第5章-自然資源生態過程

1、1,海南大學管理學院,自然資源學原理,第五章 自然資源生態過程,主講：韋仕川,2,資源開發與保護的準則是什么？生態學和經濟學經濟學的立論基礎是資源稀缺問題，生態學則指出“生態系統使我們了解自然系統之動態和結構所決定的極限”?！敖洕鷮W”指對家園的管理，而“生態學”是指對人類家園的認識和知識，即對“人與環境”關系的認識。,第五章 自然資源生態過程,3,第五章 自然資源生態過程,第一節 生態學基本概念第二節 自然資源生態過程中的能量與

2、物質第三節 自然資源生態過程中的生物與種群,4,第一節 生態學基本概念,生態系統生態學？生態系統？生態學是研究生物（包括人類）之間、生物與無機環境之間相互作用的科學，事實上，生態學就是關于自然界各種聯系的研究。生物生態學？人類生態學？人類生態學的一個基本原理：任何生態系統對其所能支持的生命物質總量都有一個自然極限。,5,第一節 生態學基本概念,生態系統？1969 Odum自然界的任何范圍，只要有生命有機體與非生命物質的相

3、互作用，并在其間產生能量轉換和物質循環，就是生態系統。,植物、動物和微生物群落，與其無機環境相互作用而構成的一個動態、復合的功能單位。人類是生態系統中一個不可分割的組分。,6,生態系統的基本概念,,生態系統的尺度？生態系統的類型？,森林生態系統,農田生態系統,湖泊生態系統,城市生態系統,7,生態系統的組成生態系統由各種成分即生態因子組成，生態因子包括生物因子和非生物因子兩大類。前者包括諸如氣候、地質構、地形、水、土壤等因子;后者包

4、括植物、動物、微生物，尤其是人類活動。,8,第一節 生態學基本概念,生態系統的營養結構和物質、能量聯系生物之間通過取食和被食的關系而相互結成了食物鏈。能量和物質通過食物鏈在系統內流動和轉換。生態系統中的食物鏈有兩種類型:植食食物鏈以植食動物吃活植物為起點。分解者食物鏈，以死有機體為起點。,9,第一節 生態學基本概念,生態系統的營養結構和物質、能量聯系食物網能量在生態系統中的傳遞服從于熱力學第一、第二定律，即能量由光能經化學能

5、到熱能不斷地轉換，但總量不變(能量守恒);其次，當能量從，一種形式轉換成另一種形式時，總有一部分能量變為熱能而散失。在自然生態系統中，食物鏈內營養級間能量轉化的效率平均為10%左右，稱為“能量十分之一定律”。以此效率順著營養級序列向上，能量也隨之急劇遞減?！脠D形表示這一過程呈塔形，故稱為能量金字塔。,10,第一節 生態學基本概念,人類生態系統生物圈？智能圈？人類生態系統？生物圈被定義為地球及其所有生態系統的總稱，也就是人類賴以生

6、存的環境。其范圍包括巖石圈(地殼部分)、水圈和氣圈相互交匯的整個地球表層。,11,第一節 生態學基本概念,人類生態系統生物圈？智能圈？人類生態系統？智能圈是指超越生物圈的生靈圈，又被稱為理智圈。智能圈為按人類意志和興趣而塑造的生物圈，即受人類控制和影響的生物圈。隨著社會文明的發展，人類對自然界的控制和影響越來越大。所以智能圈是在社會文明發展到一定階段才出現的?！叭祟惾Α备拍钍恰叭祟悺备拍畹囊徊糠?，它是從地球圈層的角度來研究人類

7、;它強調人類的全球特性;強調物質流、能量流和信息流在人類圈內部及在與地球其他圈層聯系中的作用。,12,第一節 生態學基本概念,生態系統服務功能與人類福利生態系統服務功能是指人類從生態系統中獲得的效益。生態系統給人類提供各種效益，包括供給功能、調節功能、文化功能以及支持功能。,13,第一節 生態學基本概念,生態系統服務功能與人類福利,支持功能該功能是生態系統提供其他服務功能的基礎土壤形成養分循環初級生產,供給功能，從生態系統獲

8、得的產品：糧食、潔凈水、燃料、纖維、生物化學物質、基因資源,調節功能，從生態系統過程的調節作用而獲得的效益：調節氣候、控制疾病、調節水分、凈化水源,供給功能，從生態系統獲得的非物質效用與收益：精神與宗教方面、娛樂與生態旅游、美學方面、激勵功能、教育功能、故土情、文化繼承,生態系統服務功能,人類福利的組成要素,安全：在潔凈、安全的環境中生存的能力；消除應對生態沖擊與生態壓力的脆弱性的能力,維持高質量生活的基本物質需求：為掙得收入和維持生計

9、而獲得資源的能力。,健康：攝取足夠營養的能力；避免遭受可預防疾病侵襲的能力；獲得足夠潔凈飲用水的能力；獲得清潔空氣的能力；獲得保暖或納涼所需要的能力。,良好的社會關系：感受與生態系統有關的美學與娛樂價值的機會；感受與生態系統有關的文化與精神價值的機會；觀測、研究和認識生態系統的機會。,14,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,自然資源生態過程中的能量太陽能與光合作用在自然資源生態過程中有何意義？生態系統中的能量主要來自太陽能，很

10、小部分來自地球內能。煤、石油等風化、沉積、搬運過程有關到達地球表面的太陽能大約是3400 kcal/ （ m·d），由地球上綠色植物光合作用所轉換的最大值為170kcal/(m·d)，僅為到達值的5%，平均值顯然更低。,15,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,生態系統中的能量轉換及其網絡關系,16,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,無機物循環及其中的重要環節,在天然狀態下，營養物質流大部分保存在生態

11、系統內，少部分由徑流帶出系統外。,17,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,生態系統中的熵與自然資源生態系統中的能量流動服從熱力學第二定律:所有正轉變其形式的能量都傾向于轉變成熱能而消散。指食物鏈上的每一環都有能量損失而不能百分之百有效地轉變為潛能(生物組織)。熵是表示物質系統狀態的一種度量，用它來描述系統的無序程度。熵越大，系統越無序，意味著系統結構和運動的不確定和無規則;反之，熵越小，系統越有序，意味著具有確定、整齊的結構

12、和有規則的運動狀態。,18,第三節 自然資源生態過程中的生物與種群,生物多樣性與生態系統服務功能生物多樣性？包括全部植物、動物和微生物的所有物種和生態系統以及物種所在的生態系統中的生態過程。遺傳多樣性，指遺傳信息的總和，包括在棲居于地球上的植物、動物和微生物個體的基因，包括一個物種內個體之間和種群之間的差別;物種多樣性，指地球上生命有機體種類的多樣性，目前被科學家實際描述了的僅約1. 4 X 106種，但據多方面估計，在近期歷史

13、上的數量在5X106~5X107種之間或更多;生物群落或生態系統多樣性，指一個地區內(例如，草原、沼澤和森林地區等)各種各樣的生境、生物群落和生態過程等。,19,第三節 自然資源生態過程中的生物與種群,日本科學家20世紀70年代對日本全國樹木的生態價值進行了綜合調查和計算，得出了驚人的數據:在一年內，全國樹木可儲存水量2300億t余，.防止水土流失57億時，棲息鳥類8100萬只，供給氧氣5200萬t。將這幾項按規定價格換算成資金，其總

14、的生態價值達1208萬億日元，相當于日本1972年全國的經濟預算。,20,第三節 自然資源生態過程中的生物與種群,種群增長與資源承載力種群增長潛力、限制因素與邏輯斯蒂克增長曲線對動物和人來說，一個物種的個體數量取決于出生率和死亡率之間的關系，當出生率超過死亡率時，種群(人口)就會增加;反之，當死亡率超過出生率時，種群將會減少某種消亡。種群增長可用下式表示：,即使很低的增長率也會使絕對數量很快增長。舉一個極端的例子，一個細菌在20

15、min內可以分裂為二，15天之內可以1 in (1 in=2.54cm)的厚度覆蓋整個地球，再過1h覆蓋厚度就會達6 in。,21,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,,食物供應、氣候、疾病及異種捕食,約翰·卡爾霍恩((John Calhoun)在研究了群體過密對田鼠和家鼠的影響后，發現許多本來健康的母鼠當群體達到一定密度時就不育了。也有人推測，旅鼠幾乎是自我毀滅性的周期性遷移也與群體過密有關。,22,第二節 自然資源生態

16、過程中的能量與物質,,,,,,23,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,資源承載力與人口增長第一，研究和了解人類種群的增長型;第二，定量測定人類種群的最適規模和結構；第三，研究如何采取“文化調節”措施，尤其是在自然調節不起作用時。,24,第二節 自然資源生態過程中的能量與物質,資源承載力動態與組合邏輯斯蒂曲線利導因子和限制因子,A.只有平衡而無發展，是一種沒有生命力的發展過程，遲早會被新的過程所取代;,B只有發展而無平衡機制