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1、第十二章 生态系统的进化,充满生机的动态地球,“鹤的故乡”扎龙自然保护区,藏羚羊在可可西里,大丰麋鹿保护区,北极熊,极端环境下的生物(1),1 格陵兰冰川下沉睡12万年细菌,2 深海火山口忍耐高温的细菌,3 红海盐滩上的耐盐细菌,极端环境下的生物(2),6沙漠中最强悍细菌,4 美国加州金矿毒液中的耐酸细菌,5 地球上抗辐射能力最强的生物,极端环境下的生物(3),生物圈最大的生态系统,进行着生命过程的地球表面外壳，地球上有生命的那一部分；生物圈的范围：水圈、岩石圈上部、大气圈下部（上下10km）；地球上所有生物，包括人，及其生存环境的复合体；,生态系统的构成,生态系统,非生物环境,生物有机体,消
2、费者,分解者,生产者,生产者：能进行光合作用的各种绿色植物、蓝绿藻和某些细菌，又称为自养生物。,消费者：以其他生物为食的各种动物(素食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等)。这些直接或间接依赖于绿色植物的生物属于异养型生物。,分解（还原）者：分解动植物残体、粪便和各种有机物的细菌、真菌、原生动物、蚯蚓和秃鹫等食腐动物。分解者和消费者都是异养生物。,生产者与各级消费者,次级消费者,高级消费者,第三营养级,第四营养级,湿地食物链,水生植物是初级生产者；各种无脊椎动物、鱼类、啮齿动物和鸣禽吃植物，也吃无脊椎动物；苍鹭和白鹭主要是食肉的，鸭和鹬是杂食的。鼩主要吃无脊椎动物；鸮类(猫头鹰)和鹰类是最高消
3、费者；,温带草原生态系统食物网,北极地区食物网,生态金字塔示意图,生态金字塔,由于能量每经过一个营养级时，被净同化的部分都要大大少于前一营养级（大约10）。当营养级由低向高推进时，每一级的个体数目、生物量或所含能量就呈塔型分布，称生态金字塔。,生态系统的组织化,生态系统是一个自我调控、自我反馈、自我维持的组织化信息系统；生态系统进化的总趋势是复杂性和有序性增加：生物多样性和结构层次增加，能量转换环节复杂化；能量与信息从组织化低的生物向组织化高的生物传递和转移；,竞争与共存,具有相同或相似需求的物种之间常因有限的资源（食物、营养物、配偶等）和生存空间展开激烈的竞争；竞争的结局：强者取代弱者；各方
4、或一方发生进化改变，降低竞争强度；,协同进化与共存,物种进化受到生态系统内其它物种和非生物环境的双重制约；相关物种的进化改变都以不造成对方繁衍中断为前提，否则双方都不能生存；,“红王后假说” 与 “逆水行舟，不进则退”,生态系统在时间尺度上的变化,短时间尺度上的变化：小周期；中等时间尺度上的变化：生态演替；长时间尺度上的变化：生态系统的进化；,中等时间尺度上的变化：生态演替,随着时间的延伸若干植物群落依次替代，最后达到稳定的演替顶级状态；从幼期到成熟期，生态系统的结构趋于复杂、生物多样性增多、生态功能完善，稳定性增加；,群落演替 I 湖泊演替为森林,长时间尺度上的变化：生态系统的进化,生态系统
5、大尺度的进化不可逆，包括地圈变化；复杂性和有序性增加，内部稳定性加大，外界对生态系统的影响达到最小；,生态系统进化的动力,环境变迁（灾变）：全球温度下降或上升，海平面变化，氧气含量升高，小行星撞击等；新物种（类群）出现：鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类、人类；,地质史上生态系统进化的主要阶段,原始生态系统：约3830亿年前。原始大气圈、原始海洋、太阳辐射、原始异养生物等；无机小分子 有机小分子 生物大分子 与外界分隔的有机多聚体 能自我复制的有机多聚体（原始细胞）,地球太阳系中唯一的绿洲？,1953年米勒模仿原始大气以无机物合成小分子有机物,海底“烟囱”是有机生命体的摇篮？,“土卫二”间歇泉
6、不断向太空喷水,2007年3月12日美国宇航局宣布：在“土卫二”发现间歇泉不断喷射水柱和冰状颗粒，其地下可能存在液态水。从而证实， “土卫二”具备生命发生和生存的三大要素：稳定的热源、有机物和液态水。,初级生态系统,约3815亿年前，太古代元古代；原核单胞异养厌氧菌出现并逐渐兴盛，演化出光合细菌和蓝藻（菌）；真核细胞出现，多细胞生物出现，动、植物分化；氧含量增加，海水温度上升，海水无机盐浓度提高；系统由生产者、消费者和分解者构成，更加协调与稳定；,次级生态系统,15亿年前以来；世界气候变暖，大气层中的氧含量接近、达到现代水平，臭氧层出现；植物和动物陆续登陆，被子植物和哺乳动物诞生并迅速发展；,
7、人工生态系统,600700万年前人类诞生；近代人类用自己的智慧和创造的工具对自然界施加越来越大的影响，乃至破坏自然界亿万年来形成的生态系统；农田生态系统，人工林生态系统，水库生态系统，城市生态系统等；,生态系统的进化趋势,复杂程度逐步提高；物质能量利用率逐步提高；占据空间逐步扩展；生态系统内的空间逐步被占用；,位于亚利桑那州荒漠中的“生物圈2”号综合研究系统,生物圈2号人类寻找“诺亚方舟”,1993年1月，美国亚利桑那州荒漠中建起占地1.28hm2与世隔绝的 “生物圈2号”，包括热带雨林、热带草原、海洋、沼泽、沙漠、农业区、人类居住区，约有4 000种生物；在封闭的“生物圈2号”中农作物秸秆作为动物的饲料，动物产出的肉、蛋、奶及作物产品供人类食用。死亡动植物和人、动物的排泄物经分解后返还农田。生活废水经处理后循环利用。氧气由植物提供，呼出的CO2由植物吸收；住入4男4女1年多后发现，“生物圈2号”内部的温度过高，CO2的含量猛增，O2减少，不足以维持人和动物的生存。19种脊椎动物死亡，除蟑螂、蟋蟀和蚂蚁外，其余昆虫也全部死亡。靠昆虫传粉的植物也灭绝，实验以失败告终。,人类与环境,
