能源與環(huán)境工程 第一章 環(huán)境與環(huán)境科學(xué)-文庫(kù)吧
2024-12-31 13:42 本頁(yè)面
【正文】 統(tǒng)概念 ——指 自然界在一定的地域內(nèi) 由全部生物和非生物環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體 ，即 生命系統(tǒng) 與 環(huán)境系統(tǒng) 在特定空間的組合。（ 相對(duì)穩(wěn)定的 動(dòng)平衡狀態(tài) ）。 ? 生態(tài)系統(tǒng)的組成 ——生物環(huán)境 和 非生物環(huán)境 – 非生物環(huán)境 ——包括各種環(huán)境要素的總和，由所有 非生命物質(zhì)和能量 兩部分構(gòu)成，為各種生物提供必要的營(yíng)養(yǎng)元素和 生存環(huán)境 ，是生態(tài)系統(tǒng)中各種生物賴(lài)以存在的基礎(chǔ)。 – 生物環(huán)境 ——由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者 三類(lèi)活動(dòng)角色組成 ① 生產(chǎn)者 （自養(yǎng)生物）。將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在有機(jī)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中。 主要是綠色植物 ，也包括進(jìn)行光合作用和化學(xué)能合成的某些微生物。 ② 消費(fèi)者 （異養(yǎng)生物）。食用植物或相互食用的生物， 以動(dòng)物為主 ，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的傳遞與物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。 ③ 分解者 （腐化性生物）。具有分解能力的 細(xì)菌和真菌等微生物 ，某些參與分解活動(dòng)的動(dòng)物，將生產(chǎn)者和消費(fèi)者的殘?bào)w分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)，供生產(chǎn)者再吸收利用。 食物關(guān)系把多種生物聯(lián)系在一起，形成 食物鏈 。 每一個(gè)環(huán)節(jié)為一個(gè) 營(yíng)養(yǎng)級(jí) 。 第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) (2/2) ? 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ——生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分之間的相互關(guān)系。 – 時(shí)間和空間結(jié)構(gòu) ——空間結(jié)構(gòu)是指生物及環(huán)境因素在 空間的配置 ；時(shí)間結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 隨時(shí)間 變化而 產(chǎn)生的變化。 – 生物多樣性結(jié)構(gòu) ——指某一區(qū)域內(nèi) 遺傳基因的品系 、 物種 和 生態(tài)系統(tǒng)多樣化總和。 多樣性的生態(tài)系統(tǒng)是所有物種賴(lài)以生存與發(fā)展的基礎(chǔ) ，決定了物種、種群、群落的發(fā)展與消亡 – 營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu) ——由生物的食物鏈構(gòu)成 ， 實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的傳遞與物質(zhì)的轉(zhuǎn)換 。每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的個(gè)體數(shù)量、生物量或者能量，按營(yíng)養(yǎng)級(jí)的順序由低到高排列起來(lái)繪成結(jié)構(gòu)圖，就形成 生態(tài)金字塔 。營(yíng)養(yǎng)級(jí) 越高的生物 ，其生物 種類(lèi)、數(shù)量和所有生物的能量之和越少。 ? 生態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型 ——自然生態(tài)系統(tǒng)、半自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)； 陸生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng) 第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 三、生態(tài)系統(tǒng)的基本功能 (1/2) （ 一 ） 生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng) 生物與環(huán)境 、 生物與生物之間的能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過(guò)程 ， 遵循熱力學(xué)定律 。 特點(diǎn)： ① 能量守恒 ， 只是形態(tài)轉(zhuǎn)變； ② 能量在流動(dòng)中不斷減少 （ 指對(duì)下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)可利用的 ） ， 是一種單向流失的過(guò)程 。 因?yàn)椋? ① 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物總有一部分會(huì) 未被食用而自然死亡 ， 最終被分解者所利用 ， 不可能全部被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物完全利用； ② 各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物要維系自身的生命活動(dòng) ， 必須 消耗一部分能量 ， 這一部分最后以熱能的形式消散到環(huán)境中； ③ 各營(yíng)養(yǎng)級(jí) 不能完全吸收利用上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量 ， 通過(guò)排泄損失能量 。 太陽(yáng)能量只有約 4%被植物有效利用 ， 除了供植物本身生命活動(dòng)需要外 ，光合生物能為 上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)提供的太陽(yáng)能還不到 %， 損失 70％ 。 其它動(dòng)物也是如此 ， 攝取的能量 ， 能被上一級(jí)有效利用的約為 10%。 食物鏈不可能太長(zhǎng) ， 生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)最多只有四 、 五級(jí) ， 很少超過(guò)六級(jí) 。 第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 三、生態(tài)系統(tǒng)的基本功能 (2/2) （二） 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) – C、 H、 O、 N、 P、 S是是構(gòu)成生命有機(jī)體的主要物質(zhì) ，它們?cè)谧匀唤缪h(huán)。對(duì)人類(lèi)生存和環(huán)境保護(hù)來(lái)說(shuō)， 最主要的是水、碳、氮、硫的物質(zhì)循環(huán)。 碳循環(huán) 氮循環(huán) 硫循環(huán) 碳 循 環(huán) 有機(jī)碳 ：碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)； 無(wú)機(jī)碳 ： CO碳酸鹽。 光合生物通過(guò) 光合作用 吸收大氣中的CO2和 H2O形成碳水化合物 ， 同時(shí)釋放氧氣。 碳水化合物 通過(guò)食物鏈逐級(jí)往高的營(yíng)養(yǎng)級(jí)流動(dòng) ， 并轉(zhuǎn)換為不同的形式 。 同時(shí) ， 動(dòng)物通過(guò) 呼吸作用吸入 O2而放出 CO2， 生物殘?bào)w被微生物分解 ， 礦化時(shí)也釋放出 CO2，這些經(jīng)過(guò)生命系統(tǒng)的 CO2又重新返回空氣中。 化石燃料的 燃燒 ， 自然界的火山噴發(fā) 、地震也會(huì)將固定的碳元素以 CO2的形式釋放到大氣中 。 CO2通過(guò)擴(kuò)散作用在大氣和水體之間循環(huán) ， 進(jìn)入水體中的 CO2會(huì)被吸收形成新的碳酸鹽巖石 ， 也可以通過(guò)死亡動(dòng)植物的遺骸進(jìn)入地殼形成化石燃料 。 碳的存在形態(tài) 氮 循 環(huán) 大氣中的氮進(jìn)入土壤和植物 ： ① 人工固氮 ② 非生物固氮 ③ 植物固氮 土壤中被固定的氨或銨鹽 ， 經(jīng)硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽被植物吸收利用 ， 并與碳結(jié)合形成各種氨基酸 ， 最后合成蛋白質(zhì) 動(dòng)物直接或間接 從植物中攝取植物性蛋白 ， 作為自身的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源 生物圈中動(dòng)植物的殘?bào)w ， 以及動(dòng)物新陳代謝過(guò)程中的含氮排泄物被 微生物分解后有又形成氨或銨鹽 ， 回歸土壤 。 土壤中的氨形成硝酸鹽后 ， 一部分為植物利用 ， 另一部分則由反硝化細(xì)菌把硝酸鹽分解為氮分子 ， 重新進(jìn)人大氣。 返回 硫 循 環(huán) S主要在大氣、海洋和陸地之間進(jìn)行循環(huán)： 進(jìn)入大氣的 S： 巖石中的硫隨火山噴發(fā)或風(fēng)化作用下形成 H2S、 SO2；海浪飛濺 ；陸地生物殘骸分解時(shí)生成 H2S； 化石燃料燃燒 。 進(jìn)入水體的 S： 海底火山爆發(fā)或生物遺骸腐敗產(chǎn)生的硫；降水； 酸性廢水排放 。 進(jìn)入陸地的 S：
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