自然地理学课件.ppt

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第七章第七章生物圈与生态系统生物圈与生态系统第一节第一节生物圈的组成生物圈的组成第二节第二节生物圈的结构生物圈的结构第三节第三节生物圈的形成与演化生物圈的形成与演化第四节第四节生态系统生态系统第五节第五节人与生物圈人与生物圈第一节生物圈的组成地球上所有活着的有机体连同与这些地球上所有活着的有机体连同与这些有机体相互作用的环境构成有机体相互作用的环境构成生物圈生物圈。

生物。

生物圈不是独立于地球其他圈层外的，单纯由圈不是独立于地球其他圈层外的，单纯由某一形态物质所组成的圈层，它是由岩石某一形态物质所组成的圈层，它是由岩石圈、水圈和大气圈组成的圈、水圈和大气圈组成的“交集交集”。

它占。

它占有大气圈的底部、水圈和岩石圈的上部，有大气圈的底部、水圈和岩石圈的上部，厚度约为厚度约为20km。

实际上生物的大部分个体实际上生物的大部分个体集中在地表上下约集中在地表上下约100m的范围内。

的范围内。

20千米千米水圈水圈大气圈底部大气圈底部岩石圈上部岩石圈上部生物圈生物圈n研究生物圈可以更好地了解我们周围的环研究生物圈可以更好地了解我们周围的环境，从而可以更好地改造我们的周边环境，境，从而可以更好地改造我们的周边环境，为实现人类的可持续发展提供必要的理论为实现人类的可持续发展提供必要的理论基础。

基础。

研究生物圈的意义研究生物圈的意义一、物质组成一、物质组成生物圈，实际上是一个巨大的生态系统，可以生物圈，实际上是一个巨大的生态系统，可以称之为称之为全球生态系统。

全球生态系统。

生物圈由有机物质和无机物质组成：

生物体为生物圈由有机物质和无机物质组成：

生物体为有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是无机有机物质，作为环境的岩石、大气和水则是无机物质。

物质。

生生物物圈圈有有机机物物质质无无机机物物质质生产者生产者消费者消费者分解者分解者大气大气水水岩石、土壤岩石、土壤阳光阳光其他无机物其他无机物第一节第一节生物圈的组成生物圈的组成二、元素组成二、元素组成研究表明，生物体的元素组成成分主要是研究表明，生物体的元素组成成分主要是氢、氧和碳，它们分别占氢、氧和碳，它们分别占49.8%49.8%、24.9%24.9%和和24.9%24.9%，三种元素占到生物有机体的，三种元素占到生物有机体的99.6%99.6%。

此。

此外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、外，还有微量的氮、钙、钾、硅、镁、磷、硫、铝等。

铝等。

.0001.0001元素含量元素含量/%元元素素0.00010.0010.010.11101000.33生物体的原子组成（生物体的原子组成（%）（G.E.赫钦逊赫钦逊生物圈生物圈）三、系统组成三、系统组成从系统学的角度说，生物圈是地球上最大的生态系统。

因此，可以说生物圈由许许多多、大小不一的生态系统组成。

从大一点的尺度考虑，生物圈由陆地生态系统和海洋生态系统组成。

海洋生态系统又由深海生态系统、浅海生态系统、河口与近岸生态系统等组成，陆地生态系统则由森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、湖泊生态系统、沼泽生态系统、河流生态系统、冻原生态系统、农业生态系统、城市生态系统等组成。

从更小的尺度考虑，这些生态系统又由许多更小的生态系统组成。

例如：

森林生态系统包括热带雨林生态系统、亚热带常绿阔叶林生态系统、温带落叶阔叶林生态系统、北方针叶林生态系统等，农业生态系统包括小麦地生态系统、水稻地生态系统、玉米地生态系地生态系统、水稻地生态系统、玉米地生态系统等。

统等。

生物圈的系统组成四、生物组成四、生物组成过去通常来说，过去通常来说，生物主要包括生物主要包括动物、动物、植物和微生物植物和微生物。

但后。

但后来研究表明，还存在来研究表明，还存在一些生物，其结构与一些生物，其结构与功能介于动物与植物功能介于动物与植物之间。

之间。

故科学家建议故科学家建议将生物划分为四大类，将生物划分为四大类，即原核微生物、原生即原核微生物、原生生物、后生植物和后生物、后生植物和后生动物。

生动物。

生生物物原核微生物原核微生物原生生物原生生物后生植物后生植物后生动物后生动物在地球上生存着数量惊人的生物。

在地球上生存着数量惊人的生物。

在地球上生存着数量惊人的生物。

在地球上生存着数量惊人的生物。

（一）原核微生物原核微生物：

原核微生物的体形微小，通常借助显微镜才能看到。

它们是一类起源古老、结构简单的最原始的生物类群。

如如细菌、蓝藻细菌、蓝藻。

（二）原生生物

（二）原生生物：

与原核微生物不同，原生生物的细胞结构与原核微生物不同，原生生物的细胞结构比较完善。

由于有了核模，细胞中产生了核，比较完善。

由于有了核模，细胞中产生了核，因此，因此，原生生物属于真核生物。

原生生物属于真核生物。

从进化上看，原生生物比原核微生物前进从进化上看，原生生物比原核微生物前进了一大步。

原生生物主要分布于水域环境中，了一大步。

原生生物主要分布于水域环境中，陆地上比较潮湿的地方也有它们的踪迹。

陆地上比较潮湿的地方也有它们的踪迹。

如藻如藻类、真菌、原生动物等。

类、真菌、原生动物等。

（三）后生植物（三）后生植物：

后生植物包括全部高等植物。

由后生植物包括全部高等植物。

由于演化方向不同和营养体结构的明显差异，后生植物于演化方向不同和营养体结构的明显差异，后生植物可分为两支：

一支是苔藓植物：

另一支是维管植物。

可分为两支：

一支是苔藓植物：

另一支是维管植物。

维管植物是后生植物中一个很大的类群，维管植物是后生植物中一个很大的类群，包括蕨类、包括蕨类、裸子植物、被子植物。

裸子植物、被子植物。

（四）后生动物四）后生动物：

后生动物起源于单细胞动物，是后生动物起源于单细胞动物，是由许多细胞构成的多细胞生物。

由许多细胞构成的多细胞生物。

后生动物的躯体构造后生动物的躯体构造十分复杂。

十分复杂。

后生动物都是异养的，其中一部分依靠植后生动物都是异养的，其中一部分依靠植物性食物为生，而另一部分则以动物性食物为生，或物性食物为生，而另一部分则以动物性食物为生，或二者兼而有之。

另外，还有寄生生物。

二者兼而有之。

另外，还有寄生生物。

后生动物种类繁多，体形构造与进化程度差异后生动物种类繁多，体形构造与进化程度差异极大，因此也被划分出许多门类。

如：

海绵动物门、极大，因此也被划分出许多门类。

如：

海绵动物门、腔肠动物门等。

腔肠动物门等。

第二节第二节生物圈的结构生物圈的结构地球上生物的分布，不仅占有广阔的水平空地球上生物的分布，不仅占有广阔的水平空地球上生物的分布，不仅占有广阔的水平空地球上生物的分布，不仅占有广阔的水平空间，而且还在垂直方向上有着一定的延伸，因此间，而且还在垂直方向上有着一定的延伸，因此间，而且还在垂直方向上有着一定的延伸，因此间，而且还在垂直方向上有着一定的延伸，因此生物圈是个立体的圈层。

生物圈是个立体的圈层。

生物圈是个立体的圈层。

生物圈是个立体的圈层。

一、垂直准正态分布式结构垂直准正态分布式结构从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分从生物圈的垂直结构来看，具有垂直准正态分布式结构的特征。

布式结构的特征。

所谓垂直准正态分布所谓垂直准正态分布，是指在垂，是指在垂直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下直方向上，集中分布在某一范围内，而向上和向下都逐渐减小。

都逐渐减小。

地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：

地球上生物的分布，具有准正态分布的特征：

生物集中分布在平均海平面附近，从海平面向上或生物集中分布在平均海平面附近，从海平面向上或者向下随着高度或深度的增大，生物的种类和数量者向下随着高度或深度的增大，生物的种类和数量依次减少。

依次减少。

生物圈的垂直准正态分布式结构在海洋里在海洋里，随着深度，随着深度的增大，生物种类与数的增大，生物种类与数量逐渐减少。

生物种类量逐渐减少。

生物种类与数量有随距海平面距与数量有随距海平面距离增大逐渐减少的规律。

离增大逐渐减少的规律。

在陆地上在陆地上，生物的，生物的种类与数量随高度的增种类与数量随高度的增加而减少。

陆地上生物加而减少。

陆地上生物集中分布于低海拔的范集中分布于低海拔的范围内，随着海拔高度的围内，随着海拔高度的增大，生物的种类与数增大，生物的种类与数量逐渐减少。

量逐渐减少。

综上所述，我们可综上所述，我们可以用一个简化的图以用一个简化的图式来表示式来表示生物圈的生物圈的垂直结构垂直结构。

从整体。

从整体上看，类似正态分上看，类似正态分布，可以称为布，可以称为准正准正态分布模式。

态分布模式。

因此因此生物圈的垂直结构生物圈的垂直结构可以叫做垂直准正可以叫做垂直准正态分布式结构态分布式结构二、水平连续不均匀结构二、水平连续不均匀结构生物的水平分布具有以下两个特征：

连续生物的水平分布具有以下两个特征：

连续性和不均匀性。

性和不均匀性。

连续性：

连续性：

是指地球表面任何一个地方都有生物是指地球表面任何一个地方都有生物分布，生物在地球表面的分布是连续的。

分布，生物在地球表面的分布是连续的。

不均匀性：

不均匀性：

尽管极端干旱的沙漠和在极端寒冷尽管极端干旱的沙漠和在极端寒冷的极地地区，生物稀少，但仍然有生物的存在。

的极地地区，生物稀少，但仍然有生物的存在。

可以说，生物圈是个连续的圈层。

当然，这个可以说，生物圈是个连续的圈层。

当然，这个圈层不是一个很均匀的圈层，圈层不是一个很均匀的圈层，生物在地表的分生物在地表的分布是不均匀的。

布是不均匀的。

鉴于生物的地表的水平分布具有鉴于生物的地表的水平分布具有连续性和连续性和不均匀性不均匀性的特点，的特点，可以认为生物圈具有水可以认为生物圈具有水平连续不均匀结构。

平连续不均匀结构。

三、三、多级嵌套结构多级嵌套结构从系统学的角度来考察生物圈的结构便不难发现，生物圈具有多级嵌套结构。

前面在讨论生物圈的组成时，已经阐述了生物圈由多级不同的系统组成。

这些系统不是并列拼凑在一起的，而是在空间上相互交叉、叠置，并且相互联系、相互作用的。

比如，可以认为生物圈由海洋生态系统与陆地生态系统组成，但海洋生态系统与陆地生态系统并不是截然分开，毫不联系的。

从空间上用一个词来表示，就是“嵌套的”。

对次级生态系统来说，也是如此。

四、结构特性上面讨论了生物圈的结构特征上面讨论了生物圈的结构特征,即生物圈具有垂即生物圈具有垂直准正态分布式结构、水平连续不均匀结构和直准正态分布式结构、水平连续不均匀结构和多级镶嵌结构。

从对生物圈结构的分析多级镶嵌结构。

从对生物圈结构的分析,可以可以总结出以下生物圈的结构特性总结出以下生物圈的结构特性:

亲岩性、亲水亲岩性、亲水性、亲气性、亲光性、温控性。

性、亲气性、亲光性、温控性。

1、亲岩性：

陆地生物量与生产率大于海洋，近地面生物量与生产率大于高空，近岸海域生物量与生产率大于远离陆地的大洋，说明生物圈的亲岩性。

反映了岩石圈对于生物圈的重要影响：

是生物的支撑，是生物营养物质的来源。

2、亲水性：

湿润地区的生物量与生产率大于旱地，沿海地区的生物量与生产率大于内陆地区，表明生物圈结构上的亲水性，反映水圈对于生物圈的重要影响。

3、亲气性：

生物圈的垂直准正态分布结构，在一定程度上反映了生物圈结构上的亲气性，因为海平面附近空气最充足，向高空、向地下和水下，空气都变得稀薄。

4、亲光性：

生物量和生物生产率，地表大于地下，海面大于水下，在一定程度上反映了生物圈结构上的亲光性，因为地表的光强大于地下、水下，水深或者埋深越大光强越小。

亲光性反映了太阳辐射对于生物生长发育的重要性：

生物的生产率的高低，生物的生产率的高低，取决于光合作用的强弱。

没有光，生物就取决于光合作用的强弱。

没有光，生物就无法进行光合作用，也就没有生物的生产，无法进行光合作用，也就没有生物的生产，更谈不上生物量的多少了。

更谈不上生物量的多少了。

5、温控性：

是指生物圈的结构特征受到温度分布控制的性质。

赤道、热带地区的生物量与生产率大于极地寒冷地区，表明生物圈结构上的温控性，反映了温度或者热量对于生物的影响。

生物的地带性分布规律，就很好地说明了这一性质。

nn生物的分布具有生物的分布具有地域分异地域分异的特点。

的特点。

所谓地域分异所谓地域分异,是指地球上的动、植物随着自然环境的空间地理是指地球上的