Transcript 生命与环境
人类起源与生态学 • 古猿、人属及人种 • 什么是生态学 – 生命与环境 – 生态系统 – 人口问题 • 生物多样性 人类的进化: •非洲猿的DNA 分析表明：人亚 科 的发展起源于8 百万年以前； •最早的人亚科化石为5百万年; 人科的特点： •二足动物,S型脊髓 生物学分类： •大的脑（80-90英寸）,女 在灵长目人类在人科中 在人科有二个属南方古猿和智人， 南方古猿有五个物种，已全部灭绝。 智人有3个物种，仅存人类 性骨盆较宽，可出生大头 婴儿,婴儿出生时的脑容量 25% 灵长类 原猴类 森林古猿 人类发展的历史，可以简洁地浓缩为四个 阶段，即早期猿人阶段、晚期猿人阶段、 早期智人阶段和晚期智人阶段。 腊玛古猿 狭鼻猴类 南方古猿 纤细型南方古猿 粗壮型南方古猿 宽鼻猴类 能人 直立人 智人25万年 尼人 早期 晚期 现代人 腊玛古猿从热带森林走向热带草原之 后，便开始播下了人类进化的种子 从200万年（或150万年）开始到40万年期间， 进入晚期猿人阶段。直立人是这一时期的代表。 直立人完全用两足行走，脑容量继续增大，并 已能够制造较进步的工具。 北京周口店发现的中更新世早期的北京猿人 （Sinanthropus pekinensis），其平均脑量为1159 毫升。与现代人比较，其颅骨较低，头骨向后 倾斜，面部向前突出，两眉骨粗壮并向前突起， 下颚骨粗大，吻部向前突出明显，头骨厚度比 现代人几乎大一倍，牙齿也比现代人粗壮。 周口店北京猿人 中国猿人已经能制造各种各样的石器，从周口 店考古发现得知，他们已经能够用火。属于晚 期猿人阶段的还有我国陕西的蓝田猿人、云南 Homo erectus 的元谋猿人，以及印度尼西亚发现的爪哇猿人 等。 直立人 尼安德特人 距今约30-4万年，广泛分布于欧、亚、非洲 各地；脑容量达1300-1600毫升，眉脊发达 ，面骨相当粗大，下颌骨也很大。躯干和 四肢都比较粗短，腰弯背曲。他们已能用 火熟食，制造更精致的工具和简单的兽皮 衣物。在我国所发现的古人类化石中属于 早期智人阶段的有山西的丁村人、许家窑 人；湖北的长阳人；广东的马坝人等。 周口店的山顶洞人 法国的克罗玛依人 广西的柳江人；四川的资阳人 1929年12月2日，裴文中独立主持发掘出一块距今约60万年前的完整的 猿人头盖骨，属直立人，定名为"北京猿人"。 1933年裴文中于龙骨山山顶洞穴内又发现距今约1.8万年前的人类化石。 其中有三个完整的成年男女的头盖骨，被定名为“山顶洞人”，属晚 期智人，具有原始蒙古人种的特征。 1973年，在龙骨山东南角还发现了介于北京人和山顶洞人之间、距 今约10万年前的古人类牙齿化石，被定名为"新洞人"。 环境 水 土 气木 气 水 金 温 土 火 光 生态学ecology 生物 个体生态学Autecology 个体 动物生态学，植物生态学，微生物生态学，鱼类生态学； 群体生态学Synecology 陆地生态学，海洋生态学，河口生态学，淡水生态学； 种群 种群生态学population 应用生态学 -污染生态学 -人类生态学 -城市生态学 群落 群落生态学community 生态系统结构、 功能、平衡、调节 生态系统生态学ecosystem 生态学：古老的学科 1869年：Hackel提出ecologie 20~30年代：初具规模 50年代：数学的引入，成为定量学科 70年代以来：环境问题引起大众的重视 生态因子的作用特点 生态因子 组成环境的因素，如温度，湿度，食物，大气及其生物等。 生物因子：生物种内和种间相互关系 非生物因子：水分，土壤，气候等 综和性 非等价性 不可替代性和互补性 限定性 生物与环境关 系的基本原理 耐受定理 内稳态机制 意义：提高生物对生态因子的耐受范围 耐受定律: 生物与非生物 因子的关系 •生物与水 •生物与温度 •生物与光 •生物与大气 •生物与土壤 •生物与火 生物物种间的关系 捕食与 防御 共生 寄生 竞争 协作 中立 共栖 生物与环境 温 水 气 结构（1000km)、成分（氮、 氧、二氧化碳、水）作用（保 护、保温、能源、材料） 季节、纬度、昼夜、海拔 高沸点、高比热、固态膨胀 无机、有机、微生物 土 光 光的强度（入射角、纬度、海拔） 光的性质（红外线、可见光、紫外线） 光的作用（升温、能量、致突变） 生物对水因子的适应： 植物：水生植物、陆生植物： 湿生、中生、旱生 动物：水生、陆生 陆生动物 水生动物 水生植物 生物与水的关系 种群生态 种群的分布的类型图 集团分布 种群（Population）: 特定空间同种有机体的集合体。 均匀分布 种群基本特征 种群密度 随机分布 种群分布型: 随机分布 均匀分布 群聚分布 种群年龄结构的三种类型： （A）增长型 （B）稳定型 （C）衰退型 迁入 出生 种群数量 迁出 死亡 存活曲线 基本类型： 存 活 数 Ι型 （凹型） Π型 （直线型） Ш型（凸型） 年龄 “J” 性指数式增长 “S”性增长 种群变动、生物势和环境阻力 环境阻力：环境对生物增长速率的限制因素. 生物势：生物在没有任何限制的环境中增长的潜在速率. 生物群落基本特征 群落(community) 物种的多样性 植物的生长型 群落结构 •原生演替 •次生演替 按植物生长型分类： 热带雨林、温带落叶 优势现象 种群的空间和时间格局 阔叶林、温带草原、 营养结构 沙荒 群落演替 群落演替图 裸底阶段 沉水植物阶段 浮叶根生植物阶段 挺水植物和沼泽植物阶段 森林群落阶段 生态系统 生态系统（Ecosystem） 在一定空间内由生物和非生 物成分组成的一个功能整体及 生物圈能流和物质循环的一个 功能单位。 生态系统的结构 非生物成分： 太阳辐射能，无机物质,有机物质 生物成分： 生产者、消费者，还原者 生产者 生态金字塔 类型： 数量金字塔 生物金字塔 能量金字塔 能流 能流特征： 逐级减少，单方向性 营养水平 绿色植物 (一级） 食草动物（二级） 肉食动物（三级） 能量金字塔 物质流 类型： 水循环 气体型循环 沉淀型循环 水循环 生态平衡（Ecological balance） 一个生态系统在特定时间内的动态平衡状态。 生态破坏和失调的因素 环境的污染 成分的改变 森林和环境的破坏 保持和建立生态系统的优化状态： 1．正确处理保持生态平衡与开 发资源的关系 2．正确安排环境供需相对平衡 3．维持生物间的制约关系 4．妥善处理部分与全局的关系， 使生态系统处于优化状态 生物多样性 物种多样性： 已发现和命名 1,500,000 种 植物 260,000 种 昆虫 700,000 种 脊椎动物 500,000 种 共有 5,000,000 ----30,000,000 种 遗传多样性： 所有生命个体差别归功于遗传密码的作用和 基因表达的差别，在DNA长链上不同的排列 组合，决定了基因及生命的多样性。 任何一个物种的绝灭，都会带走它独特的基 因，令我们永远地遗憾。 生态系统多样性： 在地球的表面，到处都有生命在游荡。为适应在不同环境下生存， 各种植物、动物和菌类与环境又构成了不同的生态系统，这就是生 命的家园。 在不同的生态系统中，各种生命通过一张极其复杂的食物网来获取 和传递太阳的能量，同时完成物质的循环。 生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差万别是生物多样性的 重要内容。 生物多样性的重要性： 维护地球生命的过程是由多样性的生命来 完成的; 生物多样性是地球上生命经过几十亿年发 展进化的结果，是人类社会赖以生存和 发展的基础; 它们的未知潜力为人类的生存发展显示了 不可估量的美好前景。 地球上丰富的 生物资源 南极的磷虾： 4亿亿吨 每平方米地下的动物： 线虫：90，000，000 螨： 120，000 跳虫： 40，000 蚯蚓： 2，000 甲虫： 900 蚂蚁=人： 1万万亿（1~5mg/只）= 60亿（55kg/人） 现代人：1060亿，活着的占6% 地球可以承受多少人：10亿~1万亿？ 77~120亿？ 人口增长的影响 对土地资源的压力 对能源需求的压力 对水资源的压力 降低生活水平 •控制人口增长 世界和我国人口的增长 •提高人口质量 地球上的人口正以前所未有的速度急 剧增长。预计到2000年，它完全可能突 破60亿大关。 •保持生态平衡 防止过于集中和大城市的膨胀，建立合理的网络结构； 协调城市人口、经济资源和环境的内在关系； 人口增长: 生物资源不合理利用 自然环境遭破坏: 生物多样性正在以前所未有 的速度被减少或丧失。 全球环境面临威胁和挑战 乱伐森林 大气污染 赤潮 森林火灾 损失耕地40公顷、损失森林21公顷、11公顷良田被 沙漠化、向江河湖海排放污水85万吨； 地球正逐渐失去保证人类生活素质能力 近400年里，已记录到有484万种动物灭绝，随着世界人 口的爆炸，经济的发展，物种灭绝的速度还要加快 从1990年到2015年，世界上将有60万到240万种生命灭 绝 人类活动破坏了地球将近一半的陆地, 正导致自然界的 动植物加速走向灭绝 估计下世纪后半叶, 将有三分之一至三分之二的物种从 地球上消失。 人类对生物资源的破坏： • 1870年美国的过路鸽悲剧。 • 15世纪~1918年北露脊鲸的命运。 • 殖民者通过捕杀野牛，消灭土著人。 • -15，000~-12，000年印地安人消灭了美 洲70%的大型动物。 • 中国的药房是野生动物的吸尘器。 • 日益恶化的环境是生物的共同威胁。 中国环境现状 •自然生态环境的破 坏 •城市环境污染严重 淮河水污染 酸雨在毁灭森林 保护生物多样性就是保护人类自己！ • 一个基因可能关系到一种生物的兴衰，一个物种 可能影响一个国家的经济命脉，一个生态系统可 能改变一个地区的面貌。在人类还没有来得及开 发应用的众多物种便如此大量和快速的灭绝了， 从此，我们不知道，而且将来永远也不可能知道 这些已经灭绝物种的宝贵价值，全球生物多样性 正在迅速丧失，这不仅意味着我们正失去大量以 后可资利用的资源；更重要的是，那将最终导致 我们人类自己，也像其他生物一样，从这个星球 上消失！ 可持续发展的涵义sustainable development 既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的 能力构成危害的发展。 可持续发展社会的基本特征： •人与自然协调. •自然资源（土地资源、水资源、生物资源、气 候和工业自然资源等）的永续利用 •经济、社会、自然环境多因素共同发展. •开放的社会. •公民有社会整体观和地球责任感 土 1. 地资源定义: 全球环境面临威胁和挑战 -人类栖息和生物生存空间 -土地具有生产性 水- 天然淡水资源 地表水 2.现状: -土壤水 -地下水 - 土地资源趋于缩减 其它水资源 - 土壤流失 - 沙漠化 -海水 生物 -咸水 森林的采伐与保护 野生动物的保护 现状: 人类长期乱捕、乱伐、环境污染 措施: 建设自然保护区、全球范围控制污染、建立国际禁猎禁捕协议 1972.6.5 瑞典首都 《人类环境宣言》； 1980.3 世界自然保护联盟首次使用可 持续发展术语； 1992.6 巴西里约热内卢 《生物多样性公 约》标志全人类开始实践可持续发展 策略； 中国相继签署了《湿地公约》、《濒危野 生动植物国际贸易公约》、《联合国防治 荒漠化公约》等国际公约。 环保措施 •• 计划生育,提高人口质量; 合理开发利用自然资源; 与策略： • 保护耕地; • 提高能源利用率; • 依靠科技, 使经济、人口、资 源和环境协调发展。 科学协调行业间关系,制定持续发展规划; 实现森林资源的供需平衡、持续利用 建立自我调控的生态系统 提高人们的“绿色环保” 意识城市环境问题特点: 完善相关法律并严格执法 -城市环境系统相当脆弱 森林的生态效应: 涵养水源、保持水土、调节气候、 净化大气、供应氧气、保存物种等; 森林的经济效应: 提供木材等物质产品； 现状:生态效应与经济效应的矛盾 -城市生态系统直接受外部环境的制约 -城市环境对人，对经济发展的影响很大 Global Change Research in Biology USGS