第5章-自然資源生態(tài)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(tài)過程,主講：韋仕川,2,資源開發(fā)與保護的準則是什么？生態(tài)學和經(jīng)濟學經(jīng)濟學的立論基礎是資源稀缺問題，生態(tài)學則指出“生態(tài)系統(tǒng)使我們了解自然系統(tǒng)之動態(tài)和結構所決定的極限”。“經(jīng)濟學”指對家園的管理，而“生態(tài)學”是指對人類家園的認識和知識，即對“人與環(huán)境”關系的認識。,第五章 自然資源生態(tài)過程,3,第五章 自然資源生態(tài)過程,第一節(jié) 生態(tài)學基本概念第二節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的能量與

2、物質第三節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的生物與種群,4,第一節(jié) 生態(tài)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學？生態(tài)系統(tǒng)？生態(tài)學是研究生物（包括人類）之間、生物與無機環(huán)境之間相互作用的科學，事實上，生態(tài)學就是關于自然界各種聯(lián)系的研究。生物生態(tài)學？人類生態(tài)學？人類生態(tài)學的一個基本原理：任何生態(tài)系統(tǒng)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(jié) 生態(tài)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)？1969 Odum自然界的任何范圍，只要有生命有機體與非生命物質的相

3、互作用，并在其間產(chǎn)生能量轉換和物質循環(huán)，就是生態(tài)系統(tǒng)。,植物、動物和微生物群落，與其無機環(huán)境相互作用而構成的一個動態(tài)、復合的功能單位。人類是生態(tài)系統(tǒng)中一個不可分割的組分。,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(jié) 生態(tài)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構和物質、能量聯(lián)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(tǒng)內(nèi)流動和轉換。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(jié) 生態(tài)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構和物質、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第一、第二定律，即能量由光能經(jīng)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?yōu)闊崮芏⑹?。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈內(nèi)營養(yǎng)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(yǎng)級序列向上，能量也隨之急劇遞減。‘用圖形表示這一過程呈塔形，故稱為能量金字塔。,10,第一節(jié) 生態(tài)學基本概念,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地球表層。,11,第一節(jié) 生態(tài)學基本概念,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。隨著社會文明的發(fā)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(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(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)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)服務功能與人類福利生態(tài)系統(tǒng)服務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、調節(jié)功能、文化功能以及支持功能。,13,第一節(jié) 生態(tài)學基本概念,生態(tài)系統(tǒng)服務功能與人類福利,支持功能該功能是生態(tài)系統(tǒng)提供其他服務功能的基礎土壤形成養(yǎng)分循環(huán)初級生產(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、生物化學物質、基因資源,調節(jié)功能，從生態(tài)系統(tǒng)過程的調節(jié)作用而獲得的效益：調節(jié)氣候、控制疾病、調節(jié)水分、凈化水源,供給功能，從生態(tài)系統(tǒng)獲得的非物質效用與收益：精神與宗教方面、娛樂與生態(tài)旅游、美學方面、激勵功能、教育功能、故土情、文化繼承,生態(tài)系統(tǒng)服務功能,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；消除應對生態(tài)沖擊與生態(tài)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(yǎng)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(tài)系統(tǒng)有關的美學與娛樂價值的機會；感受與生態(tài)系統(tǒng)有關的文化與精神價值的機會；觀測、研究和認識生態(tài)系統(tǒng)的機會。,14,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的能量與物質,自然資源生態(tài)過程中的能量太陽能與光合作用在自然資源生態(tài)過程中有何意義？生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要來自太陽能，很

10、小部分來自地球內(nèi)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(jié) 自然資源生態(tài)過程中的能量與物質,生態(tài)系統(tǒng)中的能量轉換及其網(wǎng)絡關系,16,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的能量與物質,無機物循環(huán)及其中的重要環(huán)節(jié),在天然狀態(tài)下，營養(yǎng)物質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)過程中的能量與物質,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(huán)都有能量損失而不能百分之百有效地轉變?yōu)闈撃?生物組織)。熵是表示物質系統(tǒng)狀態(tài)的一種度量，用它來描述系統(tǒng)的無序程度。熵越大，系統(tǒng)越無序，意味著系統(tǒng)結構和運動的不確定和無規(guī)則;反之，熵越小，系統(tǒng)越有序，意味著具有確定、整齊的結構

12、和有規(guī)則的運動狀態(tài)。,18,第三節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的生物與種群,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)以及物種所在的生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)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(nèi)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(jù)多方面估計，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)過程等。,19,第三節(jié) 自然資源生態(tài)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(tài)價值進行了綜合調查和計算，得出了驚人的數(shù)據(jù):在一年內(nèi)，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(guī)定價格換算成資金，其總

14、的生態(tài)價值達1208萬億日元，相當于日本1972年全國的經(jīng)濟預算。,20,第三節(jié) 自然資源生態(tài)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(shù)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(shù)量很快增長。舉一個極端的例子，一個細菌在20

15、min內(nèi)可以分裂為二，15天之內(nèi)可以1 in (1 in=2.54cm)的厚度覆蓋整個地球，再過1h覆蓋厚度就會達6 in。,21,第二節(jié) 自然資源生態(tài)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(fā)現(xiàn)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(jié) 自然資源生態(tài)

16、過程中的能量與物質,,,,,,23,第二節(jié) 自然資源生態(tài)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(guī)模和結構；第三，研究如何采取“文化調節(jié)”措施，尤其是在自然調節(jié)不起作用時。,24,第二節(jié) 自然資源生態(tài)過程中的能量與物質,資源承載力動態(tài)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(fā)展，是一種沒有生命力的發(fā)展過程，遲早會被新的過程所取代;,B只有發(fā)展而無平衡機制