第5章-自然資源生態(tài)過(guò)程

1、1,海南大學(xué)管理學(xué)院,自然資源學(xué)原理,第五章 自然資源生態(tài)過(guò)程,主講：韋仕川,2,資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)的準(zhǔn)則是什么？生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)的立論基礎(chǔ)是資源稀缺問(wèn)題，生態(tài)學(xué)則指出“生態(tài)系統(tǒng)使我們了解自然系統(tǒng)之動(dòng)態(tài)和結(jié)構(gòu)所決定的極限”?！敖?jīng)濟(jì)學(xué)”指對(duì)家園的管理，而“生態(tài)學(xué)”是指對(duì)人類家園的認(rèn)識(shí)和知識(shí)，即對(duì)“人與環(huán)境”關(guān)系的認(rèn)識(shí)。,第五章 自然資源生態(tài)過(guò)程,3,第五章 自然資源生態(tài)過(guò)程,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與

2、物質(zhì)第三節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的生物與種群,4,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)？生態(tài)系統(tǒng)？生態(tài)學(xué)是研究生物（包括人類）之間、生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間相互作用的科學(xué)，事實(shí)上，生態(tài)學(xué)就是關(guān)于自然界各種聯(lián)系的研究。生物生態(tài)學(xué)？人類生態(tài)學(xué)？人類生態(tài)學(xué)的一個(gè)基本原理：任何生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其所能支持的生命物質(zhì)總量都有一個(gè)自然極限。,5,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)？1969 Odum自然界的任何范圍，只要有生命有機(jī)體與非生命物質(zhì)的相

3、互作用，并在其間產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)，就是生態(tài)系統(tǒng)。,植物、動(dòng)物和微生物群落，與其無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用而構(gòu)成的一個(gè)動(dòng)態(tài)、復(fù)合的功能單位。人類是生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)不可分割的組分。,6,生態(tài)系統(tǒng)的基本概念,,生態(tài)系統(tǒng)的尺度？生態(tài)系統(tǒng)的類型？,森林生態(tài)系統(tǒng),農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),湖泊生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng),7,生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)由各種成分即生態(tài)因子組成，生態(tài)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(zhì)構(gòu)、地形、水、土壤等因子;后者包

4、括植物、動(dòng)物、微生物，尤其是人類活動(dòng)。,8,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)、能量聯(lián)系生物之間通過(guò)取食和被食的關(guān)系而相互結(jié)成了食物鏈。能量和物質(zhì)通過(guò)食物鏈在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)和轉(zhuǎn)換。生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈有兩種類型:植食食物鏈以植食動(dòng)物吃活植物為起點(diǎn)。分解者食物鏈，以死有機(jī)體為起點(diǎn)。,9,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)、能量聯(lián)系食物網(wǎng)能量在生態(tài)系統(tǒng)中的傳遞服從于熱力學(xué)第一、第二定律，即能量由光能經(jīng)化學(xué)能

5、到熱能不斷地轉(zhuǎn)換，但總量不變(能量守恒);其次，當(dāng)能量從，一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式時(shí)，總有一部分能量變?yōu)闊崮芏⑹?。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈內(nèi)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量轉(zhuǎn)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(yíng)養(yǎng)級(jí)序列向上，能量也隨之急劇遞減?！脠D形表示這一過(guò)程呈塔形，故稱為能量金字塔。,10,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,人類生態(tài)系統(tǒng)生物圈？智能圈？人類生態(tài)系統(tǒng)？生物圈被定義為地球及其所有生態(tài)系統(tǒng)的總稱，也就是人類賴以生

6、存的環(huán)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(gè)地球表層。,11,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,人類生態(tài)系統(tǒng)生物圈？智能圈？人類生態(tài)系統(tǒng)？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(huì)文明的發(fā)展，人類對(duì)自然界的控制和影響越來(lái)越大。所以智能圈是在社會(huì)文明發(fā)展到一定階段才出現(xiàn)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(lái)研究人類

7、;它強(qiáng)調(diào)人類的全球特性;強(qiáng)調(diào)物質(zhì)流、能量流和信息流在人類圈內(nèi)部及在與地球其他圈層聯(lián)系中的作用。,12,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與人類福利生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的效益。生態(tài)系統(tǒng)給人類提供各種效益，包括供給功能、調(diào)節(jié)功能、文化功能以及支持功能。,13,第一節(jié) 生態(tài)學(xué)基本概念,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與人類福利,支持功能該功能是生態(tài)系統(tǒng)提供其他服務(wù)功能的基礎(chǔ)土壤形成養(yǎng)分循環(huán)初級(jí)生產(chǎn),供給功能，從生態(tài)系統(tǒng)獲

8、得的產(chǎn)品：糧食、潔凈水、燃料、纖維、生物化學(xué)物質(zhì)、基因資源,調(diào)節(jié)功能，從生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的調(diào)節(jié)作用而獲得的效益：調(diào)節(jié)氣候、控制疾病、調(diào)節(jié)水分、凈化水源,供給功能，從生態(tài)系統(tǒng)獲得的非物質(zhì)效用與收益：精神與宗教方面、娛樂(lè)與生態(tài)旅游、美學(xué)方面、激勵(lì)功能、教育功能、故土情、文化繼承,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,人類福利的組成要素,安全：在潔凈、安全的環(huán)境中生存的能力；消除應(yīng)對(duì)生態(tài)沖擊與生態(tài)壓力的脆弱性的能力,維持高質(zhì)量生活的基本物質(zhì)需求：為掙得收入和維持生計(jì)

9、而獲得資源的能力。,健康：攝取足夠營(yíng)養(yǎng)的能力；避免遭受可預(yù)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(huì)關(guān)系：感受與生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的美學(xué)與娛樂(lè)價(jià)值的機(jī)會(huì)；感受與生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的文化與精神價(jià)值的機(jī)會(huì)；觀測(cè)、研究和認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。,14,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量太陽(yáng)能與光合作用在自然資源生態(tài)過(guò)程中有何意義？生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要來(lái)自太陽(yáng)能，很

10、小部分來(lái)自地球內(nèi)能。煤、石油等風(fēng)化、沉積、搬運(yùn)過(guò)程有關(guān)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能大約是3400 kcal/ （ m·d），由地球上綠色植物光合作用所轉(zhuǎn)換的最大值為170kcal/(m·d)，僅為到達(dá)值的5%，平均值顯然更低。,15,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換及其網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,16,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),無(wú)機(jī)物循環(huán)及其中的重要環(huán)節(jié),在天然狀態(tài)下，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流大部分保存在生態(tài)

11、系統(tǒng)內(nèi)，少部分由徑流帶出系統(tǒng)外。,17,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),生態(tài)系統(tǒng)中的熵與自然資源生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)服從熱力學(xué)第二定律:所有正轉(zhuǎn)變其形式的能量都傾向于轉(zhuǎn)變成熱能而消散。指食物鏈上的每一環(huán)都有能量損失而不能百分之百有效地轉(zhuǎn)變?yōu)闈撃?生物組織)。熵是表示物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的一種度量，用它來(lái)描述系統(tǒng)的無(wú)序程度。熵越大，系統(tǒng)越無(wú)序，意味著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的不確定和無(wú)規(guī)則;反之，熵越小，系統(tǒng)越有序，意味著具有確定、整齊的結(jié)構(gòu)

12、和有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,18,第三節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的生物與種群,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能生物多樣性？包括全部植物、動(dòng)物和微生物的所有物種和生態(tài)系統(tǒng)以及物種所在的生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)過(guò)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(dòng)物和微生物個(gè)體的基因，包括一個(gè)物種內(nèi)個(gè)體之間和種群之間的差別;物種多樣性，指地球上生命有機(jī)體種類的多樣性，目前被科學(xué)家實(shí)際描述了的僅約1. 4 X 106種，但據(jù)多方面估計(jì)，在近期歷史

13、上的數(shù)量在5X106~5X107種之間或更多;生物群落或生態(tài)系統(tǒng)多樣性，指一個(gè)地區(qū)內(nèi)(例如，草原、沼澤和森林地區(qū)等)各種各樣的生境、生物群落和生態(tài)過(guò)程等。,19,第三節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的生物與種群,日本科學(xué)家20世紀(jì)70年代對(duì)日本全國(guó)樹(shù)木的生態(tài)價(jià)值進(jìn)行了綜合調(diào)查和計(jì)算，得出了驚人的數(shù)據(jù):在一年內(nèi)，全國(guó)樹(shù)木可儲(chǔ)存水量2300億t余，.防止水土流失57億時(shí)，棲息鳥(niǎo)類8100萬(wàn)只，供給氧氣5200萬(wàn)t。將這幾項(xiàng)按規(guī)定價(jià)格換算成資金，其總

14、的生態(tài)價(jià)值達(dá)1208萬(wàn)億日元，相當(dāng)于日本1972年全國(guó)的經(jīng)濟(jì)預(yù)算。,20,第三節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的生物與種群,種群增長(zhǎng)與資源承載力種群增長(zhǎng)潛力、限制因素與邏輯斯蒂克增長(zhǎng)曲線對(duì)動(dòng)物和人來(lái)說(shuō)，一個(gè)物種的個(gè)體數(shù)量取決于出生率和死亡率之間的關(guān)系，當(dāng)出生率超過(guò)死亡率時(shí)，種群(人口)就會(huì)增加;反之，當(dāng)死亡率超過(guò)出生率時(shí)，種群將會(huì)減少某種消亡。種群增長(zhǎng)可用下式表示：,即使很低的增長(zhǎng)率也會(huì)使絕對(duì)數(shù)量很快增長(zhǎng)。舉一個(gè)極端的例子，一個(gè)細(xì)菌在20

15、min內(nèi)可以分裂為二，15天之內(nèi)可以1 in (1 in=2.54cm)的厚度覆蓋整個(gè)地球，再過(guò)1h覆蓋厚度就會(huì)達(dá)6 in。,21,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),,食物供應(yīng)、氣候、疾病及異種捕食,約翰·卡爾霍恩((John Calhoun)在研究了群體過(guò)密對(duì)田鼠和家鼠的影響后，發(fā)現(xiàn)許多本來(lái)健康的母鼠當(dāng)群體達(dá)到一定密度時(shí)就不育了。也有人推測(cè)，旅鼠幾乎是自我毀滅性的周期性遷移也與群體過(guò)密有關(guān)。,22,第二節(jié) 自然資源生態(tài)

16、過(guò)程中的能量與物質(zhì),,,,,,23,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),資源承載力與人口增長(zhǎng)第一，研究和了解人類種群的增長(zhǎng)型;第二，定量測(cè)定人類種群的最適規(guī)模和結(jié)構(gòu)；第三，研究如何采取“文化調(diào)節(jié)”措施，尤其是在自然調(diào)節(jié)不起作用時(shí)。,24,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過(guò)程中的能量與物質(zhì),資源承載力動(dòng)態(tài)與組合邏輯斯蒂曲線利導(dǎo)因子和限制因子,A.只有平衡而無(wú)發(fā)展，是一種沒(méi)有生命力的發(fā)展過(guò)程，遲早會(huì)被新的過(guò)程所取代;,B只有發(fā)展而無(wú)平衡機(jī)制