环境生态学总结

第一章一、生态圈（Ecosphere）生态圈的概念（ConceptofEcosphere）：生态圈包括两大部分:(1)生物圈(2)生命支持系统人类所生活的地球，实际上是一个不断运动和充满生机的生态圈，它包括地球上一切有生命的机体和维持它们生存的各种系统，即生态圈是生物圈与生命支持系统的统一体，是地球上全部生物和与之发生相互作用的环境总和。二、生态圈运行的主要特点和启示生态圈运行的主要能量来源于太阳。生态系统正是依靠太阳能的不断输入才实现了其结构的发育与功能的运行。1、生态圈的物质是封闭循环的物质流动过程在生态圈中封闭的，而且这种封闭并没有使生态圈内出现生物活动所需要物质的枯竭，也没有造成生命活动排泄物的反常积累，任何耗用都得到补偿。生态圈内的各类生命在功能上的互补，构成了物质循环的多渠道和畅通的各种回路，保证了物质的多级利用与循环利用。环境污染发生的重要原因是人类注意创造新的化合物质，却忽视了它的分解问题。2、生态圈是具有自我调节和控制能力的自持系统生态圈具有适应环境和改造环境的巨大潜力，包含生物圈保持稳态的功能，实际上生态圈具有纠正偏离、补偿缺损的自我调节能力。但是生态圈自我调节能力并不是无限的，在强烈的干扰特别是非正常的人为干扰的压力下，一个环节或一个子系统失去控制，都可能成为对系统整体的威胁。许多生态破坏发生的原因，就是人们对生态圈这种调节能力有限性认识不够造成的。3、生态圈具有优化演进方向的能力大自然的本质就是物质的、运动的，其各种因素的组合与演化是有规律和方向性的。因此生态圈的演化是以良性循环的方式实现的，前一个阶段为后一个阶段贮备更好的条件，这个演化过程总是趋于生态圈本身的稳定和多样性的增加，如系统的自由能不断增加、生境的复杂多样，自我保障机制的完善等。生态圈的整体运动是有规律的，人类社会的发展需要认识和遵循自然规律。无论人类社会的科学技术是如何发达，人类还不能脱离生态圈。将人类的智慧与生态圈积累的智慧相结合，在两者的协调进化中求得人类社会的可持续发展。环境与环境问题(EnvironmentandEnvironmentalProblem)环境：环境一般是指生物有机体周围一切的总和，它包括空间以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展的各种因素，包括物理、化学和生物环境。环境必须相对于一中心主体才有意义。不同的主体有不同的环境范畴。环境概念与差异生物为主体环境：环境的范畴包括：大气、水、土壤、岩石等。人为主体环境：环境还应包括整个生物圈，还有社会因素与经济因素。环境科学的环境定义：主体是人类，环境指的是人类的生存环境，它的含义可以概括为：作用于人的一切外界事物和力量的总和。环境范畴随着人类社会发展会相应地改变。环境生态学的定义(Definition)：1）环境生态学是主要研究污染物在以人类为中心的各个生态系统中的扩散、分配和富集过程等消长规律，以便对环境质量作出科学评价。评价：人为干扰下所出现的环境问题不只是个污染问题，环境质量的科学评价也不能仅限于污染与否。（2）环境生态学是研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学的理论，阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学(金岚、盛连喜)。评价：生态破坏对环境质量的影响更复杂。第二章生态因子及其分类(EcologicalfactorandItsClassification)生态因子的概念：生态因子是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。例如：温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。生态因子和环境因子是两个既有联系，又有区别的概念。生态因子是生物生存所不可缺少的环境条件，也称生物的生存条件。生态因子也可认为是环境因子中对生物起作用的因子，而环境则是指生物体外部的全部环境要素。环境因子具有综合性和可调剂性,它包括生物有机体以外所有的环境要素.生态因子：是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布直接或间接影响的环境要素。生态因子作用的基本特征BasicCharacteristicsofEcologicalFactorAction（1）综合性：环境中各种生态因子不是孤立存在的，而是彼此联系，互相促进、互相制约，任何一个单因子的变化，必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。生态因子所发生的作用虽然有直接或间接作用、主要与次要作用之分，但是他们在一定条件下又可以互相转化。如光与温度的关系。空气温度与湿度影响土壤水的温度与湿度。生态因子对生物的作用不是单一的而是综合的。（2）非等价性:哦，，在诸多环境因子中，有一个对生物起决定作用的生态因子，称为主导因子。主导因子发生变化引起其他因子也发生变化。如：光合作用时，光强是主导因子，温度与CO2为次要因子。春化作用时，温度是主导因子，湿度和通气条件是次要因子。（3）阶段性作用:生态因子的作用对于不同的植物器官，处在不同发育期的个体各有不同。种子的忍耐力一般较强。花对寒冷最敏感，容易受害。举例：春天苹果花遇到-3低温时雌蕊就受害。成长叶在则在-5度时受害。欧洲槭树幼苗根系冬天-8度土壤受害，地上的顶芽受害气温-26度，侧芽为-31度。（4）直接作用和间接作用(DirectionActionandIndirectionAction)区分生态因子的直接作用与间接作用对认识生物的生长、发育、繁殖及分布都很重要。间接作用：环境中的地形因子，其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的。但是他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布。因而对生物产生间接作用。直接作用：光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。（5）不可代替性与可补偿性环境中各种生态因子对生物的的作用虽然不尽相同。但都各具有重要性，尤其是作为主导作用的因子，如果缺少，便会影响生物的正常生长发育。甚至造成其生病或死亡。所以从总体上说生态因子是不可替代的。但是局部都是能够补偿的。例如：同样光合强度既可以发生于强光照与稀CO2,又可以出现于弱光照与浓CO2的配合条件下。光和CO2一方的强化可以补偿另一方的不足。生态因子的补偿作用只能在一定范围内作部分补偿，而不能以一个因子代替另一个因子，而且因子之间的补偿作用不是经常存在的。生态因子的限制性作用RestrictionActionofEcologicalFactor1、最小因子定律(Lawofminimum)：德国农业化学家利比希（J.Liebig）发现：作物产量往往不是受其大量需要的营养物质所制约（如CO2和水，因为这些营养物质周围环境中的贮存是很丰富的），而是取决于那些在土壤中较为稀少，而且又是所需要的营养物质。如硼、镁、铁、磷等，以及微量元素。1840年在其所著:的《有机化学及其在农业和生理学中的应用》”一书中指出：“植物生长取决于处在最小量状况食物的量”，这被称为Liebig最小因子定律。植物的生长取决于环境中那些处于最小量状态的营养物质。最小因子定律(Lawofminimum)：定律基本内容：任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量，是决定该物种生存或分布的根本因素。磷常常限制作物生长的因子。很多学者对这个定律进行补充：Mitsheerch发现：当限制因子增加时，作物开始增产效果很大，继续下去，效果渐渐减少。利比希定律应用条件（E.P.Odum对定义进行补充）：（1）这一定律只适用稳定状态。只有在环境条件处于严格的稳定状态下，即在物质和能量的输入与输出处于平衡状态时才能应用。如果稳定状态受到破坏，各种营养物质的存在或需要量都在不断变化，这时就没有最小成分而言。（2）要考虑生态因子之间的相互作用。同一生态因子，由于伴随的其它因子不同，对生物所起的作用也不同。如光强不同时，CO2浓度的提高可以得到部分补偿。最低因子不是绝对的。2、耐性定律(LawofTolerance)美国生态学家谢尔福德（V.E.Shelford）指出(1913)：生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，即使该物种不能生存，甚至灭绝。生物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝。这就是Shelford耐受定律。该定律将最低量因子和最高量因子相提并论，把任何接近或超过耐性下限或耐性上限的因子都称为限制因子。耐性限度生物的耐性限度因发育时期、季节、环境条件的不同而变化，当一个种生长旺盛时，会提高对一些因子的耐性限度；相反，当遇到不利因子影响它的生长发育时，也会降低对其它因子的耐性限度。生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间是生物对这种生态因子的耐受范围，可以用钟形耐受曲线表示。图：耐受钟形曲线图。3、限制因子(RestrictionFactor)生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但是其中必有一种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子。这些关键性因子就是所谓的限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。限制因子的条件：生物对某一生态因子的耐受范围很广，而且这种因子又非常稳定，那么这种因子就不太可能成为限制因子；相反如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很窄，而且这种因子又易于变化，这种因子很可能是一种限制因子。举例：氧气是水生生物的限制因子，对陆生生物氧气就不是限制因子。后来学者的研究对Shelford耐受定律进行了补充，补充内容如下：（1）生物能够对一个因子耐受范围很广，而对另一因子耐受范围很窄；（2）对所有因子耐受范围都很宽的生物，一般分布很广；（3）在一个因子处在不适状态时，对另一个因子的耐受能力可能下降；（4）生物在整个发育过程中，耐受性不同，繁殖期通常是一个敏感期；（5）生物实际上并不在某一特定环境因子最适的范围内生活，可能是因为有其他更重要的因子在起作用。“限制因子”是相对的，不是绝对的，即相对于该因子对生物的影响结果而言的。（1）当该因子的量过小，不能满足生物的需要量时成为限制因子；（2）当该因子的量过大，难以同其他因子配合时，对生物的影响结果不良，也成为限制性因子。（3）当该因子比较适合时，原来相对不缺乏的其他因子上升为“限制因子”。三、水的生态作用EcologicalActionofWater3.1水对生物的影响Water’sinfluenceonorganism1、水是生物生存的重要条件Wateristheimportantconditionfororganismsurvival（1）水是生物体的组成部分。植物体一般含水量60-90%，动物体内含水量比植物更高。水母：95%，软体动物：80-92%，鱼类：80-85%，鸟类：70-75%。（2）水是很好的溶剂，对许多化合物有水解与电离作用，很多化学元素都是在水溶液的状态下被生物吸收与运转。（3）水是生物新陈代谢的直接参与者。（4）水是光合作用的原料。水是生命现象的基础，没有水也就没有原生质的生命活动；水有较大的比热，当环境中温度剧烈变动，它可以发挥缓和调节体温的作用。水可以维持细胞和组织的紧张度，使生物保持一定的状态，维持正常的生活。2、水对动植物生长发育的影响Water’sinfluenceongrowthanddevelopment水量对植物生长也有一个最高点、最适点、最低点“3个基点”。（1）低于最低点，植物萎蔫，生长停止；高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根；只有处于最适合范围内才能维持植物的水分平衡，以保证植物有最优的生长条件。（2）种子萌发时，需要水分多，水分软化种皮，增强透性，使呼吸加强，同时，水能使种子内凝胶状态的原生质转变为溶胶状态，使生理活性增强，促使种子萌发。3、水对动植物数量和分布影响Water’InfluenceonQuantityandDistributionofAnimalandPlant水分控制植被发育地球上降水分