《生态学》第6章：应用生态.ppt

第六章 应用生态学,第一节 环境问题 一、环境问题的实质 二、全球性的环境问题 三、生态环境的变化 第二节 资源问题 一、自然资源的概念与分类 二、能源 （自学） 三、土地资源（自学） 四、水资源（自学） 五、生物资源（自学） 第三节 农业问题 （自学） 第四节 人口问题（自学）,第六章 应用生态学,第一节 环境问题 人类的生活，生产和一切活动都和自然环境分不开，和生物界密切相关。（生物和环境间的关系） 人类创造了丰富的物质文明和精神文明的同时，也对其赖以生存环境造成了一定程度的破坏，局部地区变得不适宜于人类的生存。特别是毁灭性的资源利用、掠夺式的能源开发以及工农业生产带来的环境污染，引起了人类社会的严重不安。为了保护人类的生存环境和生物的延绵不息，有利于持续利用自然资源，以获得更大的经济效益和社会效益，人们必须掌握和运用生态学知识，认识和改造自然，管理好周围的环境。,人类的生活，生产和一切活动都和自然环境分不开，和生物界密切相关。（生物和环境间的关系） 人类创造了丰富的物质文明和精神文明的同时，也对其赖以生存环境造成了一定程度的破坏，局部地区变得不适宜于人类的生存。特别是毁灭性的资源利用、掠夺式的能源开发以及工农业生产带来的环境污染，引起了人类社会的严重不安。为了保护人类的生存环境和生物的延绵不息，有利于持续利用自然资源，以获得更大的经济效益和社会效益，人们必须掌握和运用生态学知识，认识和改造自然，管理好周围的环境。,第六章 应用生态学,第一节 环境问题 一、环境问题的实质 二、全球性的环境问题 三、生态环境的变化 第二节 资源问题 一、自然资源的概念与分类 二、能源 （自学） 三、土地资源（自学） 四、水资源（自学） 五、生物资源（自学） 第三节 农业问题 （自学） 第四节 人口问题（自学）,一、环境问题的实质,当今的环境问题已构成对人类生存环境的严重威胁。环境问题可以分为两类：1、环境污染：是指人为排放的有害有毒物质，破坏了环境的生态平衡，改变了原来生态系统的正常结构和功能，恶化了工农业生产和人类生活环境。污染物质又沿着食物链转移，富集而后进人人体，危害人类健康。2、生态环境的破坏：由于对自然资源的不合理开发利用而引起，突出表现在植被破坏，水土流失，土壤侵蚀和沙漠化、地面沉降等方面，造成生态失调，生物生产量急剧下降。,这两类环境问题常常是相互影响，形成复合效应，造成更大的危害。一般说采，发达国家以环境污染问题为主，发展中国家更多的是生态环境的破坏。以一个国家而言，城镇工业区以前者为主，而农村山区以后者为多。 我国是一个发展中的社会主义国家，同时存在着这两类环境问题，而且都相当严重。以发达国家环境污染发展过程作为借鉴，应该有充分的预见性，及时采取措施，以避免出现环境危机和付出高昂的代价。,第六章 应用生态学,第一节 环境问题 一、环境问题的实质 二、全球性的环境问题 三、生态环境的变化 第二节 资源问题 一、自然资源的概念与分类 二、能源 （自学） 三、土地资源（自学） 四、水资源（自学） 五、生物资源（自学） 第三节 农业问题 （自学） 第四节 人口问题（自学）,二、全球性的环境问题,(一)温室效应与气候变暖 二氧化碳和悬浮粒子都是大气中的自然组分，是决定地球温度以至气候的关键因素。有相当多的证据说明，人们向大气层输送的二氧化碳和悬浮粒子已影响了气候，未来将更趋严重。 温室效应 在大气层中，二氧化碳像温室的玻璃顶罩一样，对光辐射是透澈无阻的，到达地球的大部分光线被吸收并通过各种方式转化为热量，热量最后以热辐射形式从地球再辐射出去。二氧化碳能够阻挡热辐射的通过。大气中的二氧化碳越多，热外流越受阻，从而地球温度也升得更高，这种现象称为温室效应。除二氧化碳以外， 大气中的甲烷、氮氧化合物等气体浓度的增加，都能引起类似的效应，但在全球增温作用中以二氧化碳为主，约占60%以上。,悬浮粒子 当太阳辐射射向大气层时，有一部分从云的上表面、烟雾层、尘埃粒子等物质上反射向太空，悬浮粒子越多，大气层反射越多，地球上获得能量越少，温度越低。气候学家指出，地球的正常反射率大约为3738%，每增加l % 就能使地球的平均温度下降约1.7。现实生活证明，异常火山的活动增加尘埃在大气层中停留的时间与较冷的温度相关。 从20世纪40年代至60和70年代，在北半球悬浮粒子的增加，平均温度下降了，消除了二氧化碳增加的温室效应。悬浮粒子在到达南半球之前会在大气层中沉降下来，人们观察到变冷趋势只存在于北半球。,气候变暖 自从工业革命开始，越来越多的二氧化碳通过燃烧矿物燃料、从事农业开垦、砍伐并焚烧森林而进入大气，使大气中的二氧化碳浓度逐渐升高。据测算，目前，大气中二氧化碳浓度正以每年1.5ppm的速度增加。与此相适应的是从上世纪80年代到本世纪40年代世界平均气温升高了约0.4。在南半球测量表明，早在40年代所观察到的变暖趋势至今未见减弱。,目前世界所排放的二氧化碳的一半以上被海洋吸收，但海洋吸收碳的容量是有限的，今后海洋吸收二氧化碳的比例将逐渐减少。由于气候变暖，海洋表层水的温度亦将增高，其吸收二氧化碳的能力势必减弱，故今后大气中二氧化碳的浓度将增加更快。另外，很多国家以煤为主的能源结构在短期内不可能有重大改变，燃煤所排放的二氧化碳也不可能减少，随着这些国家工业化的发展，燃烧量还将逐渐增加。按目前的增加速度，估计到2030年，大气中二氧化碳的浓度将从现在的350ppm提高到570ppm，其增温作用将持续许多世纪。因此，尽管目前对全球气候变化还有各种争论，但多数学者对全球变暖的总趋势是比较肯定的。,全球气候变暖的危害 a、今后大气中二氧化碳增加一倍，全球平均气温将上升1.54.5。而地面温度的上升随着纬度的增加而增加，在纬度40度的地区接近全球的平均值，在赤道地区只升高平均值的一半左右。两极地区却比平均值高3倍左右。 b、因此气温升高不可避免地使南极冰层部分融解，引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果今后一个世纪海平面上升1米，直接受影响的土地约500万平方公里，人口约10亿，耕地约占世界的1/3。,气候变暖的危害,c、由于全球气温升高，气候带北移，湿润区和干旱区将重新配制. d、气候变暖，海平面上升，一部分沿海城市可能要内迁，同时大部分沿海平原将发生盐碱化或沼泽化，不适于生产。 e、对江河中下游地带也将造成灾害，造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁加剧，江河下游的环境恶化。,预防措施：减少二氧化碳排放，是降低温室效应，抑制全球变暖的直接措施。途径主要有两条， 一是改进能源结构，二是提高能源效率。除了化石燃料以外，非化石能源方面以水能资源和核能资源开发最为广泛。提高效能，不仅能减少二氧化碳的排放量，也是生产发展的重要措施之一。提倡植树种草，保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积，增强对二氧化碳的吸收能力。,(二)臭氧层的破坏 在大气层的上部，位于地球上空2540千米的大气平流层中的臭氧能阻止过量的紫外线到达地球表面，是地球的一个保护层。臭氧层的存在是由紫外线促使形成的，它使一些氧分子裂成游离的氧原子，并和另一些氧分子结合成臭氧(03),同样也可使臭氧裂变成氧气。 多年来的研究表明，平流层臭氧减少1%，紫外线对地球表面辐射量将增加2%，紫外线辐射能被蛋白质或核酸吸收，并破坏其化学键，因此对生物有极大的杀伤力，并可能引起突变。1985年发现南极上空出现臭氧“空洞”，并经卫星证实。,臭氧的减少是人类活动造成的，已知从大气下层扩散到平流层的某些污染物，对臭氧有破坏作用，尤其是氯原子能催化臭氧的分解，一个氯原子能分解数百万臭氧分子，因而打破了臭氧的自然平衡。到达平流层的氯的重要来源是人们排放的氯氟烷烃(简称CFC)和含溴卤代烷烃(哈龙)。如氟利昂(CFCl3)，用于火箭发射,也应用于冷冻机、电冰箱及高级电子元件作清洁剂。除了上述两者以外，四氯化碳也是自由氯的另一个重要来源。此外，超音速飞机，汽车废气以及氮肥产生的氮氧化合物也能分解臭氧。,针对臭氧层的破坏问题，国际上开展了一系列的保护活动，1977年通过保护臭氧层行动世界计划，并成立了“国际臭氧层协调委员会”。1985年通过的保护臭氧层维也纳公约，明确了保护臭氧层的原则。1987年9月，23个国家又协议通过了要求各国积极参加的消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，对5种CFC和3种哈龙的生产和消费作了限制规定。我国已参加了维也纳公约，并且表示考虑在适当的时候参加签署蒙特利尔议定书。我们相信，通过国际的协调和各国的努力，能够有效地保护臭氧层，以改善全球生态环境，以利于生物和人类的生存和发展。,(三)烟雾事件 由工厂和汽车排放的有害气体，在一定的气候条件下形成烟雾，对生物和人类造成毒害，称为烟雾事件。按理说，汽油是一种碳氢化合物，燃烧时生成二氧化碳和水，但是汽油在汽车内燃机汽缸中燃烧的结果并非如此。汽油未完全燃烧，排出了许多有害气体，例如氧氮结合生成各种氧化氮，一氧化碳及各种碳氢化合物；如果用铅作为反爆添加剂的话，又可能产生铅污染，而其毒性效应主要是通过氧化氮和碳氢化合物之间的反应而加剧的。,光化学烟雾 是以汽油作动力燃烧以后，出现的一种新型空气污染现象。烟雾一般发生在相对湿度较低的夏季晴天，高峰出现在中午，而夜间消失。研究表明，这种烟雾是在强太阳光作用下，大气中的碳氢化合物和氮氧化合物之间发生化学反应而形成的。在这个反应过程中光提供了能量，故称光化学烟雾。而后在50年代和60年代在其他城市也出现过光化学烟雾的危害。,在正常情况下，气温则随近地面的高度的增加而降低，靠近地面的暖空气上升，把污染物往上带，并把它们扩散到更高的高度。而在逆温时，冷空气流入暖空气之下方，城市上空形成暖逆温层，阻碍了下层冷空气的上升，污染物停留在靠近地面的冷空气中。这种逆温现象的作用，可能由于局部地形而加强，产生这类公害事件不能归罪于气侯条件，关键还在于控制大气污染。,(四)酸雨 是由于大气中 二氧化硫和一氧化氮，在强光照射下,进行光化学氧化作用，并和水汽结合而形成，酸雨中所含的酸主要是硫酸和硝酸，这些强酸在雨水中解离，使雨雪的酸碱度下降，一般pH值小于5.6的雨水称为酸雨。对大地江河水域、森林、农作物等造成严重的危害。,调查表明， a、水中pH值降至6以下时，湖泊中的鱼类、浮游生物及底栖动物的种类和数量就受到影响。pH5.8时某些小型鱼类和甲壳类就已消失。这是因为酸水可使水化学发生变化，使水体底部的有毒金属变成可溶性物质而释放出来，对水生生物产生毒害。 b、酸雨能直接伤害植物，1%浓度的二氧化硫能使棉花、小麦和豌豆等农作物明显减产。酸雨主要是使土壤酸化，影响微生物数量和群落结构，抑制硝化细菌、固氮细菌等的活动，使有机物的分解、固氮过程减弱，因而土壤肥力降低，生物生产力明显下降。 c、酸雨对人体也常带来不利的影响，据分析，酸雨中含有少量的汞和镉等重金属，这些有毒的金属会通过水体和土壤进入动物和植物体内并逐步累积起来然后再随着食物链进入人体，对人类健康构成严重威胁。,大气污染最严重的莫过于二氧化硫的污染，自从产业革命开始，随着工业的发展，燃烧化石燃料排放的二氧化硫不断增加。我国降水酸度由北向南逐渐加重，长江以北酸雨较少，江南酸雨较多，并有连成片的趋势。华东、西南地区已普遍发生酸雨。 控制和消除酸雨的危害，最根本的措施是限制二氧化硫和一氧化氮的排放量，改进能源结构，依法加强管理，净化大气以改善生态环境。,(五)有毒物质的污染 有毒物质是指对自然生态系统和人类健康有毒害作用的物质，排放到环境之中而引起危害，这些物质都是社会生产和生活过程中的产物，如工业三废、农药化肥、放射性物质等。 1、在工业生产过程中，来加处理而排放的废渣、废气和废水，污染了环境，排放三废最严重的是化工、冶金和轻工业等部门。发生在日本的水俣病，就是一家工厂把含汞的废水，废渣排入水俣湾，汞进入鱼虾体内，猫，鸟等动物和人因吃鱼虾而引起甲基汞的慢性中毒，因而得病。1953年开始发现此病，病人手脚麻木、听觉失灵，运动失调，严重时呈疯癫状态，直至死亡，人称水俣病。,2、人们为防治病虫害和消灭杂草，在农业生产上广泛应用杀虫剂和除草剂，同时又大量使用化肥来捉高土壤肥力，这在一定条件下能达到目的，但从长远利益看，却给人类自己带来危害。 DDT是易于扩散的化学物质，在远离使用地点的南极，企鹅等动物体内也发现了它，这就证明DDT已进入了全球性的生物地化循环，散布到了全世界。当人们用喷雾方式使用DDT时，实际上只有5%落到植物体上，而有一半以上散布在大气之中，其余将落到土地上，而后流人江河海洋。,由于DDT的化学性质与脂肪相类似，因而很容易积累于生物体内，特别是在水域，通过食物链而逐级浓缩，因分解缓慢，常可积累到毒害的程度。如美国长岛海边盐沼地带，多年来喷撒DDT以灭蚊，水生动物体内DDT的残留量逐级增高，直到食鱼的银鸥体内已高达75.5ppm，已从海水含量扩大了150万倍。根据对各大洲人体脂肪的抽样分析，发现人体脂肪组织中已普遍含有DDT。DDT在生物体内高度富集，常引起死亡或影响其生殖。 3、随着核武器试验和原子能的利用而产生放射性元素的污染，在各地屡有发生。当它们释放到环境中之后，可能产生积累和浓缩使生物和人类受到危害。,第六章 应用生态学,第一节 环境问题 一、环境问题的实质 二、全球性的环境问题 三、生态环境的变化 第二节 资源问题 一、自然资源的概念与分类 二、能源 （自学） 三、土地资源（自学） 四、水资源（自学） 五、生物资源（自学） 第三节 农业问题 （自学） 第四节 人口问题（自学）,三、生态环境的变化,(一)水土流失 水资源和土壤资源都是人类和生物界生存所不可缺少的基本环境条件。但由于人口激增、自然资源不合理的开发、森林植被破坏，引起了水土流失。含有养分的表土被冲刷而变得贫瘠，江河湖泊水库的泥沙淤积，河床抬高，影响交通运输和经济发展，旱涝灾害增加，生态环境恶化。,目前全世界平均每分钟有20公顷森林被破坏，有10公顷土地沙化，有4.7万吨土壤被侵蚀。我国表土流失量每年约50亿吨，是世界上水土流失最严重的国家之一，年流失氮、磷、钾肥约4000万吨。我国水土流失最严重的的地区是黄土高原，全区总面积约54万平方千米，水土流失面积占了90%。长江流域水土流失也正在加剧。我国每年注入海域的泥沙量为20亿吨左右，占世界总量的13.3%，其中黄河占60%，居世界河流之首。 解决水土流失必须采取工程措施与生物措施相结合的综合治理。根本办法是修梯田，筑坝地，植树种草，以增加植被，合理配制林地、草地、牧场和农田，建立农林收结合的生产体系，才能相得益彰，提高效益。,（二）沙漠化 土地沙化是当今世界性的环境问题，发展中国家尤为突出。地球陆地面积为149亿平方千米，其中三分之一属于干旱、半干旱地带，受到沙漠化的威胁。我国也是受沙漠化危害较深的国家之一。中国科学院兰州沙漠所的研究表明，我国北方地区沙漠、戈壁、沙漠化土地面积共有149万平方千米，占国土面积的重5.5%，其中沙漠化土地面积有17.6万平方千米；潜在沙漠化土地面积15.8万平方千米。,治理沙漠化，应该以生态学和经济学原理为指导进行综合治理，在体制上把治理沙漠化与加强国土整治和保护自然环境统一起来，采取治理与预防相结合，以预防为主的方针。最有效的措施是 发展植被、改善生态环境。治理沙漠化危害最根本的办法是培植固沙植物，育林封沙。我国还制定了宏大的规划，建设“三北”防护林体系，其范围包括西北大部分，华北北部和东北西部，地跨12个省，市，自治区，面积达389万平方千米，全长7000多千米，对我国北方广大地区生态环境的改善和生产事业的发展起着巨大的促进作用。,(三) 地面沉降 地面沉降是一种严重的地质灾害，也是一个生态环境问题。其危害性大致有下列几方面：1.使河流泄洪不畅，造成洪涝灾害；2.地面沉降易使建筑物地基失稳、下沉，使构筑物遭受破坏，也易使地下管道变形、破裂而危及地下工程。3.临近海滨的地面沉降，容易引起海水入侵、土地盐碱化。 引起地面沉降有自然因素和人为因素两方面。自然因素引起的地面沉降往往要在较长时间内才能看出其影响，而人为因素引起的地面沉降则要显著得多。长期过量抽取地下水，改变了原采的水动力条件，因而引起地面沉降。开采石油、天然气、固体矿产而形成面积较大的采空区，都可能引起地面沉降。,防治地面沉降灾害的主要措施：1、要有计划地开发地下水资源。由于过量超采地下水是导致地面沉降的主要原因，因此关键措施是节制地下水的开采。2、大范围补充地下水资源；对地下气、液、固体资源的采空区要及时填充；尽量减轻沉降中心区的负载等等。3、采取有效措施调整沿海地区的发展规划和布局；在某些关键地带坚决弃农还林或弃农还牧，以保护淡水屏障；可考虑开掘滨海运河或修建水库等。,第六章 应用生态学,第一节 环境问题 一、环境问题的实质 二、全球性的环境问题 三、生态环境的变化 第二节 资源问题 一、自然资源的概念与分类 二、能源 （自学） 三、土地资源（自学） 四、水资源（自学） 五、生物资源（自学） 第三节 农业问题 （自学） 第四节 人口问题（自学）,第二节 资源问题,资源问题也和环境问题一样，和每个国家、每个人都有着密切的关系，也属于重大的全球性的问题。由于全世界人口的急剧增长，对自然资源的需求量日益增加，因而自然资源短缺的矛盾将日趋尖锐，如不正确处理势必影响国家的安定和社会的发展，因此资源问题受到全世界范围的严重关注。,一、自然资源的概念与分类,与自然环境比较，自然资源的范围要小一些，凡是非人类创造的全部外部世界称为自然环境或自然界。在自然界中凡是能提供人类生活和生产需要的任何形式的有经济价值物质，均可称为自然资源，它是人类赖于生存的基础。如太阳辐射、大气