02环境科学概论-生态环境

2.人为干扰
• 指人类对自然资源的不合理利用、工农业发展带来的环境 污染等问题
• 干扰生态系统的结构和功能
三、生态系统恢复与重建
• 恢复是将受损生态系统从原始状态的方向推回初 始状态
• 重建是将生态系统的现有状态进行改善，其结果 是增加人类所期望的“人造”特点，压低不希望 的自然特点，使生态系统进一步远离其初始状态
• 通过对气候和土壤的调节间接影响生物
5.人为因子
二、生态因子作用的一般规律 1.综合作用
• 环境是多种生态因子的综合体，各种生态因子互为前提和 基础
2.主导作用
• 对生物的生存和发展起关键性限制作用的生态因子。总有 一个
3.直接作用与间接作用
• 气候因子-直接 • 地形因子-间接
4.阶段性作用
• 生物生长发育的不同阶段对生态因子的需求存在种类与强 度的差异
第二章 生态环境
一、生物与生态因子 二、生态系统 三、生态系统的退化、恢复与重建
• 生态学是生态环境研究的基础科学
• 生态学是研究生物与生物、生物与环境间相互关 系的科学
• 生态环境—生态关系组成的环境的简称，指与生 物的生存发展密切相关的、影响人类生存和发展 的外界条件的总和，是水资源环境、土地资源环 境、生物资源环境以及气候资源环境数量与质量 的总称。
• 改建是将恢复和重建有机结合起来，使非恶化状 态得到改造。
1.生态系统恢复与重建理论基础
• 群落自然演替机制
2.生态系统修复与重建的途径—生态工程
• 利用自然生态系统的原理，人类同自然环境合作进行的对 双方都有利的复合生态系统的设计技术；是建立在少花费 低能耗且更有效地利用自然资源，增加社会财富，使社会 与自然环境都可持续发展的生态建设工程。
第二节 生态系统
一、生态系统
• 指一定时间和空间范围内，生物成分和非生物成分通过彼 此间不断地物质循环、能量流动及信息传递而相互联系、 相互影响、相互制约的生态学功能单位。
• 生态系统类型
– 陆地生态系统—森林生态系统、草原生态系统、农田 生态系统等
– 水生生态系统—海洋生态系统、淡水生态系统 – 湿地生态系统？
第一节 生物与生态因子
一、生态因子
• 环境中一切对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接 或间接影响的因子称为生态因子。
1.气候 • 温度、水分、光照、空气等 2.土壤 • 决定植物生长发育、植被垂直结构、结构功能和空间分布
的一个决定性因子 3.生物因子 • 生物间的关系-生态学主要研究内容
4.地形
气态形式随空气迁移扩散，最后经降水供生物利用；另一部 分以固态或液态的形式，由陆地进入海洋，沉积于海底并成 为海底沉积物，再经过复杂的地质作用，其中的的元素或化 合物被释放出来参与循环 （全球性的不完全循环）
A.水循环
水汽输送
内陆循环
海陆循环
海上循环
B.碳循环
C.氮循环
氮素输入、存留与转化、氮素的散失
• 食物链、食物网简单化 • 生物利用和改造环境能力弱化、功能衰退 • 物质循环、能量流动出现危机和障碍
二、生态系统退化的原因
1.自然因素
• 指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和 生物的有害因素
– 火山爆发、海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等
• 例：秘鲁海面
– 海洋变异—鳀鱼大量死亡—海鸟死亡—鸟粪锐减—肥料短缺—作物 减产
• 分解者（decomposers） 异养生物，主要是细菌和真菌，也 包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物
食物链（food chains）
食物网（food web）
能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中逐级传递和 耗散，这种生物间的能量传递关系称为食物链
三、生态系统的功能
• 三大基本功能 • 能量流动、物质循环和信息传递
5.不可替代性与补偿作用
• 生态因子不可缺少，可局部补偿但不能完全替代
三、生物对生态因子的适应
1.生物对光因子的生态适应
• 光—能量来源、调控节律、光污染 • 光照强度-有光无光 • 光质-光谱波长 • 光周期-节律
2.生物对温度因子的生态适应
•酶 • 最低温度、最适温度和最高温度
3.生物对水分因子的生态适应
物质循环
生物地球化学循环（Biogeochemical cycling）：指物
质在生物圈内的生命与非生命环境之间反复交换运转的过程。 包括生物小循环和地质大循环
生物循环：环境中的物质，经生物吸收利用，并以生物残
体、凋落物等形式归还环境，再通过微生物分解成无机物的 过程。（局部性的完全循环）
地质大循环：经生物循环归还环境的物质，其中一部分以
二、生态系统的组成成分
• 生态系统有四个主要的组成成分，即非生物环境、生产者、 消费者和分解者。
• 非生物环境—气候因子；无机物质；有机物质等 • 生产者（producers） 主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一
些光合细菌，自养生物，在生态系统中起主导作用
• 消费者（consumers） 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、杂食动物和寄生动物 等
1.能量流动 • 1/10定律
2.物质循环
• 物质循环通常用“库”和“通量”两个概念描述 • 库—指某一圈层中某种元素或化合物的集合 • 通量—化学物质从一个库到另一个库迁移的速度。（单
位时间内物质从一个库迁移到另一个库的数量）
• 物质循环—生物地球化学循环，生态系统内的各种化学
物质在地球表层各圈层间以及生态系统内部各组分间，沿 着一定的途径从非生物库到生物库，然后又到非生物库的 循环过程。 • 包括生物小循环和地质大循环
1.生态系统退化的特点
• 结构性失衡
– 生态系统四大要素中的某一成分或多个成分发生剧烈变化，导致 生态系统的稳态造成重大损坏，继而生态系统走统退化特征
• 生物多样性降低 – 数量减少、生存空间压缩、环境污染危害健康
• 生产力下降 – 结构破坏，动植物量显著降低
• 最低、最适、最高
4.生物对土壤因子的生态适应
四、植物对生态因子的耐受限度
1.最小因子定律
• 1840年Liebig《有机化学及其在农业和生理学中的应用》 • 植物的生长取决于满足程度最小的元素 2.限制因子 • 稳定状态下，生物的生存与繁殖受到多种生态因子的调控，
某一生态因子的可利用量与生物所需要量差距很大，从而 限制生物生长发育或存活，则这一生态因子为关键性因子， 称为限制因子。 3.Shelford耐性定律 • 一种生物的生存与繁殖依赖于多种因子恰当的组合搭配， 其中任何一种因子的量（质）超出生物耐受的上限和下限， 都会导致生物的死亡或灭绝。
3.信息传递
• 生态系统传递能量、物质流动的过程同时 伴随着信息的流动
第三节 生态系统退化、恢复和重建
一、生态系统退化
• 在一定的时空背景下，生态系统受自然因素，人为因素或 两者的共同干扰下，使生态系统的某些要素或系统整体发 生不利于生物和人类生存要求的量变和质变，系统的结构 和功能发生与原有的平衡状态或进化方向相反的位移。