生物多样性与生态系统管理

生物多样性与生态系统管理
生物多样性与生态系统管理

生物多样性与生态系统管理

----农业生物多样性与农业生态系统管理

提纲:一概念介绍

1、生物多样性介绍

2、生态系统管理介绍

引言:农业生产区域辽阔,分布于全球各地,覆盖地表土地面积的25%~30%。在我国,农业生态系统作为一个整体占据国土面积的50%左右,是从各类自然生态系统开发出来,并与自然生态系统重叠、交叉。与自然生态系统一样,农业生态系统因跨越多种地理、气候区而表现出复杂性和多样性。各类农业生态系统中有许多农业的边际土地,如荒地、草山、草坡和草滩、水域、农垦区湿地、小片山林地、路边、田埂等,其中许多是珍稀野生生物种相对集中的地域,作为生物多样性丰富的“野生生境岛屿”保存在农业生态系统中。农业生态系统对资源的依赖性也导致了生物多样性的丧失,土地质量的下降;过份依赖化肥杀虫剂等问题,直接影响到农业生态系统健康,了解生物多样性对农业生态系统的作用及其健康的影响对于保证农业可持续发展具有重要的作用。

状况水平。

一、农业生物多样性的内涵介绍

1、农业生物多样性概念

生物多样性biodiversity是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。这种多样包括动物、植物、微生物的物种之间的多样性,物种的遗传与变异的物种内部多样性及生态系统的多样性和景观多样性4个层次。对于农业生态系统来说,生物多样性在这4个层次中都发挥着重要的作用。世界上所有的农作物全是经过野生种的驯化、选择、繁殖、杂交等被培育出来的。农区内分布的野生珍稀濒危物种、生境和遗传基因资源,是生物多样性保护的重点。农业生态系统多样性的研究尺度也从物种多样性尺度到景观多样性尺度,而且多尺度研究已成为目前研究的趋势其中,物种的多样性是生物多样性的关键,它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性。我们目前已经知道大约有200万种生物,但科学家对地球上实际存在的生物种的总数估计出入很大,由500万到1亿种,其中以昆虫和微生物所占的比例最大,这些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性。遗传(基因)多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。每一个物种包括由若干个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因,往往在遗传上不同。因此,某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变(等位基因),或者在一个种群中很稀少的等位基因可能在另一个种群中出现很多。这些遗传差别使得有机体能在局部环境中的特定条件下更加成功地繁殖和适应。不仅同一个种的不同种群遗

传特征有所不同,即存在种群之间的基因多样性;在同一个种群之内也有基因多样性──在一个种群中某些个体常常具有基因突变。这种种群之内的基因多样性就是进化材料。具有较高基因多样性的种群,可能有某些个体能忍受环境的不利改变,并把它们的基因传递给后代。环境的加速改变,使得基因多样性的保护在生物多样性保护中占据着十分重要的地位。基因多样性提供了栽培植物和家养动物的育种材料,使人们能够选育具有符合人们要求的性状的个体和种群。物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式,可分为区域物种多样性和群落物种(生态)多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。生态系统多样性既存在于生态系统之间,也存在于一个生态系统之内。在前一种情况下,在各地区不同背景中形成多样的生境,分布着不同的生态系统;在后一种情况下,一个生态系统其群落由不同的种组成,它们的结构关系(包括垂直和水平的空间结构,营养结构中的关系,如捕食者与被捕者、草食动物与植物、寄生物与寄主等)多样,执行的功能不同,因而在生态系统中的作用也不一样。总之,物种多样性是生物多样性最直观的体现,是生物多样性概念的中心;基因多样性是生物多样性的内在形式,一个物种就是一个独特的基因库,可以说每一个物种就是基因多样性的载体;生态系统的多样性是生物多样性的外在形式,保护生物的多样性,最有效的形式是保护生态系统的多样性。遗传(基因)多样性和物种多样性是生物多样性研究的基础,生态系统多样性是生物多样性研究的重点。

景 观 景观多样性是指不同类型的景观在空间结构,功能机制和时间动态方面的多样化和变异性.景观要素可分为斑块,廊道和基质.斑块是景观尺度上最小的均质单元,它的大小,数量,形态和起源等对景观多样性有重要意义.廊道成线状或带状,是联系斑块的纽

带,不同景观有不同类型的廊道.基质是景观中面积较大,连续性高的部分,往往形成景观的背景.

农业景观是被视为具有高水平生物多样性的生境岛屿植入到集约化利用的农业用地之中的景观镶嵌体。如宏观地貌上的山、坡、丘、岗、平、湖等,微 景观上的块、沟、垄、畦等

2、生物多样性的组成和功能

生物多样性的意义主要体现在生物多样性的价值。对于人类来说,生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。直接价值生物为人类提供了食物、纤维、建筑和家具材料、药物及其他工业原料。间接使用价值是指生物多样性具有重要的生态功能。

农业生态系统的目标是最大程度地获取优质产品,以满足人口不断增长的需要,因而其生物多样性的组分和功能与自然生态系统的有所不同,农业生态系统的物种可分为生产性生物种,如农作物、林木、饲养动物等,其多样性对系统的生产力、稳定性起重要作用;资源性生物种,如传粉昆虫、害虫天敌、微生物等,其多样性对系统内的传粉作用、害虫生物控制、资源分解、促进养分循环有着重要的作用,从而间接影响系统的稳定性和生产力;破坏性生物种,如杂草、害虫、病原生物等,这些生物种影响系统生产力,是被控制的对象。

许多研究证明多样化的种植系统和保持野生植物的多样性可明显减少害虫种群数量和保护天敌。如Wyss研究报道,苹果园内果树行间保留1 m宽的人工杂草带,蚜虫的天敌数量明显增加,在保留杂草带的试验区(未使用任何杀虫剂),蚜虫的数量与对照区(无杂草带,使用杀虫剂6~8次)的无显著差异

生物物理多样性

土壤、生产力、水分、微生物、植物、生态区气候变异性、

大尺度中尺度气候干旱、水灾

机构的多样性

农户特点、资源管理

农场特征

管理的多样性、

传统农业的适应

性和革新、新技术

的应用,

物种的利用和管

理生产保护。

传粉生物、捕食者和

寄生者、草食者、蚯

蚓等等

空间变异为主时间变异为主

自然

环境

干扰

环境

授粉促进、基因交流、种群调节、生物控制、食物链与养分循环、竞争、天敌保

护、作物的野生近缘种、土壤结构与养分循环、分解、扑食、病害控制等

功能

许多研究表明,农业生态系统中保持非目标生物的多样性,在防止土壤侵蚀、促进养分循环、保护土壤有益微生物、消除环境污染都有着重要的作用。已有的研究表明[15-16],不少杂草如狗牙根(Cynodondactylon)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、白香草木樨(Melilotus albus)、葛藤(Puerariaspp·)等根系发达,可用来防止水土流失。

3、农业生物多样性的影响因素

农业生物多样性的影响因素可以概括为土地过度开发、集约化利用导致的农业景观格局的改变;农业扩展、发展及农业活动导致的生态系统结构功能、物种的变化;环境污染。随着城市化、工业化的日益进展,农业景观正在改变,这不仅体现在农田正逐步作为其他用途,而且非农业用地的草原、湿地和森林亦逐步消失,导致了自然生境的缩减、农业生存空间的压缩和农区生态系统的趋同化。我国农业总产值仍占工农业总产值的1/5强,长期的农业活动已使近半数的陆地国土和全部水域发生了根本性的转变,农业生态系统已受到人类活动的深刻影响。近30多年来全国新开荒地0·34亿hm2,等于历代开辟耕地总面积的1/3,引起农业生态系统对生物多样性胁迫的问题。同时农业的发展与生物多样性保护的矛盾也日益突出。由于农业发展的需要,农业生态系统中尚存的珍稀或濒危物种受到更大的威肋;存于边际土地的生物因土地开发、狩猎、采集利用等受到更深层次的破坏。许多改变是不可避免的,惟一的出路是在发展经济的同时加强环境保护和生物多样性的持续利用,使发展与环境尽可能协调。农业的生物多样性单一化生产方式导致了一个需要经常人工干预的生态系统,使得其内部自动调节机制逐渐丧失,造成了生物多样性的丧失。而农业土地的过度开发和不合理利用,以及农业生态环境污染、过量采集等因素造成农业生物品种减少和分布面积缩小或消失。土地的集约利用促进野生生物加速从农区消失,同时也会造成地力下降、病虫害增加等后果。农业生产活动如土地的农业利用、耕作、作物间套种植方式、放牧、农药化肥的使用以及农业动植物遗传改良(包括外来种引入)也是影响生物多样性的重要因素。而环境污染造成局部地方生态环境质量下降,生态系统中益虫(如蜜蜂类、寄生蜂类等)和益鸟减少;此外,一些常有的、为人类所机会性利用的引进物种取代了当地的或特有的植物和动物,这些都造成生物多样性降低。

二、农业生物多样性和农业生态系统的关系

1、生态系统与农业生态系统

生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,叫做生态系统。

生态系统有大和小、简单和复杂之分,但其结构和功能都相似,都是构成自然界的基本单元,生物圈就是由无数个形形色色、丰富多彩的生态系统有机地组合而成的,因此在我们居住的这个地球上有许多大大小小的生态系统,大至生物圈或称生态圈、海洋陆地,小至森林、草原、湖泊、小池塘、农田、果园、自给自足的宇宙飞船和用于验证生态学原理的各种封闭的微宇宙(亦称微生态)系统。

尽管生态系统类型多样,表现出各自的特点,根据生态系统特点形成的原因,可将生态系统分成两个基本大类,即自然生态系统和人工生态系统。人工生态系统所表现出来的特点都与人的因素有关,同时受到环境条件的制约,但主要是因人的作用而形成的,而自然生态系统中,生物群落所表现出来的特征即生态系统的特征实际上都是由生态系统中的无机环境来决定的。有什么样的环境,就可能有什么样的生物,才可能形成相应的生态系统。

农业生态系统是农业生物与环境之间的能量和物质联系建立起来的功能整体。农业生态系统是驯化的生态系统,既受生态规律的制约,也受经济规律的制约。

特点:是人工建立的生态系统,人的作用非常突出,人们种植的各种农作物是生态系统

的主要成员,动植物的种类较少,群落的结构单一。一旦人的作用消失,农田生态系统很快就退化。

其特特点:①人类活动对生态系统的发展起重要的支配作用。②对其他生态系统具有高度的依赖性。③对其他生态系统产生强烈的干扰。

基本组分:生物组分:农业生物如农作物、家畜、家禽、家鱼、家蚕等,以及与这些生物有密切联系的病虫害、杂草等。其中的大型消费者也包括人。

环境组分:受到人类的不同程度的调节和影响。而有些环境如温室、禽舍等完全是人工环境。

基本结构:组分结构、时空结构、营养结构。

基本功能:能量流:农业生态系统除输入太阳能外,还输入人工辅助能。

物质流:各种化学元素在生态系统中被生物吸收并传递,在生物与环境之间以及生物与生物之间形成连续的物质流。

信息流:农业生态系统通过信源的信息产生,信道的信息传输和信宿的信息接受形成信息流。

价值流:价值可以在农业生态系统中被转换成不同的形式,并可以在不同组分间转移。

农业生态系统与自然生态系统的区别:

2、人工干预生物多样性对生态系统的影响

农业生态系统作为一个人为干预性很强的生态系统,在很大程度上,许多生产活动都是人为完成的。人们一方面不断地向系统中输入能量和信息,另一方面又从系统中收获产品,取得经济效益,这是与其他天然生态系统的本质区别。这就使得在许多方面,如生物种群的结构和数量按人为干预在发生变化,最终导致草地生态系统自身调节能力的变化。

首先人为引入新物种,是改变草地生态系统的重要方面,直接影响它的多样性格局及物质的循环、能量流动和信息的交流[7];另外,农业生态系统的多样性以及稳定性也影响人类的活动和人类健康,其关系见图3;但必须明确,受人为因素干扰,草地农业生态系统生物多样性的变化是相对的概念,当人类与其和谐相处,各生产层系统之间耦合度很高时,人类便可从中受益;当人类对其控制失调,同样会使系统相悖,生态环境破坏,反过来又威胁人类的健康。

3、农业生态系统管理研究进展

. 农业生态系统是在一定时间和地区内,人类从事农业生产,利用农业生物与非生物环境之间以及与生物种群之间的关系,在人工调节和控制下,建立起来的各种形式和不同发展水平的农业生产体系。与自然生态系统一样,农业生态系统也是由农业环境因素、绿色植物、各种动物和各种微生物四大基本要素构成的物质循环和能量转化系统,具备生产力、稳定性和持续性三大特性。

.农田生态系统是以作物为中心的农田中,生物群落与其生态环境间在能量和物质交换及其相互作用上所构成的一种生态系统,是农业生态系统中的一个主要亚系统。

农村生猪规模化、专业化养殖自2003年开始步入快速发展轨道,生猪养殖小区、饲养专业户、家庭规模养殖场等微观组织形式在南方广大农区不断发展壮大,成为我国农村生猪养殖业的基础和主流。快速发展的农区生猪养殖,为农民带来了比种植业更多和更快的比较利益的同时,养殖废弃物由于集中排放、累积,对养殖区域农业生态系统造成的污染危害已不容忽视

三、农业生物多样性管理对策

1、农业生态系统管理目标

农业生态系统管理的目标是协调稳定的生产力与永续的生态环境,实现“双赢”,因此在充分了解农业生产的生态过程(物、能、信息流动规律)的基础上,充分利用自然的稳态机制(Homeostasis),综合人类社会力量(多学科的知识),建立起一套行之有效的生态机制。即在农学、生态学、信息学、气象学、经济学等各学科知识的基础上:(1)建立一套包括生态环境指标的综合评估体系,完善绿色农业指标核算体系;(2)创建农业生态补偿制度。农业生态补偿主要指通过对损害(或保护)资源环境的行为进行收费(或补偿),提高该行为的成本(或收益),从而激励损

害(或保护)行为的主体减少(或增加)因其行为带来的外部不经济性(或外部经济性),达到保护

生态资源的目的。

3、管理模型

解读表:(1)农业生态系统是一个人工参与性极强的管理系统。农业生态系统管理的目标是追求生态、社会、经济系统之间的协调平衡,确保在自然环境承载力的范围内,获得农业生态系统的服务功能,实现资源的永续利用和农业的可持续发展。

(2)农业生态系统管理的本质是自然资源在人为调控下,维持农业生态系统的生产力、活力、恢复力的平衡。这种平衡是通过农业生态系统各服务功能之间相互作用和协调来实现的。

(3)管理学模型的设计要因地制宜。设计一个适应地区环境的农业生态系统管理学模型,充分利用信息技术、生物技术、生态工程技术以实施养分管理、耕作管理、有害生物综合管理(IPM)等。

(4)农业生态系统的管理需要在生态学、信息学、经济学、气象学、生物学等多学科的综合基础上,分别从机制(包括生态机制、市场机制、政府决策机制、参与机制和法律机制)和技术(生物技术、信息技术、生态工程技术)2个层面来实现。

2、农田生态系统管理

生态系统管理是指在某一限定的生态系统内协调、控制发展方向或人类活动,平衡长期和短期目标,并获取最大利益的行为。农业生态系统是受人类管理的生态系统,从空间尺度上可以划分为农田、农场、流域、生态区、生态大区、生物圈等不同的等级结构,从目标上涉及生物、物理、社会和经济方面。因此,农业生物多样性的管理也应从不同的等级和维度加以分析。在

不同的农业生态系统中,生物依赖于生态系统内部及周边的生物多样性、系统中不同作物的持久力、不同的管理强度和农业系统与自然系统的隔离程度[7]等。已有的文献表明,农业种植业管理的战略应包含作物在时间与空间的安排、非作物植物及其田间的组分与丰富度、土壤类型、周边环境和管理的强度与类型。

国内外大量的研究表明[5],在农田生态系统中,采取少耕和免耕的方法能够提高农田生物多样性,从而显著地减少农药施用量,提高农产品的安全性。间作、农林复合系统、转移农业与其他的一些传统的农业模式,因模仿了自然生态过程、遵循相似的生态模式而持久力强。对农业作物管理来说,生物防治是一种防治植物病虫害的重要对策。农田空地是天敌重要的库。许多研究表明,受野生群落包围的作物生态系统中天敌的数量会急剧增加,这些生境提供了自然的天敌庇护场所;而且田间的这些廊道可以提高天敌的分散性,从而控制杂草等的数量;另外廊道还可以防止病害的传播、阻止害虫的运动。农业景观中,土地景观格局是控制物种时空分布和生态学过程最重要的因素。土地景观格局变化受自然环境、农作系统、农业耕作活动、社会经济等因素的综合影响。宇振荣等(2000)研究了江汉平原农业景观格局对生物多样性的影响,指出庭院中树篱、林地以及农田边界可能是保持生物多样性最重要的景观单元,稳定这些景观单元是景观生态及农作系统持续性管理最重要的组成部分。集约化可能导致动植物生境破碎化、田块扩大、植被类型减少和农业景观中动植物多样性急剧变化,降低农业可持续性。所以集约化过程中必须对生物保护和农业生产采取“二者兼顾”的政策。农业景观问题的宏观空间性、关联性及综合性使得农业景观生态规划与设计成为土地规划的重要方向。

3、决策支持系统在生态系统管理中的应用

生态系统管理的对象是复合生态系统,包含自然与人类社会的众多因素,其间相互关系极为复杂。作为管理对象,自然环境与社会经济系统均具有复杂的动态特征,系统的多角度多层次管理目标之间存在明显的相互冲突,而且管理过程中会涉及到大量不同类型和质量的数据与

信息(知识)。因此,在生态系统管理过程中,目标体系的设计、管理方案的制定以及实施和监测评价都是十分复杂的过程,如果没有一个功能强大的决策支持工具,很难得到理想的决策结果。系统工程是近20年兴起的交叉学科,主要研究大规模复杂系统,通过分析和设计实现系统的综合优化。多目标决策和决策支持系统作为系统工程的方法和应用,正适合生态系统管理的特点,人们开始在实践过程中尝试把决策支持系统应用到生态系统的管理过程中。

Adelman[13]认为,生态系统管理过程中有3个组织层次发挥重要作用,分别是决策环境、决策组织和过程,以及包含人类(决策者)及其软件支持工具在内的生态系统管理决策支持系统。

Bonnicksen[16]对生态系统管理的决策环境进行分析,认为生态系统由2部分组成———生态子系统和管理子系统。人类同时属于2个系统,作为生态子系统的组成部分,属性与树木、土壤以及野生动物一样,以生物体的地位利用和影响自然环境[15];而在管理子系统中,人类则起到调控的作用,充当着决策者的角色,是决策支持系统的核心部分。

4、社会经济管理措施

近年来,为制定增加农民从生物多样性中获取收益的机制,各有关国家进行了相当大的努力。包括:开发依赖于生物多样性的新的收入机会,如生态旅游;特定地区开采原始材料的特许权返归当地社区;补偿当地社区在保护关键生物多样性上的支出等[14]。我国政府各部委以及大部分省、自治区已颁布了一系列生物样性保护的法律、法规或条例,如草原法、野生动物保护法、野生植物保护条例、自然保护区条例、水产资源繁殖保护条例、中国农业部门生物多样性保护行动计划等,但是执法监督检查工作还需要不断加强[10]。农业生物多样性的生态系统层面的保护应采取如下措施:第一,保护当地特殊物种或有典型意义的生态系统,建立某些作物保护区;第二,开展生态农业和有机农业建设,强调在保护生态系统的前提下发展农业生产;注

意保护和建设植被,控制水土流失;实行病虫害综合防治,控制化学污染;推广省柴灶,利用沼气、风能、畜力、小水电等可再生能源,进行薪炭林建设;充分利用农家肥和种植绿肥作物,培肥地力;进行产业结构调整,根据资源条件推广实行农林牧副渔结合、种养加结合的物质循环利用模式等等;第三,治理、改善农业生态环境,加强种树种草、绿化环境,并有计划地将原先不适当开垦的草地、山坡地逐步退耕还林、还牧。在遗传和物种多样性方面,加强种质资源库、圃的建立;野生植物的引种栽培和野生动物驯养、人工繁殖;同时加强人工生态库建设及其种子库的建设[17]。从景观多样性上考虑,应加强自然保护区建设,进行农业景观规划等。

农业生物多样性的保护具有广泛的社会经济基础,生态系统健康的整体性评价是生态系统管理的基础。目前研究更多的是从经济、社会和环境角度定位农业生态系统健康,对于关键指示生物种类的鉴定、生物指示器的系统开发和化学循环的影响及地形和生态区域的影响等方面的进一步评价与研究,也为辨识生态系统健康提供了更多的科学依据和更严格的准则。提高对保护生物多样性与农业发展关系的认识,并将这种认识融入农业生产及其农业决策中,对农业生物多样性保护具有实际的意义;农民的科学素质对农业生态系统的管理十分重要,通过立法来规范人类的生产和科研活动,减少人类对自然界的干扰,是解决生态风险的有效方法。虽然大多数研究表明农业生态系统应增加生物多样性,但如果生物引入或生物多样性的变化造成一些负面影响,就会在很大程度上引起人们对生物多样性应用的怀疑,从而影响到对此领域的深入研究。

四、生物多样性在农业生态系统中的应用

1、生态位互补—资源利用(主要是从前面讲的4种多样性分别来影响的)

农业生态系统多样性包括农、林、牧、渔、菌等生态系统的组成结构与比例变化,其可能包括更多的边缘效应(edge-effect),多种交错复合生态系统可提高生产力。

景观组成直接影响农业生态系统能量流、物质流、信息流的变化,从而影响系统功能。Kouki认为至少部分异质性的形式有益于物种竞争共存[25]。时空异质性是自然环境中最有影响的一种异质性[26],这意味着基于共存水平上的生态位互补是空间格局中普遍存在的。

农业物种多样性包括同一和不同营养级农业生物、有害生物、天敌等生物种类竞争与互补。Risch等比较品种单作与混作时6种叶甲种群动态,结果证实:混种可能掩盖植食性昆虫赖以寻找宿主植物的视觉或嗅觉刺激,通过阻断信息流来降低害虫对宿主的侵染率[27]。张福锁等研究蚕豆/玉米间套作,证实蚕豆改善玉米磷营养的根际效应机理为:蚕豆相对玉米具有更强的分泌能力,能显著酸化根际,利于难溶性土壤磷的活化和玉米对磷的吸收利用[16]。陈欣等发现坡地大多数杂草种是V A菌根真菌的宿主,保持杂草多样性利于菌根生存[19]。

在基因多样性方面,朱有勇等研究发现,将不同基因型水稻品种混种,稻瘟病(Magnaporthegrisea)的发生明显比种植单一品种减少[18]。Na-ture配发评论:“利用水稻品种多样性基本控制了稻瘟病的流行,为简便和持续地解决农业问题提供了佐证”。同时,李海潮等不同基因型玉米间作复合群体生态生理效应研究结果也表明,间作抗病性有差异的品种,群体对叶斑病和叶锈病抗性和抗倒伏能力显著提高[28]。史振声等也阐述了玉米不同单交种混、间种栽培理论与技术问题,并指出新型群体结构、农业生物多样性等是增产、稳产的理论基础[29]。

2生态位竞争———控制有害生物

有害生物暴发与流行必须具备三个基本条件:Ⅰ.大面积繁殖某单一易感品种;Ⅱ.积累大量高致病性的有害生物源;Ⅲ.有适宜该有害生物暴发的环境条件。

充分利用生态位竞争为生态控制农业有害生物提供可能。人为构建农业生态景观,可形成利于农业生物生长的微生境小气候,降低有害生物对非生物资源的利用效率,很大程度破坏条件Ⅲ合理优化搭配农业生物多样性结构,可以减轻有害生物对生物资源(宿主)的利用程度,减少农药使用量,尽量避免条件Ⅰ,一定程度上破坏条件Ⅱ并控制有害生物再猖獗(抗药性);保护利用农业物种遗传多样性产生的抗性品种可在很大程度上缓解条件Ⅰ,综合这三方面表明生态控制有害生物体现“预防为主”的理念,并把有害生物控制在经济阈值范围以内。

3农业生产的生态学本质? ?是以长期生态位互补的短期抽样种群生态学行为。

农业生产是受非生物因素控制群落生态学行为。Pacala等以生态系统中物种通过资源利用上的分化实现共存为前提,运用短期“抽样”与长期“互补”原理解释种群增长动态的一般过程[31]。据此可认为在农业生物群落建立初期,种群密度低且资源(温光水肥等)竞争强度低,种群生长可认为其内禀增长率增长,其差异是群落初期动态的决定因素。内禀增长高的物种成为了优势种,对群落生产力的贡献起决定作用。因此,资源吸收和供给达到平衡,短期(一两个生长季)观察到的多样性—生产力正相关(片面高产)主要是因抽样效应(种植高产物种)产生。而从长期看,种间资源利用性竞争逐渐成为群落动态的决定因素,物种丰富的农业生态系统会因种间在资源利用时空异质性(物候期和景观差异)而互利互惠,因而,生态位互作逐渐成为主要的多样性-生产力作用的主要效应,为可能长期获得全面稳产提供保证,从而可能进一步引发超产行为。

高水平生物多样性的系统内物种可充分占据已分化的基础生态位,缩小基础生态位与现实生态位间的生态位势,从而极大地提高系统对资源(物质、能量、信息)的利用率[32, 33]。历史悠久的间套作是在传统和现代农业中做出巨大贡献的生产体系,对提高自然生产力具有重要作用。因此,合理运用生态位互作机制(互补与竞争),理性看待高产、稳产与超产的关系,对指导农业生产具有积极的现实意义。

浅析生物多样性对生态系统功能及其稳定性的影响

浅析生物多样性对生态系统功能及其稳定性的影响 摘要生物多样性和生态系统功能之间关系,是生态学和环境科学的热门话题。围绕这一主题,文章回顾了学术界不同的观点假说,说明了生物多样性对生态系统功能的影响,指出生物多样性与生态系统功能成一种正相关关系,生物多样性的丧失会极大的改变生态系统功能。此外,生物多样性对生态系统稳定性方面,多样性降低会导致生态系统稳定性下降。本文主要归纳整理了生物多样性对生态系统功能及稳定性的影响,并对对局部多样性、区域多样性及全球范围内生物多样性改变及其相应保护措施的研究及保护提出一些建议,通过保护生物多样性从而达到保护生态系统的目的。 关键词:生物多样性,生态系统功能,稳定性,保护 生物多样性是指一定时间和一定地区所有生物及其所在生态复合体的种类丰富度和相互间的差异性,是生态系统稳定性的基础;它通常有4个层次:遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观系统多样性[1]。生物多样性发挥着极其重要的生态功能,生物多样性不仅为人类提供了食品、医药保健及多种多样的工业原料[2],而且在调节气候、涵养水源、保护土壤、固定能量、促进生物能源循环等生态系统功能方面的作用,是任何活动都无法替代的。随着近年来由于人为的或自然干扰的原因生物多样性在全球范围内骤减。 目前,物种消失的速度是人类出现前的成数百倍。生物物种的贫乏严重降低了生态系统的功能,而生态系统功能的恢复必须要改善生态环境从而提高生物多样性才能得到恢复和保持。本文归纳,探讨生物多样性对生态系统功能及其稳定性的影响的各类假说,进而为其保护提供理论支撑,指导未来保护方向。 1生物多样性与生态系统功能的关系 1.1生态系统功能 生态系统功能是指生态系统作为一个开放系统,其内部及其与外部环境之间,所发生的能量流动、物质循环和信息传递的总称;一般而言,生物多样性与生态功能呈现正相关关系,生物多样性的丧失,会改变生态系统功能[3-4]。数十年前年前,一些生态学家就提出,物种多样性丧失将导致生物化学过程中生态系统功能退化。显然,此种生物多样性-生态系统功能假说的动机出于物种保护考虑[5]。然而,生态学家们对物种多样性的丧失是或否会损害生态系统的功能和降低生态系统对人类的贡献,及生物多样性提高是否有利于其功能的而改善仍持有不同的观点。 1.2生物多样性对生态系统功能的影响 近半个世纪以来,物种在生态系统中的地位,生物多样性对生态系统功能的影响,归纳起来,有以下不同的假说:①多样性-稳定性假说[6]即随物种数量增多,系统内的生产力和恢复能力均呈现正相关。②冗余种假说[7]即最小物种数,具体指系统内存在可以维持其正常功能的物种数量,也可以理解成系统中有一定数目的关键种,生态系统的物种数目到一定程度后达到饱和。其他物种对生态系统的功能是冗余的。③不确定假说[8]即生态系统的功能随多样性的改变,单个物种也是处于动态平衡中,因而系统功能随多样性改变的剧烈程度和方向是无法完成预料的。④零假说[9]即生态系统中物种数目的减少和增加,对生态系统的功能没有影响,也可理解成系统对物种数量不敏感。⑤多样性—可持续性假说[8]即多样性高的生

生态期末名词解释生物多样性生物体及其所生活的生态系统的多种

生态期末名词解释 生物多样性: 生物体及其所生活的生态系统的多种变化。包括不同物种的多样性(物种多样性),物种内部基因的多样性(基因多样性),生态系统内和生态系统间相互作用的多样性(生态系统多样性)。区域(γ)多样性: 是不存在生物传播障碍的一个地理区域的所有栖息地中观察到的物种总数。 局域(α)多样性: 是同质栖息地的一个小面积内的物种数。 β多样性: 是指一个栖息地到另一栖息地之间物种的差异或变化 物种库: 一个物种源区域中所有物种的整体,一个岛屿或栖息地的定居物种就来源于物种库。 生态位: 一个个体或物种能够生存和繁殖需要的环境条件和资源质量的范围。 基础生态位: 一个物种在无别的竞争物种存在时所占有的生态位。 实际生态位: 考虑竞争的存在后,物种实际占据的生态位;小于食物和物理因素决定的基础生态位。 物种拣选: 由于物种对条件的耐受性、对资源的需求或与竞争者和捕食者的相互作用,局部群落中区域物种库对物种的约束。 生态释放: 当种间竞争减弱时,一个物种就可以利用那些以前不能被它利用的空间,从而扩大自己的生态位。由于种间竞争减弱而引起的生态位扩展就称为生态释放。 中度干扰假说: 由于早期和晚期的演替物种的共存,物种多样性在具有中等强度物理干扰的栖息地中最大的观点。 害虫压力假说: 认为个体拥挤在亲体附近时,使许多被不同有害动物所攻击的物种共同生活在一起,因此对于有害动物和病原体的侵袭很脆弱的观点。 生物多样性平衡理论:见专题 特有种: 仅分布于某一地区或某种特有生境内,而不在其他地区自然分布的物种。 背景灭绝: 人类出现之前的灭绝。 大量灭绝: 生物区系的一大部分突然消失,据认为,其引起的原因可能是环境灾变,如流星的影响;巨大的大量灭绝出现在二叠纪末和白垩纪。 人为灭绝: 是由于人类引起的灭绝,其受影响的类群数、影响到全球范围和源于自然灾害,这些与大量灭绝相同。 生态灭绝:? 由于一些野生动物数量太少,种群过小,遗传变异性丧失,不仅对生态环境影响甚微,自身

知识点16 生态系统和生态环境

知识点16 生态系统和生态环境 1.(2019·全国卷Ⅱ·T6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是( ) A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形 B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形 C.前者为金字塔形,后者为金字塔形 D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形 【解析】选A。题目要绘制的是数量金字塔,夏季草原生态系统的第一营养级是牧草,第二营养级是羊,牧草的数量远远大于羊的数量,所以两者的数量关系符合金字塔形;森林生态系统第一营养级乔木的数量不如第二营养级昆虫的数量多,一棵乔木树上往往有许多昆虫,所以两者的数量关系最可能为倒金字塔形。 2.(2019·江苏高考·T15)我国生物多样性较低的西部沙漠地区生长着一种叶退化的药用植物锁阳,该植物依附在另一种植物小果白刺的根部生长,从其根部获取营养物质。下列相关叙述正确的是 ( ) A.锁阳与小果白刺的种间关系为捕食 B.该地区生态系统的自我调节能力较强,恢复力稳定性较高 C.种植小果白刺等沙生植物固沙体现了生物多样性的间接价值 D.锁阳因长期干旱定向产生了适应环境的突变,并被保留下来 【解析】选C。锁阳叶退化,从小果白刺的根部获取营养物质,二者为寄生关系,A项错误;西部沙漠地区的生物多样性较低,自我调节能力较差,由于环境条件恶劣,恢复力稳定性也较低,B项错误;沙生植物可以防风固沙,维持生态平衡,属于间接价值,C项正确;变异是不定向的,自然选择是定向的,D项错误。 3.(2019·北京高考·T5)为减少某自然水体中N、P含量过高给水生生态系统带来的不良影响,环保工作者拟利用当地原有水生植物净化水体。选择其中3种植物分别置于试验池中,90天后测定它们吸收N、P的量,结果见下表。 结合表中数据,为达到降低该自然水体中N、P的最佳效果,推断应投放的两种植物及对该水体的生态影响是( )

生物多样性和人类的关系

生物多样性与人类的关系 摘要: 随着社会经济的加速发展,人们的生活水平都迅速地提高了,但是与此同时,与我们人类共同拥有地球母亲的其他生物日益的减少,生物的多样性受到严酷的考验和威胁,于是保护生物多样性是当前世界国家最紧迫的任务之一,也是全球生物学界共同关心的焦点问题之一。据可靠的数据说明每天约有100多种生物在地球上绝灭,很多生物在没有被人类认识以前就消亡了,这对人类无疑是一种悲哀和灾难。保护生物多样性的行动势在必行、迫在眉睫。 关键词:生物多样性,威胁,保护 一、生物多样性的认识 生物多样性包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中,物种的多样性是生物多样性的关键条件,它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性。目前我们已经知道的生物大约有200万种,这些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性。 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,由遗传(基因)多样性,物种多样性和生态系统多样性等部分组成。遗传(基因)多样性是指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式,可分为区域物种多样性和群落物种(生态)多样性。生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性。遗传(基因)多样性和物种多样性是生物多样性研究的基础。 二、生物多样性对人类的影响 生物多样性提供了地球生命的基础,包括人类生存的基础。除了经济价值和生态价值外,还具有重大的社会价值,如艺术价值、美学价值、文化价值、科学价值、旅游价值等。许多动物、植物和微生物物种的价值现在还不清楚,如果这些物种遭到破坏,后代人就不再有机会利用,因此必须注意保护,才能使社会实现可持续发展。 人类也是生物多样性的一部分。没有生物多样性,人类不能在地球上生存。

生态系统的多样性

生态系统的多样性 作者山西临汾屯里中学杨录梅 1.生态系统的概念及其规律 生态系统是指生物群落与无机环境的综合体。在综合体中进行着物质循环和能量流动。它包括四个组成部分,非生物物质和能量、生产者、消费者、分解者,它们通过物质循环和能量流动过程,彼此紧密地联合起来,其中光能生产者分解者是任何生态系统都不能缺少的最基本的成分,生产者----植物在生态系统中起主导作用。 在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成一种联系叫食物链。在复杂的生态系统中,个食物链互相交叉形成复杂的营养关系叫食物网。 生态系统是长期历史发展的结果,通常处于相对稳定状态,具有自动调节能力,即在一定范围内,能忍受改变的条件,并能自动调节、修补或建造自己去适应改变了的环境,从而形成新的平衡状态,推动了生态系统的变化发展,这就是生态系统的反馈。生态系统结构简单,反馈能力小,结构复杂,反馈能力大。 2.生态系统的多样性概念 生态系统的多样性是生态系统的一个重要生物学特征,它是指生竟的生态复杂性和物种多样性,包括两方面的内容,即生态系统多样性和物种多样性。

由于太阳对地球表面的辐射强度不均等,地球表面地理环境不同而形成大小不同、形态多样的多样化生态系统。例如,生物圈是地球上最大的生态系统,它可以分为海洋、陆地生态系统两大类,陆地生态系统又可以分为草原生态系统、各种类型的森林生态系统、荒漠生态系统等等。总的来说,高度多样化的生态系统分布地球的各个位置,它们能使营养物质不同程度的得以循环,作为能量的载体使之单向流动,从而对人类的幸福作出不同程度的贡献 物种多样性主要指生态系统内各个营养层次物种的多样性。绿色植物是生态系统的主要成分,它的多样性是生态系统多样性的基础。植物的多样性为草食性动物提供各种食物,从而草食性动物能够进一步繁荣;繁荣的草食性动物又为肉食性动物提供了繁荣的条件;植物、草食性动物、肉食性动物的繁荣更进一步促进了分解者的繁荣。因此,作为多样性程度决定生态系统中物种多样性程度。 不同生态系统,物种多样化程度不同,它服从于地域分布规律。地理纬度不同,太阳辐射量不同,形成不同的热量带;同一热量带内经度不同,距离海洋远近不同,水分状况不样。一一般来说,离赤道、海洋愈远,生态系统物种愈少。就我国来说,纬度愈高经度愈低,生态系统中物种愈少。例如,离海洋很远的荒漠生态系统,物种的多样化程度低,净初级生产量约为0——10克/米2/年;而热带雨林生态系统,物种的多样化程度高,净初级生产量为1000—5000克/米2/年. 物种多样性还指地球上生命有机体的多样化。它既包括多样化

生物多样性和陆地生态系统功能对全球气候变化的响应

生物多样性和陆地生态系统功能对全球气候变化的响应 王清涛1李新蓉2 (新疆农业大学1、林学与园艺学院,2、草业与环境科学学院乌鲁木齐830052 )摘要:生物多样性是人类生存的重要资源,也是人类赖以生存和持续发展的物质基础。人类活动引起的土地利用、气候变化、大气CO2浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变,进而影响生态系统过程和功能,并最终威胁到人类的生存。本文系统阐述了国内外生物多样性研究及生物多样性保护的方法和成果,并结合我国在该研究领域已有的研究成果和存在的问题,对我国的生物多样性研究和生物多样性保护进行了展望,以求对生物多样性研究和生物多样性保护有更大的研究进展。关键词:生物多样性;陆地生态系统;气候变化;生物多样性保护; 英文摘要:Biodiversity is the important resources to human survival,also is the material base Of human survival and development. The land use, climate change, atmospheric CO2 concentration increased nitrogen and deposition intensified is caused by human activity,make the organisms character, the kind of relationship between the distribution pattern and biodiversity, change, further influence ecological system process and function, and ultimately threaten the survival of mankind. This paper introduced the biodiversity protection methods and results of the domestic and foreign biodiversity research. and with China's in this field of the existing research results and the existing problems and prospects for China's biodiversity research and biological diversity protection. In order to research on biodiversity and biodiversity protection more research progress. Key words:Biological diversity;terrestrial ecosystem;climate change;Biodiversity Conservation 0引言:生物多样性的概念及其价值 生物多样性(biological diversity或biodiversity)是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统,是生命系统的基本特征.生命系统是一个等级系统(hierarchical system),包括多个层次或水平:基因、细胞、组织、器官、种群、物种、群落、生态系统、景观.每一个层次都具有丰富的变化,即都存在着多样性.但理论与实践上重要,研究较多的主要有基因多样性(或遗传多样性)、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性[1]。生物多样性包括不同的水平,每个水平的多样性都有各自的特点,很难用统一的方法和标准予以测度.物种丰富度(species richness)可以用于物种水平的多样性,即用一定面积内的物种数目表示.更精确的方法是考虑物种之间的关系,即测度分类学多样性(taxonomic diversity)

农业生态系统的物种多样性

农业生态系统的物种多样性 农业生态系统包括:已经建立的和被改良过的耕地、园林(果园)、葡萄园、森林公园的树林、水土保持林、农田林带、弃耕地、改良过的草地等等植被生态系统。在国家国土面积的一半左右作为农业用地使用,其中大部分面积被草地所占(草地面积最大)。农业生态系统的总面积为:272.4900万公顷总面积,其中耕地面积占222.100万公顷。耕地面积中,包括182.800万公顷的草地;31.900万公顷的耕地面积;5.0500万公顷的割草地面积;2.800万公顷的弃耕地。灌溉耕地面积为2.300万公顷,该灌溉农田提供农业总生产量的30%的农产品。但是目前实际灌溉的面积为1.300万公顷面积的耕地。其他耕地因为农田的次生盐渍化、农田灌溉系统的老化、水分缺乏或者没有灌溉水、土壤结构的破坏或恶化、组织管理措施的缺乏,特别是缺乏经费和农业物资和科学技术等等原因没有被利用。 在,由于农田的粗放耕作和所有的自然景观地带都被改造(改造大自然),近10年来,生态环境状况越来越恶化了。 所有土地的被开垦,由于过度放牧荒漠草地的退化,大部分大型河流的所有支流的调节水利(径流的调节),特别是在南部水域地区,由于储备植物资源的粗放利用、乱砍森林资源和无节制的开垦土地资源等等原因使植物资源的枯竭(植物种类的贫瘠化),土地被化学物质污染和核污染等等原因引起了大部分区域的生物资源系统的(生态系统的)的被破坏和恶化。 生态系统的特征是在很大程度上是自然生态系统被破坏,从而能够引起生物圈的稳定性的被破坏,丧失生物圈的功能,从而影响人类生存环境。非常尖锐的问题是土地的荒漠化。主要原因是人类活动的影响,自然的环境的被污染和人类的贫穷问题,同时没有确定需要保护的自然生态系统的面积问题。已经明确指出了生物资源的枯竭和生态系统的退化已经占到66%的比列(占国土面积的66%)。特别是在沙漠和草原地带,由于开垦土地和过渡放牧。 根据已经掌握的数据,国土面积的75%处在生态系统平衡被破坏的状态,生态稳定性被破坏了。由于水资源的缺乏和不合理的利用,被沙漠化的面积达到了3000万公顷,盐渍化和盐碱地面积达到了9300万公顷。由于人类活动的影响生态系统的功能原来越变弱。由于受到人类活动的影响,草地生态系统被大面积的

教案《生物与环境组成生态系统》

《生物与环境组成生态系统》教案 一、概念解析 本节的核心概念是生态系统,由此概念又衍生出了生产者、消费者、分解者、食物链、食物网等概念。生态系统就是生物与环境的统一,是生产者、消费者、分解者和无机环境的有机结合,而生产者和消费者又是通过食物链和食物网相互联系的,所以生态系统的物质和能量就沿着食物链和食物网流动。生态系统的各个成分的相互制约和影响使得它有一定的自动调节能力,但这种能力又是有限度的。不同的生态系统的自动调节能力是不同的,这与食物链和食物网的复杂程度有关。 本节教学的关键是让学生在充分理解概念的基础上,能将各个概念联系起来,这样他们学会的不仅是知识而是一个知识体系。 二、教材分析 《生物与环境组成生态系统》是新人教版生物教材七年级上册第一单元“了解生物圈”一章第二节的内容,在课程标准中的位置属于一级主题“生物和生物圈”下的二级主题“生物与环境组成生态系统”。 本节最重要的一个概念就是生态系统,由此概念又衍生出了生产者、消费者、分解者、食物链和食物网这些名词。而生态系统又与我们目前所面临的环境问题息息相关,因此本节课是本章乃至本学期的重点。 三、学情分析 从知识方面来看,学生对生物与生物,生物与环境的关系已有一定的了解但还没有形成生态系统的概念。从心理和认知发展规律来看,七年级学生的好奇心强,对新鲜事物和活动感兴趣,乐于发现和提出问题,并且具有了一定的自学能力。 四、学习目标 1.知识目标: (1)说出生态系统的组成;

(2)描述生态系统中的食物链和食物网; (3)阐明生态系统的自动调节能力是有限的; 2.技能目标: (1)能将前面所学概念与本节概念联系起来; (2)通过讨论与“分角色扮演与辩论”培养学生的合作能力和对知识的概括和总结能力。 3."情感目标: 确立保护生态系统,保护环境的意识。 五、教学重点: 生态系统的概念和组成; 六、教学难点: 将各个概念联系起来。 七、教学方法: 教师主导,学生自主,探讨和交流相结合 八、教学设计思路: 基于新课标对概念教学的要求,为使学生能深层次理解概念,并会将各个概念联系起来,从而形成系统的知识结构,特作如下设计。 八、教学过程: 教师活动 旧知回顾: 1、"生物的生活环境

人教版高中地理选修6《生态环境保护 第四节 生物多样性保护》_18

第四节生物多样性保护 【教学目标】 一.知识与技能目标 1.了解生物多样性的层次,地球物种数量与分布. 2.了解物种灭绝的自然原因和人为原因. 3.了解保护生物多样性的措施. 二.过程与方法目标 1.运用整体性思维,理解生物物种资源(多样性)对地理环境以及人类生产生活的重要意义,逐步树立保护生物多样性的意识. 2.通过对周边地区的生物多样性保护的成效的实例,知道政府和个人能做的合理科学的生物保护途径. 三.情感.态度与价值观目标 理解生物多样性保护与经济发展之间的矛盾与统一的关系.形成区域可持续发展观念,明确区域经济发展与生物多样性维护之间的平衡与和谐发展的关系. 【教学重难点】 重点:从地理环境整体性的角度,认识生物多样性保护对地理环境以及人类生产生活的影响或重要性,有一个基本的理性化的认知,形成一些观念,知道一些我们能够做的合理科学的保护途径. 难点:从地理环境整体性的角度认识生物多样性的意义.理解生物多样性保护与经济发展之间的矛盾与统一的关系. 【教具准备】多媒体视频、图片、学案 【教学方法】讲授法、讨论法、案例分析法、探究法 【教学过程】 【导入】自问引思: 我国最珍贵濒危的十大动物,你知道吗?

学生讨论,思考然后回答(分组讨论) 幻灯片展示我国十种珍稀野生动物,学生熟悉的或不熟悉的加以解说.了解生物多样性减少的事实. 再以长江刀鱼为情景案例佐证上述事实.提出---- 【概念】什么是生物多样性? 生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次,而物种灭绝是生物多样性减少的具体表现。 互问明思: 提问1:你赞同生物灭绝是一种自然的现象与过程?还是认为是偶然不幸事件? 提示:阅读课本P66最后两自然段,利用数字论证,从数量、分布、寿命三个方面进行对比. 点拨:物种灭绝不是偶然事件,而是一种正常的自然现象。物种和它的个体一样,也有发生、发育和消亡的过程. 请同学们阅读课本P66阅读《地球历史上5次物种大灭绝事件》和图4.12 指出:2.45亿年前,几乎是整个动物王国,95%灰飞烟灭;6500万年恐龙灭绝 提问2:物种灭绝与哪些自然因素有关呢? 点拨:物种大规模灭绝的自然原因可能是火山爆发、地壳运动、陨石撞击地球、气候变化. 提问3:现今世界动植物物种灭绝速率令人担心——人类活动引起第六次大灭绝 科学家警告:地球上的生物的灭绝速度超过了以往任何时候。《自然》杂志称,50年后100多万种陆地生物将从地球上消失.人口急速增长、全球气温变暖和自然环境恶化,使地球上的生物正在经历有史以来第六次大灭绝. 点拨:人口数量不断增加;物种灭绝数量也不断增加→世界人口增加和物种灭绝数量是正相关. 点拨:让学生认识到----人类活动加速了物种灭绝 寻找证据:读课本P68页:案例4——北美候鸽的灭绝史 提问4:人类的哪些行为导致了生物多样性减少? 学生讨论,利用所学知识例证分析. 乱砍乱伐、滥捕滥捞;环境污染; 生态破坏、生物入侵现象. 追问深思: 如何保护生物多样性?

生物与环境组成生态系统

《生物与环境组成生态系统》教学设计 1.教材分析 《生物与环境组成生态系统》是冀教版生物教材八年级下册第七单元“我们周围的环境”第一章第四节的内容,在课程标准中的位置属于一级主题“生物与环境”下的二级主题“生物与环境组成生态系统”。 这节课是学生认识了生物圈,学习了第二节《生物与环境的关系》、第三节《生物对环境的适应和影响》的基础上的提升与总结,而后面的一节内容《人是生态系统中重要的一员》也是本节课的延伸与补充。另外保持生态平衡,防止环境污染以及自然保护等都是当前世界性的重大问题,这些问题的研究都与生态系统有着密切关系,因此本节课是本章乃至本学期的重点。 2.教学目标 2.1 知识与技能 (1)说出生态系统的组成。 (2)描述生态系统中的食物链和食物网。 (3)阐明生态系统的自动调节能力是有限的。 2.2 过程与方法 (1) 通过观看录像和图培养学生的观察能力。 (2)通过引导学生进行“资料分析”培养学生处理信息的能力。 (3)通过讨论与“分角色扮演与辩论”培养学生的合作能力。 (4)通过“开眼界”和“实际用”培养学生应用知识解决实际问题的能力。 2.3 情感态度与价值观 (1)认同生态系统的自我调节能力是有一定限度的。 (2)确立保护生态系统、保护环境的意识。 (3)增强爱护环境、维护生态系统稳定性的情感和决心。 3.教学的重点和难点 3.1 教学重点: (1)生态系统的组成。 (2)食物链和食物网的书写。 3.2教学难点: (1)生态系统具有一定的自动调节能力。 (2)食物链和食物网的书写。 4.学情分析 从知识方面来看,学生对生物与生物,生物与环境的关系已有一定的了解但还没有形成生态系统的概念。从心理和认知发展规律来看,八年级学生的好奇心强,对新鲜事物和活动感兴趣,乐于发现和提出问题,并且具有了一定的自学能力。 5.教学方法 网络教学;设疑启思;情境探究;总结提升 6. 教学准备(工具和资源) 7.教学过程

生物多样性及其生态系统功能

论文名称:生物多样性及其生态系统功能 学院:生命科学学院 学号: 姓名: 生物多样性及其生态系统功能 摘要:生物多样性是指所有的植物、动物和微生物及其所构成的生态系统,以及物种所在的生态系统中的生态过程,通常包括三个水平,即遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。总结而言,生物多样性的形成是地球生命经过几十亿年发展进化的结果。也正是生物多样性的形成为人类生存提供了物质基础,而且在维持自然平衡等方面也起着不可替代的作用,是人类社会可持续发展的生存支持系统。但是,近年来,由于人口增长和人类经济活动的加剧,致使生物多样性受到了严重的威胁。本文主要阐述生物多样性的形成机制,生物多样性与生态系统的功能的关系以及我们应该如何保护生物多样性三个问题。 关键词生物多样性生态系统功能物种形成机制生态系统服务价值保护对策 1 生物多样性形成机制 1.1生物多样性的概念 生物多样性(biodiversity)实际上是一个具有进化意义的概念。经研究,广泛认同的 一个定义是由学者马克平等(1993)给出的:生物多样性是指地球上所有的动物、植物、 微生物和他们所拥有的基因以及他们与其生存环境形成的复杂的综合体,包括动物、植物、

微生物和他们所拥有的基因以及他们与其生存环境形成的复杂的生态系统。可以看出,生物多样性内涵丰富,包含了多个层次和水平。生物多样性是生命系统的基本特征,而生命系统是一个等级系统,包括多个层次或水平——基因、细胞、组织、器官、种群、物种、群落、生态系统,每个层次都存在着多样性。而研究众多,意义比较重大的主要是基因多样性,物种多样性和生态系统多样性。其中,基因多样性是基础,是保证物种进化的动力。而物种多样性则是基因多样性的载体,物种消失,也就不存在基因多样性了。多样的物种与多变的环境又构成了多样的生态系统。 1.1.1遗传多样性 遗传多样性是指种内基因的变化,包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异,也称为基因多样性(刘红梅,2001) ,指地球上生物个体中包含的遗传信息之总和(宋丁全,2004)。遗传多样性主要包括3个方面,即染色体多态性,蛋白质多态性和DNA多态性。 1.1.2物种多样性 物种多样性(species diversity)是生物分类基本单位,是指地球上动物、植物、微生物等生物类的丰富程度。物种多样性包括两个方面: 一是指一定区域内的物种丰富程度,主要从分类学、系统学和生物地理学角度对一定区域内物种的状况进行研究; 其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度可称为生态多样性或群落物种多样性(蒋志刚,1997) 。物种多样性也是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。 1.1.3生态系统多样性 生态系统由植物群落、动物群落、微生物群落及其生境的非生命因子( 光、空气、水、土壤等) 所组成。从结构上看,生态系统主要由生产者、消费者、分解者所构成。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性,包括生境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。生境主要是指无机环境,如地貌、气候、土壤、水文等。生境的多样性是生物群落多样性甚至是整个生物多样性形成的基本条件。生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性,主要指群落的组成、结构和动态(包括演替和波动) 方面的多样化。 1.2生物多样性现状 生物多样性的分布格局受到诸如地形,气候和环境局部变化等多种因素的影响。在全球范围内,就生物多样性而言,分布是不均匀的,生物多样性由热带向极地减少。南极仅生长着两种开花植物:青草及漆姑草。而热带地区的亚马逊雨林地区,物种数目之多以至于从来没有人知道具体数目。另外,分布于热带地区的珊瑚礁、大型热带湖泊和深海、热带干性生境(如落叶、灌丛、草地和沙漠)以及“地中海气候”类型区域(如南非、加利福尼亚南部、澳大利亚西南部的灌丛)的物种数量也极为繁多。湿地因为水的存在,也成为各纬度带物种多样性最丰富的生态系统类型之一。 1.3生物多样性的形成机制 关于生物多样性的形成机制 (1)国内有的几种假说 突变选择、新种效应、生态位多样性假设、与生态位相关的竞争假说、环境变异假说、渐次变化时间假说、干扰假说、面积假说、生产力假说、综合作用假说(蒋有绪,1998)、资源平衡假说(Braakhekkeet al.,1999)、竞争平衡理论(Huston,1994)、中等干扰理论(Hacker et al.,1997;1999)。 实际上,平衡和非平衡理论都认为在中等尺度,中等频率和中等强度的干扰下,生物多样性最大(Roberts et al.,1995)。 (2)国外以Jeffries提出的观点较为全面。 Jeffries 认为生物多样性形成主要受三类生态因子的制约:

2019年中考生物重点题型突破题型三材料题类型二生态系统、生物多样性与环境保护(含答案解析)

题型三材料题 类型二生态系统、生物多样性与环境保护1. (2018岳阳)阅读材料作答 【资料一】过去,在洞庭湖湿地栽种了大量欧美黑杨,该树生长快、耗水多。调查还发现种植户选湖泊湿地,挖沟起垄,沟排水垄植树,导致洞庭湖湿地生态系统向陆地生态系统发展。为了尽快修复湿地,目前西洞庭湖正在全力清理欧美黑杨。 【资料二】袁隆平院士团队利用半野生水稻与栽培稻进行杂交获得了180个品种,通过耐盐碱栽培实验,有三个品种正常生长!对这三个品种的后代继续进行耐盐碱选育,获得了耐盐碱效果更高的海水稻。其最低亩产300公斤,最高亩产620公斤,口感香甜甘糯,且栽种过程不需要施用化肥。我国盐碱地有9900多万公顷。袁隆平院士表示继续对海水稻优化选种,力争在2020年种植1亿亩盐碱地,按最低亩产计算相当于湖南省全年粮食总产量!昔日贫瘠荒芜的盐碱地将变成希望的田野! (1)资料一,导致湿地生态系统向陆地生态系统发展的因素有________________________________。欧美黑杨当初作为经济林木和抑螺血防林引入,我们熟悉的辣椒、红薯也是自国外引入的。对外来物种的引进,说说你的观点____________________________。 (2)海水稻的获得及其耐盐碱能力不断提升都是变异,这些变异包括________。 A. 单纯受盐碱环境影响 B. 基因的重新组合 C. 染色体数目加倍 D. 基因的改变 (3)种植海水稻不用施化肥,原因是________________________。另有研究

设想:将海洋生物高耐盐的性状利用到栽培稻上。需要的生物技术是__________。 2. (2018湘潭)分析以下材料,回答问题: “海水稻”是耐盐碱水稻的俗称,相对于传统水稻能在较高盐碱浓度的水田里正常生长,1986年,陈日胜偶然在海水短期浸泡过的土地边发现了一株带芒的水稻,从那时开始,陈日胜每年一代代种植,不断对其进行繁殖、筛选,最终,选育出名为“海稻86”的新品种。“海稻86”具有很高的营养价值,同时具有不需施肥、抗病虫、耐盐碱的独特生长特性,但早期“海稻86”亩产比较低。2014年,袁隆平团队参与改良“海稻86”,通过杂交试验和选育,到2017年秋,海水稻最高亩产为620.95公斤,轰动全国。 (1)水稻与玉米一样,同属于单子叶纲植物,水稻种子的营养主要储存在________(填种子结构名称)中。海水稻能从盐碱地有选择地吸收无机盐,体现了细胞膜具有____________功能。 (2)从以上信息可以推断,育种工作者运用选择育种和________的方法培育出高产、耐盐碱的新品种,这是利用了生物多样性中的________多样性。 (3)海水含盐率约为3.5%,某品种海水稻的耐盐率约为0.8%。在大面积海水稻试验田中,分别采取以下方式处理该品种海水稻:Ⅰ直接利用海水灌溉;Ⅱ用淡化至0.9%的海水灌溉。试判断,试验后最可能出现的结果是:________ A. 全部存活 B. 前者全部死亡,后者可能有部分存活 C. 全部死亡

生物多样性和生态系统功能的研究历史与现状

2012年5月 内蒙古科技与经济 M ay 2012  第10期总第260期 Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .10T o tal N o .260 生物多样性和生态系统功能的研究历史与现状 贾 力1 ,赵 娜 2 (1.包头市赛罕塔拉城中草原湿地管理处,内蒙古包头 014030; 2.中国科学院西北高原生物研究所,青海西宁 810008) 摘 要:介绍了生物多样性的研究进展,综述了生物多样性概念的由来、多样性测度方法,同时在简述生态系统稳定性概念的基础上,对稳定性研究的历史、现状等作了评述,详细介绍了生物多样性在生态系统功能,特别是在生态系统稳定性方面的研究进展,最后指出了今后的研究方向。 关键词:生物多样性;植物功能性状;生态系统功能;稳定性 中图分类号:Q 146;X 176 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)10—0046—05 当前,世界上的动物和植物正在迅速减少,据M A (2005)统计,生物多样性正在以比化石记录快1000倍的惊人速度锐减。由于物种灭绝速率的加快,人们在物种多样性对生态系统功能影响方面的兴趣越来越大。随着对生物多样性和生态系统功能认识的逐渐加深,生物多样性锐减对生态系统的功能、生态系统稳定性以及给人类带来了一系列直接或间接的负效应(Chapin et al,2000;Kinzig et al,2001;Lo reau et al ,2001;Hoo per et al ,2005),已引起科学界的普遍关注,生物多样性与生态系统功能的关系成为生态和环境科学的中心问题(Chapin et al,2000;Kinzig et al,2002)。自20世纪90年代以来,两者关系的研究已经开展了大量的工作,但在解释二者之间的作用机制问题时,存在很大的争论和不确定性(T ilman et al,1997;Hooper et al,2005;Balv anera et al ,2006;Cardinale et al ,2006)。笔者尝试在对一系列相关理论的发展、观点、研究方法归纳和分析的基础上,对多样性及其多样性与生态系统功能的关系研究的历史与现状进行初步总结,为将后的研究方向提出几点建议。1 生物多样性的研究进展 1.1 生物多样性的由来及面临危机 生物多样性一词在20世纪70年代末出现。1988年,Wilson 主编的《生物多样性》一书出版,引起了学术界和社会的广泛关注。1991年,国际生物科学联盟(IU BS)提出了“生物多样性的生态系统功能”研究项目。1992年,该项目与环境问题科学委员会(SCOP E )和联合国教科文组织(U NESCO )合作,把项目名称改为DIVERSIT AS 。此后,项目的研究发展为从遗传到生态系统水平的地球上所有生物。然而,关于生物多样性的概念及其测量方法一直以来都没有统一的标准。生态学家们往往根据不同的需求来定义多样性。对于生物多样性试验中所采用的分析方法,争议很大(Grime 1997;Wardle et al .1997;Hust on et al.2000)。1993年,我国学者也提出了生物多样性的相关概念。生物多样性(biodiver sit y )是所有生物种类、种内遗传变异及其与它们生存环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。它包括数以万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的全部基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统(马克平1993)。作为 宝贵的资源为人类的生存与发展提供物种与环境方 面的保障,已经成为与人类社会持续发展息息相关的最重要因素。 然而,生物多样性的分布极其不均匀,并且面临着巨大的灭绝威胁。热带原始森林仅占全球陆地面积的7%,却拥有全球50%以上的物种数目。当今物种的灭绝速率是过去任何时期自然灭绝速率总和的1000倍(Wilson 1988),即自恐龙消失后物种自然灭绝速率的最高记录。物种的丧失也不是局限在某一区域内,而是世界范围内的普遍现象。保护和维持现有的生物多样性和生态多样性,使其持续性发展,已经成为国际社会最为关注的重大问题之一。1.2 生物多样性的发展 1.2.1 物种丰富度。物种丰富度是生物多样性的相关研究中最早涉及到的概念,指在一个群落中出现的全部物种数目。它作为一种传统的生物多样性评估手段,具有很大的直观性及不完整性,它是一种粗糙的评估多样性水平的方法(P ielou 1975;T t hm r z ,1995;Pet chey and Gasto n 2002;Jiguet et al.2005)。然而,由于它的易测量性,迄今为止,在很多生物多样性的研究中,人们仍然常用物种数目(物种丰富度)来代替生物多样性。 1.2.2 物种多样性。采用物种丰富度的测量方法,意味着群落中的每一个物种对环境的响应一致,同时对生态系统功能的贡献也都相同,物种之间彼此独立(P et chey et al .2004)。然而,群落中的优势种、伴生种、稀有种及偶见种等在群落的结构中发挥着不同的作用,它们对生态系统的必定产生不同的效应。所以,Shannon 和Simpson 多样性指数随后被提出。这两种指数包含了物种均匀度的信息(Sim pson,1949;Krebs,1978;Rico tt a 2002)。因为,物种丰富度和物种均匀度对生物多样性起着同等重要的作用。然而,在此概念提出的最初一段时间,并没有受到足够的重视。直到几年以后它们在生态学研究中的价值才被发现并且广为流传(MacArt hur ,1955),因为它们能够高效地定量群落中物种分布的不确定性。 Simpso n 指数(D)D=1- 2 i=1(pi) Shannon -Wiener 指数(H ,)H ,= s (P i )(lnP i) ? 46? 收稿日期:2012-02-25 作者简介:贾力(1977—),女,内蒙古包头人,工程师,副总经理。

生物与环境组成生态系统教案

生物与环境组成生态系统教案 语:为你精心的生物与环境组成的生态系统教案,希望对你有帮助!如果喜欢就我们后续更新吧! 1、说明生态系统的概念;概述生态系统的组成。 2、描述生态系统中的食物链和食物网。 3、理解生态系统中物质循环和能量流动过程及特点,举例说出某些有害物质会通过食物链不断积累。 4、阐明生态系统具有一定的自动调节能力。 任务一:生态系统的概念和组成 (复习方法:自主学习,阅读课本P25-26,完成下列知识点后,小组内核对并提出疑问) 1、生态系统的概念:在一定区域内,与所形成的统一整体,叫生态系统。

2、生态系统的组成:植物(通过光合作用制造有机物,为自身和 其它生物提供食物和能量) 部分动物(自己不能制造有机物,只能直接或间 接的以植物为食物) 细菌和真菌(分解动植物遗体或粪便中的有 机物为简单的无机物,归还到环境 中,供植物重新利用) 部分----- 3、生物部分和非生物部分之间的关系是: 生产者、消费者和分解者之间的关系: 友情提示

(1)生产者:主要是各种绿色植物,也包括一些化学合成细菌与光合细菌,它们都能利用无机物合成有机物。 (2)分解者:以各种细菌和真菌为主,也包括蚯蚓、白蚁等动物,它们都能将有机物分解为无机物。 巩固提升 1.黄河是我国的母亲河。下列各项能表示是一个生态系统的是() A.黄河的水 B.黄河中所有的生物 C.黄河中的所有鱼类 D.整条黄河 2.“落叶不是无情物,化作春泥更护花。”从生态学角度分析,在落叶化作“春泥”的过程中,起决定作用的是()A.生产者B.消费者C.分解者D.阳光 3.“稻花香里说丰年,听取蛙声一片”。“水稻”和“青蛙”在农田生态系统中分别扮演什么角色()

生物多样性与生态公园

摘要:本文通过对生物多样性危机及其根源的论述,提出了城市生物多样性的保护措施,探讨了生物多样性与态公园的关系,并针对生态公园的建立提出一些建议,从而提高公园的生态效应和景观效应。 关键词:生物多样性,生态公园 Biological diversity and ecological park Abstract:This paper discusses the biodiversity crisis and its root causes , propose measures to protect urban biodiversity , explores the relationship between biodiversity and state parks , and offer some suggestions for the establishment of the ecological park , thereby enhancing the Park ecological effects and landscape effects . Keywords: biodiversity ;ecological park

当今世界面临的人口、粮食、资源、环境、能源五大危机,无一不与生物多样性存在着直接或间接的关系。生物多样性是包括数百万种植物、动物、微生物,及其这些物种所有的基因、由各种生物与环境相互作用所形成的生态系统,以及它们的生态过程。 1.城市生物多样性的概念及其严峻形势 1.1城市生物多样性的概念 城市生物多样性是指城市范围内除人以外的各种活的生物体,在有规律地结合在一起的前提下,所体现出来的基因、物种和生态系统的分异程度。在城市系统中,生物基因是物种的组成部分,物种是群落的组成部分,群落是生态系统的组成部分。因此,城市生物多样性(基因、物种、群落及生态系统)与城市自然生态环境系统的结构与功能(能量转化、物质循环、食物链、净化环境等)直接联系,它与大气环境、水环境、岩土环境一起,构成了城市居民赖以生存的生态环境基础。由此可见,城市生物多样性是城市生物间、生物与生境间、生态环境与人类间的复杂关系的体现,是城市中自然生态环境系统的生态平衡状况的一个简明的科学概括。 1.2城市生物多样性面临的严峻形势 随着城市化进程和人类的盲目建设,城市生物多样性正急剧减少,严重影响了城市生态环境的稳定与发展。近年来,城市生态公园的兴起,将城市公园从传统的游憩、观赏功能发展到维持城市生态平衡,保护生物多样性和在线自然的高层次阶段,为生物多样性保护创造了机会。生物多样性是人类赖以生存和发展的多种生命资源的总和,保护盒发展生物多样性对人类的生存及社会经济的持续发展有着重要意义。在近代,忧郁人类活动的干扰,天然生物资源日益减少,生物多样性面临极大威胁。当今,保护生物多样性的紧迫性已超越了历史上的的任何时候,保护生物多样性已成为城市公园建设函待解决的问题。 2.城市生态公园 2.1城市生态公园的概念 城市生态公园是一类以人工生态为主题的景观。一个完善的,生态稳定的园林景观其结构与功能应高度统一,和谐。城市生态公园的外部形式应该符合美学规律,其内部结构与整体功能更应符合生态学原则和生态学特征。在传统的城市公园观念中,人们往往过分强调其外部形式的美,而忽略了园林景观结构功能的统一,因而使得园林景观变得单调和极不稳定。

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