前言

一、生态学的基础知识

二、生态环境保护的基本原理

三、生物多样性及其保护

四、自然保护区

一、生态学的基础知识

(一)生态学基本概念

在自然界,各种生物物质结合在一起形成复杂程度不同的各种有机体,这些有机体依照细胞——个体——群落——生态系统的顺序而趋于复杂化。生态学就是研究生命系统与环境系统相互关系的科学。生态学的研究一般从研究生物个体开始,分别研究个体、种群、群落、生态系统等,并形成相应不同层次的生态学科。

我国著名生态学家马世骏教授认为,生态学是一门包括人类在内的自然科学,也是一门包括自然在内的人文科学,并提出“社会经济自然复合生态系统”的概念。

(二)群落生态学

群落是由植物、动物、微生物及其他各种有机体的种群有序而且协调地生活在一起形成的。

群落具有如下特征:1)生物群落具有层次和有序的结构;2)群落具有动态变化特征;3)群落内物种间既竞争又合作。

(三)生态系统

在一定范围内由生物群落中的一切有机体与其环境组成的具有一定功能的综合统一体称为生态系统(见图3.1)。图3.2表示一个简化了的池塘生态系统。

生态系统的组成:任何生态系统都是由两部分组成的,即生物部分(生物群落)和非生物部分(环境因素)(见图3.3)。

图3.1

图3.2一个简化了的池塘生态系统

图3.3生态系统的组成

1、生态系统的结构

生态系统的结构是指构成生态系统的要素及其时、空分布和物质、能量循环转移的路径。它包括形态结构和营养结构。

(1)生态系统的形态结构

生态系统中的生物种类、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)等构成生态系统的形态结构。

(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。其营养结构的模式可用图3.4表示。

图3.4陆地生态系统的营养结构及元素的循环

2、食物链和食物网

食物链:生态系统中,由食物关系将多种生物连接起来,一种生物以另一种生物为食,这后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。

分类:按照生物间的相互关系,一般又可把食物链分成捕食性食物链、碎食性食物链、寄生性食物链和腐生性食物链。

食物网:各食物链之间又可以相互交错相联,形成复杂的网状食物关系。图3.5给出了一个简化的食物网。

图3.5一个简化的食物网(于志熙,城市生态学,1992)

3、生态系统的运行

(1)生态系统的物质循环

生态系统的运行是由组成生态系统的生物群落和生物群系(由若干生物群落组成)通过它们之间复杂的关系维系的。

(2)生态系统的能量流动

生态系统维持和运行的能量来自太阳光能。

(3)金字塔营养级或能量金字塔(图3.6)

当沿着食物链进行能量转移或转换时,其转换效率是极低的,转换效率称为生态效率,即食物链上某一级的净生产力或同化量与其前一营养级的净生产力之比。营养级每升高一级,其生物量级减少至前级的十分之一,即生态系统的效率大约为10%。

图3.6能量金字塔(引自祝延成等,生态系统浅说,1992)

4、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个组成部分的内部,存在着各种形式的信息,以此把生态系统联系成为一个统一的整体。

生态系统中的信息形式:

(1)营养信息——通过营养交换的形式,把信息从一个种群传递到另一个种群,或从一个个体传递到另一个个体。

(2)化学信息——生物在某些特定条件下,或某个生长发育阶段,分解出某些特殊的化学物质,这些分泌物不是对生物提供营养,而是在生物的个体或种群之间起着某种信息的传递作用,即构成了化学信息。

(3)物理信息——鸟鸣、兽吼、颜色、光等构成了生态系统的物理信息。

(4)行为信息——有些动物可以通过自己的各种行为格式向同伴发出识别、威吓、求偶和挑战等信息。

5、生态系统的特点

(1)生态系统结构的整体性

生态系统是一个有层次的结构整体。在个体以上生物系统的个体、种群、群落和生态系统的四个层次中。

(2)生态系统的开放性

任何生态系统都是开放性的系统,与周围环境有着千丝万缕的联系。一个生态系统的变化往往会影响到其他生态系统。

生态系统的开放性具有两方面的意义:一是使生态系统可为人类服务,可被人类利用。二是使人类可以通过增大对生态系统的物质和能量输入,改善系统的结构,增强系统的功能。

(3)生态系统的区域分异性

生态系统具有明显的区域分异性。

(4)生态系统的可变性

生态系统的变化,有的有利于人类,有的不利于人类。改善生态环境,就是通过人工干预,使生态环境和生态系统向有利于人类的方向发展。

(四)自然、经济、社会复合生态系统

1、复合生态系统的结构和功能

复合生态系统的结构即是组成系统的各部分、各要素在空间上的配置和联系。一方面,自然生态系统以其固有的成分及其物质流和能量流运动,控制着人类的经济社会活动;另一方面,人又具有能动性,人类的经济社会活动在不断地改变着能量流动与物质循环过程,对复合生态系统的发展和变化起着决定作用。二者互相作用、互相制约,组成一个复杂的以人类活动为中心的复合生态系统。这个系统结构复杂、层次有序,并具有多向反馈的功能。

2、复合生态系统的基本特征

(1)复合生态系统是在自然生态系统的基础上,经人类加工改造形成的适于人类生存和发展的复合系统。

(2)复合生态系统的整体性。复合生态系统是由自然、经济、社会三个部分交织而成统一联系的不可分割的统一整体。

(3)复合生态系统是一个开放性的系统。

(4)复合生态系统具有一定的承载能力。

(五)全球生态学

1、生物圈

生物圈的概念是由奥地利地质学家休斯(E.Suess)在1875年首次提出的,是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体,它在地面以上大致到25Km的高度,在地面以下延伸至12Km的深处,包括平流层的下层、整个对流层以及沉积岩圈和水圈。生物圈主要由生命物质、生物生成性物质和生物惰性物质三部分组成。

2、生物圈存在的基本条件

第一、可以获得来自太阳的充足光能。因一切生命活动都需要能量,而其基本来源是太阳能,绿色植物吸收太阳能合成有机物而进入生物循环。

第二、存在可被生物利用的大量液态水。几乎所有的生物都含有大量水分,没有水就没有生命。

第三、生物圈内要有适宜生命活动的温度条件,在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。

第四、提供生命物质所需的各种营养元素包括O2、CO2及N、C、K、Ca、Fe、S等,它们是生命物质的组成或中介。

3、全球生态学

全球生态学以生物圈为研究对象,主要研究人口剧增、土地资源减少、森林破坏、生物多样性减少、水土流失和沙漠化以及温室气体增加与全球气候变化、酸雨、臭氧层耗损、核污染等对整个生物圈的影响和对人类生存与发展前景的影响,探讨新的发展战略与保护生物圈的有效措施。

全球生态学的理论中,最为独特的是“盖娅假说”。