自然地理学概论 生物圈
自然地理学《生物圈与生态系统》
二叠纪古生物
三叠纪古生物
侏 罗 纪、 白 垩 纪 生 物
新生代古生物
人类的出现
第四节 生态系统
r 生态系统是生物群落与其环境间不断进行物 质循环和能量流动而成的统一体。 即：生物群落与非生物环境共同组成的物 质-能量系统 生态系统 = 生物群落 + 环境
生物圈是最大的生态系统。它包括陆地生 态系统、海洋生态系统。
组织—维管束
Ø 分为
苔藓植物 维管植物
蕨类植物 祼子植物 被子植物
（四）后生动物
Ø 多细胞生物，起源于单细胞动物
Ø 细胞
组织
器官
器官系统
Ø 重要特征——运动
Ø 异养型——植物、动物、寄生
第二节 生物圈的结构
垂直准正态分布结构 水平连续不均匀结构 多级嵌套结构 结构特性 生物的地域分异与区系性
一 、垂直准正态分布结构
Ø 在垂直方向上，集中分布在某一 范围内，向上或向下都逐渐减少。
Ø 主要集中在海平面及地面附近
如：浅海区——1500种鱼类
850种
200-1000m，
只有150种
1000-4000m，
陆地上 0-500m， 约51.6%
约20%
500-1000m ，
1000-2000m，
陆地面积随海拔的变化
地表的光强大于地下和水下，水深或者埋深越 大光强越小，生物的生产率的高低，取决于光 合作用的强弱。生物圈结构上的亲光性反映了 太阳辐射对于生物生长发育的重要性。
温控性
Ø 热带生产率高于寒带
生物圈结构上的温控性，是指生物圈的结构特征受 到温度分布控制的性质，反映了温度或者热量对于 生物的影响。
五、生物地域分异与区系性
自然地理学第七章 生物群落与生态系统
第五节 陆地和水域生态系统 1.陆地生态系统的主要特征与分布规律 特征 ①陆地生态系统的非生物环境复杂且多变，水分、热量等主要生态因子分布不均 和地形高低起伏为生物的生存提供了多种多样的生境，而土壤的发育和与大气的 直接接触，又为生物特别是绿色植物提供了丰富的营养物质，从而使陆生生物的 种类及其繁多，生物群落类型也多种多样。 ②陆地生态系统在地球上占据的总面积虽然比较小，但根系发达、枝繁叶茂的绿 色植物并养育了多种多样的动物，所以平均生物产量较高，生物物质积累量巨 大。
③营养级 在生态系统的食物网中，凡是以相同方式获取相同性质食物的植物类群 和动物类群可称作一个营养级。在食物网中从生产者植物其到顶级肉食 动物为止，在各食物链上凡属于同一环节上的所有生物钟就是一个营养 级
食物链、食物网和营养级是生态系统在长期发展过程中逐渐形成的，其中各 种生物间、生物与环境间处于相互适应、彼此协调的状态，从而维持生态系 统的稳定和平衡。
食物链和食物网的复杂程度常常决定着生态系统的稳定程度。一般来说，生态系 统的食物链越长，食物网越复杂，抵抗外力干扰的能力越强，温度性越大。
3.生态系统的功能 ①生态系统有机物质的生产 ②生态系统能量的流动
③生态系统物质的循环
4.生态系统的反馈调节与生态平衡 生态平衡 是生态系统在一定时间内结构和功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入与输 出接近相等，在外来干扰下，能通过自我调节或人为控制恢复到原初的稳定状 态。
R对策者--r选择 栖息生境多变且不稳定，灾难频繁。 出生率高，个体小，发育快，早熟，寿命短，只繁殖一次，子代数量多但缺乏亲 代保护，死亡多由环境变化与灾难引起，竞争力弱但一般具有较强的扩散力，一 有机会就会入侵新的栖息地。因其数量变动大，经常处于K值以下罗杰斯谛曲线 的增长阶段。
自然地理学：第12章 生物圈岩石圈大气圈水圈
生物海岸（岛）与地貌
海岸可以根据海岸的物质组成划分为基岩海岸、砂 质海岸和淤泥质海岸和生物海岸。所谓生物海岸是指主 要由于生物作用形成的海岸。例如，珊瑚礁海岸，红树 林海岸。
基岩海岸
环状珊瑚岛
珊瑚礁
西沙群岛
活的珊瑚
我国成功钻获“可燃冰”——CH4
我国在南海北 部成功钻获天 然气水合物实 物样品“可燃 冰”，从而成 为继美国、日 本、印度之后 第四个采到水 合物实物样品 的国家。
生物物理风化 生物化学风化
高岭石在550℃分解
细菌、硅藻常温下即可完 成这一分解
二、岩石—土壤—生物之间的关系
（一）生物与岩石相互作用形成土壤
土壤
生物的作用： 形成土壤结构——团聚体 发展土壤胶体特殊的性能
（二）土壤是生物与岩石相互作用的纽带
而最早的一次灾难发生在2.51亿年前， 在二叠纪尾声，当时发生一连串的甲烷脉冲 式喷发活动，几乎让地球上的所有生物全部 绝迹。
根据当时遗留下来的化石记录，有超过 94%的海洋生物种类突然消失，氧气含量 急剧下降，生物濒临绝种，岌岌可危。
红树林海岸——以红树科植物为主组成的海
洋木本植物群落
由于红树植物的树皮内大多含有丰富的单宁酸，该物 质遇空气即容易氧化而成红色，人们就把这些可以提 取红色染料的绿色植物称为“红”树林
科学家的评价结果表明，仅仅在海底区域，可 燃冰的分布面积就达4000万平方公里，占地 球海洋总面积的1／4。
目前，世界上已发现的可燃冰分布区多达116 处，其矿层之厚、规模之大，是常规天然气田 无法相比的。科学家估计，海底可燃冰的储量 至少够人类使用1000年。
——后石油时代
日本目前是世界上可燃冰探明储量较多的国 家之一，可燃冰埋藏范围广泛，几乎遍及从 北海道到冲绳的海域。
生物圈
生物圈
Biosphere
生物圈指地球表层中生物栖居的范围，从大气圈中的几千米延伸到大洋的深海裂口，包括生物本身及其赖以生存的自然环境。
水圈中几乎到处都有生物，但主要集中于表层和浅水的底层；大气圈中生物主要集中于下层；在岩石圈中，大多数生物生存于土壤上层几十厘米之内。
因此就厚度来讲，生物圈在地球上只占据薄薄的一层。
现今地球上生存的各种生物都是几十亿年生物进化的结果，是生物与环境长期交互作用的产物。
太阳能是维持一切生命活动的原动力，能量在生物圈中逐级传送。
人是生物圈中占统治地位的生物，能大规模地改变生物圈,然而,人类必须依赖生物圈来提供一切生活原料。
人类对生物圈的改造应有一定限度，否则就会破坏生物圈的动态平衡，造成
严重后果。
人类不仅要求生物圈能长期稳定
地满足其不断增长的物质要求，而且要求环
境质量不降低。
造成这样的“人与生物圈”
系统的总体平衡是人类的主要目标。
精品高中地理 生物圈的形成和发展
生物圈的形成和发展地球上自出现原始生命至现在丰富多彩的生物圈大千世界，无论在生物门类、属种数量、生态类型和空间分布等方面都经历了巨大的变化。
因此生物圈的形成和发展也经历了漫长和复杂的历史。
（1）厌氧异养原核生物阶段38×108年前出现的原始生物，根据当时的大气圈、水圈和岩石圈物理、化学条件，推测应属还原条件的厌氧异养原核生物类型，即还没有细胞核膜分异，不能自己制造食物，主要靠分解原始海洋中丰富的有机质和硫化物以获得能量，并营造自身（或称化能自养）。
现代洋底热泉喷口附近发现在200～300℃热水中就存在这类极端环境下生存的嗜热微生物，可以进行类比。
太阳系类地行星上（含木卫二等大型卫星）如果存在生命，最可能也属于此类型。
这种生物受到地表特殊环境空间分布的局限，不可能覆盖全球。
因此，不等于地球生物圈已经形成。
（2）厌氧自养生物出现和生物圈初步形成海洋中特殊部位有机物和硫化物的生产量是有限的，异养生物繁殖到一定程度就会面临“食物危机”。
环境压力促进了生命物质的变异潜能，从而演化出厌氧自养原核生物新类型。
尤其是能进行光合作用的蓝细菌，可以还原CO2产生O2合成有机化合物；在生态方式上也转变为浮游于海洋表层，从而可以扩散到全球海洋和陆地边缘浅水带，标志着地球生物圈的初步形成。
从地球上已发现的化石证据来看，加拿大苏必利尔湖北岸距今20×108年前（地质学上称为元古宙早期）的燧石层中出现8属12种菌藻类微生物化石，就是本阶段的典型代表（图2-13）。
生物属种数量虽有增加，但分类上仍属原始的单细胞原核生物。
海生藻类的光合作用引起大气游离氧的增加，使还原大气圈演变为氧化大气圈，显示了地球不同圈层演化之间存在密切的联系和制约关系。
20世纪70年代英国地球物理学家洛维洛克（J．E．Lovelock）重新强调了生物对地球环境的影响和控制作用，并借用古希腊神话中大地女神盖雅的名字，提出了盖雅假说（Gaia hypothesis）。
地球科学概论-生物圈
有密切的关系，生态系统的概念在人类实践
生 活动中发挥出越来越大的作用。当今，无论
物 是小面积的害虫防治、山林管理，还是大范
圈 围的农业规划、水土保持，甚至是全国性的
国土整治等问题，都需要从生态系统的观点
来考虑。生态系统理论已成为现代环境科学
的基石。
生态学三定律
• 生态学第一定律：我们的任何行动都不是孤立 的，对自然界的任何侵犯都具有无数的效应， 其中许多是不可预料的。（多效应原理）
人类对生物圈的影响
1. 森林在缩小 2. 牧场在退化 3. 猎捕与毒杀 4. 意外的繁衍 5. 人与昆虫的战争 6. 日益加速的物种灭绝
地球科学概论
第
生物圈的物质组成
九 章
生 物 圈
生 物 圈
有
生产者
机
物
消费者
质
分解者
无 机
大气 水
物
岩石、土壤
质
阳光
其他无机物
的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。
生物群落
地球科学概论
第
种群
九
占据着一定环境空间的同一种生物的个
章
体集群。
生 物 圈
在自然界，种群是物种存在、物种进化和 表达种内关系的基本单位，是生物群落或 生态系统的基本组成部分，同时也是生物
资源开发、利用和保护的具体对象。
生物群落
地球科学概论
每个生物种都有一定的地理分布区，反映其现在与 环境的关系和过去的物种演化历史。
生物扩散：生物种个体或其散布器官、扩散体
生
（种子、孢子和幼体）离开或进入其种群居住区并
物
占领新栖息地域或分布区的现象。
圈 扩散是一种生态学过程，自然选择支持生物个体离
伍光和《自然地理学》笔记和课后习题(含考研真题)详解-生物群落与生态系统【圣才出品】
第7章生物群落与生态系统7.1复习笔记一、地球的生物界生物圈是指在地球上存在生物并受其生命活动影响的区域，包括大气圈下层、整个水圈和岩石圈上部，厚度约达20km。
20世纪60年代末，美国魏泰克把生物划分为原核生物、原生生物、植物、真菌和动物五个界。
1．原核生物界（1）定义原核生物是一类起源古老、细胞结构简单、不具备核膜，没有明显细胞核的原始生物，包括细菌和蓝藻。
（2）主要原核生物①细菌细菌是自然界中分布最广、繁殖最快、个体数量最多的一类单细胞微生物，按其营养方式可分为异养、光自养和化能自养三类。
②蓝藻蓝藻是细胞中含有叶绿素和藻蓝素、可进行光合作用的自养生物，有机体有单细胞的群体的和多细胞丝状体等结构。
2．原生生物界原生生物是由原核生物进化而来的另一类微生物，其有机体以单细胞的为主，也有一些群体，主要生活于水中和潮湿的陆地环境中。
其特征有：（1）细胞内具有由核膜包围的真正的细胞核，属真核生物。
（2）有些原生生物细胞内含有叶绿素和其他色素，为光合作用的自养生物；有些不含有色素，为非光合作用的异养生物。
3．植物界（1）概况真核多细胞生物，单细胞者很少。
绝大多数植物的细胞中含有叶绿素和其他色素，属于能够利用太阳能制造有机物质的自养生物，极少数为非绿色的寄生物。
（2）主要生物植物界包括藻类和高等植物。
①藻类藻类是无胚发育、植物体没有根、茎、叶分化的低等植物，主要生活在咸、淡水中，约有20000种。
②高等植物高等植物可能起源于低等植物中的绿藻类，由于演化方向不同和营养体的来源与结构有明显差异，该类植物分为两支：a．苔藓植物其个体很小，高度一般不超过10cm，有类似茎、叶的分化而无真根，体内也无维管束组织，多分布于潮湿阴暗地方，是高等植物演化的一个盲枝。
b．维管植物包括蕨类植物、裸子植物和被子植物，是高等植物演化的主干。
其最大特征是体内出现了维管束组织，具有高度适应环境的能力。
其中，被子植物在陆地植被景观中居主导地位。
第三节 生物圈
⒋生物的分布 生物并不是均匀分布在生物圈中的，大多数 生物生活在地表以上或水面以下各100米的范围内。 大气圈下层： 能够飞翔的昆虫和鸟类，还有细菌等微小生 物。 水圈： 水圈包括地球上的全部海洋和江河湖泊．在 水圈中，几乎到处都有生物，但是大多数生物生 活在水面下100米以内的水层中。 土壤岩石圈表面： 表面覆盖土壤，是一切陆生生物的“立足 点”，这里有郁郁葱葱的森林，一望无际的草原，
③固体废弃物污染
土壤污染、噪声污染等。
⑵资源破坏：
甘肃黄土高原
满目创痍的生物圈
当地球上最后一只老虎在人工林中徒劳地寻 求配偶，当最后一只未留下后代的雄鹰从污染的 天空坠向大地，当麋鹿的最后一声哀鸣在干涸的 沼泽上空回荡，人类也就看到了自己的结局。
我们只有一个生物圈，生物圈是人类与其他生物的共 同家园。
植树造林
三北防护林
⑵建立自然保护区： 可以有效地保护生态环境,对环境产生积极的 影响。
探究竟•模拟实验
模拟温室效应的形成
全球气温变暖导致的海平面上升
冰川融化
❷消极影响：
⑴环境污染： ①水污染
请珍惜生命的源泉
②大气污染
南极地区的臭氧空洞，颜色越蓝，表示臭氧的密度越低。
大气污染的危害
要创造人类与大自然和谐相 处的绿色文明，使我们的地球充 满生机，我们的家园更繁荣、洁 净、美丽和安宁。
爱护生物，保卫我们 共同的家园——生物圈 ，就是保护人类自己！
争 当 环 保 小 卫 士 ！
请 爱 护 我 们 美 好 的 家 园
谢谢大家！
第三节
生物圈
一、生物圈 ⒈含义 地球表面全部生物及其生活领域的总和。 生物因素 非生物因素 生态系 统 —生物圈是最大的生态系统
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教学重点：
生物圈与生态系统
生物圈的元素、物质、生物、系统组成,生物圈的 结构特征与特性, 生态系统的组成、结构、功能, 生态 系统的反馈机制、抵抗力、恢复力以及生态平衡。
教学难点： 生物圈的结构特征与特性，生态系统的物质循环、 能量流动与信息传递的途径及其作用， 生态系统保持 平衡的机理。
第七章
第七章
参阅文献：
生物圈与生态系统
[1]李博.生态学.北京：高等教育出版社，2000 [2] G. E. 赫钦逊等著.生物圈.北京：科学出版社，1974 [3]黄振管，曹广才，姚高宽，李廷华.植物、环境与人类.北京： 气象出版社，1999 [4]贺善安，王意成，盛宁.绿色的宝库----植物.南京：江苏科技 出版社，1996 [5]刘泽纯，周春林，王建.人类的家园----地球.南京：江苏科学 技术出版社，1996 [6]周开亚.我们的朋友----动物.南京:江苏科技出版社，1996 [7] Strahler A H, Strahler A N. Physical geography----science and systems of the human environment. New York :John Wiley & Sons, Inc功能 生物生产: 生态系统的能量流：通过生态系统的能量单向流动。林德曼 (Lindeman)的百分之十率：后一营养级上的生产量远小于前一级,其能 量转化效率大约为10%。 生态系统的物质循环：生态系统中各种有机物质，经过分解者分解成 可被生产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始地循环。 4. 生态系统中的信息传递 5. 生态系统的稳定性——生态平衡 达到稳定或平衡状态的生态系统,其生产、消费和分解之间,也就 是系统的能量流动和物质循环,能较长时间地保持平衡状态。
第七章
生物圈与生态系统
二、 生物圈的结构
1. 垂直准正态分布式结构
在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减小。 2. 水平连续不均匀结构 地球表面任何一个地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是连 续的。生物圈不是一个很均匀的圈层，生物在地表的分布是不均匀的。 3. 多级嵌套结构 多级系统在空间上相互交叉、叠置，并且相互联系、相互作用的。
教学活动：
生物圈与生态系统
观察与了解： 认识主要的地带性植被、认识主要的建群种，了解植被地带 性的变化，观察与了解生物圈的结构（垂直准正态分布式结构、 水平连续不均匀结构、多级镶嵌结构）与结构特性。 座谈讨论： 1. 生态系统中物质是怎么循环的与能量是怎么流动的？ 2. 为什么自然界食物链的长度不超过5个环节？ 3. 为什么位于高营养级上的生物取食空间范围要比低一级的生 物取食空间范围大？ 4.举例说明你所看到或了解到的生物链或生物网，植物或者植 被的季节变化。
第七章
内容提要:
生物圈与生态系统
一、 生物圈的组成
1. 物质组成 生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是无机物质。 2. 元素组成 主要是氢、氧和碳，它们分别占49.8%、24.9%和24.9%，三种元 素占到生物有机体的99.6%。此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁 、磷、硫、铝等。 3. 系统组成 陆地生态系统；海洋生态系统。 4. 生物组成 原核微生物，原生生物，后生植物，后生动物。
第七章
教学活动：
生物圈与生态系统
模拟实验：光合作用、植物蒸腾、植物对水的汲取。
检索分析：在图书馆文献信息系统或者网络上，检索“生物圈”、 “生态平衡”、“生物量”、“生物链”、“生物金字
塔”、“生物圈”+“人类”、“生态” + “可持续发
展”，分题名检索和关键词检索，看有哪些图书、论文 和网站与之有关，并了解该领域的新进展。
生物圈与生态系统
四、生态系统
非生物物质（水、二氧化碳、氧、氮、矿物盐类、酸、碱,以及任 何一定时间在生物有机体之外出现的元素或化合物）；生物有机体 （生产者；消费者；分解者）。 2. 生态系统的结构 营养级：生态系统的生物部分，从绿色植物开始的各个环节。 食物链：在生态系统中，一类生物被另一类所食，另一类又被第三类 所食，从而沿着营养级形成了食物的链锁关系。 食物网：一个食物链常常有许多不同的分支，各个食物链彼此交织、 错综联结成更加复杂的食物网。 生物放大作用：污染物通过食物链产生逐级富集的现象。
4. 结构特性
亲岩性；亲水性；亲气性；亲光性；温控性。
第七章
5.生物的地域分异与区系性
生物圈与生态系统
纬度地带性：地球上生物的分布，大致呈带状沿纬线方向延伸， 按纬度方向有规律地变化。 干湿度分带性：由于距海远近等引起的水分条件的不同,从而 使动植物分布由沿海向内陆依次发生变化。 垂直带性：生物分布随山地海拔高度的升高而发生规律性的 交替的现象。 地方性：生物在局部地域的分异规律。 区系性：不同的动、植物,在漫长的历史演变过程中, 在一定 的地理条件下,由于分布区相同而组成一定的生物区系。
第七章
生物圈与生态系统
五、人与生物圈
1. 人类——-生物圈的组成部分
2. 人类的食物来源于生物圈 3. 植物为人类提供了赖以生存的氧气
4. 生物圈与生物资源
第七章
生物圈与生态系统
三、生物圈的形成与演化
1. 生命的起源 从无机物到简单有机物阶段；从简单有机物到复杂有机物阶段； 从高分子有机物到具有新陈代谢机能的蛋白体阶段。 2. 生物圈的演化 生物种类由少到多与生物圈结构由简单到复杂；生物分布的 空间范围由小到大与并由海洋向陆地扩展。
第七章
1. 生态系统的组成