第九讲人类生态系环境与健康及生态危机

第 九 讲, 人类生态系统 人类、环境与健康 人类面临的生态危机与可持续发展,主讲：王文彬 副教授,“人类生物学”课程,四、人类生态系统,从社区到人类生态系统的研究人类生态系统的特征与分类城市生态系统与农业生态系统 人类健康与环境,（一）从社区到人类生态系统的研究,社区(community)指聚居在一定的地区，生活上相互依赖的人类聚落群体。社区是一个社会实体，包括人群和人群生活的环境、人际关系以及人们的行为和生活。社区的4种类型：(著名人类生态学家R.D.麦肯齐的观点) 基本服务社区(村寨、林区、矿区等) 在生活资料的分配过程中履行次要功能的社区(商业社区) 工业城镇 在经济上依赖其它地区的社区(娱乐旅游点、学校、敬老院、孤儿院、监狱等) 社区研究人类生态系统的研究,人类生态系统指居民及其聚落环境组成的网络结构。在这种网络结构中，人类与其生存的自然环境和社会环境之间，通过物质循环、能量流动和信息传递形成了相互作用、相互联系、相互依存的人类生态学功能单位。是一个以人为中心的人工生态系统。,(与“自然生态系统”相区别),（二）人类生态系统的特征与分类,人类生态系统是一类特殊的生态系统，除具有一般系统所具有的整体性、层次性、结构性、功能性、变异性和相对稳定性等共同特征外。还具有以下8大特征：以人类为中心复合性复杂性开放性不可逆性能量的耗散性具有复合生态系统的动力学机制人起主导作用分类： 城市生态系统 农业生态系统,（三）城市生态系统,1、城市的始萌和演进： 城市是文明人类的自然生息地，是政治、经济、科学、文化的中心，它鲜明地标志着一个国家的现代化水平。人口城市化是城市发展的一个标志。,2、城市生态系统的特征：是以人类为主体的生态系统是以人工生态系统为主的生态系统是流量大、运转快的开放系统是依赖性强、独立性很弱的生态系统文明的产物与文明的异化3、城市生态系统的结构（社会 - 经济 - 自然复合生态系统） 自然系统 大气环境、水环境、土地环境、生产者、 消费者、还原者 经济系统 生产、流通和消费、资源结构、价格调节 社会系统 政策法令、思想文化、科技教育、组织管理,4、城市生态系统的功能：三个基本功能： 生产为人类社会提供丰富的物质和信息产品 社会消费为城市居民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境 还原通过物质和能量的代谢以保证自然资源的永续利用和社会 经济系统的协调、持续、稳定发展人口流： 常住人口流 走动人口流物质流：物质包括输入的生产与生活资料、输出的废弃物能量流：人工能量主要有煤炭、电力、石油、液化气、粮食、肉类信息流：包括物质信息、化学信息、营养和行为信息，以及市场 信息、金融情报、电话、电报、广播、文件资料等,5、城市生态系统的目标规划：,城市生态综合体模型（李任远，1984）,生活质量的主要指标,舒适：指居民生活、居住、劳动、休息的满意程度，包括生态、交通及消费需要等。方便：指人的需要在时间、空间上的分配水平和质量，包括工作和学习的选择；社会为个人个性和创造性的发挥提供的机会；信息传递效率；交通方便程度；为社会政治活动、个人和集团交往，以及闲暇时间利用所提供的条件。和谐：指物质生活、精神生活、社会政治生活各要素之间的协调统一和有序发展，包括人与自然、人与社会之间城市各种功能及基础结构之间的和谐、自然与人文建筑景观的美的和谐以及社会安全等.康乐：指人的生理、心理的健康发展，包括医疗保健、环境的清洁优良、文化艺术赏受等。,（四）农业生态系统,1、定义：是占据一定自然空间的客观实体。是以绿色植物为主体的生命系统（绿色植物、人、动物、微生物）与环境系统、经济-技术系统的有机组合。 农田生态系统以农作物为主体 草原生态系统以草原为主体 森林生态系统以森林为主体 农业生态系统是一个受制于人的作用和影响的复合生态系统。人类不仅作为农产品的消费者而构成食物链的一环，而且是能动地调节、控制、利用（或损害）这个系统中全部要素的主导力量。,2、农业的产生和发展： 农业的发源不是从一个地方开始的。 第一次农业革命石器铜器铁器 第二次农业革命手工劳动机器生产 第三次农业革命 现代技术革命（生态农业）,3、农业生态系统的结构： 组成 农业人口 农业生物（包括农作物、畜禽、微生物） 农业环境 生命 - 环境系统： 水平结构农田、森林、牧场、渔业 空间结构垂直层次变化，如乔木、灌木、草本等 营养结构食物链、食物网 杂食性 技术 - 经济系统：输电网、配电网、运输网、渠道网、农 业流程网等网络系统,4、农业生态系统的功能： 两个基本功能（生产功能；还原功能），是通过物质循环、能量流动、价值增生与转移、信息传递等4个基本环节来实现的。 物质循环: 自然物质循环自然环境中的化学元素 经济物质循环灌溉，化肥、农药中的元素 能量流动: 自然能流流动渠道是食物链与食物网 经济能流流动渠道是各生产部门及其环节 价值增生与转移: 自然物(能)流 经济物(能)流，消耗了人类的具体劳动，因而创造了产品的使用价值，这种使用价值沿着生产链不断地形成、增值与转移(价值流),农业生态系统结构与功能的特殊性：具有综合性和整体性因地理、气象等环境因素而有差异物质和能量交换具有阶段性和周期性 是一个多变量（生物因素、环境因素、技术-经济因素，特别是人的因素）交织的系统是一个受制于人的智力的生态系统,低级农业(单纯的经济效益),综合化生态农业(经济效益与生态效益同步提高),5、农业现代化及其特点： 现代农业的特点：农业单产水平较高，总产值的增长较快，农民生活水平有了很大提高。 生产方式变化：规模大型化，技术先进化，生产专业化和集约化。 现代化进程的3种类型： 地广人稀的劳力紧张类型美国 地少人多的高单产类型荷兰、日本、比利时 介于两者之间的农业类型英国、法国、德国,6、持续农业： 概念：是可持续发展的一个重要方面。是在总结有机农业、生物农业、生态农业等替代型农业模式的基础上产生的综合农业模式，体现环境、经济的同时稳步发展。 农业可持续发展是指管理和保护自然资源基础，实行技术变革和体制改革，以保证当代和未来人类的持续需求。这种可持续发展（包括农业、林业和渔业）应使土地、水和动植物基因资源得到保护，是一种无环境退化、技术上适宜、经济上可行，并能为社会接受的发展道路。 生态学理论基础 个体生态学原理，种群生态学原理，群落生态学原理， 生态系统学原理，景观生态学原理。,生态农业：（1）概念是根据生态学及生态经济学原理而建立的一种新型的、合理的农业生产体系。 由美国土壤学家W.A.阿尔布里斯特发起，现在已形成一个运动。 最早的生态农业模式是菲律宾的马雅农场，代表了生态农业的一般模式。（2）类型：建立立体农业系统，实现农业生态系统的综合化促进有机物的良性循环实现农业技术-经济系统的综合化,生态农业系统的一般模式,中国的生态农业类型,农、林、牧结合生态农业以林为主、多种经营生态农业沙漠绿洲生态农业草原生态农业水域生态农业桑基鱼塘型生态农业沼气能源型生态农业城郊综合发展生态农业庭院生态农业外向型生态农业旅游观赏生态农业,（3）资源节约型农业 在提高单产的同时，提高复种指数的农业（4）节水型农业 目前世界缺水现象已经相当严重，发展中国家不少处于干旱、半干旱地区。中国水资源十分紧缺，是世界上严重缺水的国家之一，人均淡水拥有量只占世界平均水平的1/4。中国的节水农业措施： 合理开发利用地下水资源； 渠道防渗和管道输水； 喷灌、滴灌等技术的应用； 地面、田间节水技术。,五、人类、环境与健康,环境、环境污染与环境疾病 环境问题与人类健康 健康与环境的整合生态大众健康,（一）环境、环境污染与环境疾病,1、环境两种体系：以人或人类为主体，其他生命体和非生命物质被认为是环境要素；以生物体(界)为主体，非生命物质为是环境要素。不同分类： 自然环境和社会环境; 自然环境和生活环境; 原生环境和次生环境;医学上,以人体为参照: 内环境(血浆、组织液、淋巴液) 外环境(自然环境、社会环境)环境科学中，环境通常指外环境：小环境，中间环境，大环境。我国宪法中，环境：生活环境，生态环境。,环境影响的社会性：环境影响的隐现性，如有机氯农药的污染问题.环境影响的未来性，如广岛、长崎原子弹爆炸致畸，甲基汞污染引起水俣病.环境影响的综合性 环境影响的群体性和全球性 2、环境污染工业生产：废水、废气、废渣等的排放农业生产：农药、化肥及其它化学品等生活废弃物：近100多年来，全世界已发生几十起环境污染严重的公害事件.,环境污染的分类： 物理因素：微小气候、噪声、振动、非电离辐射（紫外线、红外线、激光、微波、广播通讯等）、电离辐射（土壤、岩石和水中的放射性元素，核爆炸、核泄漏）化学因素：仅美国登记的达700多万种，据美统计，约有4万种化学物质在商品中销售，每年约500-1000种新化学物质投入使用。通过空气、饮水、食物进入人体，化妆品中化学物质直接进入皮肤。生物因素：环境中的细菌、真菌、病毒和寄生虫等， 通过空气、水、土壤、食物等途径危害人体健康.,能引起损伤的环境化学因素,3、环境疾病环境系统内一切物理因素、化学因素、生物因素、社会因素，以及维持生态平衡的各种综合因素与人体之间的相互作用，同样也处于某种动态平衡之中。在一定条件下，一旦这种动态平衡遭受破坏，人体不能适应环境中的有害因素的作用而引起的疾病，称作环境疾病。简称“环境病” 。环境中的有利因素：清洁的空气、大气中充足的负离子、优质的饮水、适宜的微小气候、舒适优雅的居所等.有利因素有害因素，如紫外线（杀菌与皮肤癌）、氟（龋齿与氟斑牙）等.当环境因素变化强度过大或过快，机体难于适应时，就会出现各种病态，甚至死亡。应观察环境污染物对人体正常生理、生化功能的影响，尽早发现临床前期的变化。,（二）人类健康与环境,关于健康的概念，WHO早在1947年即提出了“不只是没有疾病，而是人们的身体、心理和社会适应方面的良好状态。” 1986年第一届国际健康促进会通过的渥太华宣言提出了新的大众健康概念，包括：健全和完善健康政策；开创有利于健康的物质和社会环境；鼓励民众团体积极参与；提高民众的健康知识和技能水平；改革医疗健康服务结构，使其适应人们的健康需求。 “健康生态学”,1、人类生态系统的环境-健康作为躯体的人、心理的人和精神的人，由于文化背景和文化传统不同，产生不同的生活方式、工作方式和个人行为；虽然在生物学方面都有着共同特点，但由于环境差异和个体差异，产生了不同的健康状况。对于人类健康直接作用的环境：,环境,自然环境,社会环境,城市环境,农村环境,母性环境,幼儿环境,学校环境,工作环境,家 庭、生活环境,精神心理方面,物质方面,城市社区的生态学特征及其对健康的影响： 一方面，城市居民的生活质量较高； 另方面，城市社区生活缺乏人与自然的和谐。 城市社区的“人与自然不和谐”表现在： 城市绿地面积远低于农村生态系统； 城市人口密度大，很拥挤； 城市环境污染严重，有噪声； 城市生活节奏快，压力大。 因此，城市的心血管病、肥胖病、神经心理病、高血压病以及恶性肿瘤等发病率较高。 据研究，城市绿化覆盖率必须保持在30%以上，人均绿地50m2，城市人口合理的条件下，方能满足人的正常生态和心态的要求。,农村社区的生态学特征及其对健康的影响： 农村社区的生态学特征正好与城市相反，人与自然比较和谐，环境质量好，但生活质量较差。 农村生态系统的环境问题： 由于生态破坏而造成水土流失、水灾、干旱、泥石流等； 由于大量施用化肥、农药等引起的污染等； 缺碘、缺氟或高碘、高氟等地球化学环境问题。 其中最突出的问题是由于人口压力、森林破坏而导致的生态破坏，包括水土流失、沙漠化、水旱灾等。,城市社区与农村社区的生态学特征比较：,在交通、能源、社会文化生活、教育、医疗卫生服务、居住房屋的设施以及人文景观方面，城市优于农村；而自然景观资源、绿地面积、大气、水体及土壤的环境条件方面，农村优于城市，在农村社区人与自然的和谐程度远较城市高。中国的农村社区自然环境普遍较城市好，但广大农村在生活设施，特别是医疗条件等方面很差。 建设社会主义新农村,中国城市与农村社区健康特点的比较： 由于城市社区的医疗设施和服务水平较农村高，教育水平、生活质量、医疗保健水平较高，性知识的普及率也较高，故城市社区的人群健康状况较农村好，婴儿的死亡率和新生儿病也大大低于农村。中国城市：恶性肿瘤发病率高，与城市的环境质量密切相关；心脑血管病、高血压以及上呼吸道疾病，不仅高于农村，而且呈上升趋势，这与城市社区的食物营养过剩、吸烟、生活节奏快以及城市人口拥挤、环境污染等因素有关。中国农村：传染病发病率高，主要与农村经济发展落后，生活质量差，以及人的文化素质差有关。,2、地球化学环境与地方病,现在全世界仍有2亿左右人患病，分布很广，多在山区。 其病因主要是缺碘或食用高碘食物。如机体摄取不足，就会引起甲状腺素的不足。但如果摄取量过多，过氧化物酶的活性受到抑制，也会阻碍甲状腺素的合成。 因长期饮用含氟较高的水或食物而引起的一种慢性氟中毒病。过量的氟使人体内的钙、磷代谢平衡受到破坏。 饮用水氟的正常需求值为0.51mg/L。大于此值则发生氟病，小于此值则发生龋齿。,地方性甲状腺肿：,地方性氟病：,： 是一种以心肌坏死为主要症状的地方病，1935年在我国黑龙江省克山县发现此病。 克山病的病因尚未查明，从分布来看，肯定与环境有关。目前有生物病因说和水土病因说，前者认为是由致病因子通过媒介物传染人体；后者认为是由于环境中对心肌代谢有重要作用的某种或某些元素的缺乏和比例失调所致。如病区水、土和患者体内的硝酸盐过多，病区粮食及患者体内缺硒、缺钼等。： 也是一种世界性地方病。发病初期不易觉察，以后出现关节增粗疼痛，晚期出现关节畸形和功能障碍，丧失劳动力。 其病因尚未查明。目前的病因假说，有食物性真菌中毒说、腐殖酸中毒说和环境缺硒，以及病毒感染等。,地方性大骨节病：,克山病：,汞引起的胎儿性水俣病患者(日本),六、人类面临的生态危机与 可持续发展,水的危机森林的破坏与土地的丧失环境污染与全球环境问题可持续发展,（一）水的危机,1、全球水危机： 国际上对缺水国家的标准是依据瑞典水文学家马林、法尔肯马克所下的定义：如果一个国家所拥有的可更新的淡水供应量在每人每年1700吨以下，那么这个国家就会定期或经常处于少水的状况；如果每人年水供应量1000吨以下，那就会感到水紧缺。目前，平均每人每年供水1000吨以下的国家有15个。目前，世界上每6个人中就有一人享用不到洁净水。许多国家大量挖掘深井进行农田灌溉，很多地区地下水位下降。2、中国的水问题及思考：,5月3日，一位美国妇女在摆放在纽约联合国总部的世界水资源时钟前陷入沉思。这个由特殊容器制作而成的倒计时钟显示了目前人类缺水、水污染等水资源状况，当人类的水资源枯竭的时候这个计时钟就会停止摆动。目前，世界上有12亿人用水短缺。,（二）森林的破坏与土地的丧失,1、森林的功能：能释氧固碳，改善小气候、净化空气；对综合治理水土流失有显著的作用；对固沙和治沙方面有重要的生态作用；具有减轻洪涝灾害的能力；是最大的基因库；能促进人类身心健康。2、森林的现状： 历史上，世界森林覆盖率占陆地的60%以上，面积达76108h。目前，世界林地约占陆地的1/3，共40108h。 中国的森林覆盖率13.9%，明显低于世界森林覆盖率26.0%的水平。中国人均占有森林面积0.11h，居世界第119位。,3、土地丧失与荒漠化：世界现有耕地13.7108h，约占世界土地面积的10.5%。随着人口的增长，土地的压力日趋严重。一方面是人均耕地面积下降。另方面，森林的破坏，不合理的开垦导致水土流失，造成了土地的严重贫瘠。荒漠化成了人类文明的产物，被称为“地球的癌症”。中国是世界荒漠化面积较大、分布较广、危害较严重的国家之一。总面积达262.2104h，占国土总面积的27.3%，相当于14个广东省面积，有近4亿人口受其影响。1998年4月中旬的特强沙尘暴由北方直抵长江下游，内蒙古阿拉善盟的直接经济损失超过10亿元。,（三）环境污染与全球环境问题,近代城市环境污染：（八大公害事件为代表）马斯河谷事件：1930年12月1日到5日，比利时马斯河谷工业区上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，许多牲畜死亡。 洛杉矶光化学烟雾事件：1943年夏季，洛杉矶市250万辆汽车燃烧的1100吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。1955年和1970年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有400多人死亡和全市四分之三的人患病。,洛杉矶光化学烟雾事件,多诺拉烟雾事件：1948年10月下旬，美国的宾夕法尼亚州多诺拉城大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。伦敦烟雾事件：自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件。1952年12月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。水俣病事件：19531956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的含汞废水，使汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。,伦敦烟雾事件,水俣病事件,骨痛病事件：19551972年，日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，出现了骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折等病症。 四日哮喘病事件：1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染大气，引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题。米糠油事件：1968年，在日本北九州一带，由于鸡和人吃了含有多氯联苯的米糠油，先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。继而有13000多人开始眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。,全球环境问题：,1、臭氧损耗 氟氯烃是导致臭氧减少的主要原因。氟氯烃主要是由生产电冰箱的制冷器及其它工业废气产生的。 大气圈中的臭氧每减少1%，到达地球表面的紫外线-B将增加2%，人类皮肤癌患者将增加14%。,排入大气中的烟尘随风扩散,枯树-有害气体污染的恶果,2、大气污染 主要人为来源：能源使用、车辆排放的废气和工业废气。主要空气污染物有悬浮颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等。,大气污染对人的危害大致可分为三种 ：急性中毒污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，便会引起起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了2500人丧生，十多万人受害的惨剧 。慢性中毒大气污染对人体健康慢性毒害作用，主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。近年来我国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区 。 致癌作用这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用；如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用，又称致突变作用；如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。,3、全球气候变暖（温室效应） 大气中的温室气体主要是水蒸气、二氧化碳、甲烷、一氧化碳和臭氧等，地球变暖有一半原因在二氧化碳。,受酸雨伤害的水稻,经历了60年，德国的这座石像已经彻底被酸雨毁坏了,4、酸雨危害 酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水。绝大部分是硫酸和硝酸，源于人为排放的二氧化硫和氮氧化合物。,对于任何一个物种都是地球的财富，更是我们人类的伙伴。切望避免，当我们的后人需要了解藏羚羊时，却只剩下皮毛、标本和照片！,5、生物多样性锐减,猎杀剥皮后的藏羚羊,人类将为滥砍乱伐付出沉重的代价,6、森林锐减,水土流失,7、水土流失,8、土地沙漠化,9、垃圾及固体废弃物污染 垃圾发达国家每人每年产生3.5吨，发展中国家每人每年产生垃圾1.3吨。 危险废弃物泛指具有毒性、易燃性、腐蚀性、爆炸性、反应性、传染性，可能对人类的生活环境产生危害的废物。,10、水体污染 其污染物主要有：病原体污染、悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物（氮、磷的有机与无机化合物）、重金属、酸碱、石油类、难降解有机物、放射性污染、热污染等。,11、噪声与光等其它污染,噪声就是通常所说声音，具有声音的一切声学特性，