环境生态学第一章绪论.ppt

环境生态学,1.绪论2.生物与环境3.生物圈中的生态系统4.生态系统生态学5.生态系统服务6.人类对自然生态系统的干扰与生态恢复7.环境污染与生态环境影响评价8.受损生态系统的修复9.生态系统管理10.生态环境保护与可持续发展,环境生态学的课程设置,环境生态学导论,第一章绪 论,第一节 环境生态学的定义及 其形成与发展,人类在地球的出现是改变地球自然演化过程的重大事件。人类整个进化过程中四大事件：距今约700万年前人科本身起源；两足行走的猿类物种的“适应辐射”；大约250万年人属的起源；现代人的起源。,一、人类社会的发展与环境问题的产生与演变,8,环境问题产生根源经济超速增长的结果；人口快速增长；科学技术发展结果；宗教鼓励人口增长和人对自然贪欲的结果。以上原因具有一定的片面性，社会发展离不开这些因素，相信生态破坏和环境污染在生态文明、可持续发展理念指引下是可以得到解决的。注释：林恩怀特（lynn White），美国历史学家，代表作我们生态危机的历史根源。,9,一、温室效应,大气中的CO2气体和水蒸汽等，对太阳辐射有强烈的吸收作用，使地球温度保持在15 左右，这属“自然温室”效应。,环境问题,10,人类的活动引起空气中某些成分的变化，打破原有的平衡状态 如：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟氯烃化合物、臭氧等气体 对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的，对于从地面射出的长波辐射强烈吸收，使地表辐射的热量留在了大气层内，提高了地表的温度，称为“温室效应”。,11,二、臭氧层破坏,在大气污染以前，臭氧水平分布状况变化很小。,12,近几十年来，由于环境污染，臭氧层的动态平衡遭到破坏，同温层中臭氧浓度呈减少趋势，地球上空出现臭氧空洞，且臭氧空洞还在逐年扩大。,13,三、生物多样性锐减,生物多样性包括：生态系统多样性。物种多样性。遗传多样性。生态系统多样性最重要，它是物种和遗传多样性的保证。,14,国际自然与自然资源保护联盟（IUCN）等组织的调查表明：3500100万年前，平均每300年有一种鸟类灭绝 从100万年前到近代，平均每50年有一种灭绝 最近300年间，平均每两年灭绝一种 进入20世纪后，每年就灭绝一种,15,四、水土流失,当今世界重大的环境问题之一，对经济的持续发展构成了严重威胁。据统计，全世界目前水土流失面积达25亿公顷，占全球耕地、林地和草地总面积的29%。,16,水土流失的土地,17,我国是世界上水土流失最严重的国家之一 水土流失面积大，强度大；各种水土流失的形式和类型在我国都有分布。,18,五、土地沙漠化,人类面临的最严重威胁之一。1988年，世界上受到沙漠化威胁的土地面积达45亿公顷，占全球陆地面积的13，依赖这些土地为生的人占世界总人口的15，其中有34已中等程度的退化，13已经丧失了25%的生产力。,19,沙漠化的土地,20,六、土壤退化,根本原因：土壤侵蚀 常见的包括水土流失、土壤沙漠化外、地力衰退、土壤盐碱化和沼泽化等。,21,全球范围内的土壤退化已威胁到生物圈的未来，对人类的生存构成威胁。据统计，全世界土地养分亏缺的面积为29.9亿公顷，占陆地总面积的23%。中国的地力衰退地很严重，有23的耕地属于中低产水平。从1958年至1987年的30年间，约有1亿亩耕地演变为次生盐碱地。,22,七、干旱缺水,全世界已有100多个国家缺水，严重缺水的国家已达40多个，全球60%的陆地面积淡水资源不足，20多亿人饮用水紧缺。,23,缺水地区的人们在取水,24,八、大气污染和酸沉降,大气污染愈演愈烈 据统计，全球二氧化硫的排放量1.5亿吨，发达国家排放量有所下降，但氮氧化物和碳氢化合物的排放量有所增加。,25,26,酸沉降还会导致金属、建筑物等腐蚀,27,九、水污染,水本身具有自净能力，当进入水体的污染物质超过了水体的自净能力时，水体会丧失其使用价值，称为水污染。,28,29,30,十、热带天然林消退,热带天然林地球的肺（调节气候）目前，占世界森林面积45%的热带林遭到了严重破坏。1990年FAO的调查表明，热带林目前以每年1678万公顷的速度消失，毁林率高达1.2%，比10年前增长了1倍。,31,1.2 环境生态学定义环境生态学(environmental ecology)是生态学的新分支，属于应用生态学，伴随环境问题的出现而产生和发展的综合性学科。研究解决干扰源引起的“生态环境问题效应链”问题。环境生态学是研究人为干扰下，生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。运用生态学原理，阐明人类与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境的生态学途径的科学（金岚，盛连喜，1991）。,32,1.3 环境生态学的形成与发展环境生态学产生20世纪60年代初，美国海洋生物学家蕾切尔卡逊（Rachel Carson,1962）发表了有关杀虫剂对环境影响的读物寂静的春天，该书发表是对人类与环境关系传统行为和理念的理性反应，是环境生态学的启蒙著作和学科诞生标志。,33,寂静的春天以大量使用杀虫剂使生机勃勃的春天变得“寂静”为主线，以大量事实指出生态环境问题产生的根源；揭示人类生产活动与春天“寂静”的内在机制；批评了“控制自然”的妄自尊大的思想；指出后生物与环境的相互关系在人类出现生命才具有改造自然的能力，她向人们呼吁“我们长期以来行驶的道路，容易被人误认为是一条可以高速前进的平坦、舒适的超级公路，但实际上，这天路的终点却潜伏着灾难，而另外的道路则为我们提供了保护地球的最后唯一的机会”。虽然作为环境保护的先行者R.卡逊没有明确指出“另外的道路”，但给人们敲响了保护环境的警钟。,34,环境生态学发展的初期阶段20世纪70年代，增长极限阐述的资源与人类发展相适应，考虑环境问题等限制性因素和人口增长压力等思想，为环境生态学理论体系奠定了基础。增长极限报告阐述了环境的重要性及资源与人口的基本联系，提出21世纪粮食与环境不可控制的衰退，避免资源极限而导致地球崩溃的最好办法是限制增长，即零增长（被称为“悲观论”的典型）。,35,地球上的最后 最后的家园,36,地球上的最后 最后的晚餐,37,地球上的最后 最后的生命,38,环境生态学理论体系完善与发展1972年，联合国人类环境会议在斯德哥尔摩召开，有113个国家和地区代表参加。是人类第一次将环境问题纳入世界各国政府和国际政治的事务议程。1972年巴巴拉.沃德的只有一个地球学术思想和观点丰富了环境生态学的理论，促进了环境生态学理论体系的完善与发展。大会通过人类环境宣言向全球呼吁“人类在决定世界各地的行动时，必须更加审慎地考虑它们对环境造成巨大的无法挽回的损失”。该会议意义在于，唤起了各国政府对环境问题特别是对环境污染的反思、觉醒和关注，正式吹响了人类共同向环境问题挑战的进军号角。,39,只有一个地球对一个小小星星的关怀和维护是受联合国人类环境会议秘书长委托，为本次大会提供的一份非正式报告。书中论述了环境污染问题，并与人口、资源、工艺技术、发展部平衡和世界范围的城市化困境等联系起来，作为一个整体讨论。更重要的是作者用相当大大篇幅论述了“地球是一个整体”的学术思想，回顾了人类社会发展历程与环境问题的关系，分析了现代繁荣的代价。,40,20世纪80年代，全球环境问题的解决需要对理解生态学原理方面取得进展，1987年B.福尔德曼发表了第一部详细的综合教科书环境生态学副标题为“污染和其他压力对生态系统结构和功能的影响”。该书出版标志环境生态学框架基本形成，对环境生态学的发展起了积极推动作用。,41,环境生态学应用阶段1987年，世界环境与发展委员会(WCED)向联合国递交题为我们共同的未来的研究报告。报告分“共同的问题”、“共同的挑战”和“共同的努力”三大部分，系统地研究了人类面临重大的经济、社会和环境问题，以“可持续发展”为纲领，从保护和发展环境资源、满足当代人和后代人的需要出发，提出了一系列政策目标和行动建议。,42,地球的美丽 桂林山水,43,地球的美丽 山野的宁静,44,20世纪60年代以来，有关环境生态学方面的书刊大量问世 怀特，我们生态危机的历史概源；哈廷，公众的悲剧；艾利奇，人口炸弹；鲍尔廷，未来宇宙飞船的经济；巴巴拉沃德，只有一个地球；Carins等，受害生态系统的恢复过程,45,目前，国内外以环境生态学为名的专著和教科书还不多，现能见到的中文书籍仅有蒋志学和温世生（1987）翻译的英国学者安德森 J M 所著，副标题为“生物圈生态系统和人”的环境生态学以及鲁明中主编，副标题为“中国人口、经济与生态环境关系初探”的环境生态学。但是，“环境生态学”作为有明确研究领域和学科任务的分支学科，其地位已得到越来越多学者的认可。金岚等（1991）编著的环境生态学是我国第一本系统的“环境生态学”教材，出版十余年来，多次印刷，为我国高等学校的环境生态学教育做出了贡献。,46,第二节 环境生态学的研究内容和学科任务,47,2.1 环境生态学研究内容 属于生态学与环境科学的交叉学科之一，综合性十分明显的新兴学科。根据定义除涉及经典的生态学基本理论外，研究内容包括以下几方面：人为干扰下生态系统内在变化机制和规律的研究；主要研究干扰的生态学意义，产生生态效应及对人类的影响，污染物在生态系统的变化规律和危害方式等。生态系统受损程度及危害性的判断研究；主要研究受损生态系统结构功能退化特征，退化的生态学效应和性质、危害程度，如何在监测的基础上进行环境质量评价等。,48,生态系统的功能和保护措施的研究；受损生态系统的危害效应和方式，该效应对区域生态效应和社会发展的影响，生物资源的保护对策和科学管理，恢复、重建等措施等。解决环境问题的生态学对策研究;废物处理和资源化的生态工程技术和科学管理等。环境生态学的根本目的：维护生物圈的正常功能，改善人类的生存环境，并使两者协调发展。研究内容核心：运用生态学理论，保护和合理利用自然资源，治理污染和破坏的生态环境，恢复和重建受损生态系统，实现保护环境与经济发展的协调，以满足人类发展的需要。,49,2.2 环境生态学的学科任务与发展趋势学科主要任务：研究以人为主体的各种环境系统在人类活动的干扰下，生态系统演变过程、生态系统变化的效应以及相互作用的规律和机制，寻求受损生态系统恢复和重建的各种措施。所以，环境生态学与经典生态学和污染生态学不同，注重道德伦理观和科学素养等人文精神，但也与社会生态学不同。21世纪环境生态学研究进展与方向：人为干扰的方式与强度；退化生态系统的特征判断；人为干扰下的生态演替规律；受损生态系统恢复和重建技术；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。,50,第三节 环境生态学与相关学科,51,3.1 生态学生态学的定义生态学(ecology)一词源于希腊文oikos，其意为“住所”或“栖息地”。从字意讲，生态学是关于居住环境的科学。德国生物学家海克尔(Haeckel.H,1866)，在普通生物形态学一书中第一次正式提出生态学的概念，并将生态学定义为：“生态学是研究生命有机体与其环境关系的科学”。美国生态学家奥德姆(Odum.E,1956)，定义为：“研究生态系统结构和功能的学科”。我国著名生态学家马世骏教授定义为：“研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学”。目前，最为全面和大多数学者采用的定义为：“研究生物与生物、生物与其环境之间的相互关系及其作用机理的科学”。,52,生态学的研究对象生态学研究对象生态学开始是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。经典生态学研究的最低层次是有机个体，近来向宏观和微观两极发展。如，全球生态学和分子生态学。从研究范围或尺度看，生态学研究对象包括单个分子到整个地球生物圈，以研究个体，种群，生物群落和生态系统为主。,53,生物学与生态学研究对象的组织层次,54,生态学的简史生态学发展历史与人类史一样古老，可分为四个阶段：奠基阶段始于16 世纪文艺复兴之后，各学科的学者为生态学诞生做了大量工作。如，现代化学家鲍尔(Boyle,1670)研究了低气压对动物的影响，法国步丰，马尔萨斯、达尔文等。建立初期1900年，生态学被公认为生物学的一个独立分支学科。到20世纪20年代处于定性描述阶段。发展及成熟初期20世纪30年代起，生态学有了迅速发展，研究重点从现象描述深入到开始对生态现象的分析与解释。种群动态变化的研究颇有进展。20世纪30年代后，生态学日趋成熟，其标志为大量专著出版和生态系统概念的提出。,55,生态科学体系的兴起20世纪50年代后半期以来，工业发展、人口膨胀、导致粮食短缺、环境污染、资源紧张等一系列世界性问题的出现，推动了生态学的发展。有人将其称为“现代生态学”。生态学正以前所未有的速度，在原有学科理论和方法的基础上，与环境科学和其他相关学科相互渗透，向纵深发展并不断拓宽自己的领域。生态学将以生态系统为中心，以生态工程为手段，在协调人与自然的复杂关系，探求全球走可持续发展的战略，作出重要贡献。,56,生态学各分支学科根据其研究对象组织水平、类群以及生境等划分：A.根据研究对象的组织水平划分个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学。B.根据研究对象的类群划分植物生态学、动物生态学、微生物生态学、昆虫生态学、地衣生态学以及各个主要物种的生态学。动物生态学可进一步划分。C.根据研究对象的生境类别划分陆地生态学、海洋生态学、淡水生态学、岛屿生态学、沙漠生态学、景观生态学、全球生态学、太空生态学等。D.根据应用领域不同划分农业生态学、环境生态学、恢复生态学、自然资源保护生态学、污染生态学、城市生态学、经济生态学、放射性生态学、热生态学、古生态学、人类生态学等。,57,58,3.2 环境科学环境科学(environmental science)是20世纪50年代后，由于环境问题的出现而诞生和发展的新兴学科，经过10多年奠性工作准备，到70年代初期便发展成为一门研究领域广泛、内容基丰富的独立学科。环境科学发展的异常迅速，可以说它的产生既是社会需求，也是20世纪70年代自然科学、技术科学和社会科学相互渗透并向广度和深度发展的标志。环境科学研究内容环境科学是研究和指导人类在认识、利用和改造自然中，正确协调人与环境相互关系，寻求人类可持续发展途径与方法的科学，是由众多分支学科组成的学科体系的总称。可持续发展理论对环境科学产生深刻的影响，无论是对环境问题的认识和研究内容、学科任务都有许多发展。集中体现在学科提倡的资源观、价值观和道德观。,59,具体研究内容：人类与其生存环境的基本关系；污染物在环境中迁移、转化、循环和积累的过程及规律；环境污染的为危害；环境质量的调查、评价和预测；环境污染的控制与防治；自然资源的保护与合理利用；环境质量的监测、分析技术与预报；环境规划；环境管理。,60,研究内容可概括为：研究人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏；环境系统在人类干扰下的变化规律；确定当前环境恶化的程度与人类经济活动的关系；寻求社会经济发展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。其整体性和综合性特征，决定了环境科学是融自然科学、社会科学和技术科学于一体的交叉学科，与环境生态学有许多交叉。,61,环境科学的分支学科,62,3.3 恢复生态学20世纪70年代建立学科，90年代中期恢复生态学开始迅速兴起并得到宽速发展。恢复生态学(restoration ecology)是研究生态系统退化原因、退化生态系统恢复与重建技术及方法、生态过程与机制的科学。与环境生态学有交叉，但不完全相同。恢复生态学属于技术科学的范畴，环境生态学侧重于基本理论探讨，两学科联系紧密。3.4 其他相关学科生态经济学(ecological economics)产生于20世纪60年代。是研究生态经济系统运行机制和系统各要素间相互作用规律的科学。用生物物理理论，依据物理学的能量定律，采用“能值”作为基准，对生态系统各种服务功能价值评价具有重要作用。与环境生态学的关系联系密切。美国经济学家肯尼斯鲍尔廷，在一门科学生态经济学正式提出生态经济学概念，麦肯齐、卡逊也作了贡献。,63,环境经济学(environmental economics)是研究环境与经济关系、环境资源价值评估及其作用、管理环境的经济手段、环境保护与可持续发展合国际环境问题等。环境资源价值评估和环境管理的经济手段等研究内容与环境生态学的受损生态系统的判断、生态恢复等有互补性。污染生态学(pollution ecology)是研究污染条件下生物与环境之间相互作用规律和机制的科学，其污染对生物富集、转化及降解，及生理和形态影响机制可为环境生态学分析受损污染生态系统的变化过程和机制提供理论依据。人类生态学(human ecology)是研究人类与其生存环境的关系及其相互作用规律的科学，形成许多分支学科，如，社会生态学、文化生态学、教育生态学；城市生态学；工业生态学等。在生态系统管理和生态环境保护与可持续发展有交叉。总之，科学的发展和相互渗透，使各学科之间有直接或间接联系，形成一张“科学之网”，每一学科为一个“科学节”。,64,65,本章学习要点掌握环境问题产生与演变环境生态学概念、研究内容、任务及发展趋势环境生态学与其他学科的联系生态学的概念及研究内容、任务和发展方向一般掌握环境生态学、生态学发展简史,