环境科学与工程概论-课件 第1、2章 绪论、生态学基础

1环境科学与工程概论2全球忽冷忽热31949年来乐山大佛

首次被洪水淹至脚趾42020年洪雅县涨大水5霰【xiàn】冰雹62013年2月21日日本遭遇暴雪袭击2013年1月严寒天气致威斯康辛州(美）堆起近8米冰山7主要内容绪论生态学基础水体污染控制大气污染控制固体废物处理与资源化土壤污染与防治物理性污染控制8教学目的：

1、帮助学生树立正确的环境观，掌握基本的环境保护工作思路。2、获得必要的环境科学基础知识，了解环境科发展前沿，提高环境科学基本素养；3、了解解决环境问题的基本途径及技术方法；4、了解国家的相关环境保护相关法律法规和标准；5、培养学生的环境意识，为将来从事专业技术工作时正确处理经济建设与环境保护之间的关系打下必要的基础。9环境科学（研究内容，任务）环境工程学（研究内容，任务）一个分支学科环境（概念）人类－对象环境问题１．概念，分类２．世界上面临的环境问题？可持续发展环境保护环境观第一章绪论3.我国面临的环境问题10一、环境与环境问题１.1环境环境就其词义而言，是指某项主体周围的空间及空间中的介质。在环境科学中，所研究的环境是人类的生存环境，它包括自然环境与社会环境两部分。

自然环境是人类赖以生存和发展的各种自然因素的总和，即通常所称的自然界。

社会环境是指人类的社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念与机构等。11

分类：⑴按环境性质分为：自然环境、半自然环境（被人类破坏后的自然环境）、社会环境。⑵按环境范围：宇宙环境（星际环境）、地球环境（地理环境）、区域环境、微环境和内环境⑶按环境要素：大气环境、水环境(如海洋环境、湖泊环境等)、土壤环境、生物环境(如森林环境、草原环境等)、地质环境⑷环境功能：特定空间环境(如航空、航天的密封舱环境等)、车间环境(劳动环境)、生活区环境(如后室环境、院落环境等)、城市环境、区域环境(如流域环境、行政区域环境等)、全球环境和星际环境等。

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《中华人民共和国环境保护法》明确指出：“本法所称环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。”这里还没有涉及上述环境的全部内容，只是提出目前与人类密切的，必须加以保护的那一部分人类的自然环境和社会环境。131.２环境问题

(1)概念与分类

全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的现象，均概括称为环境问题。由自然力引起的环境问题：第一类环境问题（原生环境问题）如地震、洪涝、干旱和滑坡等。由人类活动引起的环境问题：第二类环境问题（次生环境问题）如环境污染、生态破坏。1415八大公害事件16马斯河谷事件：1930年12月1～5日，比利时马斯河谷工业区工业区处于狭窄盆地中发生气温逆转，工厂排出的有害气体在近地层积累。3天后，有人发病，症状为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。多诺拉事件：1948年10月26～31日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇。该镇处于河谷，10月最后一个星期大部地区受反气旋和逆温控制，加上26～30日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素。发病者

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人，占全镇总人口43%。症状是眼痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻；死亡17人。17洛杉矶光化学烟雾事件：20世纪40年代初期，美国洛杉矶全市50

多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50千米长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧气为主的光化学烟雾。18伦敦烟雾事件：1952年12月5～8日，英国伦敦市。5～8日，英国几乎全境为”浓雾”覆盖，4天中死亡人数较常年同期约多4000人：45

岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的1周中，因支气管炎死亡的人数是平时的9.3倍。四日市哮喘事件：1961年，日本四日市。1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年，哮喘病发作。1967年，一些患者不堪忍受痛苦而自杀。1972年，全市共确认哮喘病患者达817

人，死亡10多人。米糠油事件：1968年3月，日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油时所用的脱臭热载体多氯联苯作，由于生产管理不善，混入米糠油中，人食用后中毒，患病者超过1400人。至7～8月份，患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000

人。19水俣病事件：1953～1956

年，日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食毒鱼后受害。1972年，日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游汞中毒者有

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人，其中60人死亡。痛骨病事件：1955～1972年，日本富山县神通川流域锌、铅冶炼工厂等排放的含镉废水污染了神通川水体。两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米含镉，居民食含镉稻米和饮用含镉水而中毒。1963～1979年3月，共有患者130人，其中死亡

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人。

(2)环境问题的发展原始社会农业社会工业社会当代(3)环境问题的特点第一：长期性。第二：关联性。2223(4)当前世界面临的主要环境问题

当前人类所面临的主要问题是人口问题、资源问题、生态破坏问题和环境污染问题。它们之间相互关联、相互影响，成为当今世界环境科学所关注的主要问题。

24人口问题、环境问题紧密交缠，像两个恶毒的符咒。1950年之前，人类达到17亿用了数千年，而50年之后，人类人口翻三番只用了50年，人口增长形成的资源缺乏和资源的破坏已经成为当今世界面临的最重大问题。──人口爆炸据联合国预测，到2025年,全世界60岁以上老年人口将达到11.7亿，而中国就占1/4，那时，世界平均每7个人当中就有1个老年人，而中国每5个人当中就有1个老年人。──人口老龄化人口问题25资源问题连年干旱缺水造成北方不少地区耕地干裂世界上所剩下的原始森林中，只有20%是比较完整的，其余都已被破坏得支离破碎目前１１亿人未能用上安全饮用水，２４亿人缺乏充足的用水卫生设施(5)当代中国环境问题的八大社会特征随着社会转型的加剧进行，环境问题日益严重；环境问题不仅表现为人（社会）与自然的矛盾，而且越来越表现为人与人之间的矛盾；随着居民生活水平的提高，生活污染在环境问题中的分量加重；城市环境问题受到高度重视，并在局部有所缓解；农村环境问题失控，呈日益蔓延和加重的趋势；环境问题与贫困问题有形成恶性循环的趋势；公众环境意识水平低下；环境问题与其他社会问题交叉、重叠，解决的难度日益加大。27二、环境科学与环境工程１.环境科学

环境科学是研究人类环境质量及其控制的科学。从广义上说，它是对人类生活的自然环境进行综合研究的科学，是研究人类周围空气、土地、水、能源、矿物资源和生物等所有环境因素及其与人类的关系以及环境质量和环境保护的科学。属于自然科学方面的有环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理、环境医学、环境工程学；属于社会科学方面的有环境管理学、环境经济学、环境法学等。28环境科学的任务：一是研究在人类活动的影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响；二是研究保护和改善环境质量的理论、技术和方法。

正确认识自然规律，运用整体化和综合化的系统思想去研究事物的结构、关系和规律。明确事物之间的关系不再是简单的因果链的一端而是一个相互交叉影响的网络。29当前，环境科学的具体研究内容包括：人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏；环境系统在人类活动影响下的变化规律；确定当前环境质量恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系；寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社会与自然界的和谐。

30２.环境工程

环境工程学是环境科学的学科分支之一，是一门新兴的综合性工程技术学科。它主要研究近代工业污染控制理论、技术和方法；研究采用工程技术科学方法保护和合理利用自然资源；研究人类因从事社会与经济活动而导致的对生态环境的破坏进行超前的预测和采取的对策。31环境工程学的主要研究内容包括：环境污染防治工程（水污染防治工程、大气污染防治工程、固体废弃物污染防治工程、噪声与振动控制等。），环境系统工程，环境质量评价。环境工程学的任务：一是要保护环境，消除人类活动对它的有害影响；二是要保护人类，消除不良环境对身心的损害，使人们得以健康和舒适地生存．32三、环境观1.天命论环境观统治地位的哲学思潮是唯心主义和宗教神学的天命论，把一切自然现象及其对人类生产与生活的影响归结为某种超自然力量的作用。殷虚卜辞中有“帝令其雨”、“帝令其风”、“帝令雨足年，帝令雨女其足年”，把晴雨变化和年成好坏都归结为天帝的旨意。《诗经》云；“敬之敬之，天维显思。命不易哉!毋曰高高在上；涉降厥土，日监在兹！古希腊哲学家也有类似的观点，柏拉图认为地球上一切可以观察到的事物不过是理念的拙劣的摹象。泰勒斯则认为神用水创造出万物。这些神创造论者认为自然界是上帝创造的，主观唯心论者则认为自然界是人类精神的产物，都否认自然界固有的客观规律和人类对自然界的影响。332.地理环境决定论环境决定论把自然环境看作社会发展的决定因素拉采尔：(1)地球表面居民的分布和集团；(2)作为人类迁移结果的这些分布对自然环境的依赖性，(3)自然环境对个人和社会所产生的影响，例如气候对民族特性的影响。他在该书中把人说成是环境的产物．认为人和生物一样，其活动、发展和分布均受环境的严格限制，环境“以盲目的残酷性统治着人类的命运”。环境决定论是生产力比较低下，科学不甚发达的条件下的环境观或自然观，反映了人类对大自然的畏惧和顺从的态度．和天命论的自然观是一脉相承的。

343.征服论的环境观18世纪的工业革命带来了这样的契机，以蒸汽机为代表的机械革命大大解放了生产力，人类进一步征服了海洋，开采了更多的矿产，砍伐森林、耕垦草原、拦河筑坝、移山填海……人类似乎真正征服了自然，成了自然的主人。俄国的米丘林提倡“我们不能等待大自然的恩赐，向大自然索取是我们的任务”。我国则有过“人有多大的胆，地有多高的产”的口号，更把征服论发挥到极致，陷入唯意志论的境地。其他国家在其经济发展史上几乎也都经过征服论盛行的阶段，不顾自然规律，掠夺式开发自然资源，忽视环境保护，从而引起环境恶化，人类最终自食恶果。354.协调论的环境观新的环境观则认为人类是自然的儿子而不是主人，人类只有保持同自然界(环境)的平衡与协调才能生存与发展。“人”与“天”的关系不再是谁战胜谁，而应是“人天共存”或“人地归一”。四.可持续发展古巴比伦文明的毁灭中美洲玛雅文明的衰亡楼兰的消失中国黄河流域、北京（沙尘暴）若尔盖草原甘肃民勤县

不重视可持续发展的历史教训37玛雅金字塔玛雅天文台38楼兰古城遗址

虚拟复原的楼兰古城

39红军长征路：若尔盖草原沼泽已经消失401、《寂静的春天》——对人类行为和观念的早期反思4.1可持续发展战略的由来蕾切尔·卡逊

20世纪50年代末，美国海洋生物学家蕾切尔.卡逊（Rachel.Karson)在潜心研究美国使用杀虫剂所产生的种种危害之后，于1962年发表了环境保护科普著作《寂静的春天》。

《寂静的春天》通过对污染物富集、迁移、转化的描写，阐明了人类同大气、海洋、河流、土壤、动植物之间的密切关系，初步揭示了污染对生态系统的影响。她告诉人们：“地球上生命的历史一直是生物与其周围环境相互作用的历史，只有人类出现后，生命才具有了改造其周围大自然的异常能力。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。这种污染是难以清除的，因为它不仅进入了生命耐以生存的世界，而且进入了生物组织内。”2、增长的极限》——引起全世界反响的“严肃思考”《增长的极限》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。443、联合国人类环境会议——人类对环境问题的正式挑战1972年，联合国人类环境会议在斯德哥尔摩召开，来自世界113个国家和地区的代表汇聚一堂，共同讨论环境对人类的影响问题。大会通过的《人类环境宣言》宣布了37个共同观点和26项共同原则。4、《我们共同的未来》——环境与发展思想的重要飞跃1983年3月，成立了以挪威首相布伦特兰夫人任主席的世界环境与发展委员会（WCED）。1987年，向联合国大会提交了研究报告《我们共同的未来》（五）联合国环境与发展大会——环境与发展的里程碑联合国环境与发展大会于1992年6月在巴西的里约热内卢召开。共有183个国家的代表团和70个国际组织的代表出席了会议，102位国家元首或政府首脑到会讲话。会议通过了《里约环境与发展宣言》（又名地球宪章》）和《21世纪议程》两个纲领性文件。各国政府代表还签署了联合国《气候变化框架公约》4.2可持续发展的定义

朴素的可持续发展观念古来有之，但现代意义上的可持续发展概念则是挪威首相布伦特兰夫人在《我们共同的未来》报告中首次提出的。所谓可持续发展是指：“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。这一定义得到广泛的接受，并在1992年联合国环境与发展大会上取得共识。包括两个重要概念：一是人类要发展，要满足人类的发展需求；二是不能损害自然界支持当代人和后代人的生存能力。

我国学者对这一定义作了如下的补充：可持续发展是“不断提高人群生活质量和环境承载能力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的、满足一个地区或一个国家人群需求又不损害别的地区或国家人群满足其需求能力的发展”。

从应用的角度来理解可持续发展的概念，则应结合应用领域的可持续发展定义，如：生态角度：保护和加强环境系统的生产和更新能力社会角度：改进人类的生活质量，同时不要超出支持发展的生态系统的负荷能力经济角度：在保护自然资源的质量和其所提供服务的前提下，使经济发展的净效益增加到最大限度科技角度：转向更清洁、更有效的技术-尽可能接近“零排放”或“密闭式”工艺—尽可能减少能源和自然资源的消耗伦理角度：不应当损害后代人维持和改善其生活标准的能力。鼓励经济增长

提倡资源的永续利用和保持良好的生态环境

谋求社会的全面进步

4.3可持续发展战略的基本思想4.4可持续发展的基本原则（内涵）

（1）公平性原则（2）持续性原则

（3）共同性原则

52五、环境保护的发展历程1．限制阶段2．“三废”治理阶段3.综合防治阶段4．规划管理阶段53牛油纸糯米纸玻璃纸A4纸石头纸第二章生态学基础1.生态系统基本概念2.生态系统的组成3.生态系统中的能量流动4.生态系统中的物质循环5.生态平衡6.城市生态系统讨论题：1、你支持一些饥荒严重的国家在森林或草原等重要的生态系统开荒种粮吗？你的保护生态系统与人类乐趣的分界线是什么？

2、增加能源需求而不节能犹如打开下水阀门还想在浴缸里放满水一样。请谈谈我们为什么要节能，以及中国政府和居民可以从哪方面考虑节能？3、随着人口增加，是应该开垦更多的土地还是运用科学技术去提高现有土地的农业产量？请分析存在的问题。4、分析中国南水北调的优劣。

5、为什么发展中国家比发达国家空气污染严重？在这一点上发达国家是否有可做的工作？

6、你的学校核城市如何处理固体废物？固废产量在你的学校和城市是否可以得到限制？如何限制？有哪些障碍？

7、农药使用的危害与益处相比是否物有所值，你支持那种结论，请给出依据。

生态学的定义（1）

生态学（Ecology）一词最早是由德国生物学家黑格尔于1869年提出的。其英文词首和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。黑格尔把生态学定义为“研究有机体与其有机和无机环境之间相互关系的科学”。

后来有的学者把生态学定义为“研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学”。生态学的定义（2）生态学中所说的生物包含植物、动物和微生物。最近，由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学也扩展到人类生活和社会形态等方面，把人类这一生物物种也列入生态系统中，来研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。生态学的定义（3）生态学的发展生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的重要分科之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉及动物和人类。目前，随着现代科学技术的发展并向生态学的不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学科、较活跃的科学领域之一。按研究范围对生态学进行分类：个体生态学种群生态学群落生态学生态系统生态学（简称生态系统）1、生态系统的概念生态学生态系统生态学（简称生态系统）物种种群生物群落周围环境能量流动物质循环信息联系一个分支个体的总和生物的总和生物圈（生态圈）

生物圈实际是全球生态系统。

生物圈是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。它在地面以上达到大致23km的高度及地面以下延伸至12km的深处，其包括平流层的下层、整个对流层以及沉积岩圈和水圈。但绝大多数生物通常生存于地球陆地之上和海洋表面之下各约100m厚的范围内。1.1生物圈

生物圈存在的基本条件是：第一、可以获得来自太阳的充足光能。第二、要存在可被生物利用的大量液态水。第三、生物圈内要有适宜生命活动的温度条件，在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。第四、提供生命物质所需的各种营养元素。1.2生物多样性生物多样性系指某一区域内遗传基因的品系、物种和生态系统多样性的总和。据估计，2000年来约有110多种兽类和130多种鸟类从地球上消失，其中1/3是19世纪前消失的，1/3是19世纪灭绝．另1/3是近50年来灭绝的。近50年来我国仅动物就绝灭了数十种，另外尚有数百种面临濒危绝灭的境地。我国植物中的珍稀和特有种也有数十种绝灭。在中国国家重点保护野生动物名录中，受保护的濒危野生动物达400多种。植物红皮书中记述的濒危植物高达l019种。据联合国估计，到2000年地球上特有10％-20％的植物消失。全球生物多样性的状态2生态系统及其组成生态系统是指特定地段中的全部生物(即生物群落)和物理环境相互作用的任何统一体。生态系统就是一个相互进行物质和能量交换的生物与非生物部分构成的相对稳定的系统。它是生物与环境之间构成的一个功能整体，是生物圈能量和物质循环的一个功能单位。生态系统的组成生态系统生物部分分解（还原）者生产者绿色植物光能合成细菌、化能合成细菌消费者一级消费者——草食动物二级消费者——肉食动物三级消费者——大型肉食动物四级消费者——顶级肉食动物有机营养微生物微型动物非生物部分物质代谢原料阳光CO2H2O、O2无机营养盐分非生命的有机物质基质岩石、砂、泥等媒质水、空气、土壤等食物链食物网生态系统(一)生物部分Ⅰ、初级生产者初级生产者指全部绿色植物或某些能进行光合作用或化能合成作用的细菌，又称为自养有机体。绿色植物通过光合作用把CO2、H2O和无机盐类转化成有机物质．把太阳能以化学能的形式圈定在有机物质中。因此，绿色植物是整个生态系统的物质生产者。光能合成细菌和化能合成细菌也能把无机物合成为有机物。如硝化细菌能将NH3氧化为HNO2和HNO3，并利用氧化过程中释放的能量，把CO2、H2O合成为有机物。这类细菌虽然合成的有机物质不多，但它们对某些营养物质的循环却有重要意义。Ⅱ．消费者消费者指直接或间接利用绿色植物所制造的有机物质作为食物来源的异养生物．又称为异养有机体。主要是各种动物，也包括某些腐生和寄生的菌类。Ⅱ．消费者(1)草食动物它们以植物的叶、枝、果实、种子为食．如牛、羊、免、鹿、蝗虫和许多鱼类等。在生态系统中，绿色植物所制造的有机物质首先作为这类动物的食物，所以草食动物又称为初级消费者或第一级消费者。Ⅱ．消费者(2)肉食动物它们以草食动物或其他弱小动物为食，包括次级消费者和三级消费者等。初级消费者、次级消费者等之间并没有严格的界限，许多杂食性动物，既是初级消费者．又是次级消费者或三级消费者。因而构成复杂的食物链和食物网。Ⅱ．消费者(3)寄生动物寄生于其他动、植物内，靠吸取宿主营养为主。(4)腐食动物以腐烂的动植物残体为食。Ⅲ、分解者分解者主要是指各种微生物，也包括某些以有机碎屑为食物的动物，又叫做还原者。它们以动植物的残体和排泄物中的有机物质作为维持生命活动的食物来源，并把复杂的有机物分解为简单的无机物归还环境，供生产者再度吸收利用．从而构成生态系统中营养物质的循环。微生物（真菌）橙盖伞分解者大地的清道夫-------蜣螂（屎壳郎）(二)非生物部分非生物环境是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所．原料部分：主要是阳光、O2、CO2、H2O、无机盐及非生命的有机物质；媒质部分：指水、土壤、空气等；基质：指岩石、砂、泥。（三）生态系统的类型1．陆地生态系统陆地生态系统包括整个陆地上的各类生物群落。

根据地球纬度及水、热等环境条件，按植被的优势类型可分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。森林生态系统，又可再分为热带林、亚热带林、温带林、寒带林等生态系统，以下还可再分。森林生态系统

各种类型的森林,占陆地面积的28.5%

草原生态系统

各种大草原,占陆地面积的25%

农田生态系统

所有耕地，占陆地面积的10%

荒漠生态系统

指气候干旱、降水稀少、植被贫乏的自然地带陆地生态系统水生生态系统包括海洋和陆地上的江、河、湖、沼等水域．其面积占地球表面的2/3。它又可以分为海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态系统又可再分为流水生态系统(河、溪)和静水生态系统(湖泊、水库)。2．水生生态系统淡水生态系统

如湖泊、池塘等，其水量不足全球水量的1%海洋生态系统

面积辽阔，约占地球总面积的71%几种典型地物的反射波谱曲线（1）地物对不同波长的电磁波的反射率是不同的。（2）不同地物具有不同的波谱反射率曲线。（3）同一地物在不同的条件下，具有不同的波谱反射率曲线。不同植物或同一植物的不同生育期以及不同健康状况，其反射波谱不同。可利用反射波谱曲线鉴别植物的种类、生育期和健康状况。

植物的反射波谱曲线（四）生态系统基本特征(1)开放性在生态系统中．能量是单向流动，即从绿色植物接收太阳光能开始，到生产者、消费者、分解者以各种形式的热能消耗、散失为止，不能再被利用形成循环。

(2)运动性在相互适应调节状态下，生态系统呈现出一种有节奏的相对稳定状态．并对外界环境条件的变化表现出一定的弹性。这种稳定状态，即是生态平衡。

(3)自我调节性在不断与外界进行能量和物质交换过程中，通过自身的运动而不断调整其内在的组成和结构，并表现出一种自我调节的能力，以不断增强对外界条件变化的适应性、忍耐性。维持系统的动态平衡。

(4)相关性与演化性对一个具体的生态系统而言，它总是随着一定的内外条件的变化而不断地自我更新、发展和演化。表现为一种产生、发展、消亡的历史过程，呈现出一定的周期性。3、生态系统中的能量流动3.1能量源泉（太阳）热核聚变（氢原子聚变成氦，并以电磁波形式向空间释放出能量）

太阳辐射能的分配3、生态系统中的能量流动3.2能量流动方式消费者4生产者消费者1消费者2消费者3BBBBRRRRR分解者RDD+nD+nD+nD+n太阳光S生态系统中的能量流动和转换，也服从热力学的第一、第二定律。能量流动的特点：自然条件下，能量固定率为1％。生态系统的能量流动为单向流动。流动中能量急剧减少，从一个营养级到另一个营养级都有大量的能量以热的形式散失掉。

在生态系统中，当其生产的能量与消耗的能量保持一定的相对平衡时，该生态系统的结构和动能才能保持动态平衡，也就是生态平衡。在生态系统中，各级消费者之间的能量利用率不高，为10％左右。也就是生态金字塔。能量流动的特点：1000100101浮游动物鱼水域生态系统的生态金字塔浮游植物4、生态系统中的物质循环物质循环组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。生物圈是地球上最大的生态系统，其中的物质循环带有全球性，这种物质循环又叫生物地球化学循环。物质循环伴随能量流动，能量流动孕于物质循环之中能量流动是单向的，不可逆；物质循环是循环流动的4.1水循环在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。水循环水循环水是物质循环的必要介质，其他物质循环都结合水循环进行。地球上淡水资源中只有不到1％的部分是人类可以利用的液态水太阳能是水循环的驱动力水的年平均循环量表(百万立方米／年)海洋降水3.24×108海洋蒸发3.60×108陆地降水0.98×108陆地蒸发0.62×1084.2碳循环碳元素约占生物体干重的49％，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。碳循环大气中CO2含量变化对气候变化产生严重影响4.3氮循环硝酸盐氨或铵盐大气中的氮细菌分解NOX人类经济活动对氮循环的影响氮氧化物大量输入大气，造成空气污染向环境输入大量硝酸盐，与磷一起造成水体富营养化。4.4磷循环化石磷矿床磷酸盐岩石鸟粪层食物链天然侵蚀人工开采海鸟和鱼散失在深海沉积层中浅海沉积层原生质合成磷酸盐化细菌溶解的磷酸盐磷循环小部分进行生物地球化学循环，大部分单向流失，是不可更新资源。造成水体富营养化5.生态系统中的信息联系生态系统中各成分之间存在着信息联系（或信息传递、信息流），这些信息把生态系统联系成为一个有机的整体。物理信息：以光、声音、颜色等构成了生态系统的物理信息。化学信息：生物代谢活动中分泌的一些物质（维生素、生长素、抗菌素和性激素等），作为信息传递，使生物种群间、类发生联系或变化。6、生态平衡在一定时间和相对稳定的条件下，生态系统的生产者、消费者和分解者之间，不断地进行能量流动、物质循环和信息联系，并保持一种动态平衡，这便是生态系统的动态平衡，简称生态平衡。生态平衡的失调当外界干扰超过生态系统的自我调节能力时，即超过生态平衡的阈值时，将造成生态系统的结构破坏、功能受阻、生态功能紊乱以及反馈自控能力下降，称为生态平衡的失调。女子花510万买6387只羊放生生态平衡的失调自然原因：火山喷发、海陆变迁、雷击火灾、海啸地震、洪水与泥石流以及地壳变动人为原因：大量排放有毒有害污染物、大面积毁坏森林、过度放牧、滥杀动物等生态平衡的调节当生态系统的生产者、消费者和分解者在不断地进行能量流动、物质循环和信息联系过程中，受到自然因素和人类活动的影响时，系统保持其自身稳定的能力。这种能力实际上是指生态系统的一种适应能力。建立生态系统的最佳平衡从整体和全局出发考虑对自然环境的影响，使生态系统建立更佳的动态平衡。

7.城市生态系统城市生态系统的研究，是城市生态学的一个主要内容，目的是寻求高度集中的人口及所从事的各种社会活动与自然环境的良好合作途径，以促进经济有序发展和生态系统的良性循环。城市的含义及特征

城市是指具有10万以上人口，住房、工商业、行政、文化等建筑物占50％以上面积，具有较为发达的交通网络和车辆往来频繁的人类集居区域。

城市的主要特征为：1.是非农业人口集中区域；2.是一定区域的政治、经济或文化中心；3.是由多种建筑物组成的物质设施综合体。城市的发展1950年，世界上人口超过100万的大城市有71个，800万人口以上的特大城市仅有伦敦。但是到了1970年，大城市增至157个，特大城市增至11个。2000年，大城市有400个，特大城市达30个以上。城市生态系统是一个以人类生活和生产活动为中心的，由居民和城市环境组成的自然、社会、经济复合生态系统。7.1城市生态系统概念7.2城市生态系统特点相对于自然生态系统来说，有许多不同的特点：1.城市生态系统是人工生态系统

人工控制对城市生态系统的存在和发展起着决定作用。但是，人工控制是在自然控制的大背景下起作用的，必然受到太阳辐射、气温、气候、风、水源状况等自然因素控制。2.城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统中，人口高度集中，其他生物的种类和数量都很少。动物群落基本上是家养动物群落，其生存除部分受气候与疾病等的影响外，基本不受天敌的威胁，而主要受人的支配。人是城市生态系统中主要的消费者。在城市生态系统中，生产者、消费者所占的比例，与其在自然生态系统中的比例正好相反，是以消费者为主的倒三角形营养结构。城市生态系统中的营养结构人类动物植物人类动物植物自然生态系统中的营养结构3.城市生态系统是不完全的生态系统城市中的植物，其主要作用已变为美化环境、消除污染和净化空气。由于植物产量远远不能满足当地消费者的粮食需要，必须从城市以外输入。需要异地分解废弃物（垃圾厂、化粪池、垃圾场等）4.城市生态系统是高度开放的系统大量、高速的输入输出流、能量、物质和信息在系统中高度浓集，高速转化，其能量转化功率为每平方米每年（42~126）×107焦耳。生物（人）---自然（环境）系统工业---经济系统文化---社会系统只考虑人的生物性活动。只考虑人的经济活动。只考虑人的社会活动和文化活动5.城市生态系统是多层次的复杂系统7.3城市生态系统的结构与功能1.城市生态系统的结构

它着重反映系统的空间因素及其相互作用，由于不同专业的研究角度和出发点不同，所以城市生态系统的划分也各异。

以下是几种不同的城市生态系统。社会学家划分的城市生态系统城市生态系统城市空间城市社会城市居民城市组织人口结构劳动结构智力结构政治组织经济组织文化组织群众组织家庭组织人工环境人工设施（建成区环境）施工环境基础设施生产设施生活服务设施自然环境自然资源土地、空气、淡水、食物、能源、原料地域环境地质、地貌、气候水文、土壤、生物环境生态学家提出的城市生态系统结构图城市生态系统生物系统城市居民家养生物野生生物非生物系统人工物质系统住宅与公共建筑物道路设施工厂交通运输通讯设施市政管网设施环境资源系统气域水域土地矿产能源系统生物能（食物等）自然能化石燃料城市中各子系统的特点、环境问题和解决措施2.城市生态系统的功能

(1)物质流城市外区域的大量工业原料和农副产品输入工业产品与废弃物的输出

输入生产库存输出废弃物累积如建筑道路如五金产品、建筑材料消耗城市系统中货物流的流程途径空气流这种资源流的流动速率和强度，直接影响着城市的大气环境质量。输入输出生产消费空气28.39×10428.39×104氧65580.965542.73.3441.5CO2130.59182.6457.065.01由该表能得出什么结论呢?北京的空气流位:万吨该表可以出：北京市由于氧的消耗量过大,使O2---CO2的平衡被严重破坏,从而看到北京环境质量确有待改善,也可推断出北京的绿地面积太少了,离要求太远.这都是规划上失误的证明.CONCLUSION:热原生能源次生能源有用能源最终能源传输率损耗热损耗热损耗热损耗热利用率损耗热传输率转化率利用率（2）能量流城市生态系统能量流的基本过程原生能源（一次能源）：从自然界直接获取的能量形式，主要包括：煤、石油、天然气、油页岩、油沙、太阳能、风能、水能、潮流能、波浪能、核能、地热能等。次生能源：

经过加工或转化，便于输送、贮存和使用的能量形式。如电力、柴油、液化气.有用能源：

使用者为了达到使用目的，将次生能源转化为特殊的使用形式。如机械能，热能等。城市生态系统与自然生态系统能量流动的相同点：遵守热力学第一、第二定律，在流动中不断有损耗，不能构成循环除部分热损耗是同辐射传输外，其余的能量都是由物质携带的，能流的特点体现在物质流中。但是能量每流过一个能级时，并不服从所谓的“10%定律”Eg.北京市2000年预