5環(huán)境學ppt課件

1、第五章人類與生物圈一、生態(tài)學的含義生態(tài)學的含義及開展生態(tài)學是研討生物與其生活環(huán)境相互關系的科學。是生物學的主要分科之一，初期偏重于植物，后來逐漸涉及動物，而有植物生態(tài)學和動物生態(tài)學之分。二、生態(tài)學的學科特性：多學科性。生態(tài)學的多學科性及相互關系三、生態(tài)學開展進程中的主要特點從定性探求生物與環(huán)境的相互作用到定量研討。從個體生態(tài)系統(tǒng)到復合生態(tài)系統(tǒng)，由單一到綜合，由靜態(tài)到動態(tài)地認識自然界的物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化規(guī)律。與根底科學和運用科學相結(jié)合，開展了生態(tài)學，擴展了生態(tài)學的領域。四、生態(tài)學與環(huán)境科學的關系生態(tài)學和環(huán)境科學所研討的問題相近，雖然研討的偏重點不同，但生態(tài)學的許多根本原理可以運用于環(huán)境科學中，來研討

2、處理人類生活與環(huán)境問題。生態(tài)學的含義及開展一、生態(tài)系統(tǒng)概念的構(gòu)成及開展1935年英國生態(tài)學家坦斯利A.G.Tansley首先提出了生態(tài)系統(tǒng)Ecosystem這一科學概念，用來概括生物群落和環(huán)境共同組成的自然整體。 1942年，生態(tài)學家林德曼發(fā)表了“食物鏈、“金字塔營養(yǎng)基和“非常之一定律的報告，初步奠定了生態(tài)系統(tǒng)的實際根底。前蘇聯(lián)生態(tài)學家蘇卡喬夫1944年，提出了“生物地理群落的科學概念與生態(tài)系統(tǒng)概念同義，它是指在一定地表范圍內(nèi)類似的自然景象即大氣、巖石、植物、動物、微生物、土壤、水文等條件的總和。生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能進入50年代，特別是60年代以后，著名生態(tài)學家奧德姆、惠特克R.H.Whitt

3、aker和蘇卡喬夫等人的研討任務，使生態(tài)系統(tǒng)學說的實際體系進一步完善。 70年代以來，生態(tài)系統(tǒng)學說得到了空前開展。 50年代以來，與生態(tài)系統(tǒng)實際有關的幾個研討方案 60年代“國際生物學方案IBP，International Biological Program ，以自然生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)為主要對象； 70年代的“人與生物圈方案MAB，Man and Biosphere ，強調(diào)了人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)及生物圈的影響； 80年代的“國際地圈與生物圈方案IGBP，International Geosphere-Biosphere Program ，主要研討生物圈和地球系統(tǒng)的相互作用。 生態(tài)

4、系統(tǒng)的構(gòu)造與功能二、生態(tài)系統(tǒng)的概念、組成及特征 生態(tài)系統(tǒng)的概念 在一定地域內(nèi)，生物成分生物群落和非生物環(huán)境物理環(huán)境之間經(jīng)過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳送相互作用、相互依存構(gòu)成的一個生態(tài)學功能單位。 生物成分物理環(huán)境生物群落非生物成分能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳送生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能生態(tài)系統(tǒng)的組成 圖、生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能生態(tài)系統(tǒng)的特征多層次性是開放系統(tǒng)，而非封鎖系統(tǒng)控制系統(tǒng)或反響系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)：由簡單到復雜、由不成熟到成熟任何一個可以維持其機能正常運轉(zhuǎn)的生態(tài)系統(tǒng)必需依賴外界環(huán)境提供輸入和接受輸出。在一定限制內(nèi)，逐漸修復與調(diào)整因外界干擾而遭到的損傷，維持正常的構(gòu)造與功能，堅持其相對平衡形狀生

5、態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能三、生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造 空間構(gòu)造：營養(yǎng)構(gòu)造：食物鏈、食物網(wǎng)食物鏈概念：生態(tài)系統(tǒng)中以消費者為起點，一些有機體以吃和被吃的關系，即經(jīng)過食物關系彼此結(jié)合而構(gòu)成的一個能量與物質(zhì)流通系列。例如食物鏈類型：捕食食物鏈碎屑食物鏈程度構(gòu)造、垂直構(gòu)造、層片生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能食物網(wǎng)圖、一個簡化的陸地生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)食物網(wǎng)：各個食物鏈彼此交錯、錯綜銜接構(gòu)成復雜的能量與物質(zhì)流通的網(wǎng)絡。食物鏈網(wǎng)的復雜程度與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性普通來說，食物鏈越長，食物網(wǎng)的構(gòu)造越復雜，抵抗外界干擾的才干越強，穩(wěn)定性就越大。反之，生態(tài)系統(tǒng)容易發(fā)生動搖或消滅。生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能營養(yǎng)級在生態(tài)系統(tǒng)中，凡是以一樣或類似的方式獲取一樣性

6、質(zhì)食物的植物類群或動物類群。例如營養(yǎng)構(gòu)造在生態(tài)系統(tǒng)中，不同營養(yǎng)級的組合就是營養(yǎng)構(gòu)造。注：在生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈的環(huán)節(jié)和營養(yǎng)級的數(shù)目都是有限的普通為35個環(huán)節(jié)思索：該實際在消費活動中有何意義？生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能生物放大作用污染物經(jīng)過食物鏈產(chǎn)生逐級富集的景象。大氣：0.000003ppm浮游生物0.04ppm1.3萬倍小魚0.5ppm14.3萬倍大魚2.0ppm57.2萬倍水鳥25ppm858萬倍人30ppm1000萬倍舉例：以DDT為例。思索：該概念對我們有什么警表示義？生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能四、生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動單向圖、能量流動表示圖生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能能量流動中能量損失的主要緣由？能量流動

7、單向生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率“百分之十率或“非常之一定律圖、能量傳送的“非常之一定律生態(tài)金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔能量消費力金字塔生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能圖、生態(tài)金字塔P消費者、C消費者、D分解者、S腐食者生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能為什么？水域生態(tài)系統(tǒng)大多數(shù)初級消費者是各種浮游藻類，其體積很小而外表積大，適于浮游。同時由于其壽命短，一部分個體被植食動物所慮食，另一部分個體也很快死亡并被生物分解，因此積累的現(xiàn)存生物量很少，而較高營養(yǎng)級的生物壽命長，故在水生生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)顛倒的生物量金字塔，這是陸地生態(tài)系統(tǒng)所沒有的。物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)大量元素：含量占生物體總分量萬分之一以上的元素C、H、0、N、P、S、

8、K、Ca、Mg 微量元素：生物體含量很少的一些元素如B、Cl、Co、Cu、I、Fe、Mn、Mo、Se、Si、Zn 物質(zhì)循環(huán)的類型根據(jù)范圍、途徑和周期不同 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的小循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)間或全球性的生物地球化學大循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能生物地化循環(huán)類型根據(jù)儲存庫和物質(zhì)形狀不同儲存庫和交換庫水循環(huán)氣體型循環(huán)堆積型循環(huán)代表物質(zhì)：碳、氮、氧等。代表物質(zhì)：磷、硫、碘、鉀、鎂、鐵等。生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能水循環(huán)思索：水循環(huán)的生態(tài)學意義？生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能氣體型循環(huán)以氮循環(huán)、碳循環(huán)為例生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能碳循環(huán)思索：目前人類對碳循環(huán)有何影響？生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能堆積型循環(huán)以磷循環(huán)為例生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能信息傳送

9、物理信息物理信息 由聲、光和顏色等構(gòu)成?；瘜W信息由生物代謝產(chǎn)物，尤其是分泌的各種激素組成的化學物質(zhì)。營養(yǎng)信息行為信息生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)造與功能人類對生物圈的影響一、生態(tài)系統(tǒng)平衡及維持機制生態(tài)系統(tǒng)平衡的概念在一定的時期內(nèi)，消費者、消費者和分解者之間堅持著一種動態(tài)平衡形狀，系統(tǒng)內(nèi)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)在較長時期內(nèi)堅持穩(wěn)定，這種形狀就是生態(tài)平衡 。生物種類動物、植物、微生物的組成和數(shù)量比例相對穩(wěn)定； 非生物環(huán)境包括空氣、陽光、水、土壤等堅持相對穩(wěn)定。人類對生物圈的影響生態(tài)系統(tǒng)平衡的維持機制反響調(diào)理負反響：生態(tài)系統(tǒng)受內(nèi)部或外部某要素的干擾引起了一些變化，這些變化反過來抑制了該要素的干擾和所引起的變化，進而導致

10、生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復平衡穩(wěn)定形狀。例：狼與兔子之間的數(shù)量關系 正反響：生態(tài)系統(tǒng)受內(nèi)部或外部某要素的干擾引起了一些變化，這些變化反過來不是抑制而是加強了該要素的干擾和所引起那些變化，進而導致生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡穩(wěn)定形狀。舉例：水體富營養(yǎng)化、黃土高原水土流失生態(tài)系統(tǒng)反響調(diào)理的限制人類對生物圈的影響圖、兩個負反響之間的相互關系人類對生物圈的影響二、生態(tài)學的根本規(guī)律“五規(guī)律 馬世駿相互制約和相互依賴的規(guī)律 物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化的再生規(guī)律 物質(zhì)輸入與輸出的動態(tài)平衡規(guī)律 相互順應與補償?shù)膮f(xié)同進化規(guī)律 環(huán)境資源的有效極限規(guī)律“物物相關、 “相生相克人類對生物圈的影響三、人類對生物圈的影響森林在減少 草場在退化 獵捕與毒殺

11、人與昆蟲的戰(zhàn)爭 不測的繁衍 日益加速的物種滅絕生物多樣性喪失人類對生物圈的影響四、關于生物多樣性生物多樣性的概念 在一定時間和一定地域一切生物動物、植物、微生物物種及其遺傳和生態(tài)系統(tǒng)復雜性的總稱。遺傳多樣性(Genetic diversity)廣義：指地球上生物所攜帶的各種遺傳信息的總和存在于生物個體內(nèi)、單個物種內(nèi)以及物種之間的遺傳變異的總和。狹義：指生物種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群之間以及同一種群內(nèi)的遺傳變異世界資源研討所，1992。 人類對生物圈的影響生態(tài)系統(tǒng)多樣性Ecosystem diversity物種多樣性(Species diversity)某一區(qū)域內(nèi)生物動物、植物、微生

12、物種類的豐富度。包括兩個方面蔣志剛等，1997：一是指一定區(qū)域內(nèi)的物種豐富程度，可稱為區(qū)域物種多樣性；二是指生態(tài)學方面的物種分布的均勻程度，可稱為生態(tài)多樣性或群落物種多樣性。 生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差別和生態(tài)過程變化的多樣性。McNeely 等，1990人類對生物圈的影響生物多樣性的價值生物多樣性的價值通常指基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)對人類的生存所具有的現(xiàn)實和潛在價值。主要表如今：直接價值耗費性利用價值：指直接耗費性的即不經(jīng)市場買賣的自然產(chǎn)品上的價值。消費性利用價值：經(jīng)過商業(yè)性收獲供市場交換產(chǎn)品的價值。 其他表現(xiàn)：野生生物遺傳資源對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的奉獻 、野生傳粉動物對

13、作物的奉獻 、利用生物多樣性防治病蟲害 、在醫(yī)療衛(wèi)生方面的價值 。 人類對生物圈的影響間接價值生態(tài)功能生態(tài)系統(tǒng)的消費力才干，為一切物種包括人類提供生命維持系統(tǒng)；指不能直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益的價值，它涉及到生態(tài)系統(tǒng)的功能，但其作用很顯著，可從以下方面了解：維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要意義；促進土壤發(fā)育，維護水土資源；調(diào)理氣候；凈化環(huán)境，吸收分解污染物質(zhì)；提供良好生活和文娛環(huán)境，有利人類身心安康。人類對生物圈的影響潛在價值或選擇價值指那些潛在的未被人們認識的價值，為后代人在利用生物多樣性方面提供了選擇的時機，為人類順應自然變化提供了選擇的時機。存在價值指生物多樣性的倫理學和哲學價值。例如：興隆國家的一些人

14、，對他們從未計劃觀賞和利用的某一物種和環(huán)境附加了價值。他們希望子孫后代可從這些物種的存在而得到一些利益?；蚰軌蛑皇菨M足于知道海洋中的曾擁有鯨，中國有大熊貓。 人類對生物圈的影響中國的生物多樣性中國在國際上的位置中國是全球12個生物“宏大多樣性國家之一。墨西哥、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、巴西、扎伊爾、馬達加斯加、中國、印度、馬來西亞、印度尼西亞、澳大利亞中國生物多樣性的特點物種豐富中國有高等植物3萬余種，其中在全世界裸子植物15科850種中，中國就有10科，約250種，是世界上裸子植物最多的國家。有脊椎動物6347種，占世界近14。人類對生物圈的影響中國生物多樣性的特點特有屬、種繁多 高等植物中

15、特有種最多，約17300種，占中國高等植物總種數(shù)的57以上。6347種脊椎動物中，特有種667種，占10.5。 區(qū)系來源古老 由于中生代末中國大部分地域已上升為陸地，第四紀冰期又未蒙受大陸冰川的影響，許多地域都不同程度保管了白堊紀、第三紀的古老殘遺部分。如松杉類世界現(xiàn)存7個科中，中國有6個科。動物中大熊貓、白鰭豚、揚子鱷等都是古老孑遺物種。 人類對生物圈的影響中國生物多樣性的特點栽培植物、家養(yǎng)動物及其野生親緣的種質(zhì)資源非常豐富 中國是水稻和大豆的原產(chǎn)地，種類分別達5萬個和2萬個；有藥用植物11000多種，牧草4215種，原產(chǎn)中國的重要欣賞花卉超越30屬2238種；是世界上家養(yǎng)動物種類和類群最豐

16、富的國家，共有1938個種類和類群。 生態(tài)系統(tǒng)豐富多彩 中國具有地球陸生生態(tài)系統(tǒng)，如森林、灌叢、草原和稀樹草原、草甸、荒漠、高山凍原等各種類型，由于不同的氣候和土壤條件，又分各種亞類型599種。海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)類型也很齊全，目前尚無統(tǒng)計數(shù)據(jù)。 人類對生物圈的影響生物多樣性維護中國生物多樣性損失觸目驚心中國生物多樣性維護就地維護就地維護就是經(jīng)過建立自然維護區(qū)、規(guī)劃禁獵區(qū)、禁伐采區(qū)、生態(tài)公益林區(qū)對野生動植物及其棲息地進展維護，這是公認的效率較高的物種維護措施。到2021年底，中國大陸共建立自然維護區(qū)2541個，面積14700萬公頃，陸地維護區(qū)的面積約占陸地國土面積的14.7%。有28處自然維護區(qū)

17、參與結(jié)合國教科文組織“人與生物圈維護區(qū)網(wǎng)絡 。中國環(huán)境情況公報 人類對生物圈的影響中國生物多樣性維護遷地維護動物園、植物園、野生動植物救護繁育基地等是開展野生動植物維護的重要依托載體。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已建植物園110個維護各種高等植物2.3萬種，屬于中國區(qū)系的種類有1.61.8萬種；已建有各類城市動物園、野生動物園220多家，養(yǎng)殖動物1000多種，總數(shù)超越10萬只。2007離體維護生態(tài)學在環(huán)境維護中的運用一、全面調(diào)查人類活動對環(huán)境的影響 “南水北調(diào)東線工程對上海地域的能夠影響二、充分利用生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)理才干生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)理才干 生態(tài)系統(tǒng)自凈才干的運用以土地處置系統(tǒng)為例什么叫土地處置系統(tǒng) 普通土壤

18、及其中微生物和植物根系對污染物的綜合凈化才干、可以利用來處置城市污水和一些工業(yè)廢水；同時，普通污水或廢水中的水分和肥分也可以利用來促進農(nóng)作物、牧草或林木的生長并使其添加產(chǎn)量。凡能到達上述目的的工程設備，即稱為土地處置系統(tǒng)。 生態(tài)學在環(huán)境維護中的運用生態(tài)系統(tǒng)自凈才干的運用以土地處置系統(tǒng)為例土地處置系統(tǒng)的凈化機制植物根系的吸收、轉(zhuǎn)化、降解與合成等作用土地中真菌、細菌等微生物的復原降解、轉(zhuǎn)化及生物固定等作用 土壤中有機和無機膠體的物理化學吸附、絡合和沉淀等作用 土壤的離子交換作用 土壤的機械截留過濾作用 土壤的氣體分散或蒸發(fā)作用 生態(tài)學在環(huán)境維護中的運用生態(tài)系統(tǒng)自凈才干的運用以土地處置系統(tǒng)為例、土地處置系統(tǒng)的凈化效果見以下圖生態(tài)學在環(huán)境維護中的運用三、處理近代城市中的環(huán)境問題編制生態(tài)規(guī)劃進展城市生態(tài)系統(tǒng)研討四、綜合利用資源和能源生態(tài)工藝例如生態(tài)農(nóng)場視頻菲律賓的馬雅農(nóng)場 (Maya Farms)例如北京留民營生態(tài)農(nóng)場珠江三角洲地域?；~塘?；蚬麍@，漁塘和農(nóng)舍三結(jié)合的新型鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)學在環(huán)