环境生态学(____版).ppt

环境生态学 自然与社会的桥梁 主讲 谢文海 联系方式 TEL MAIL SYXWH537 163 COMSYXWH537 SINA COMSYXWH537 SOHU COM办公室 行政楼6楼 学报编辑部办公室 开设本课程的目的 1 随着我国的经济的快速发展 环境问题日益严重 我国生态与环境的现状 进入大范围生态退化和复合性环境污染的阶段 老债新帐叠加共存 粪便污染 1900 2000 微生物污染耗氧有机物 SO2 颗粒物光化学烟雾酸雨重金属氮磷富营养化垃圾 温室气体黑碳 气溶胶有机金属污染物持久性有机物污染二次污染核废料工业危险废弃物 面临全球最严峻 最复杂的环境问题 生态恶化形势严峻 水土流失面积达356万km2沙化土地面积约100万km2原始林不足1 10 森林质量下降草地退化面积达2 3地下水超采 海河平原漏斗面积2万km2 全球1121种濒危物种 中国有190种 IUCN 水土流失面积达356万km2 沙化土地面积约100万km2 原始林不足1 10 森林质量下降 草地退化面积达2 3 地下水超采 全球1121种濒危物种 中国有190种 IUCN 环境污染触目惊心 七大江河水系的741个监测断面的水质 29 I 类 30 类 41 劣 类东部和西南200余湖泊中80 富营养化近一半城镇饮用水源地水质不符合标准据343个城市调查 仅1 3达二级空气质量标准1 3国土受到酸雨污染垃圾围城普遍 有毒有害废弃物影响开始显现环境污染造成的损失相当GDP的3 8 江河水系水质 富营养化 饮用水源地水质 空气质量 酸雨 垃圾围城 环境健康问题日渐突出 11个最大城市 空气污染每年使5万多人夭折 40万人染呼吸系统疾病空气污染地区死于肺癌人数高出5 9倍沈阳市约40 的儿童血铅含量超标 2000年 二恶英类化合物已在市售牛奶 深 港 母乳 江浙 中检出天津市严重污染的蔬菜地土壤中汞含量超标98倍 全球变暖加剧我国生态 环境恶化 近百年平均地面温度上升0 6 0 7 过去100年海平面平均上升10 20cm二百年以来冰川面积减少约25 近50年北方大部降水量减少10 干旱加剧近20年每年气象灾害损失相当GDP的3 6 近百年平均地面温度上升0 6 0 7 冰川面积减少 北方大部降水量减少10 干旱加剧 温室气体 气溶胶等排放居高不下 单位 百万吨 百万吨CO2当量 开设本课程的目的 2 青年是我国未来社会经济建设的主要承担者 你们的知识 意识 伦理 信念都极大程度地决定我国的未来 学习目标和要求 通过学习 培养与环境友好的价值观和伦理观 环境科学研究与思维技巧 建立局部和全球环境的概念 树立在日常生活中从我做起和从现在做起的环境行为准则 为下一步专业课程的选择和选修专业方向的确定提供必要的参考信息 科学思维模式的培养 分析能力综合资料原因分析 创新思维与众不同解决问题 科学反思深入思考科学求证 逻辑思维数据支持得出结论 批判思维不断怀疑提出问题 科学研究基本模式 科学研究能力的培养 观察能力 分析能力 发现问题能力 独立解决问题能力 创新能力 组织协调能力 合作能力 领导能力 学习要求 课程须知 36学时 类型 讲授 讨论 论辩 案例分析 学习要求 主动思索 认真学习 积极参与 包括 学习准备 笔记 参考书目 相关资源 学习小组Ihear andIforget Isee andIremember Ido andIunderstand 考核 平时20 作业 专题发言 讨论等 考试80 本课程的主要内容 第一章绪论第二章生物与环境第三章生物圈中的生命系统第四章生态系统生态学第五章生态系统服务第六章人类对自然生态系统的干扰与生态恢复第七章环境污染与生态环境影响评价第八章受损生态系统的修复第九章生态系统管理第十章生态环境保护与可持续发展 第一章绪论 第一节环境问题的产生与环境生态学的诞生和发展 在对征服太空所取得的成功而自豪的同时 人类经历了两个多世纪的工业化过程后 仍不知道如何管理自身的地球生存环境 当今 许多宝贵的资源已过度地损耗 并制造和排放了大量污染物 人类赖以生存的基本条件受到严重的破坏 自然环境在退化 国际上关注的焦点 即全球气候变化 臭氧层的破裂 生物多样性锐减 以及危及人们生活的耕地减少 土地退化 水土流失和荒漠化等 都已成为跨越地区和国界的全球性环境问题 发展下去将无法保证当代人和后代子孙的生存和繁衍 环境问题可分为原生环境问题和次生环境问题 原生环境问题又称第一环境问题 是由于各种自然过程或自然灾害 如火山喷发 台风暴雨 龙卷风 冰雹 地震 海啸 山崩泥流 海洋异常等造成的环境破坏或污染 我们这里所研究的环境问题 是指次生环境问题 又称第二环境问题 其可分两类 一是由于人类不合理的开发和利用自然环境和资源 使环境受到破坏 称为生态破坏或环境破坏 如过度放牧引起草原退化 毁林开荒造成水土流失和沙漠化等 另一是城市化和工农业高速发展而引起的环境污染 一 生物圈 biosphere 生物圈的概念 是奥地利地质学家修斯 E Suess 在1875年首次提出 到1926年前苏联的地球化学家维尔纳茨基 V I Vernadsky 发表了著名的 生物圈 讲演后 生物圈才成为现代生态学的基本概念 生物圈的组成 由大气圈的下层 水圈与岩石圈的上层 风化壳 组成 生态圈运行的主要特点和启示 生态圈运行的主要能量来源于太阳 生态系统正是依靠太阳能的不断输入才实现了其结构的发育和功能的运行 1 生态圈的物质是封闭循环的2 生态圈是具有自我调节能力和控制能力的自持系统3 生态圈具有优化演进方向的能力 二 人类社会的发展与环境问题的产生及演变 人类在地球的出现是改变地球自然演化过程的重大事件 人类社会进化发展是一个漫长的历史过程 我们的祖先从能够两足行走到开始制造石器工具 几乎有50万年的间隔 现代人的进化活动可能发生在50万年前至3 4万年前之间 而标志现代文明的文字的出现 则发生在大约6000年前 在人类社会的进化中 人与自然的关系是个古老而又不断有新意的最基本 最重要的问题 一 人类社会初期阶段的人与环境 二 农业社会与人类对自然环境的开发 三 现代工业文明对环境的冲击与破坏 四 环境问题产生的几种观点 1 经济超速增长的结果2 人口的快速增长3 科学技术发展的结果4 宗教鼓励人口增长和人对自然贪欲的结果 三 环境生态学的诞生及学科发展 环境生态学是生态学的新分支 是伴随着环境间题的出现而产生和发展的综合性学科 与传统的经典生态学不同 它侧重于研究人类干扰下生态环境破坏所产生的影响及生态系统自身的一系列变化 如砍伐森林开垦农田 是人类对生态系统干扰的一种形式 这种干扰不仅破坏了许多生物的栖息环境 还将引发一系列的生态问题 因此 从生态学的发展和环境问题的形成来看 广义上 环境生态学是研究在人类活动的影响下 生物与环境之间的相互关系的科学具体来说 环境生态学注重从整体和系统的角度 研究在人为干扰下 生态系统结构和功能的变化规律 以及因此而对人类的影响 并寻求因人类活动影响而受损的生态系统恢复 重建和保护的生态学对策 它的任务重点在于运用生态学的原理 阐明人类活动对环境的影响 以及解决环境问题的生态学途径 保护 恢复和重建各类生态系统 以满足人类生存与发展需要 四 环境生态学的形成与发展 早期的反思 寂静的春天 一服清醒剂 增长的极限 全球的觉醒 联合国人类环境会议 可持续发展的提出 我们共同的未来 重要的里程碑 联合国环境与发展大会 责任与义务 可持续发展世界首脑会议 先觉者的呼声 1962年 美国的莱切尔 卡逊女士发表了 寂静的春天 引起强烈的反响 寂静的春天 是以一个 明天的寓言 开始的 描写了曾经具有优美生态环境的小城镇 忽然面临着一片死亡的阴影 春天到了 曾经荡漾着小鸟歌声的小镇却是一片寂静 曾经摇曳着绿树的道路两旁却只是一片枯黄 被生命抛弃了的地方只有寂静 以详实的资料列举了工业革命以来 化学药品特别是杀虫剂的使用 对自然界的生态平衡所产生的破坏性影响 阐述了杀虫剂在自然界中的聚积对自然的生产力乃至对人类健康的不可挽回的影响 大自然在反抗 人类在冒着极大的风险来改造自然 想把它变得合乎心意 但最终的结果只能是适得其反 寂静的春天 从环境污染的新视角唤起了人们对古老的生态学的兴趣 通过对污染物在自然界中的迁移转化规律的描述 揭示了环境污染对地球生态的深远影响 强调人与自然之间必须建立起 合作的协调 的关系 寂静的春天 在人对环境的所有袭击中 最令人震惊的是空气 土地 河流以及大海受到各种致命化学物质的污染 这种污染是难以恢复的 因为它们不仅进入了生命赖以生存的世界 而且进入生物组织内 我们长期以来行驶的道路 容易被人误认为是一条可以高速前进的平坦 舒适的超级公路 但实际上 这条路的终点却潜伏着灾难 而另外的道路则为我们提供了保护地球的最后唯一的机会 增长的极限 1968年各国的几十位科学家 教育家和经济学家成立了非正式的国际协会 罗马俱乐部 TheClubofRome 它的工作目标是关注 探讨与研究人类面临的共同问题 使国际社会对人类面临的社会 经济 环境等诸多问题 有更深入的理解 1972年以D 梅多斯 Dennis L Meadows 为首研究小组向该俱乐部提交了第一份研究报告 增长的极限 报告深刻阐明了环境的重要性以及资源与人口之间的基本联系 报告认为 由于世界人口增长 粮食生产 工业发展 资源消耗和环境污染这五项基本因素的运行方式 是指数增长而非线性增长 全球的增长将会因为粮食短缺和环境破坏于下世纪某个时段内达到极限 就是说 地球的支撑力将会达到极限 经济增长将发生不可控制的衰退 因此 要避免因超越地球资源极限而导致世界崩溃的最好方法是限制增长 即 零增长 增长的极限 一发表 在国际社会特别是在学术界引起了强烈的反响 由于种种因素的局限 其结论和观点存在十分明显的缺陷 但是 报告所表现出的对人类前途的 严肃的忧虑 以及唤起人类自身的觉醒 其积极意义却是毋庸置疑的 它所阐述的 合理的 持久的均衡发展 为孕育可持续发展的思想萌芽提供了土壤 联合国人类环境会议 1972年 联合国人类环境会议在斯德哥尔摩召开 这是人类首次将环境问题纳入世界各国政府和国际政治的事务议程 会议的成果主要体现在两个文件中 其一是大会秘书长委托完成的非正式报告 只有一个地球 其二是大会通过的 联合国人类环境宣言 会议确定每年的6月5日为世界环境日 斯德哥尔摩会议第一次把环境问题的重要性和紧迫性摆在各国政府面前 开始在全球范围内唤起世人对环境问题的觉醒 会议并未能把环境问题同经济和社会发展结合起来 暴露了环境问题却未能确定其根源和责任 也就不可能真正找到解决问题的出路 发达国家对环境问题的关注并未得到广大发展中国家的响应 许多发展中国家并未意识到环境污染的影响 甚至认为环境污染是发达国家的事情 大会通过的 人类环境宣言 向全球呼吁 现在已经到达历史上这样一个时刻 我们在决定世界各地的行动时 必须更加审慎地考虑它们对环境产生的后果 她提醒人们 由于无知和不关心 我们可能给生活和幸福所依靠的地球环境造成巨大且无法挽回的损失 37个共同观点 26项共同原则 人是环境的产物 也是环境的塑造者 保护和改善环境 关系到人民的福利和经济发展 是人民的迫切愿望 是各国政府的责任 人类改变环境的能力 如妥善地加以利用 可对人类带来福利 如运用不当 则会对人类造成不可估量的损失 人口不断增长引起环境问题 人类必须运用知识与自然取得协调 为当代和子孙和改善环境 这与和平和发展的目标完全一致 斯德哥尔摩会议之后 发达国家普遍加强了对环境保护的投入 生态面貌得到了很大的改善环境问题的焦点却逐渐转移到了发展中国家 热带雨林在消失 良田由于过度开垦而逐渐变成不毛之地全球性环境问题的发展 酸雨 全球变暖和臭氧层耗竭等 对人类带来了更大的威胁环境问题决不只是一个国家内部的问题 只有通过国际合作 才有可能真正取得进步 我们共同的未来 1980年 联合国向全世界呼吁 必须研究自然的 社会的 生态的 经济的以及自然资源利用过程中的基本关系 确保全球持续发展 1983年 成立了世界环境与发展委员会 WECD 联合国要求该组织以持续发展为基本纲领 制订 全球的变革日程 1987年 WECD把历经4年研究和论证的报告 我们共同的未来 提交给联合国大会 报告中正式提出了可持续发展的模式 同年12月 该报告经过联合国第42届大会通过 在全球范围内引起了巨大的反响 首次采纳了 可持续性 和 可持续发展 的概念 把环境与发展紧密地结合在了一起 三大部分 共同的问题 共同的挑战 共同的努力该报告将注意力集中于人口 粮食 物种和遗传资源 能源 工业和人类居住等方面 在系统探讨了人类面临的一系列重大经济 社会和环境问题之后 提出了 可持续发展 的概念 报告深刻指出 在过去 我们关心的是经济发展对生态环境带来的影响 而现在 我们迫切地感到生态的压力对经济发展所带来的重大影响 因此 我们需要有一条新的发展道路 这条道路不是一条仅能在若干年内 在若干地方支持人类进步的道路 而是一直到遥远的未来都能支持全球人类进步的道路 这份报告鲜明地提出了三个主要观点 环境危机 能源危机和发展危机不能分割地球的资源和能源远不能满足人类发展的需要必须为当代人和下代人的利益改变发展模式 第二节 环境生态学的研究内容与学科任务 环境生态学的研究内容 一 人为干扰下生态系统结构和功能变化规律自然生态系统在受到人类活动的干扰后 结构和功能方面将出现一系列的变化和反映 在恢复生态学方面 主要研究各类生态系统受损后的危害效应及方式 生态系统的退化机理 物种的进入和生长及群落聚集过程中的限制因素 群落结构和过程与生态系统功能特征 如生产力 养分循环或污染物的降解和释放 之间的关系等 制订退化生态系统的恢复方案 以恢复和重建退化生态系统 二 生态系统因人类活动而受损的生态学指标生态监测和环境质量评价的生态方法 三 生态系统保护的理论与方法研究各类生态系统的保护对策和生态规划方法 在自然保护生态学中 主要研究珍稀濒危物种及其栖息地保护 生物多样性 特别是生态系统多样性 的保护 自然保护区的建立 以科学管理和合理保护自然资源 四 解决环境问题的生态学途径采用生态学方法来治理环境污染和解决生态破坏问题 并为生态工程提供理论和技术基础 环境生态学的学科任务及发展趋势 环境生态学是近儿十年来逐渐发展起来的一门综合性的交又学科 主要任务是 研究以人为主体的各种环境系统在人类活动的干扰下 生态系统演变过程 生态环境变化的效应以及相气作用的规律和机制 寻求受损生态环境恢复和重建的各种措施 因此 环境生态学既不同于以研究生物及其生存环境之间相互关系为主的经典生态学 也不同于只研究污染物在生态系统的行为规律和危害的污染生态学 环境生态充分认识到了人文精神特别是人的科学素养 道德伦理观在生态环境保护中的重要作川 但它的学科任务又不同于以研究社会生态系统结构 功能 演化机制以及人的个体和组织与周围自然 社会环境相互作用的社会生态学 研究范畴 1 人为干扰下 生态系统内在变化机制和规律2 生态系统受损程度及危害性的判断3 各类生态系统功能及其保护的措施和技术的4 解决环境问题的生态学对策 学科任务 人为干扰的方式及强度退化生态系统的特征判定人为干扰下的生态演林规律受损生态系统恢复和重建技术生态系统服务功能评价生态系统管理生态规划和生态效应预测 第三节 环境生态学与相关学科 一 环境生态学与生态学 生态学的定义与研究对象生态学的形成与发展 生态学的定义与研究对象 生态学 ecology 的定义生态学的研究对象 1 生态学 ecology 的定义 德国动物学家E 赫克尔 E Haeckel 于1866年首次提出 并解释为研究生物在其生活过程中与环境关系的科学 美国生态学家E P Odum于1956年解释为 综合研究有机体 物理环境与人类社会的科学 中国生态学会创始人马世骏于1980年解释为 研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学 目前通用的观点 生态学是研究生物在其生活过程中与环境关系的科学 2 生态学的研究对象 生态学研究范围非常广泛 是一个庞大的学科体系 生态学的研究对象可以按不同的研究性质进行多种划分 按组织水平划分按类群划分按生境划分按研究性质划分按边缘学科划分 a 按组织水平划分 由小到大 分子生态学 MoleculerEcology 进化生态学 EvolutionaryEcology 个体生态学 Autecology 生理生态学 PhysiologicalEcology 种群生态学 PopulationEcology 生态系统生态学 EcosystemEcology 景观生态学 LandscapeEcology 全球生态学 GlobalEcology 分子 molecular 个体 individual 种群 population 群落 community 生态系统 ecosystem 景观 landscape 生物圈 biosphere 经典生态学研究的内容 近代生态学研究的内容 近代生态学研究的内容 生物圈 景观 群落 生态系统 生态科学 生物科学 生命科学 经典生态学 个体 系统 组织 器官 分子 细胞 种群 b 按类群划分 按生物种类 植物生态学动物生态学微生物生态学陆地植物生态学哺育动物生态学昆虫生态学地衣生态学 c 按生境划分 陆地生态学 TerrestrialEcology 海洋生态学 MarineEcology 淡水生态学 FreshwaterEcology 岛屿生态学 IslandEcology d 按研究性质划分 理论生态学研究生态学的进程及生态关系 应用生态学应用于农业 农业生态学 森林生态学 应用于城市 城市生态学 UrbanEcology 应用环境恢复生态学 RestorationEcology 工程生态学 EngineeringEcology 应用于社会人类生态学 HumanEcology 生态论理学 EcologyEthics e 按边缘学科划分 数量生态学化学生态学物理生态学经济生态学 生态学的形成与发展 经历了四个时期萌芽时期建立时期巩固时期现代生态学时期 生态学的发展史 生态学的萌芽时期 生态学的建立时期 生态学的巩固时期 现代生态学时期 公元16世纪以前 公元17世纪至19世纪 20世纪初至20世纪50年代 20世纪60年代至今 1 萌芽时期 生态学的萌芽出现在农业文明产生之后及16世纪之前 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 公元前1200年 我国 尔雅 就有草 木的介绍公元前200年 管子 地员篇 论及了水土与植物 公元前100年 我国已有24个节气 公元300多年 欧洲的Aristotle已对动物进行了分类 但 没有生态学的概念 2 建立时期 17世纪及19世纪末 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 1670年R Boyel进行了低气压对动物效应的实验 1735年法国昆虫学家Reaumur发现发育期间的气温对任一物候期都是一个常数 1855年Al deCandolle将积温引入植物生态学 1859年达尔文的 物种起源 问世 1866年Haeckle创立ecology一词 3 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 动物生态学1906年Jennings发表 无脊椎动物的行为 1913年V E Shelford发表 温带美洲的动物群落 1925年A j Lotka提出了有关种群的增长模型1927年C Elton发表 动物生态学 1937年中国的费鸿年发表 动物生态学纲要 1949