6_应用生态学

1、1,15.应用生态学15.1 应用生态学简述,（1）应用生态学的定义 理论生态学：研究生命系统、环境系统和社会系统相互作用的基本规律，建立关系模型、预测系统的发展变化 应用生态学：将理论生态学的基本规律和关系应用于生态保护、生态管理和生态建设中，使社会实践符合自然生态规律、使人和自然和谐相处、协调发展,2,（2） 应用生态学研究内容,产业生态学：农业生态学、森林生态学、草地(草原)生态学、工业生态学与清洁生产、旅游生态学 管理生态学：城市生态学、环境生态学、有害动物管理生态学、恢复生态学与生态工程、资源生态学、灾害生态学、自然保护生态学、全球变化生态学、景观生态设计 效益生态学：生态经济学、可

2、持续发展生态学、人类生态学,3,（3）应用生态学理论框架,个体生态学：生态因子相互作用原理、生物生长 定律、最小因子定律和耐受性定律 种群生态学：种群密度和种群空间分布理论、种群增长与动态理论、种群竞争理论、生态位理论 群落生态学：群落组成和结构、群落稳定性、多样性与边缘效应、群落演替理论 生态系统生态学：生态系统结构与功能理论、食物链(网)理论、能量流动与物质循环理论、系统功能最优理论、系统(环境)承载力理论、生态平衡理论、生产力理论、生态经济效益理论 景观生态学：景观斑块格局理论、景观异质性理论、景观配置理论,4,（4） 应用生态学的研究方法,科学实验方法 调查统计分析方法 系统分析方法

3、资料分析方法,5,15.2 热点问题分析（1）生态系统服务、生态健康与生态管理,生态系统服务 生态系统健康 生态系统管理,6,生态系统服务的概念,作为自然之子，人类社会一直都在依赖自然而生存发展，在技术至上的当今社会，依然没有什么能够代替自然的力量和自然为人类所作的一切。 生态系统服务（ecosystem services）是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品（goods）和服务(services)。,7,图1:山青才能水秀,8,林茂水富粮丰,9,生态系统服务的提出,Costanza等，1997.世界生态系统服务和自然资本的价值 （Nature） Daily，2001. 生态系统服务：

4、人类社会对自然生态系统的依赖性 人们惊醒地开始注意到生态系统的服务，各国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重要性认识和支持的积极性都显著提高。,10,自然生态系统的生物地球化学循环是人类赖以生存和发展的基础,人类需求的所有食物来自生态系统的物质生产 人类需求的一切能量直接或间接来自自然生态系统 人类社会生存所需求的环境依赖自然生态系统良性运转,11,生态系统服务的类型,有机质的合成与生产； 生物多样性的产生与维持； 调节气候； 营养物质贮存与循环； 土壤肥力的更新与维持； 环境净化与有害有毒物质的降解； 植物花粉的传播与种子的扩散； 有害生物的控制； 减轻自然灾害,12,（1）直接利用价值：

5、生态系统产品所产生的价值,它包括食品,医药及其它工农业生产原料,景观娱乐等。 （2）间接利用价值无法商品化的生态系统服务功能,如维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,保护土壤肥力,净化环境,维持大气化学、气候稳定等。,生态系统服务的价值（1）,13,（3）选择价值为了将来能直接利用与间接利用某种生态系统服务功能的支付意愿。例如,人们为将来能利用生态系统的涵养水源、净化大气以及游憩娱乐等功能的支付意愿。选择价值又可分为3类：即自己将来利用;子孙后代将来利用,又称之为遗产价值;及别人将来利用,也称之为替代消费。 （4）存在价值存在价值是生态系统本身具有的价值,是一种与人类

6、利用无关的经济价值。换句话说,即使人类不存在,存在价值仍然有,如生态系统中的物种多样性与涵养水源能力等。,生态系统服务的价值（2）,14,全球生态系统提供的服务总价值为（ Castanza）：每年平均33万亿（17-54亿）美元； 1997年全球GNP的年总量为18万亿美元； 全球生态系统服务总价值大约为当年全球GNP的1.8倍； 2002年的研究结果表明至少为25万亿美元。,全球生态系统的服务价值（1）,15,全球生态系统服务的价值（引自 Roush, Science,276:1029, 1997） _ 生态系统 面积 价值 全球价值 （百万hm2） ($/hm2.a) （$万亿/a) 海洋

7、 33,200 252 8.4 近海水域 3102 4052 12.6 热带森林 1900 2007 3.8 其它森林 2955 302 0.9 草地 3898 232 0.9 湿地 330 14,785 4.9 湖泊河流 200 8498 1.7 农田 1400 92 0.1 全球总价值 33.3万亿美圆 ,全球生态系统服务价值（2）,16,概念：生态系统健康是指生态系统处于良好状态，又称生态健康。 意义：只有维护生态系统的健康，才能使自然界源源不断地为人类社会的生存和发展提供稳定的环境保障和安全的资源支持，人类社会的存在和发展才有基本的支撑条件 内涵：（1）系统的自动平衡；（2）功能良好；

8、（3）维持多样性或复杂性；（4）稳定性或可恢复性；（5）有活力或增长的空间；（6）系统要素间的平衡。,生态系统健康的概念和意义,17,生态系统健康的评价标准包括很多方面，其中最主要的为三个方面：活力、组织性和恢复力。 活力（Vigor） 表示生态系统的能量输入和营养循环容量，可根据新陈代谢或初级生产力等具体指标来测量； 组织（Organization） 即生态系统组成及途径的多样性，可根据系统组分间相互作用的多样性及数量比率来评价，一般认为，生态系统的组织越复杂就越健康； 恢复力（Resilience） 也称抵抗能力，即胁迫消失时，系统克服压力及反弹回复的容量，根据自然干扰的恢复速率和生态系统

9、对自然干扰的抵抗力来评价。,生态系统健康的评价,18,生态管理的目标是维持生态系统的健康 生态管理常用的生态系统参数： 净初级生产力 土壤结构和肥力 非生物资源的变化 生物多样性 生态系统的抗性与活力,生态管理的目标,19,生态管理的基本单位是生态系统 生态管理常用的空间尺度和边界 生物群落水平 林分水平 生态交错带水平 集水区水平 小流域水平 流域水平 区域水平,生态管理的单元,20,15.3 热点问题分析（2）人类对生物地球化学循环的影响与环境污染,21,人类对生物地球化学循环的影响与全球变化,22,全球变化生态学,全球变化：是关于区域及全球变化趋势、原因、机制和效应的研究 全球变暖：指地

10、球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升 温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升,23,全球变化的主要现象,温室气体浓度增加 全球气温升高 自19世纪后半叶以来，全球地表年均温升高0.3-0.6度 新的分析表明,二十世纪(1900年开始)是过去的1000年间最暖的世纪,90年代又是最暖的十年,1998年是最暖的年份,24,工业革命以来，地球环境发生的变化,25,CO2 has increased from its pre-industrial level,CO2 has increased from its pre-indus

11、trial level,26,18602000年全球温度的异常20世纪是14世纪以来最暖的世纪,27,全球变化的主要现象,海平面上升：过去100年间全球海平面升高了10-25cm 土地利用和覆盖变化 土地覆盖：陆地表面生态系统类型及其生物的和地理的特征 土地利用：指对土地的利用方式 生态系统及生物多样性的变化 IGBP的核心项目GCTE研究陆地生态系统对气候变化和大气二氧化碳浓度升高的反应 生物多样性问题成为全球变化研究的重要内容,28,南美毁林影响,29,沙漠分布比较,30,全新世土壤,末次盛冰期的古风成砂,呼伦贝尔草原上正在翻耕的土地,呼伦贝尔草原的黑土地与其下的末次冰期风成砂,呼伦贝尔草

12、原的黑土地在很多地方已不足30cm厚,野外考察的证据,31,全球变化的生态后果,影响生态系统的生产力、呼吸和分解过程 温度和生长季长度是制约高纬度和高海拔地区植物生产力的主要因素。,32,工业时代以来，大气CO2同人口增长的比较,33,减缓全球变化的途径,减缓气候变化 控制温室气体的排放和颗粒物的形成。其核心是控制化石能的消耗。 途径：提高化石能的能效；开发其他形式的能源。 摆正人在自然界中的位置； 人类社会必须寻求有效的途径，使其适应并管理环境。,34,环境污染概念,环境污染的本质：人类对生态系统的生物地球化学循环过程的过度干扰 人类向生态系统中投放过多的物质，超过了生态系统吸收、利用、分解

13、的能力，导致这些物质在系统中的积累，从而造成了污染。,35,环境污染类型,空气污染：烟尘与光化学烟雾、酸雨 水体污染：富营养化、有毒物质 海洋污染、江河污染、湖泊污染、地下水污染 土壤污染： 垃圾等固体物质污染： 核污染、噪声污染、光污染,36,环境污染研究展望,环境污染在全球范围内扩展，形成了所有生物在其进化历史上从未接经历过的全新环境。 现存生物能否适应，如何适应，适应性的改变将产生怎样的后果？不能适应将对生物多样性产生怎样的影响？这些问题关系到全球化污染条件下生物的未来命运，也直接影响生物圈的安全和人类的可持续发展，是21世纪生命科学领域和环境科学领域的优先科学任务。,37,15.4 应

14、用生态学常见领域简介,农业生态学 森林生态学 草业生态学 景观生态学 可持续发展,38,15.4.1 农业生态学,农业生态学的概念： 农业生态学的基本原理 生态学原理：生克与互补原理、循环与再生原理、平衡与补偿原理 生态经济学原理：生态经济结构合理性原理、农业系统的功能原理、农业系统的综合效益原理,39,15.4.1 农业生态学(续),农业生态系统的特点 农业生态系统的结构 农业生态系统的等级结构和层次结构 农业生态系统的基本结构 农业生态系统的时空结构 农业生态系统的营养结构 农业生态系统的功能 农业生态系统的能量流动 农业生态系统的物质循环 农业生态系统的信息传递：物理、化学、营养、行为,

15、40,15.4.1 农业生态学(续),生态农业的概念 生态农业的特点： 整体性与可调控性 稳定、高效、持久性 地域性 生态农业的理论依据： 生物与环境相互作用与协同进化 食物链与食物网理论 能量多级利用与物质循环再生 结构稳定与功能协调,41,15.4.1 农业生态学(续),生态农业的类型： 立体复合型、 物质循环型、 生态环境综合治理型、 病虫害防治型 生态农业技术 农业环境综合整治、农业资源的保护与增殖技术 小流域综合治理技术 立体种养、庭院资源综合利用技术 再生能源利用、农业副产物再利用技术 有害生物综合防治技术,42,15.4.2 森林生态学,森林生态学的概念 森林生态系统 森林生态系

16、统的分类 森林生态系统的功能 生产力和生物量 / 能量转化和物质循环 木材和森林产品 / 涵养水源 / 调节气候 / 净化空气 / 减弱噪声 / 生物多样性保护,43,15.4.2 森林生态学（续）,森林生态系统的生态研究 树种研究 林分研究：生态分析、结构分析 森林生态系统的生态应用 造林研究：适宜树种、密度配置、树种配置 营林研究：抚育间伐、次生林改造、采伐与更新 生态园林 功能：调节气候、降低噪声、抗灾防火、美化环境 生态分析：密度、生态位和种间关系、生物多样性 配置：种类选择、种类配置,44,15.4.3 草地生态学,草地分类 天然草地 草原 草甸 稀树草原 半人工草地 人工草地 人工

17、栽培草本植被 草场 草坪,45,17.4.3 草地生态学(续),草地的功能 经济功能 生态与社会功能 草地生态系统 组成和结构 系统功能 生态平衡,46,草地畜牧业 牧草：生长模式、化学组成、牧草质量及其变化 草地动物：食草动物、肉食动物 载畜量： 草地畜产品：乳、肉、毛、皮 草地畜牧业可持续发展 草地退化与荒漠化 草地退化 荒漠化 防治 草地灾害及保护 灾害：雪灾、火灾、沙尘暴、鼠害 减灾对策,15.4.3 草地生态学(续),47,15.4.4 景观生态学,概念 特征 研究内容 景观结构：景观组成、多样性及其空间关系 景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用 景观动态：景观结构和功能随时间的变化,48,景观生态学的基本原理,基本原理 景观结构与功能原理 生物多样性原理 物种流动原理 营养再分配原理 能量流动原理 景观变化原理 景观稳定性原理,49,15.4.5 可持续发展,环境与可持续发展 资源与可持续发展 环境保护与可持续发展,50,可持续发展的概念,可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。 公平性原则：即代际公平、代内公平 持续性原则：调整