第1章-绪论-生物气象学1.ppt

1、生物气象学Biometeorology,教学计划,第一章 绪论 第二章 动物气象学概述 第三章 太阳辐射对动物的影响 第四章 空气温度对动物的影响 第五章 空气湿度对动物的影响 第六章 气压对动物的影响 第七章 动物对大气环境的适应 第八章 人类生物气象学 第九章 气象与人体的生理活动 第十章 气象致病机理,考核形式, 平时成绩占30（包括点名、作业） 期末考试成绩占70,第一章 绪论,主要内容 生物气象学的定义 生物气象学的研究内容 生物气象学的特点 生物气象学的发展 生物气象研究的主要方法,一、生物气象学概念,1.生物气象学的定义 1970年，国际生物气象学会提出：“生物气象学是研究地球及

2、地球外大气及小气候中的理化环境对生活的机体（植物、动物和人类）的直接或间接影响的学科。” 生物气象学是研究生命有机体与气象自然环境相互影响、相互作用的学科,是气象学与生物学之间的边缘学科,属于应用科学范畴,同时又是许多边缘学科，诸如农业气象学、林牧气象学、医疗卫生气象学等的基础。,人口分布,降水量分布,气温分布,草原分布,植物多样性,气象对生物直接影响-气象灾害类型,（1）暴雨：城市积水； （2）干旱灾害：农业、林业、草原的旱灾，工业、城市、农村缺水； （3）干热风：干旱风、焚风；造成森林火灾、农作物减产; （4）高温、热浪：酷暑高温、人体疾病、灼伤、作物逼熟； （5）热带气旋（tropica

3、l cyclone）：狂风、暴雨、巨浪、暴潮；毁坏农田、房屋、威胁生命安全。 （6）冷害：由于强降温和气温低造成作物、牲畜、果树受害； （7）冻害：霜冻，作物、牲畜冻害，水管、油管冻坏；,（8）雪害：暴风雪、积雪； （9）雹害：毁坏庄稼、破坏房屋； （10）风害：倒树、倒房、翻车、翻船； (11）龙卷风：局部毁坏性灾害； （12）雷电：电器等雷击、伤亡； （13）连阴雨：对作物生长发育不利、粮食霉变等. （14）浓雾：人体疾病、交通受阻； （15）酸雨：作物等受害。,气象对生物直接影响-气象灾害类型,城市暴雨,台风,气象对生物间接影响,大风、龙卷风、台风-电力供应生活 暴雨-洪涝-水淹作物-减

4、产 干旱-蝗灾-饥荒 ,动物、植物排放对气象环境影响,动物（牛、羊）反刍，排放CH4；家畜产生的温室气体占温室气体排放总量的18%。 矿物燃烧，排放SO2/CO2等温室气体。 植物光合作用，吸收CO2释放O2。 绿地、水域调节小气候。 ,植物蒸腾对气象影响,有机体与气象自然环境相互影响、相互作用,1.气象环境条件对生命有机体的影响 2.生物的气候反馈,二、生物气象学研究内容,1.气象环境条件对生命有机体的影响 研究不同时空尺度的气候环境条件对各种生命有机体的生态影响。为指导人类保护生态环境、合理开发利用自然资源和发展生物资源提供科学依据,并研究应采取的技术手段和措施; 研究某些生命体(包括人类

5、)受不同气候条件影响的生理过程和生物化学、生物物理过程。可为适应气候环境提供指导。,二、生物气象学研究内容,不同鱼类适宜水温,2.生物的气候反馈,（1）研究不同尺度(时、空)的生物地球化学过程和物理过程所引起的相应气候反馈及其变化。重点对温室气体变化有重要影响的与生物有密切联系的碳循环的机理研究。 （2）研究人类活动与生物圈(包括陆地生物和海洋生物)变化的历史进程,分析人类活动对不同尺度气候形成和演变的影响(良性影响和消极干忧)。 （3）进行生物圈与大气圈(包括气候及气候反馈)相互作用的数值模拟和数值试验。研究和改进气候预测模式的相应因素。,人类活动对气候反馈,碳循环,生物种类多：植物、动物与

6、人的影响； 气象因子多：天气、气候；对植物、动物、人类健康及疾病的影响；环境对生物节奏及周期现象的研究。 小气候受环境影响复杂：建筑、城市及宇宙 ； 作用机理复杂：自然条件下电、磁场及电磁场生物效应；离子化空气及带电气溶胶的物理、生物及治疗作用；,三、生物气象学的特点,1.研究面广,地球表面的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈 从植物根系、微生物和动物所能达到的地层，一直延伸到飘浮有植物孢粉和微生物的高层大气； 人类生活和活动的一切人造环境，如建筑物、地下铁道、洞穴、潜水装置、人造卫星和宇宙飞船等。,2.空间范围大,1971年6月27-7月3日:在芬兰举行第一届环境未来国际大会上,N.polunin

7、 教授在论文(The Biosphere Today)提出生物圈概念,提出系统研究生物圈内生物分布与量度与环境各因素的关系.,3.研究对象丰富,多为交叉学科和边缘学科,（1）植物生物气象学,从农业、林业的需要出发，研究天气和气候对各种植物的生长、发育和地理分布的影响。 比如大部分农业气象学和森林气象学研究都属于该领域。,森林分布,生物量与气象条件关系,叶面积与气温关系,水稻热害状:水稻结实率,下降及稻米品质变劣、影响早稻产量,水稻结实率,下降及稻米品质变劣、影响早稻生产,（2）动物生物气象学,研究天气和气候条件对鸟类、兽类、水生动物类、两栖类、节肢(昆虫)类动物的生理活动、疾病和发育的影响，以

8、及对禽类产蛋量、畜类产奶(肉)量和兽类产皮毛质量的影响。与植物、动物和人类疾病流行有关的昆虫，如蝗虫、粘虫，疟疾蚊子等。,动物迁徙,水产养殖 病害与气象,气象条件条件与害虫发生发展关系,气象条件对害虫发生影响的持续性; 各种气象条件对害虫发生影响的不等同性和不可取代性; 气象条件与害虫群体消长演变的同步性; 各种气象条件对害虫发生影响的综合性和交互性。,（3）人类生物气象学,主要研究天气和气候对人的影响： -天气和气候对健康人生理过程的影响，疾病发生时期及其强度和地理分布的影响； -城市和室内小气候对人体健康的影响，各种建筑物结构和市镇设计对小气候的影响； -对人体有利气象因子（如紫外线）的利

9、用。,（4）宇宙生物气象学,主要研究地球大气圈以外的各种因子(如太阳活动的变化，宇宙线等)对生命体的影响。,（5）古生物气象学,研究地质时期气候条件对植物、动物、人类起源、进化、灭绝及其地理分布的影响。,(6)医学气象学,医学气象学是研究天气、气候对人体健康影响的一门学科,是生物气象学的一个分支,也是医学与气象学相互渗透的新学科。 它主要研究人们怎样免受不良气候条件的影响,而利用有利气候来增强体质、防治疾病。,“收获”效应,“收获”效应：热浪期间由于高热引起的死亡人数的增加可以被随后几天或几个星期内的死亡人数的暂时减少而补偿。这种补偿影响暗示可能存在一个死亡的位移量或“收获”效应,也就是热主要

10、影响那些健康已经受损,在短期内终究要死的人。,研究内容,一是直接和人体健康有关的问题,如天气对人体生理、病理的影响,对疾病的影响和利用良好气候对疾病的疗养； 二是间接的内容,如从天气、气候角度出发研究环境污染、致病菌寄生虫的危害、城市规划建筑与健康关系等问题； 三是研究方法的研究。因气象医学是一门边缘科学,发展不快。,研究范围,生理气象学:研究季节、气候及气象对正常人生理过程的影响，以及健康人在各种不同气象条件下的适应。 病理气象学:研究气候、天气及气象与人类疾病的关系，包括不同季节气候下的多发病，天气变化对疾病的影响，疾病在不同气候地区的分布等。 环境气象学:研究城市、农村、住宅区环境小气候

11、以及人工气候对人体健康的影响。,雾霾,中国：2013年1月12日中东部地区遭遇最严重雾霾天气 英国：1952年伦敦烟雾事件 美国：1948年多诺拉烟雾事件 比利时：1930年马斯河谷烟雾事件 墨西哥：1959年波萨里卡事件,四、生物气象学的发展现状,生物气象学的知识有着悠久的历史，但最初只限于生物体生命现象的季节变化和天气气候之间关系的定性记载。,1.国外研究进展 希波克拉底文集中的流行病篇：疾病流行与自然现象有关，主张在治疗上注意病人的个性特征、环境因素和生活方式对患病的影响。西方医学之父乃古希腊人希波克拉底(公元前460377)。 比如，认为类风湿性关节炎与外界气候有关，寒冷、潮湿和易变的

12、天气对病情不利，而温暖、干燥、稳定的天气对病情有利。,到16世纪以后，温度表、湿度表和显微镜等分别应用于气象学和生物学研究，开始了生物气象学的定量分析研究。 20 世纪40年代以来，特别是1956 年国际生物气象学会成立以后，这门学科才有了迅速的发展。 完成了生物钟、生物界季节节律和气候的关系、气象条件对生物的刺激作用、生物的气候适应性和生物气候区划等一系列生物气象学问题的研究。 1984年7月在日本东京召开的第十届国际生物气象学会，主要研讨了有关人类生物气象学问题。,2.中国发展历史 在中国古代医学实践中，基于“天人相应”的理论，早就有了生理、病理、药理和气象关系的记载。 内经中有“阴阳四时

13、者，万物之始终也，逆之则灾害生，从之则苛疾不起，是谓得道”，“治病不本四时，不知日月，不审逆从故病未已，新病复起”，说明了人们只有按四时的变化作出相应的调节才能保持健康。 素问五常政大论亦有“地有高下，气有温凉，高者气寒，下者气热。西北之气散而寒之，东南之气收而温之，所谓同病异治也”。这些论述说明了治病要因地因时而异。,目前已经认识到气象条件可通过皮肤、鼻、咽喉、肺、眼睛等器官影响到动物体和人体，同时也直接影响到神经系统。 我国生物气象学发展至今没有形成独立的学科，研究工作分别在农业气象学、植物生态学、畜牧气象学、动物生态学、人类生物气象学等各相近学科中开展。,五、生物气象研究的主要方法,平行观测法:即同时观测生物的生命活动和环境气象条件的变化，分析其间的关系。 人工控制试验：在环境可控的生物实验室内观察不同气候条件对生物生命活动的影响。 以今证古”方法：即用现代的生物气象学知识去推测现已灭绝的一些古生物品种和气候条件的关系。 定位观测法：在一个地点对生物体及其生存的环境条件进行持续多年的观测；在不同地点同时观测同一生物品种或某一生物现