模块五 生物环境化学（课件）-《环境化学》同步教学（大连理工大学出版社）

模块五 生物环境化学 教学目标： 1.知道生态系统是一个整体，息息相关。 2.了解生物入侵的过程。 3.掌握污染物在生物体内、食物链中的变化过程。 案例引入： 1.生物入侵 2.环境激素 3.人工饲料 4.水俣病事件 5.细小而致命的微塑料 引发思考： 1.什么是生物圈？有怎样的功能、特点？ 2.生物如何入侵的？如何治理生物入侵？ 3.污染物质在生物圈迁移转化的过程是怎样的？ 学习情景一 生物圈 一、生物圈概述 生物圈包括海平面以上10000 m至海平面以下10000 m，包括大气圈的下层、岩石圈的上层、整个土壤圈和水圈。但是，大部分生物都集中在地表以上100 m到水下100 m的大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等圈层的交界处，这里是生物圈的核心。 二、生态系统 生态系统的基本组成 生态系统的营养结构 生态系统的能量流动 生态系统的物质循环 生态系统的分类 生态系统的特征 （一）基本组成 （二）营养结构 1.食物链 西汉时期，文人刘向在他写的《说苑》中有一段脍炙人口的描述：“园中有树，树上有蝉，蝉高居悲鸣露，而不知螳螂在其后也；螳螂委身曲腹，欲取蝉，而不知黄雀在其旁也；黄雀延颈欲啄螳螂，而不知弹丸在其下也。” 这条古代谚语揭示了生物物种之间普遍存在的“吃与被吃”的营养关系，这种营养关系就是食物链。 食物链：各种生物之间存在着取食与被取食的关 系称为食物链，通过这种关系，能量在生态系统 内传递。可分为捕食生物链、碎屑生物链等。 青草→昆虫→小鸟→鹰 青草→野兔→狐狸 稀泥→虾米→小鱼→大鱼→人 食物链本质上是一个能量流通渠道，人类本身就是能量流通渠道中一个重要环节。 一个食物链的例子 “螳螂捕蝉，黄雀在后” 植物 蝉 (初级消费者) 螳螂 (二级消费者) 黄雀 (三级消费者) 鹰 (四级消费者) (顶极食肉动物) 2.食物网 几条食物链互相交叉，形成一张无形的网络，把许多 生物包括在内的复杂捕食关系。食物网体现了生态系 统中各种生物成分之间的广泛联系，因而增强了生态 系统的稳定性。在稳定的生态系统中，如果食物网中 的某一条食物链发生了障碍，还可以通过其他食物链 来进行调节补偿。 • 鼠疫→猫头鹰灭， • 鼠疫→草长→兔增→猫头鹰食 生态系统中，有的消费者以单一物种为食物，但大多数消费者都有多种食物来源；同样，有的物种只被一种捕食者捕食，但生态系统中的大多数物种都会被几种捕食者或寄生者捕食，食物链互相联系形成了食物网。 （三）能量流动 1、能量概述 “热力学第一定律” 吸收=储存+消耗 “热力学第二定律” 过程是单向的，能自动从高到低 2.生态系统的能量流动 （1）概念 生态系统中能量的输入、传递和散失的过程称为生态系统中的能量流动。生态系统的能量来源于太阳能，在单位时间内输入生态系统的总能量即是该生态系统中全部生产者在单位时间内所固定的太阳能总量。 （2）过程 （3）特点（十分之一定律） （四）物质循环 物质循环泛指生态系统中的一切物质，包括有机物、无机物、化学元素及水(作为介质)在生物与环境不同组分之间的频繁转移和循环流动。根据循环的属性，可以把元素的循环分成三种主要类型：水循环、气态循环和沉积循环。 1.主要类型 （2）碳循环 （3）氮循环 （4）磷循环 2.物质循环的一般特点 物质在生态系统中做循环式运动 物质循环过程中将发生多种变化，包括物理、化学等方面，是一个复杂的过程 在数量上，存在着一定的相互制约关系 3.物质循环的区别与联系 生态系统中的物质循环，在自然状态下，一般处于稳定的平衡状态。也就是说，对于某一种物质，在各主要库中的输入和输出量基本相等。 （五）生态系统的分类 陆地生态系统 自然生态系统 水域生态系统 农田生态系统 人工生态系统 城市生态系统 1.城市生态系统的组成 城市生态系统是城市居民与其环境相互作用而形成的统一整体，也是人类对自然环境的适应、加工、改造而建设起来的特殊的人工生态系统。城市生态系统是在人口大规模集居的城市，以人口、建筑物和构筑物为主体的环境中形成的生态系统。 2.特点 (1)以人为主体，人在其中不仅是唯一的消费者，而且是整个系统的营造者。 (2)几乎全是人工生态系统，其能