生命科学导论课件06.pdf

第六章 生态系统与生态平衡 论 论 导 导 学 学 科 科 命 命 生 生 第一节 生态系统 第二节 人口、资源与生态平衡 生命科学与技术学院 袁明雄 ymingx@mail.hust.edu.cn 第一节生态系统第一节生态系统 ●生物圈2号（Biosphere 2） 生物圈2 号是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工 生态循环系统，因为把地球本身称作生物圈1 号而得此名。 生物圈2 号的目的是在密闭状态下进行生态与环境研究，帮助人类了 解地球是如何运作，并研究在仿真地球生态环境的条件下，人类是否适合 生存的问题。 为了尽量贴近自然环境，该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外 界的不同地理区间，通过一定的人工处理再利用。例如，实验用的海水是 将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。 a. 生物圈2 号概况 生物圈2 号占地1.28公顷，地上部分为涂有粉剂的立体钢架构型，配 有双层玻璃窗板；地面部分为焊接不锈钢板，并用钢垫密封。总体积约为 3 。内部主要由多种生态群落区和两个大气扩张室（也称作“肺” ） 180,000m 组成。还设有能量中心和冷却塔等设施。 生命科学与技术学院 袁明雄 第一节生态系统第一节生态系统 b. 生物圈2 号内的生态群落 生物圈2 号有5个野生的生物群落（热带雨林、热带草原、海洋、沼 泽和沙漠）和2 个人工生物群落（集约农业区和居住区）。 生物圈2 号以地球北回归线和南回归线间的生态系统为样板，分别由 美英生物和生态学家设计而成。 圈内共有约4,000 个物种，其中动物 （包括：软体、节肢、昆虫、鱼 类和两栖、爬行、鸟类、哺乳等）、植物 （包括浮游、苔藓、蕨类、裸 子和被子等）约3,000 种，微生物 （包括细菌、粘菌、真菌、微藻等）约 1,000 种，它们分别来自澳大利亚、非洲、南美、北美等地。 生物圈2 号中选择植物的标准主要考虑动物消费者的生命保障、分类 多样性、物理参数、植物的可利用程度和美学价值。为了适应达尔文的自 然选择过程，植物种类开始时比系统能支撑的要多一些，这样可以补偿物 种的遗失或灭绝，并最终促进系统的持续稳定。 为了保护各个群落不受环境胁迫，在其周围种植了耐性强的植物。 生命科学与技术学院 袁明雄 第一节生态系统第一节生态系统 c. 生物圈2 号实验历程 1991 年9 月26 日，4 男4 女共8 名科研人员首次进驻生物圈2 号， 1993 年6 月26 日走出，停留共计21 个月，在各自的研究领域内均积累 了丰富的科学数据和实践经验。 来自英国、墨西哥、尼泊尔、南斯拉夫和美国等5 国的4 男3 女共 7 位实验人员在对首批结果进行评估并改进技术后，于1994 年3 月6 日 二次进驻，工作10 个月后于1995 年1 月走出。 他们在这期间对大气、水和废物循环利用及食物生产进行了广泛而系 统的科学研究。 生物圈2 号是世界上最大的封闭式人工生态系统。它使人类首次能够 在整体水平上研究生态学，从而开辟了了解目前地球生物圈全球范围生态 变化过程的新途径。更为重要的是，它将作为首例永久性生物再生式生态 保护系统的地面模拟装置而有可能应用于人类未来的地外星球定居和宇宙 载人探险。 生命科学与技术学院 袁明雄 第一节生态系统第一节生态系统 d. 生物圈2 号的评价 大量证据表明，火星土壤和月球表土经过一定生物和化学技术处理后 可以用作潜在的植物栽培基质，这样就使得生物再生式生命保障系统在空 间居住地的应用比需要地球资源的装置要经济得多。但是到目前为止，在 生物再生式生