专业文献 环境问题和环境生态学.ppt

第一章环境问题和环境生态学 第一节环境问题的产生和启示第二节环境生态学的研究内容和任务第三节环境生态学的现状和发展 第一节环境问题的产生和启示 主要内容 环境问题的历史回顾环境问题的启示三大全球性环境问题及危害剖析 一 环境问题的历史回顾 一 定义环境问题 指人类为其自身生存和发展 在利用和改造自然界的过程中 对自然环境破坏和污染所产生的危害人类生存的各种负反馈效应 究其原可分为两大类 1 不合理的开发和利用资源而对自然环境的破坏以及由此产生的各种生态效应 2 因工农业发展和人类生活所造成的污染即环境问题 二 历史回顾1 1987年7月11日 世界人口突破50亿大关 意味着人类所面临的粮食 能源和环境等问题的形势更加严峻 2 温室效应 引起的全球变暖可使海平面升高 使居住在沿海的人口受到威胁 3 南极上空臭氧空洞在逐渐加大 北极的臭氧层也在迅速破坏 将使紫外线直射地球表面的强度增加 对人类健康和生物构成危害 4 80年代非洲的严重干旱使100多万人饿死 3500万人在饥饿中挣扎 5 1988年美国持续的高温 飓风席卷了加勒比海 无情的洪水使孟加拉国损失严重 我国也频频发生自然灾害 二 环境问题的启示 1 环境是人类生存所依赖的资源库 2 环境问题的产生是人类社会发展的产物 3 人类与环境的关系 依赖和相互制约 4 环境问题发展和变化的关键是人 全球环境问题 三 三大全球性环境问题及危害剖析 一 臭氧层的破坏及危害O3是一种痕量组分 占大气的几百万分之一 大气中的所有臭氧都集中在对流层与同温层底部这一空间范围内 主要在距地20 25公里的平流层 浓度 10ppm 2001年和2002年的臭氧空洞 包围地球的臭氧层 保护生态环境中起重要作用 1 是太阳紫外辐射的一种过滤器 对紫外线的总吸收率为70 90 像把保护伞 保护着地球上的所有生物和人类免造伤害 在波长200 400nm的紫外线中 UV C的波长范围是200 280nm 可一杀死人和生物 但它几乎全被臭氧吸收 使之不能到达地球表面 UV B的波长为280 320nm 可以杀死生物 引起人和生物产生明显的生理效应 但臭氧可吸收其大部分 波长在320nm以上的UV A 对生物和人类的危害很小 2 调节地球气温 温室气体 它的破坏会深刻影响全球的生态环境 1 UV B 280 320nm 辐射量增加对农业生产造成不利影响 2 UV B辐射量增加对水生生物也会产生有害影响 大气中臭氧减少10 可使水生生物的幼体变畸率增加18 UV B可使浮游植物光合作用减少5 左右 UV B的增加可通过对微生物的杀伤而使系统功能降低 影响水体的自净效率 3 UV B辐射量增加可从多方面危害人类健康 臭氧减少1 即UV B增加2 皮肤癌变率将增加4 扁平细胞癌变率增加6 白内障患者将增加0 2 0 6 保护臭氧层采取了许多对策 寻找和研制OFCs 氯氟烃类 的替代物 对臭氧层的破坏小10倍 但具有温室气体的作用而加速全球变暖 其影响比OFCs小3倍 但在吸收辐射能方面却比CO2强100倍 故选替代物需慎重 二 温室效应及其变化趋势 温室效应 Green houseeffect 存在于大气中的某些痕量物质和存在于对流层中的臭氧具有吸收太阳能在近地表面的长波辐射从而使大气增温的作用 温室气体大气中的CO2和H2O g 自然温室效应 短波的阳光能透过花房周围的玻璃 室内的长波辐射却逃不出去 大气也具有这种特性 我们称之为温室效应 二 温室效应及其变化趋势 人为因素占主导地位1 CO2贡献率很大 50 每年增加1 7ppm 二氧化碳浓度增加1倍 气温加2 4度 280ppm 375nm 2 CH4年增长率为1 甲烷主要来源于反动物 土地开发和化石燃料的使用 其分子结构能有效的阻止红外线的向外辐射和减弱大气的自净能力并对臭氧层造成破坏 可能成为今后温室效应的主因 二 温室效应及其变化趋势 3 OFCs类为人为产生排放 每年增加5 其中CFC 11和CFC 12危害最大 寿命65 150年 OFCs能长期在对流层中积累并会不断向同温层中扩散 在这里通过光解放应而破坏臭氧层 温室效应 温室气体的来源 全球变暖的危害 1 加速海平面的上升 估计2100年 将上升0 2 1 65m 若上升1m 尼罗河三角洲全部淹没 使埃及的可耕地面积减少12 15 将淹没孟加拉国国土的11 5 全世界500万平方公里 占土地面积的3 10亿人处于危险中 2 气候变化曾导致生物带和生物群落空间 纬度 分布的重大改变 迁移 灭绝 全球变的危害 3 影响世界粮食生产的稳定性和分布若温度升高2度 粮食产量下降3 17 害虫增加10 13 4 疾病增加气温升高2 4度 人口死亡率也会随之上升 温室效应的危害 温室气体的危害 三 酸雨和环境酸化范围扩大 空中死神 的酸雨 泛指酸性物质以湿沉降 雨 雪 或干沉降 酸性颗粒物 的形式从大气转移到地面上 其pH值小于5 6 1872年由英国化学家R A Smith提出 本世纪50年代开始研究美国 日本 瑞典 丹麦 加拿大和我国的部分地区都出现了酸雨和环境酸化问题 并呈现发展趋势 酸雨形成 酸雨的来源 酸雨的来源 三 酸雨和环境酸化范围扩大 酸雨是大气污染的结果SO2和NOx在大气或水滴中转化为硫酸和硝酸所致 这两种酸占酸雨的90 国外雨中硫酸与硝酸的比为2 1 我国的硝酸的含量不及硫酸的1 我国 北方的土壤都偏碱 pH在7 8之间 南方的土壤则偏酸 pH在5 6之间 酸雨的危害 环境的酸化 1 水体的酸化酸雨导致湖泊酸性化 引起鱼类减少和死亡 流域土壤中和水体底质中的重金属会溶解在水中毒害鱼类 水体的酸化会引起水生生态系统结构的变化 耐酸的藻类和真菌将增多 而有根植物 细菌 无脊椎动物 两栖动物则减少 并使分解速度降低 水质恶化 酸雨对鱼类的危害 2 土壤的酸化酸雨可导致土壤酸化 土壤中含有大量铝的氢氧化物 土壤酸化后 可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子 形成植物可吸收的形态铝化合物 植物长期和过量的吸收铝 会中毒 甚至死亡 酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失 改变土壤结构 导致土壤贫脊化 影响植物正常发育 酸雨还能诱发植物病虫害 使作物减产 酸雨对水稻的危害 3 酸雨对森林生态系统产生影响雨水中的pH从6 0降到4 0以下 可使森林的生长量减少2 7 酸雨对森林的危害 酸雨对森林的危害 4 酸雨对建筑物和名胜古迹的损害 酸雨对船只的危害 5 酸雨对人类有直接危害 1952年12月5 9日伦敦出现的酸雾有4000人死亡 1962年12月伦敦又形成了一次酸雾 在4天时间里死亡340余人 1975年6月日本东京有33000多人因高酸度蒙蒙雨使眼睛和皮肤受到了刺激 第二节环境生态学的研究内容和任务 主要内容 生态学的产生 发展和现状环境生态学研究的任务和内容与相邻学科的关系 生物圈 景观 种群 群落 生态系统 个体 系统 组织 器官 分子 细胞 生态科学 生物科学 生命科学 经典生态学 生态学ecology 生物 环境 火 水 土 木 金 气 个体生态学Autecology 群体生态学Synecology 改变 创造 种群生态学population 生态系统生态学ecosystem 群落生态学community 个体 种群 群落 生态系统结构 功能 平衡 调节 动物生态学 植物生态学 微生物生态学 鱼类生态学 陆地生态学 海洋生态学 河口生态学 淡水生态学 光 气 水 应用生态学 污染生态学 人类生态学 城市生态学 生态学 生态学是环境生态学的理论基础 环境生态学是环境科学的组成部分 它是应用生态学的一个分支 是与环境科学渗透而形成的新兴的边缘学科 故必须先对生态学的产生 发展和现状有所了解 一 生态学的产生 发展和现状 生态学 研究生物与其生存环境之间相互关系的科学 1866年德国海克尔 这里 生物包括动物 植物 微生物及人类本身 即不同的生物系统 而环境则指生物生活中的无机因素 生物因素和人类社会共同构成环境系统 研究生态结构和功能的科学 1953年E 奥德姆 生态学源于生物学 属宏观生物学范畴 其研究的中心是种群 群落和生态系统 发展历程1 奠基阶段 始于16世纪文艺复兴之后第一个现代化学家鲍尔于1670年发表了低压对动物效应的实验结果 标志着动物生理生态学的开端 法国布丰提出了生物物种的可变性和生物的数量动态概念 马尔萨斯1798年发表 阐述了人口增长和食物关系的观点 汉堡德1807年发表 描述了物种分布规律 达尔文1807年发表了 更系统的深化了对生物与环境相互关系的认识 德国生物学家海克尔1866年对生态学予以定义 德国斯洛德1896年提出了个体生态学和群体生态学两个观念 2 建立初期 1890 1920年定性描述阶段在个体 种群或群落水平上阐述其变化与环境的关系 在行为学 耐受生理学 水生生物学和生态淹替等方面开展工作 1913年 亚当斯 动物生态学研究指南 被认为是第一部生态学教科书 3 发展期 20世纪30年代起得到迅速发展 重点是对生态现象的解释 对种群动态变化的研究也有了进展 如描述种群数量变化的逻辑斯谛方程 描述有偶竞争关系的两个种群间相互作用的洛特卡 沃尔泰勒方程 还有大量的生态学专著问世 4 成熟期 1935年英国坦斯利提出 生态系统 这一重要科学概念 为转折期的开始 40年代 林德曼等对生态系统能流的研究及内容广泛的生态学专著的出版 标志着生态学进入成熟期 50年代新的发展时期 种群生态学的研究 德国的罗伦兹和丁伯根在行为生态学的研究方面获得诺贝尔奖 奥德姆兄弟等人的开拓工作 对教学和科研产生重大影响 使生态系统结构和功能的调节及各组分的相互作用机理和规律的研究 生态系统能量学的研究成为重点 50年代末期开始出现的人口 粮食 能源 资源和环境的五大问题共同促进了生态学的迅速发展 60年代后的变化1 从描述性科学向实验科学 从定性向定量化发展2 学科之间渗透更广泛 研究领域不断扩大3 指导思想有重大变化 协同进化的观点把人和自然界相互牵制的演变作为统一的课题来研究4 与生产和社会需要紧密结合 环境生态学也应运而生 王诩亭等 1983 环境生态学主要是研究污染物在以人类为中心的各个生态系统中的扩散 分配和富集过程等消长规律 以便对环境质量做出科学评价 二 环境生态学的定义 二 环境生态学的定义 金岚等1991年 盛连喜等2002年 三 环境生态学的研究内容和任务 1 研究内容 1 人为干扰下生态系统内在的变化机理和规律 2 生态系统受损程度及危害性的判断 3 各类生态系统的功能和保护措施的研究 4 解决环境问题的生态对策 三 环境生态学的研究内容和任务 主要任务研究以人为主体的各种环境系统在人类活动干扰下 生态系统演变过程 生态环境变化的效应以及相互作用的规律和机制 寻求受损生态环境恢复和重建的各种措施 环境生态学的目的 维护生物圈的正常功能 改善人类生存环境 并使两者之间得到协调发展 第三节环境生态学的现状和发展 一 产生和现状 产生于20世纪60年代 寂静的春天 对传统行为和观念的反思 2 增长的极限 引起世界反响的 严肃忧患 增长的极限 的发表 是环境生态学发展的初期阶段的主要象征 3 联合国人类环境会议 人类对环境问题的挑战 只有一个地球 对一个小小行星的关怀和维护 中的观点的学术思想丰富了环境生态学的理论 促进了环境生态学体系的完善和发展 4 1987年 B 福尔德曼出版了第一本 环境生态学 对环境生态学的发展起了积极的推动作用 标志着环境生态学的框架已基本形成1987年世界环境委员会 WECD 以挪威首相布论特兰夫人为主席向联合国递交题为 我们共同的未来 研究报告 报告分为 共同的问题 共同的挑战 共同的努力 三大部分使环境生态学由学科理论体系的完善和成熟发展到理论指导下的实际应用的新阶段 二 环境生态学发展趋势及展望进入21世纪后 世界环境问题既有历史的延续 又有新的变化和发展 因