与可持续利用（1）要保护好生物多样性，必须制定出相应的政策和法规。

（2）要通过各种途径提高全民保护生物多样性的意识，懂得

保护生物多样性的必要性和破坏生物多样性的恶果。

（3）要加强科学研究，探索现存野生生物资源的分布、栖息

地、繁殖状况、濒危原因以及开发利用现状、已采取的保护

措施、存在问题等，在此基础上，根据濒危等级，制订出科学

的保护计划和措施。

（4）要进一步加强国际合作。

（5）生物多样性的就地保护主要是通过区域的生物区系调查和分析，确定不同区域的生物多样性中心，建立自然保护区、国家公园、禁猎区等，通过保护生态环境的办法来保护生物多样性。一是生物多样性代表的物种，且种类比较丰富的区域；二是生物特有种多的区域；三是保存完好的、具有特殊生态系统类型的区域。

（6）生物多样性的迁地保护生物多样性的迁地保护是就地保护的补充和完善，是生物多样性保护工作不可缺少的方法和手段。它主要是通过动物园、植物园（树木园）、野生生物繁殖或驯养中心、种子库来完成。