环境生态学(复习重点)

1、环境生态学导论2007年由环境科学与技术专业委员会主办第一章导言环境生态学内容结构图戒指介绍生物与环境生物圈中的生命系统生态系统生态学健康生态系统服务人类对自然生态系统的干扰与生态恢复受损生态系统的恢复生态系统管理生态环境保护与可持续发展所谓环境问题，是指人类为了自身的生存和发展，在利用和改造自然的过程中，破坏和污染自然环境，从而危及人类生存的各种负反馈效应。生态破坏：不合理开发利用资源对自然环境造成的破坏以及由此产生的各种生态效应。环境污染：由工农业生产活动和人类生活排放的废物造成的污染。人类社会的发展与环境问题的出现和演变；原始文明时期原始社会的特征是对自然的剥削、极其有限的统治和生命的游

2、荡。人类视自然为神秘的主宰，他们无力对抗各种自然灾害、饥饿、疾病以及野生动物的入侵和伤害。此时，人与环境的关系是人类对自然的适应，人类属于“自然中的人”。农业文明时期随着农业的发展，农业文明中出现了许多文明中心，随着城市人口的集中，对食物、燃料和建筑材料的需求也大大增加。为了满足这一需求，我们必须砍伐森林，开垦更多的草原。生物体的生存环境遭到破坏或退化，甚至有些物种已经灭绝。随着环境的破坏和资源的枯竭，许多文明中心正在衰落。这时，人们变得有能力“面对自然”。这时，社会、经济、人口和资源的协调发展问题已经开始，但主要是生态破坏。这一时期被认为是人类对生物圈的第一次重大影响。人类对生物圈的第二大影

3、响进入现代工业文明后，小规模的手工业已被大规模的机器生产所取代，以畜力、风能和水能为主的能源和动力已被以化石燃料为能源和动力的机械所取代。这大大提高了生产力，同时，自然资源的开发利用和对环境的影响也发生了转折性的变化。第一次工业革命期间(蒸汽机时代)进入蒸汽机时代促进了炼铁业、机械制造业和采矿业的快速发展，使社会生产力得到了前所未有的发展。城市规模迅速扩大，对各种资源的需求急剧增加，城市生态环境日益恶化。工业污染取代了城市地区的环境退化、资源枯竭和景观破坏，成为一个新问题，人类社会开始面临生态破坏和环境污染并存的局面。然而，从全球来看，此时的环境问题仍然是区域性的。在第二次工业革命期间随着电力

4、的使用，特别是两次世界大战，许多新工业和科学技术的迅速发展受到刺激，这使得生产过程需要大量的能源、矿物和各种自然资源，而产品的消耗和使用也需要大量的能源作为保证。特别是随着化学工业的兴起，大量自然界中不存在的化学物质被合成，严重破坏了生态系统乃至整个生物圈的结构和功能，发生了许多震惊世界的环境污染事件。现在一些重大的全球性环境问题已经开始在这个时候积累，环境污染和生态破坏的共存格局也已经从区域性扩大到全球性。环境问题的根源：环境问题是经济过度增长的结果环境问题是科学技术发展的结果环境问题是宗教鼓励环保的结果环境生态学的形成和发展；环境生态学的启蒙与诞生期环境生态学的早期发展阶段环境生态学理论体

5、系的完善和发展期环境生态学理论的实际应用期环境生态学的研究内容和课题任务；人类干扰下生态系统内部变化机制和规律研究生态系统破坏程度和危害性判断研究研究各种生态系统的功能和保护措施研究解决环境问题的生态对策任务：研究人类活动干扰下的生态系统演化过程、生态环境变化的影响以及相互作用的规律和机制，寻求恢复和重建受损生态环境的各种措施。环境生态学研究的热点问题；人类干扰的方式和强度退化生态系统的特征判断人类干扰下的生态演替规律生态系统服务功能评价生态系统管理生态规划和生态效应预测环境生态学的发展趋势；从静态结构研究到动态功能研究从描述现状的定性研究到预测未来的定量研究野外调查与实验室实验相结合宏观研究

6、与微观研究相结合生物与地理、化学、物理和数学相互渗透运用自动化测试、计算机和遥感技术等现代实验手段开展国际合作环境生态学相关学科：生态学环境科学恢复生态学生态经济学其他生态学的概念及其研究对象；生态学是一门研究生物与其环境之间关系的科学。它是经典生物学的三个分支之一，也是环境生态学的理论基础。德国博物学家海克尔在1866年的著作普通生物形态学中首次提出了这一定义。生态学的理论基础基于两个基本原则：自然选择和适者生存。生态学的研究对象是生态系统，它涉及所有生命层次。生态学的学科体系：1.根据生物的组织层次，可分为自生态、种群生态、群落生态、生态系统生态和全球生态。2.按生物类群划分：植物生态学、

7、动物生态学、微生物生态学、人类生态学等。3.它可以分为生理生态学、进化生态学、遗传生态学、行为生态学等。4.按生活环境划分：陆地生态、海洋生态、河口生态、农田生态等。5.生态学分为农业生态学、渔业生态学、林业生态学、城市生态学等。6.生态学分为分子生态学、化学生态学、数学生态学、经济生态学等。环境科学的概念：环境科学是研究和指导人类在认识、利用和改造自然的过程中，正确协调人与环境的关系，寻求人类社会可持续发展的途径和方法的科学。它是由许多分支组成的学科体系的总称。随着可持续发展理论的提出和不断完善，环境科学的研究内容和课题任务有了许多新的发展，主要体现在三个方面：环境科学的资源观：将整个环境视

8、为资源；环境科学的价值：首先，环境具有价值，其次，发展活动创造的经济价值必须与由此产生的社会价值和环境价值相统一；环境科学的道德观：倡导人与自然和谐共处、协调发展、共同进化。环境科学的研究内容：人类与其生存环境的基本关系自然环境中污染物迁移、转化、循环和积累的过程和规律环境污染的危害环境质量的调查、评价和预测环境污染的控制和预防保护和合理利用自然资源环境质量监测、分析技术和预测环境规划环境管理应用环境科学环境控制科学环境工程环境污染防治工程技术与原理空气污染防治工程水污染防治工程固体废物处理和利用项目核工业环境工程噪声和热污染控制工程环境污染综合防治技术与环境规划环境系统工程环境水利工程环境经

9、济学环境医学环境法环境人类工程学环境科学学科体系基于：环境科学基础环境科学环境社会学环境数学环境物理学环境声学辐射污染及其控制热污染及其控制环境化学环境生态学环境毒理学环境地质学恢复生态学：研究生态系统退化原因、退化生态系统恢复和重建的技术和方法以及生态过程和机制的科学。它属于技术科学的范畴，侧重于生态系统良性演替的恢复和重建以及生态工程理论和技术的发展。生态经济学：研究生态经济系统运行机制和系统各要素之间相互作用规律的科学。它是生态学和经济学交叉、渗透、有机结合而形成的一门交叉学科，也是一门跨越自然科学和社会科学的交叉学科。人类生态学：研究人与生物圈的相互作用以及人与环境、人与自然的协调发展

10、的科学。环境经济学：主要研究环境与经济的相互作用、环境资源及其作用的评价、环境管理的经济手段、环境保护和可持续发展以及国际环境问题。污染生态学：以生态系统理论为基础，通过生物学、化学和数学分析研究污染条件下生物与环境之间关系的科学。第二章生物与环境地球上生命的第一部分生命的生成和进化：化学进化阶段原始生命形成的环境条件：表面有还原性气体，如水蒸气、H2S、N2、CH4、NH3、H2等。没有O2，大气很稀薄，没有臭氧层，紫外线辐射强烈，昼夜温差很大。1953年，米勒使水与氨、甲烷和氢气混合后在实验室中形成弧形流动，最终得到甘氨酸和丙氨酸等氨基酸，这为有机无机环境提供了理论基础：还原气氛中形成的各

11、种有机物质随着时间的推移越来越多，其中一些形成了更复杂的化合物，最后形成了能够自我复制的蛋白质和核酸分子，即具有生命活性的大分子，这是生命的开始。原始生命形式只能依靠复杂化合物分解释放的能量来维持自身的生存。生物进化阶段生命进化的关键是从活的大分子到细胞。细胞出现后，生命将从化学进化过渡到生物进化，进化过程将受到变异、遗传和选择等因素的驱动。特别值得指出的是，微生物在生命进化中起着重要的作用。光合自养生物主要由物种是指具有相似形态的个体的集合，在自然条件下，同类个体可以自由交配产生可育后代。不同物种之间存在明显的形态不连续性和不同形式的生殖隔离。物种的分化是生物适应环境异质性的结果。一个物种可

12、以代代相传，这取决于遗传物质或生化控制机制。由于一个物种分布区环境的变化和环境的异质性，往往会引起物种性状的变化，包括基因型和表型。一个物种的特征随环境条件变化的程度被称为物种的可塑性。生物的共同进化：共同进化意味着一个物种的进化将不可避免地改变其他生物的选择压力，导致其他生物发生变化，进而导致相关物种的进一步变化。昆虫和植物之间的共同进化大型食草动物和植物的共同进化食肉动物和它们的食物之间的共同进化互利共生物种的共同进化协作适应系统生物多样性：生物多样性是指生物有机体及其生态复合体的多样性和可变性。遗传多样性：包含在所有生物个体中的各种遗传物质和信息。它可以分为三个层次：分子、细胞和个体。物

13、种多样性：物种层面的生物多样性是指各种生物类型和物种。生态系统多样性：生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富性。景观多样性：不同类型景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样性和可变性。影响生物多样性的因素：时间因素：地质历史越久，生物多样性越高；相反，地质历史年轻的地区生物多样性较低。空间异质性因素：环境异质性越高，生态位和资源类型将得到改善，从而容纳更多的生物物种。气候稳定因素：气候越稳定，生物多样性越高。生物因素：生物因素如种间关系和物种生态位范围在生物多样性中起着重要作用。生产率因素：高生产率可以支持高多样性。n尺度因子：不同尺度(包括空间尺度和时间尺度)具有不同的生物多样性。：地球自我调节理论盖亚假说(洛夫洛克马古利斯)地球是盖亚，是由生物圈、大气、海洋、土壤等组成的反馈系统或控制系统。通过它自己的调节和控制，这个系统寻求并达到最适合大多数生物的最佳物理和化学