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普通生态学-6生态系统功能、调控、生物多样性、全球变化
这是一篇关于普通生态学-6生态系统功能、调控、生物多样性、全球变化的思维导图。
编辑于2021-11-22 11:47:48
- 第一章 生物与环境
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群落生态学（Community Ecology）是研究群落与环境相互关系的科学，是生态学的一个重要分支学科，群落生态学不是以一种生物作为对象，而是把群落作为研究对象。
普通生态学-6生态系统功能、调控、生物多样性、全球变化
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- 大纲
生态系统原理
绪论
生态学发展史
萌芽期
时间
公元前2世纪到公元16世纪
研究方式
生物地理群落的研究
主要成就
亚里士多德粗略描述了动物不同类型的栖息地，并按照食性和生活环境类型分类
安比杜列斯注意到植物营养与环境的关系，奥弗拉斯图斯提出了类似植物群落的概念
出现了描述介绍农牧渔猎知识的作品，如《齐民要术》、《博物志》、《诗经》等
成长期
时间
公元16世纪到20世纪50年代
研究方式
研究方式：通过科学考察，实验进行研究
主要成就
18世纪初现代生态学开始出现，如林奈首先综合描述环境条件对动植物的影响、洪堡研究气候与地理因子的影响来描述物种的分布规律。19世纪提出了植物发育的起点温度、自然选择假说等
在植物群落研究方面形成了4个主要学派
英美学派：群落的动态演替和演替顶级学说，侧重动态生态研究
法瑞学派：群落结构的研究，侧重静态生态研究
北欧学派：继承和发展瓦尔明在植物地理学方面的研究
前苏联学派：生物地理群落的研究
阐述了一些生态学的基本观念和论点，并已基本成为具有特定研究对象，研究方法和理论体系的独立学科
瓦尔明著《以植物生态地理为基础的植物分布学》，辛柏尔著《以生理为基础的植物地理学》。这两本书全面总结了19世纪末以前的研究成就，标志着生态学作为一门生物学分支学科的诞生
现代生态学时期
时间
20世纪60年代至今
研究方式
通过数理化方法，精密灵敏的仪器和电子计算机进行深入探索
主要成就
应用生态学迅速发展提出人与生物圈计划、国际生物学研究计划等探索并解决五大全球性问题
研究层次向宏观和微观两极发展，从分子、基因水平进行研究
生态系统分布规律
地带性
水平地带性
经向地带性
由水分梯度差异产生
纬向地带性
由热量差异产生
垂直地带性
由海拔差异产生
植被分布规律
生物群落带大致与纬线平行
在亚热带荒漠延伸到海岸，而在南半球它们只限于沿海地区
在南半球没有和北半球相对应的北方针叶林和苔原
在南北纬40°之间由于信风的影响，西侧为干旱区域，东侧湿润的森林区域
生态系统主要类型
热带雨林
特点
分布在湿润的热带气候带
种类组成丰富，结构复杂
附生植物，藤本植物发达
板状根，老茎生花等特殊构造
无明显季相变化
稳定性高，但更脆弱
群落结构
乔木层
第一层高30-40m，树冠宽广，有时呈伞形，往往不连接
第二层一般在20m以上，树冠长，宽相等
第三层在10m以上，树冠锥形而尖，生长及其茂密
幼树及灌木层
藤本植物及附生植物
稀疏的草本层
地面裸露或有薄层落叶
亚热带常绿阔叶林
群落结构
结构较简单，乔木一般分为两层
上层高20m左右，以壳斗科、樟科、山茶科等常绿树种为主
下层高10-15m，以樟科、杜英科为主
藤本植物，附生植物仍常见
灌木层较明显，但稀疏
草本层以蕨类为主
气候特点
分布在湿润的亚热带气候带
夏季炎热多雨，冬季少雨而寒冷，春秋温和，四季分明
年均温16-18℃，年降雨量1000-1500mm
冬季降水少，但无明显旱季
温带落叶阔叶林
群落结构
乔木层成层结构明显，组成单纯，常为单优势种
灌木层比较发达
草本层比较茂密
气候特点
分布在温带气候带
四季分明，冬季寒冷，夏季温暖，雨量分布不均
年均温8-14℃，年降水量500-1000mm
树木仅在暖季生长，土壤较肥沃
北方针叶林
群落结构
乔木层20m左右，种类贫乏，多为单优势种
灌木层稀疏
草本层组成的地被很发达，并常具各种藓类
枯枝落叶层很厚，分解缓慢，形成毡状层
气候特点
分布在寒温带气候带
夏季温暖而短暂，冬季寒冷而漫长，降水集中在夏季
年均温0℃以下，年降水量400-500mm
土壤为棕色针叶林土，有永冻层，上层浅薄
草原
按地理分布分类
温带草原
分布在南北两半球的中纬度地带
夏季温和，冬季寒冷，春季或晚夏有一明显的干旱期。
以耐寒的旱生禾草为主
热带草原
主要分布在热带，亚热带
终年温暖，高温多雨，土壤终年淋溶，比较贫瘠
在高大禾草上散生一些不高的乔木
沙漠
气候特点
分布在亚热带和温带的干旱地区
地球上最耐旱的生态系统，地上部分不能郁闭
植被种类
荒漠灌木及半灌木
肉质植物
短命植物与类短命植物
苔原/冻原
气候特点
主要分布在欧亚大陆北部和北美洲北部
严寒，多大风
群落结构
种类结构简单，群落分布简单
小灌木和矮灌木层
草本层
藓类地衣层
通常为常绿多年生植物，紧贴地面匍匐生长
生态系统主要研究内容
自然生态系统的保护和利用
保护：生态系统多样性
利用：生态系统的价值
生态系统的调控
资源，干扰，生物群落，人类活动，反馈与负反馈
生态系统的退化机理，恢复模型及修复
机理
在干扰的压力下生态系统的结构与功能发生变化，干扰是生态系统退化的驱动力。干扰包括自然干扰和人类干扰，在现实的生态系统中，造成生态系统退化的，往往是多种干扰力的综合作用
修复
目标
实现生态系统的地标基地稳定性
恢复植被和土壤，保证一定的植被覆盖率和土壤肥力
增加种类组成和生物多样性
实现生物群落的恢复，提高生态系统的生产力和自我维持力
减少或控制环境污染
增加视觉和美学享受
原则
遵循自然规律，技术上适当，经济上可行，社会能够接受
方法
生物系统的恢复：植被，消费者和分解者的重建技术和生态规划的应用
非生物系统的恢复：水体恢复技术，土壤恢复技术和空气恢复技术
全球型生态问题
五大问题：人口爆炸，资源短缺，能源危机，粮食不足，环境污染
其它问题：气候变化，臭氧层破坏，生物多样性锐减，海洋污染等
生态系统可持续发展
生态学四定律：万物皆相连，万物皆有归属，自然最通晓，没有免费的午餐
在价值观念上要尊重自然、顺应自然、保护自然；在指导方针上要坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主；在实现路径上要坚持走绿色发展、循环发展、低碳发展之路；在工作落实上要坚持系统推进
生态系统的服务功能
生态系统服务的定义
由自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所提产生的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能
生态系统服务的内涵
生态系统的生产
生物多样性的维护
传粉，传播种子
生物防治
保护和改善环境质量
土壤形成及其改良
减缓干旱和洪涝灾害
净化空气和调节气候
休闲娱乐，生态美的感受
功能与价值
服务功能分类
供给功能
食物、淡水、木材和纤维、燃料等
调节功能
调节气候、调节洪水、调控疾病、净化水质等
文化功能
美学、精神、教育、消遣等
支持功能
养分循环、土壤形成、初级生产等
价值分类
直接使用价值
间接使用价值
存在价值
选择价值
遗赠价值
服务性能的基本原则
自然生态系统性能是客观的存在
系统服务性能与生态过程密不可分的结合在一起，它们都是自然生态系统的属性
自然作为进化的整体是生产服务型公益的源泉
自然生态系统是多种性能的转换器
服务价值的评估
评估方式
千年生态评估系统（MA）
评估结果
在过去50年中，人类对生态系统改变的速度和广度超过了人类历史上任何一个可比时期。这也导致了地球生物多样性的严重丧失，并且这些丧失状况大多是不可逆转的
改变生态系统对人类福祉和经济发展带来了显著的净收益，但获取这些收益的成本却在日益增大。除非和个问题得到有效应对，否则极大的降低我们子孙后代从生态系统中所获得的收益
生态系统服务功能的退化状况在本世纪上半叶可能会严重恶化，并且成为实现千年发展目标的障碍
服务功能问题的治理方案
通过有针对性的政策干预，改变驱动因素之间的相互联系
更好的应用科技，在改善粮食、水和能源安全的同时，减轻该地区的生态系统压力，实现人与自然和谐相处
通过开展可持续的保护区管理工作，实现多个生物多样性目标和可持续发展目标
决策者应当将当地和国家的独特性考虑在内，设想并规划生物多样性和人类福祉的未来
生物多样性
概念与含义
概念
地球上所有生物体及其赖以生存环境的丰富性和变异性
含义
物种多样性
生物体表型的变异
遗传多样性
生态系统多样性和物种多样性的基础，是生物多样性的内在形式
生态系统多样性
生物群落与生境类型综合体的多样性，是生物多样性的最高层次，也是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证，同时也是人类必不可少的发展空间和生存条件
生境多样性
群落多样性
生态过程多样性
景观多样性
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
生态系统稳定性
有更多物种的群落
要使群落更加稳定，就需要物种间的连结变得更少
群落内种群的弹性将变得更小
当一个物种丢失以后，群落那种类成分和生物量有较大变化
一个物种丢失后的状态将保持更长时间
种间连结更多的群落
要使之稳定，就必须包含较少的物种
当一个物种丢失之后，其他物种丢失的可能性较大
群落中种群的弹性较大
群落的种类成分能保持较长时间的稳定
当一个物种丢失后，生物量则很难恢复
相关理论假说
关键种理论
关键种定义
消失或削弱能引起整个群落和生态系统发生根本性的变化的物种，它们的存在对保持其所在生物群落的组成、结构及多样性至关重要，且这些种与群落的其它成员紧密相关
优势种定义
个体数量多，体积大或生物量高，生活能力强的物种。通常对整个群都有控制性作用，占有竞争优势。
含义
关键种的丢失和消除可以导致一些物种的丧失，或者一些物种被另一些物种所替代。群落的改变既可能是由于关键种对其他物种的直接作用，也可能是间接的影响。关键种的数目可能是稀少的，也可能是很多。对功能而言可能只有专一功能，也可能具有多种功能。
贡献
对食物网理论有重要意义，使人们注意到群落食物中物种相互作用强度的不同，
在概念上确定了只有极少物种具有能影响群落结构的强烈相互作用
在实践中将关建种作为加强多样性保护的特定对象和有限保护种，可以用来维持其他被保护物中的种群数量。从系统恢复工作的角度来讲，关键种对重建并维持生态系统的结构和稳定性是必不可少的
关键种不仅通过消费者，还通过诸如竞争、互惠共生、播种、传粉、病原体和改造者等的种间相互作用和过程发挥作用。
冗余假说
冗余种定义
冗余的，去除后不会引起生态系统内其他物种的丢失，同时对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响的物种
含义
某些物种在生态功能上有相当程度的重叠，因此其中某一个物种的丢失并不会对生态功能发生大的影响。那些高冗余的物种对于保护生物学工作来说，则有较低的优先权。但这并不意味着冗余种是不必要，冗余是对于生态系统功能丧失的一种保险
铆钉假说
含义
将生态系统中的每个物种比作一架精致飞机上的每颗铆钉，任何一个物种丢失同样会使生态过程发生改变。生态系统中每个物种都具有同样重要功能，一个铆钉或一个关键种的丢失或灭绝都会导致严重事故或系统的变故
现状及其形成原因
现状
在全球分布不均
受到的威胁及其原因
威胁
生物多样性正在以前所未有的高速度丧失
原因
主要原因：在人类活动下生境自然生境的退化、消失和破碎化现象
生境的破坏；资源过度开发；环境质量恶化；物种入侵
生态系统的结构，原理及特征
生态系统的组成要素
非生物成分
能源
太阳能、其他能源
气候
光照、温度、降水、风等
基质和介质
岩石、土壤、水、空气等
物质代谢原料
二氧化碳、水、氧气、氮气等
无机盐（矿物质原料）
碳水化合物，蛋白质，脂肪，腐殖质等（连接生物和非生物部分的有机物）
生物成分
生产者
绿色植物、光合细菌、化能细菌等
消费者
食草动物：一级消费者
食肉动物：二、三、四级消费者
杂食动物：碎屑消费者、腐食消费者
分解者
微生物、原生动物、小型脊椎动物等
生态系统的结构
基本属性：整体性
整体大于各部分之和
一旦形成了系统，各要素不能分解成独立的要素而孤立存在
各个要素的性质和行为对系统的整体性是起作用的，这种作用是在各要素的相互作用中表现出来的
固有特性：反馈
分类
时间和空间结构
分层现象
结构和布局的一致性
结构和外貌随时间不同而变化
营养结构
食物链
食物网
结构与功能的辩证关系
结构与功能是互相依存的，要素与结构是功能的内在依据，是基础，功能是要素与结构的外在表现
结构与功能也是相互制约，相互转化的。一方面系统的结构决定功能，另一方面功能具有相对的独立性，可反作用于系统
结构和功能的联系密不可分，在生态系统中存在着多种类型
生态系统的稳定是相对的
生态系统形成原理
层次系统理论
层级系统分类
纵向：垂直层级系统
包含型：每一层级的成分都被上一层级所包含
非包含型：高层级于低层级之间有不同的实体，不被上一层级所包含
横向：平行并列系统
层级的特点
每一级都具有各自不同的空间尺度，表现出不同功能
结构与层级密切相关，每一层级存在内部结构，层级与层级形成外部结构，它们之间相互联系，相互作用，相互制约
自组织理论
含义
系统中包含的各个运动变化的子过程之间自发的相互协作，竞争使过程演化成有序
过程
具有一定功能的非线性的多体开放系统在离开平衡态时会与外界不断进行交换，受到影响和干预，内部结构从无序变成（规则或不规则的）有序时空结构的过程
有序度的量度：熵/负熵
熵的原意是热量被温度除的商，相同热量时温度高则熵小，温度低则熵大
熵越少的体系有序度越高，反之混乱度越高
我们用熵代表系统的无序程度，信息代表体统的有序程度，信息的增值是负熵
熵达到最大值代表能量耗尽，系统的毁坏
如何解释生态系统演化
从无区别的结构到层次复杂，众多的结构意味着从无序到有序的演变
在细胞或超细胞水平上，通过一系列不断增长复杂性和层次特点的结构和耦合功能表现出来
耗散结构理论
定义：一个远离平衡态的非线性的开放系统，通过不断地与外界交换物质与能量和涨落，在系统内可能发生的突变即非平衡相变。由原来的混沌无序状态转变为一种在时间、空间上或功能上的有序状态。这种远离平衡的非线性区形成的稳定的宏观有序结构需要不断地与外界交换物质和能量才能维持。
形成条件：（1）开放的系统（2）系统远离平衡态（3）非线性相互作用（4）需要不断输入能量来维持
在生态系统中的应用：（1）开放性是生态系统的重要特点（2）在远离平衡态中发展（3）要素间存在着非线性联系
生态系统的特征
以生物为主体，具有整体特征
复杂、有序的层次系统
开放的、远离平衡态的热力学系统
具有明确功能和公益服务性能
受环境深刻影响
环境的演变与生物进化相联系
具有自维持、自调控功能
具有一定负荷力
具有动态的，生命的特征
具有健康，可持续发展性
生态系统功能
生态系统的物种流动
植物迁徙
种子发育
母体与子代经历的环境变化呈负相关时，在波动的环境中母体会暗示后代改变发育过程或为其提供更多资源以利于存活，即“预见性母本效应”或“传代表型可塑性”
当母体和子代经历的环境变化不相关时，母本会产生多样化表型的子代，即“随机性母本效应 ”
种子传播（种子雨）
风力传播
果实本身弹力传播
动物人类传播
水力传播
动物迁徙
昆虫迁飞
无固定繁育基地的连续性迁飞型，如甜菜夜蛾
有固定繁育基地的迁飞型，如蝗虫
越冬或越夏迁飞型，如七星瓢虫
蚜虫迁飞类型
鱼类洄游
海洋鱼类的洄游
溯河性鱼类的洄游
降海性鱼类的洄游
淡水鱼类的洄游
鸟类迁徙
留鸟：一般终年栖息于同一地域，或者仅有沿着山坡的短距离迁移
漂鸟：没有固定的迁徙路线，往往在非繁殖季节随着食物而到处游荡
迷鸟：由于大风或其他意外的原因偶然地出现在其分布区以外的地方
候鸟：迁徙通常为一年两次，一次在春季，一次在秋季
分解作用
定义
将动物的残株、尸体等复杂的有机物分解为简单有机物的逐步降解过程
意义
通过死亡物质的分解，使营养物质再循环给生产者提供营养物质
维持大气中二氧化碳浓度
稳定和提高土壤有机质的含量，为碎屑食物链经后各级生物提供食物
改善土壤物理性状，改造地球表面惰性物质
过程
碎化
把尸体分解成颗粒状的碎屑
异化
有机物在酶的作用下进行生物化学分解（从聚合体变成单体，进而成为矿物成分）
淋溶
可溶性物质被水淋洗出，完全是物理过程
时间和空间异质性
时间格局
对分解作用占优势的控制随时间发生变化
凋落物分解时它的质量随时间近似地呈指数下降
在季节性变化的环境中，微生物呼吸常常比植物生长发育的时期更长，而且达到高峰的季节比植物生长更晚
空间格局
大多数分解作用发生在凋落物输入集中土壤表面附近
分解速率在不同的尺度上存在空间异质性
影响因素
底物的质量和数量
凋落物
土壤有机质
物质循环
温室气体的源
温室气体成分从地球表面进入大气或者在大气中有其他物质进化学过程转化为某种气体成分
温室气体的汇
温室气体移出大气到达地面或逃逸到外部空间或者是在大气中经化学过程不可逆转地转化为其他物质成分
呼吸代谢
新陈代谢
同化作用
把非生活物质转化成生活物质
异化作用
把生活物质分解成非生活物质
植物呼吸作用
有氧呼吸
生活细胞利用分子氧将某些有机物彻底氧化，分解形成二氧化碳和水，同时释放能量的过程
无氧呼吸
生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程
（酒精发酵）
（乳酸发酵）
生理意义
为植物生命活动提供能量
中间产物是合成植物体内重要有机质的原料
在植物抗病免疫方面有重要作用
呼吸代谢
化学途径多样性
糖酵解
磷酸无糖途径
三羧酸循环
电子传递多样性
电子传递链
氧化磷酸化
末端氧化酶多样性
线粒体内膜：细胞色素氧化酶和交替氧化酶
细胞质：酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶
过氧化体：乙醇酸氧化酶
酚氧化酶
盖亚假说/地球自我调节理论
形成及发展
定义
在生命与环境的相互作用之下，能使得地球适合生命持续的生存与发展
含义
地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成
地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化
各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态
大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈
各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件
主要论点
地球上所有生物都在起着调控作用
地球生态系统保持稳定性
是一种进化系统
是一种整体论
地球生理学
自我调节及稳态机制
生态系统稳定性
定义
具有高抵抗力稳定性的生态系统，
抗变稳定性
生态系统抵抗干扰和保护自身的结构和功能不受损伤的能力
弹性稳定性
生态系统被干扰破坏后恢复的能力
两者是相互独立的，存在相反的关系，同一个生态系统一般不易同时发生
基本含义
具有高抵抗力稳定性的生态系统，其恢复力的稳定性是最低的，反之亦然
影响生态系统稳定性的因素
生物的种类和成分
生物种类越多，生物种群生态为越分化，食物链越复杂，系统的自我调节能力就越强
能流、物流途径的复杂程度与能量与物质的储备
能流、物流途径的复杂程度与生物种类成分的多少密切相关
生物种类多，食物网络复杂，能流、物流的途径也复杂，而单一物种的相对重要性就小，生态系统就比较稳定
当一部分能流、物流途径的功能发生障碍时，可被其他部分所代替或补偿
生态系统生物现存量越大，能量和营养物质的贮备就越多，系统自我调节能力就越强
生物的遗传性和变异性
物种越多，遗传基因库越丰富，生物对改变了的环境也越容易适应
在一个生态系统中，生物总是由最是应该生态环境的种类所组成
自然界生物种类和种间的竞争，从中选优汰劣，使优良个体和种群得以生存和发展，不断推动生物的进化
功能完整性及功能组分冗余
生态系统内生物成分与非生物成分之间的能量流动和物质循环具有反馈调节作用
环境媒介中某种元素的含量发生波动，生物可以通过吸收、转化、降解、释放等反馈调节，使生产力中生产率、周转率、库存量都相应的得到调整，使输入量与输出量之间的比例达到新的协调
调控机制
自我调控
程序调控
随动调控
最优调控
稳态调控
生态系统越成熟信息的沟通越丰富，控制系统特有的和谐、协调、稳定等特点也表现得更为明显
自然生态系统调控
组织层次与稳态：在同一层次内系统由相互联系，但彼此相对独立的组份构成，形成系统的水平分离特征，垂直分离和水平分离的层次结构有利于大系统的生存，进化和稳定
结构上的组分功能冗余与稳态：组分的冗余使得生态系统在遇到干扰之后能维持正常的能量和物质转换功能
不同层次的稳态机制
个体水平的生态适应机制
通过生理与遗传的变化适应环境，通过适应形成生活型、生态型、亚种、以及新种，使物种多样性和遗传基因的异质性得到加强，提高环境资源利用效率。生物还具有不同程度的再生育和和补偿能力。
种群水平的反馈调节机制
种群通过生殖能力和行为变化可协调种群密度和资源的关系
生态平衡
定义
在一定的时间和相对稳定的条件下，生态系统内各部分的结构和功能均处于相互适应与协调的动态平衡，生态平衡是生态系统的一种良好状态
基本要素
系统结构的优化与稳定性
能流和物流收支平衡
自我修复和自我调节功能的保持
表现形式
相对静止稳态
生产者、消费者之间的数量比例，适当物质和能量的输入与输出量大致平衡
动态稳态
生物个体数量上会出现围绕环境容纳量上下波动，由于生产者、消费者各自的数量在变化，系统内能量流动也会不断变化
随着消费者大量减少或增加，生产者数量也会相对增加或减少
生态环境恶化或改善，会引起生产者或消费者的量增加或减少
变化在阈值以内，系统会通过自我调节处于稳态，超过阈值即超过自我调节能力，系统稳态消失，即生态平衡被破坏
“非平衡”稳态
从物质输出和输入关系看，两者不仅不相等，甚至不围绕一个饱和量上下波动，而是输入大于输出，积累大于消费
物质和能量在表土中的积累
生态平衡失调的原因
自然因素
生物群落的演替
自然灾害
人为因素
人与自然策略不一致
滥用资源
经济与生态分离
退化生态系统的特征
系统结构方面
物种多样性、遗传多样性、结构多样性和空间异质性降低
系统组成不稳定，一些物种丧失或优势种、建群种的优势度降低
能量方面
能量生产量低，系统储存的能量低
能量交换水平下降，食物链缩短多呈直线状，而不同于正常的环形循环
物质循环方面
总有机质储存少，生产者亚系统的物质积累降低
矿质元素较为开放，无机营养物质多储存于环境库中而较少的储存于生物库中
稳定性方面
由于退化生态系统的组成和结构单一，生态联系和生态学过程净化，退化生态系统对外界干扰显得较为敏感，系统的抗逆能力和自我恢复能力较低，系统变得脆弱
生态恢复与重建
生态恢复
改良和重建退化的自然生态系统，使其重新有益于利用并恢复其生物学潜力
生态重建
在不可能或不需要再现生态系统原貌的情况下营造一个不完全雷同过去甚至是全新的生态系统
生态重建主要途径
试图重新建造真正的过去的生态系统，尤其是那些遭到人类改变或滥用而毁灭或变样的生态系统，即意味着对原来系统结构与种类组成重新建造，其重要价值在于维持当地重要的基因库
对于那些由于人类活动已全然毁灭的复合系统的多样性的生境，代之以次生的系统
生态系统的人工调控
生物调控
生物个体调控
措施
选种育种
目的
许目标生物更适应当地环境特点，更适合群体和系统的要求，更能满足人类的愿望
生物群体调控
措施
密度调节：作物播种密度，牲畜放养密度和性别比例，鱼类捕捞强度等
季节搭配调节：耕作制度，后备畜种贮留更新等
群体种类组成调节：作物套种，立体种植，动物混养，混交林营造等
目的
调节个体与个体之间，种群与种群之间的关系
环境调控
改良土壤环境
物理方法
造畦，修梯田，排灌等
化学方法
施化肥，土壤结构改良剂，消化抑制剂等
生物方法
施有机肥，绿肥，田草轮作等
气候因子调控
植树造林、营造防护林带、建风障
薄膜覆盖，土面增温剂，温室
人工降雨、人工防雹、人工防霜
水因子调控
水库、水渠等排灌技术
土壤耕作技术
现代排灌技术
化学制剂保水技术
系统结构调控
输入调控
输出调控
优化调控
全球变化
全球变化的定义
地球生态系统在自然和人为影响所导致的全球问题及其相互作用下变化的过程，通过维持地球系统状态的某些过程的变异来实现
主要研究内容
全球变化的过程和驱动力
全球变化在时间和空间上的表现
全球变化对人类社会的影响
全球变化信息获取和分析等方面
全球变化的内涵
土地利用和土地覆盖的变化
土地物理变化
生物覆盖物变化
可单独发生也可同时发生
生物地化循环的变化
人口增长
全球变化的重要方面
生物多样性丧失
全球变化的重要成分
变化不可逆转
全球气候变化
变迁史实
地质时期
一万年以上时间尺度的变化
气候变化幅度大，生态系统和地理环境有巨大的变迁，形成了各种时间尺度的冰河期和间冰期相互交替，全面反映了气候系统的物理机制，为小尺度的大气过程提供背景和理论
历史时期
近几千年来的变化
近代气候变化的背景，可供考证的文物古迹、文字记载和观测记录较为丰富
近代
19世纪末以来的变化
在气温方面主要是20世纪前半期的升温和后半期的波动，在降水方面存在20-40年的干湿变化周期
研究领域
从单纯的研究大气系统扩大到海洋系统，陆地生态系统以及其他领域
大气成分变化
受全球生物多样性和人类活动的影响
二氧化碳、一氧化二氮、氟氯烃和甲烷等温室气体以前所未有的速度增长，而臭氧浓度有减少的趋势，在大气层中形成了许多臭氧空洞
18 · 从生态与环境角度分析全球有哪些生态变化并对策
陆地生态系统与全球变化
研究手段
模拟实验
定位观测和台站网络
样带研究
模型模拟
全球变化对生态系统的影响
生态系统对全球变化的反应体现在不同的时空尺度上
全球变化通过影响生物的生理过程，种间相互作用，甚至改变物种的遗传特性，从而影响整个生态系统的种类组成、结构和功能
相关假说
全球气候变暖说
全球气候由于人类排放大量温室气体出现变暖的趋势，且有季节性和区域性特征。具体表现为冬季增温高，夏季增温低；北方增温大，南方增温小
依据：（1）南极Vostok冰芯分析表明空气中的二氧化碳含量在19世纪以来迅速增加（2）多种气候模型预测全球气温随二氧化碳浓度增加而增加
全球气候变冷说
当前的气候正面临另一个副冰期的到来
依据：（1）由冰期时间长度分析现今仍未超出副间冰期的长度（2）积存的大量冰雪表明现在仍处于冰期（3）从海陆分布状况分析气候变冷趋热
全球气候波动说
气候呈现周期性变化，是周期性变化因素诱发气候做相应的周期性变化
研究意义
全球变化是研究人类社会实现可持续发展的科学基础
深化对地球系统的认识，促进地球科学发展
促进应用基础科学和社会科学的结合
17 、全球变暖的后果