《环境保护概论》-第2章

2.1生态系统和生态平衡2.1.1生态系统的营养结构生态系统的类型多种多样，范围有大有小，但它们组分中生产者、消费者与分解者之间的关系，归根到底是食物的关系，也就是吃与被吃的关系。生态系统内各种生物之间的这种复杂的营养关系构成了食物链、食物网，这就是生态系统的营养结构。

1)食物链食物链是生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系，是生物间单方向的食物联结，如图2-1所示。下一页返回2.1生态系统和生态平衡2)食物网食物链之间彼此相互交错联结的复杂营养关系，是生物间多方向的食物联结，如图2-2所示。

3)营养级营养级是食物链上同一环节上所有生物的总和，所以有的生物会占有不同的营养级。

4)食物网的稳定性所谓食物网的稳定性是指在一个稳定的生态环境里，生物总数(种群所有个体的数目)大体保持一个恒量。

5)食物链在生态系统中的作用自然界中的各种物质，经过植物摄取，再沿着食物链和食物网移动并且浓缩，最终随着生物的死亡、腐烂和分解返回无机自然界。上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡由于这些物质可以被植物重新吸收和利用，所以它们周而复始，循环不已，维系着生态系统，如图2-3所示。2.1.2生态系统的功能

1)能量流动过程几乎所有生态系统的能量都来自太阳能。植物进行通过光合作用，把太阳光能固定下来，这是生态系统繁荣的基础。植物进行光合作用固定的能量减去呼吸作用消耗的能量，才是能够为下一营养级消费的能量。所以，从能量的角度来看，植物的多少决定了生物种类和数量。上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡如，在气候温暖、降雨充沛的地方，植物格外繁茂，各种生物就会非常繁荣，热带雨林就是这样的情况;在气候寒冷、降雨很少的地方，植物很难生长，各种生物的数量都很少，显得荒凉而冷寂;能量沿着食物链流动时，每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程;生物的遗体残骸是分解者能量的来源。

2)物质循环生态系统中的能量元素有C,H,0,N，营养元素有Ca,Mg、K、Na，微量元素有Mn、Zn、Cu,Co,Mo等，它们在生态系统中不断进行着各自的循环。上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡3)信息传递在生态系统的各组成部分之间及其内部存在着各种形式的信息，这些信息把生态系统联成一个统一的整体，并且有调节生态系统稳定性的作用。生态系统中的信息形式主要有营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。2.1.3生态平衡

1)生态平衡的概念生态平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。因此，生态平衡是一种动态平衡，在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出相对稳定的状态。2)生态平衡破坏一个生态系统的调节能力是有限度的。外力的影响超出这个限度，生态平衡就会遭到破坏，生态系统就会在短时间内发生结构上的变化，比如一些物种的种群规模发生剧烈变化，另一些物种则可能消失，也可能产生新的物种。上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡但变化总的结果往往是不利的，它削弱了生态系统的调节能力。2.1.4生物多样性的保护1)物种灭绝物种灭绝是指由于自然或人为原因使生物物种从世界上逐渐消失的现象。

2)物种灭绝的原因物种灭绝主要是由于生态环境的破坏、人类不合理的开发利用、环境污染和外来物种的引入。另外，人类过度捕猎也是物种灭绝的一个原因。物种灭绝是生物基因库的巨大损失，直接影响人类的生产、生活和自然界的生态平衡。防止物种灭绝已成为全球性的紧迫任务。濒临灭绝的生物的比例如图2-8所示.上一页下一页返回2.1生态系统和生态平衡3)生物多样性的保护生物多样性是生物(动物、植物、微生物)与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括生态系统、物种和基因三个层次。上一页返回2.2全球变暖2.2.1全球变暖成因

1992年6月在巴西举行的国际环境与发展大会上，与会各国首脑惊呼“狼”来了。这狼就是指温室效应导致的全球变暖。来自太阳各种波长的辐射，一部分在到达地面之前被大气反射回外空间或者被大气吸收之后再辐射而返回外空间;一部分直接到达地面或者通过大气而散射到地面。到达地面的辐射有少量短波长的紫外光、大量的可见光和长波红外光。这些辐射在被地面吸收之后，最终都以长波辐射的形式又返回外空间，从而维持地球的热平衡。可是温室气体不断增加，影响了地球的热平衡，从而导致全球变暖。下一页返回2.2全球变暖1)温室气体和温室效应温室气体成员主要是二氧化碳(CO2)，还有甲烷、一氧亚氮、臭氧、氟氯烃等。地球变暖，二氧化碳应负一半的责任，另一半归罪于其他几种温室效应气体，如图2-18所示。

2)气候变暖的主要原因第一，人类燃烧各种燃料、人口增多、汽车的增加等使得排人大气中的温室气体量逐年增加。第二，人们的乱砍滥伐树木，使可以吸收CO2的森林大面积减少。第三，江河及海洋的污染，使可以吸收CO2的森林大面积减少。上一页下一页返回2.2全球变暖2.2.2全球变暖的后果全球变暖已经开始，现在比百年前平均气温上升了0.3℃-0.6℃，海平面上升了10-20cm。多数人预计今后每10年温度会上升0.3℃，到2025年比现在升高1℃，到21世纪末，将升高2.5℃。目前研究表明，气温变暖在全球不同地域有明显的差异。例如，若全球平均气温升高2℃，赤道地区至多上升1.5℃，而高纬度和极地地区竟能上升6℃。这样高纬度和低纬度之间的温差将明显减少。一般认为温室效应对北半球影响更为严重。表2-1给出了北半球气温变化的地域性差异。上一页下一页返回2.2全球变暖2.2.3气候变暖的控制全球气候变暖的主要原因是温室气体的增加导致温室效应的加剧。要控制全球气候变暖，就必须控制大气中二氧化碳的含量及其他温室气体的排放。目前国际上对待全球气候变暖的战略对策有以下两个。第一，限制战略，即控制或停止大气中温室气体浓度的增长，提倡低碳生活，低碳经济，节能减排，以防止由此引起的全球气候的变暖。第二，适应战略，即对未来全球气候变暖做好准备，以尽量减少由于全球气候变暖可能带来的不利后果，并充分利用可能带来的有利影响。上一页返回2.3臭氧层破坏2.3.1臭氧空洞臭氧层是大气平流层中臭氧浓度最大处(如图2-19所示)，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部分被其吸收。臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。2.3.2臭氧层破坏的原因污染物对臭氧层的影响至少涉及150个化学反应，其中影响最大的是氮氧化的作用和氟利昂类的作用两类。

1)氮氧化物的作用在平流层飞行的超音速飞机、核爆炸都可能产生大量的NO。下一页返回2.3臭氧层破坏2)氟利昂类的作用氟利昂是氟氯烃的总称。氟氯烃类化合物包含20多种物质，它的用途十分广泛，主要用于空调、冰箱、冷藏库的制冷剂，电子元件、精密器件的清洗剂;泡沫塑料生产的发泡剂，发胶、摩丝等美容制品，及杀虫剂中的发泡剂、喷雾剂等。它们具有很高的稳定性，有可能一直上升到平流层，在紫外光作用下分解。2.3.3臭氧层破坏的危害臭氧层被破坏后，紫外线会通过大气层长驱直入，使紫外光对地球的辐射强度增大，由此引起人类白内障和皮肤癌增多、免疫系统功能下降。上一页下一页返回2.3臭氧层破坏10多年来，经科学家研究，大气中的臭氧每减少1%，照射到地面的紫外线就增加2%，人的皮肤癌就增加3%，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。推而广之，若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。可见，臭氧层空洞已威胁到人类的生存。2.3.4臭氧层破坏的控制在联合国的积极协调下，国际社会于1985年签署了《保护臭氧层维也纳公约》，并于1987年9月16日在加拿大蒙特利尔签署《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》环境保护公约，具体确定了保护臭氧层的原则和国际合作框架。上一页下一页返回2.3臭氧层破坏

1990年6月在英国伦敦召开蒙特利尔公约缔约国第二次会议，并对公约内容作了大幅修正，其中最为重要者即为扩大列管物质，除原先列管者之外，另增加CFC-13等10种物质、四氯化碳以及三氯乙烷，共计12种化学物质，并加速提前于2000年完全禁用上述物质。

1999年《蒙特利尔议定书》缔约国大会在北京召开，会议通过《北京宣言》，由于国际社会采取了有效措施，人类排放到大气中的氟利昂等消耗臭氧层物质的总量开始下降，大气臭氧层损耗速度出现了减缓的迹象。上一页返回2.4酸雨2.4.1酸雨的形成过程煤和石油燃烧之后，排放出二氧化硫和氮氧化物。二氧化硫和氮氧化物进入大气中，在阳光、水蒸气、飘尘等作用下，经过一系列化学变化，最后生成硫酸、硝酸。硫酸和硝酸都是强酸，它们随雨、雪降落下来，形成酸性雨或雪。现在，全世界每年向大气排放1.1亿t硫化物。在欧洲中部，大气中硫的含量从20世纪50年代以前的2.3kg/L，增至5.0kg/L，大约增加1倍;在欧洲中南部，硫含量从每升1kg增至2kg，也增加了1倍。难怪酸雨成灾。下一页返回2.4酸雨2.4.2酸雨的危害酸雨对自然环境和生物的危害十分严重。瑞典大小湖泊几千个，70%的湖泊严重酸化，鱼类难以生存。酸雨也使加拿大4000多个湖泊酸化，水中生物全部死亡，成为死湖。酸雨可以毁坏森林，瑞典因酸雨每年损失木材达450万m3m。酸雨使土壤酸度增加，影响作物生长，降低产量;酸雨损害房屋、桥梁、雕塑和古迹;酸雨刺激人的皮肤、眼睛。因此，酸雨称之为空中死神，成为全球关注的问题。近年来，我国的酸雨相当严重，大有蔓延之势。上一页下一页返回2.4酸雨2.4.3酸雨的控制要控制酸雨，关键在于减少二氧化硫的排放。目前，世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有以下几点。第一，原煤脱硫技术，可以除去燃烧中40%-60%的无机硫。第二，改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。第三，对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。我国“十一五”时期火电脱硫比例从14%提高到86%。上一页返回2.5生物入侵2.5.1生物入侵的危害

1)生态遭到破坏外来生物成功入侵后，大量繁殖，迅速生长，难以控制，造成生态环境破坏，形成生物污染。如天敌昆虫的食物链之中的幼虫植食链节，可能因外来入侵物种的爆发性生长导致原嗜食植物消亡而断裂，致使天敌昆虫的食物网络结构崩溃，最终造成天敌昆虫数量骤减、病虫害的爆发。2)生物多样性消失外来物种如果生存和繁殖能力强，则会压制和排挤本地物种，形成优势种群，导致生物多样性消失。下一页返回2.5生物入侵在福建沿海滩涂区域，因大米草的疯狂扩散和肆意蔓延，破坏了海洋生物的栖息环境而使沿海养殖的多种生物窒息死亡。同时也大面积毁坏原有的红树林，甚至堵塞航道，既影响船舶出人港，也影响海水的交换能力，导致水质下降并诱发赤潮，使得整个海岸观景生态