环境生态学绪论

环 境 生 态 学Date 1 生态学 教学内容n 第一章 绪论n 第二章 生物与环境 n 第三章 种群生态学n 第四章 群落生态学n 第五章 生态系统生态学n 第六章 生态系统服务与主要生态系统功能n 第七章 受损环境生态防治 n 第八章 生态系统退化与恢复 n 第九章 生态评价与生态管理 n 第十章 生态监测 Date 2第一章 绪 论n 什么是 生态学 （ Ecology）？n 生态学的 研究对象及分支学科n 什么是环境生态学？n 生态学的 发展简史n 环境生态学前沿Date 3第一节 环 境环境定义： 生物有机体周围一切环境因素的总和。 可分为自然环境和人工环境。Date 4n 环境生态学导论环境生态学导论Date 5一、自然环境（一）自然环境分类 大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、 生物圈n 1、 大气圈大气圈 u 约一千多公里厚 u 对流层 直接构成生物气体环境，约 16kmu 含有生命所必需的物质，如 CO2、 O2等u O3层对整个地球上的生物有保护作用 n 2、 水圈水圈 u 地球上所有水体的总和， 包括地表水、地下水、气态水和固态水。 u 约为地球总面积的 71%，特点是淡水资源不足，分布不均匀。 u 水是生物所需营养物质的载体Date 63、 岩石圈岩石圈 u 地球表层 30 40km厚的地壳u 岩石圈中贮藏着丰富的化学物质，是植物生长所需要的矿质营养的宝库 u 矿质营养溶解底下水到达土壤，再经植物的根部吸收到植物体内4、 土壤圈土壤圈 u 覆盖在陆地表面及水层下的一层很薄的 土壤圈层u 植物、动物和微生物生存的重要基础（营养吸收、固定） 5、 生物圈生物圈 u 地球上有生命的圈层 u 生物最密集的地方是陆地表面和水表面下各约 100m的范围Date 7（二） 环境的级别n 地球环境之下，可分为区域环境、生境和小环境等。地球环境之下，可分为区域环境、生境和小环境等。 1、 区域环境区域环境 n 在地球表面不同地区，由于 5个自然圈层互相配合的情况有较大差异，形成不同的区域环境。如：江河湖海，陆地、平原、高原等。2、 生境生境 n 植物的分布与生境的关系十分密切，在分布区中心，数量最多，生长最旺盛。 具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境3、小环境n 接触生物个体表面或个体表面不同部位的环境 n 如植物根系周围的土壤环境，叶片表面的大气环境，树冠周围的局部环境等Date 8n 二、人工环境二、人工环境n 可分为广义的人工环境（有人为因素在内的自然环境）和狭义的人工环境 （在人工控制下的环境）。 Date 9第二节 环境问题一、温室效应一、温室效应 大气中的 CO2气体和水蒸汽等，对太阳辐射有强烈的吸收作用，使地球温度保持在 15 左右，这属 “ 自然温室 ”效应。人类的活动引起空气中某些成分的变化，打破原有的平衡状态 如：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟氯烃化合物、臭氧等气体 对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的，对于从地面射出的长波辐射强烈吸收，使地表辐射的热量留在了大气层内，提高了地表的温度，称为 “温室效应 ”。Date 10二、臭氧层破坏二、臭氧层破坏在大气污染以前，臭氧水平分布状况变化很小。近几十年来，由于环境污染，臭氧层的动态平衡遭到破坏，同温层中臭氧浓度呈减少趋势，地球上空出现臭氧空洞，且臭氧空洞还在逐年扩大三、生物多样性锐减三、生物多样性锐减生物多样性包括： 生态系统多样性 物种多样性 遗传多样性 n 生态系统多样性最重要，它是物种和遗传多样性的保证n Date 11四、水土流失四、水土流失 水土流失已成为当今世界重大的环境问题之一，对经济的持续发展构成了严重威胁。据统计，全世界目前水土流失面积达 25亿公顷，占全球耕地、林地和草地总面积的 29%。 水土流失包括 “三大损失 ”和 “六大危害 ”： 水分损失、洪涝灾害和旱灾交织 土壤损失导致土壤薄层化和泥砂淤积，生态灾难加剧。据联合国环境署（ UNEP）的统计，全球每年因水土流失而损失的土壤量达 600亿吨，如果以土层平均厚度 1米计算，只需 809年，全球耕地土壤将侵蚀殆尽 土壤养分损失导致土壤贫瘠化和河流盐碱化、湖泊富营养化 Date 12五、土地退化和沙漠化 土壤退化的根本原因是土壤侵蚀，常见的土壤侵蚀除上述的水土流失、土壤沙漠化外，还有地力衰退、土壤盐碱化和沼泽化等。 目前，全球范围内的土壤退化已威胁到生物圈的未来，对人类的生存构成威胁。据统计，全世界土地养分亏缺的面积为 29.9亿 ha，占陆地总面积的 23%。中国的地力衰退地很严重，有 2 3的耕地属于中低产水平。Date 13六、淡水资源短缺和水质污染 我国水资源总量为 2.8亿 m3,居世界第六位 ,人均占有量 2340 m3,排世界第 109位 ,仅为世界人均占有量的 1/4,被列为世界 13个贫水国家之一。 水利用率低下，以农业为例，生产一吨粮食耗水 1330 m3，高出发达国家 300-400m3。 2005年 1月份监测显示，长江、黄河、淮河等七大江河水系劣 类水质占 28.4%。水污染已出现由支流向主干延伸、由城市向农村蔓延、由地表水向地下水渗透、由陆地向海域发展的趋势。 七大水系主要污染指标是高锰酸盐指数、氨氮和石油类。按污染程度由轻到重的次序是： 珠江、长江、松花江、淮河、黄河、辽河和海河。Date 14七、大气污染和酸沉降 目前，空气污染和酸沉降危害难以控制。 一是大气污染愈演愈烈。据统计，全球二氧化硫的排放量 1.5亿吨，其中发达国家排放量有所下降，但氮氧化物和碳氢化合物的排放量有所增加。 二是酸沉降加剧。废气、烟尘和粉尘污染了清洁的大气，形成酸沉降。酸沉降主要有两种方式：湿沉降（酸雨、酸雪、酸雾等）和干沉降（气溶胶、悬浮微粒）。目前，世界上已出现三大酸沉降区，即北美、欧洲和我国西南部，并常出现超过了植物耐受极限 (pH3.0 3.2)的酸沉降。Date 15八、热带天然林消退 占世界森林面积 45%的热带林遭到了严重破坏。对全球生态环境和生物多样将产生极大的影响。九、化学污染威胁人类健康 农药、化肥、重金属等化学污染，沿着食物链进入人体，使人类疑难杂证增多，引发癌症，影响人类生存。Date 16十、正确认识环境问题 环境是人类生存所依赖的资源库 环境问题是社会发展进步的产物 环境问题是相互联系和相互制约的 （从循环角度去考虑） 人类是解决环境问题的决定因素Date 17生态学 （ Ecology） 定义n 生态学（ Ecology） 是研究生物与其环境之间相互关系的科学。 “Ecology” 来自希腊文 “Oikos”(住所 ,栖息地 )和“Logos”(学问，研究 )，亦即生态学在创建之初就表达为研究生物有机体与其栖息场所之间相互关系的科学。上述生态学的定义是德国生物学家赫克尔（ Haeckel,1866） 首次提出的。这是生态学至今最为全面的定义。但是首先使用 “Ecology”一词学者是亨利 .索瑞（ Henry Thoreau,1858)。 第三节 环境生态学产生和发展趋势Date 18生态学 （ Ecology） 定义n 科学的自然史 -英国生态学家 -埃尔顿 (Charles Elton, 1927)n 生态学是研究生物的形态、生理和行为上的适应性的科学 前苏联 -克什卡洛夫（ ， 1945）n 生态学是研究有机体的分布和多度的科学 澳大利亚 -安德列沃斯（Andrewartha, 1954）n 生态学是研究决定有机体的分布与多度的相互作用的科学 -加拿大克雷伯斯（ Krebs,1972,1978,1985）n 生态学是研究生态系统的结构与功能的科学 美国 -奥德姆（ Odum, E., 1959,1971）（ 生态学基础 Fundamentals of Ecology,1971 ）n 生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学（马世骏 ）Date 19生态学研究对象n 传统的生态学要在有机体（ Organism）、 种群（ Population）、 群落（ Community） 和生态系统（ Ecosystem） 水平上探索生命系统的奥秘。因此，生态学是以生物个体、种群、群落和生态系统甚至是生物圈（ Biosphere） 作为它的研究对象。 Date 20生态学的层次分 细 组 器 个 种 群 生 生 子 胞 织 官 体 群 落 态 物 系 圈 统Date 21生态学的分支n 按生命层次：分子（基因）、细胞、器官、个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈和全球生态学。n 生物分类：动物、植物、微生物、昆虫、鱼类等；n 按栖所：淡水、海洋、河口、陆地、森林、草地、荒漠等；n 边缘科学：数学生态学、化学生态学、进化生态学、生理生态学、经济生态学、生态经济学、环境生态学；n 应用生态学：农业、渔业、污染生态学等。Date 22景观及生物圈水平的生态学n 景观 (Landscape)和景观生态学 (Landscape ecology) 景观 : 由若干生态系统组成的异质区域 (heterogeneous area), 这些生态系统构成景观中明显的斑块 (patches), 这些斑块称景观要素 (landscape elements)。 景观生态学 : 研究景观结构及其过程 ( landscape structure and processes) 的科学 。n 生物圈 (biosphere)和全球生态学 (Global ecology) 生物 圈 : 地球上全部生物和一切适合于生物栖息的场所。 它包括岩圈（ lithosphere） 的上层、全部水圈（hydrosphere） 和大气圈（ atmosphere） 的下层。 全球生态学 : 研究生命系统和行星系统相互关系的科学。Date 23生态学的发展史n 生态学的萌芽时期（公元 16世纪以前） n 生态学的建立时期（公元 17世纪至 19世纪） n 生态学的巩固时期（ 20世纪初至 20世纪 50年代） n 现代生态学时期（ 20世纪 60年代至今）Date 24生态学的萌芽时期n 以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。Date 25生态学的建立时期n 欧洲文艺复兴时期开始，欧洲科学探索活动再度兴起，崇尚科学调查与科学实验。一些生态学的理论开始形成。生态学达到一呼即出的境地。1866年 Heackel 提出 Ecology一词，并首次明确生态学的定义。Date 26生态学的巩固时期 这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。形成几个著名的生态学派（四大学派）。 北欧学派：由瑞典 乌普萨拉 （ Uppsala） 大学的 R. Sernauder创建。以注重群落分析为特点。 法瑞学派：代表人为 J. Braun-Blanquet. 把植物群落生态学称为 “植物社会学 ”，用特征种和区别种划分群落类型，建立严密的植被等级分类系统。常被称为植被区系学派。1953年后，与北欧学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。 英美学派：代表人为 F.E.Clements 和 A.G.Transley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。 前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态、植被地理与植被制图工作。 Date 27现代生态学时期 研究层次上向宏观和微观两极发展：生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。 研究手段的更新：自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、 “3S”（ 全球定位系统（ GPS）、 遥感（ RS） 与地理信息系统（ GIS）、 生态建模，系统论引入生态学。 研究范围的拓展：结合人类活动对生态过程的影响 ,从纯自然现象研究扩展到自然 -经济 -社会复合系统的研究 .Date 28环境生态学的目的任务n 环境生态学的目的是指导人与生物圈（既自然、资源与环境）的协调与发展。 Date 29环境生态学主要研究领域n 1、 人为干扰下生态系统内在变化机理和规律n 自然生态系统受到人为的外界干