[工学]监理2-生态环境.ppt
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1、第二篇 环境保护基础知识,内容,生态环境保护水土保持声环境及振动环境保护水环境保护大气环境保护固体废物处置社会环境影响环境影响评价、水土保持方案及竣工环保验收,第二章 生态环境保护,生态环境保护,生态环境基础知识交通建设对生态环境的影响 交通建设中生态环境保护措施,本章要求,了解:2.1.1 生物与环境 2.1.2 生物种群和群落 2.1.6 生态恢复 熟悉:2.1.3 生态系统 2.1.4 生态平衡 2.1.8 交通景观 2.2.1.1 交通建设对对陆生生态环境的长期影响 2.3.1.1 生态恢复与优化的原则,本章要求,掌握:2.1.5 敏感生态问题 2.2.1.2 交通建设对对陆生生态环境
2、的短期影响 2.3.1.3 恢复与优化措施,生态环境,从生态学意义讲,生态环境指生物有机体周围的生存空间的生态条件的总和。从环境科学意义讲,生态环境扩展到指影响生态系统发展的环境条件的总体,它是人类生存的自然环境和社会环境的综合,其概念包括了生态学意义上的定义。一切人为的改变生态环境的活动都应符合生态规律,公路建设项目也不例外。,环境与生物 生态因子的作用,大气的生态作用 主要是氧O2、二氧化碳CO2和风对生物的作用。氧和二氧化碳的平衡是生态系统能否进行正常运转的重要因素,而植物在调节大气中氧和二氧化碳的平衡中起重要作用。光的生态作用 光的生态作用有四个重要方面,即能量、光合作用、昼夜及季节周
3、期的信号、光污染。温度的生态作用 温度对生物的作用主要是变温。植物种子萌发、动物胚胎发育。当前,热污染主要有:城市热岛效应、水体热污染等。,水的生态作用 新陈代谢、溶剂、光合作用。植物消耗水分主要用于蒸腾作用,满足各种生理生化活动的需要。水分和湿度对动物的形态、体色、生长发育、繁殖、分布代谢、活动和行为以及寿命都有影响。土壤的生态作用 土壤是生物生活的基质,它提供生物生活所必须的矿物质元素和水分。土壤是由固体(无机体和有机体)、液体(土壤水分)和气体(土壤空气)组成的三相复合系统。每种土壤都有其特定的生物区系,这些生物有机体的集合,影响着土壤的性质和肥力,从而影响生物生长。肥沃的土壤能同时满足
4、生物对水、肥、气、热的要求,是生物正常生长发育的基础。,环境与生物 生态因子的作用,环境与生物 生态因子的作用,物候现象 动植物长期适应于一年中温度、水分的节律性变化,形成的与之相适应的发育节律称为物候。环境受生物的影响 生物与环境、生物与生物之间无时无刻不在相互影响,总体保持着相对的稳定和平衡。一旦受到外来的强烈干扰,就可能造成生态平衡失调。例如黄河流域生态环境的巨大变化。,生物种群和群落 生物种群,种群是在一定的时间和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。在自然界中,除极个别的情况外,生物总是形成种群,以种群的形式生存和繁衍,因而种群是物种存在于自然界的基本单位。种群不等于个体的简
5、单相加,而是通过相互之间的内在关系,组成一个有机的统一整体。个体之间信息相通,行为协调,共同繁衍,表现出该种生物的特殊规律性,因而种群是生态系统的基本组成单位;种群的生态过程体现了生物与生物、生物与非生物之间的各种复杂的相互关系,生物种群和群落 生物群落,生物群落是指在一定时间内,居住在一定区域或生境内所有生物种群相互联系、相互影响的有规律的结构单元。以大类群为基础,生物群落可分为植物群落、动物群落和微生物群落三大类。(1)群落的演替 生物群落的演替是指某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。按演替发生的起始条件,可以分为原生演替和次生演替。(2)群落与环境(考古学、动物形态)生物
6、群落与环境关系密切,环境影响群落,群落适应环境,两者相互依存,保持相对稳定的平衡,以获得协同进化。如植被与气候带的分布的吻合性,就是植被长期演化过程中对气候条件逐渐适应的结果。植物群落是动物的栖息地和食物基地。不同的植物群落中,动物组成和生态类型各不相同,每种动物都有其相适应植物环境。,生态系统,生态系统是生物群落和复杂的环境条件相结合所构成的自然基本单位。(英国,坦斯利Tansley,1935)生态系统不论是自然的还是人工的,都具下列五项共同特性:(1)生态系统是生态学上的一个主要结构和功能单位,属于生态学研究的最高层次。(2)生态系统内部具有自我调节能力。其结构越复杂,物种数越多,自我调节
7、能力越强。(3)能量流动、物质循环是生态系统的两大功能。(4)生态系统营养级的数目因生产者固定能值所限及能流过程中能量的损失,一般不超过56个。(5)生态系统是一个动态系统,要经历一个从简单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程。,生态系统,生态系统的类型,按主体特性分包括:森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、海洋生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、城市生态系统等。按性质分有自然生态系统和人工生态系统。生态系统由两大部分、四个基本成分所组成。两大部分就是生物和非生物环境,或称为生命系统和环境系统。四个基本成分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境。,生态系统的组成成分图,生态系统的能量流动,
8、能量流动是指能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程。绿色植物通过光合作用将太阳辐射能转化为化学能,动物依靠植物再将化学能转换为机械能和热能的形式。这些转换和连续的依赖性是生态系统能量流动的基础。生态系统中,能量通过食物链而流动。能量逐级转移,耗散,最终全部散失到环境中。,生态系统的能量流动,生态系统的能量流动,食物链(英国动物学家埃尔顿C.S.Eiton,1927)分为捕食性食物链、腐生性食物链、寄生性食物链类型。绝大多数生态系统中,几种食物链同时存在,各类食物链通常只有四个营养级左右。每一个营养层次总是依赖前一个营养层次的能量,而且由于大量消耗而能量逐级减少。生态学中食物利用有“十分之一定
9、律”。,生态系统的能量流动,能量流动的递减性 生态系统各个营养级之间的量值自基础营养级向上排列,呈现出下大上小的类似金字塔的结构,称为生态金字塔或生态锥体。能量在从一个营养级流向另一个营养级时,总是逐渐减少;流入某一个营养级的能量也总是多于从该营养级流入下一个营养级的能量。,在食物链的顶端,位于较高营养层次,往往能量所剩无几,而处于这类层次的都是体形较大的凶猛肉食鸟兽,需要更多的能量和食物。处于食物链顶端的肉食性鸟兽,可能要在多个生态系统的范围内活动,才能维持其生存的需要。因此保护野生动物的生境比保护个别动物更为重要,处于食物链顶端的肉食性鸟兽,在控制较小型和低等动物的数量上起着重要的作用,以
10、保持生态系统的稳定和自然的平衡。,生态系统的能量流动,路域生态系统,公路项目建成以后,随着绿化和生态恢复为主的环保工程的实施,出现了一个新的生态系统,称为“路域生态系统”。它的范围,应包括公路征地范围内的用地,宽约50-70m,数十至数百公里的地带。,它的非生物环境包括中央分隔带、土路肩、上、下边坡、排水沟、隔离栅、隧道、桥梁、声屏障等构造及其周围,以及互通立交区、服务区、管理所等,还有取、弃土场地、临时道路等需要复垦的土地等,生物因子有路域的各种乡土或外来的绿化植物、许多小型哺乳和爬行动物、灌丛中栖息的鸟类、农田迁来的害虫和天敌、排水沟和水体中栖息的两栖类和鱼类等。,路域生态系统,路域生态系
11、统,这一系统中的成分、结构、演替等,比周围自然生态系统单纯,比周围农业生态系统复杂。这里具有以下特点:纵向长距离的线性地域,同时植被呈现单元性的节奏变化;横断面分阶而成条形基地,植被立体三维布置;地区间的联系带来新物种,使沿线生物多样性发生变化,并且在光、湿、热条件变化的综合作用下,引起本地群落的改观;同时也提供了有害生物入侵的途径;,路域生态系统,模仿自然之生态群落,在人为的帮助下,短期达到稳定的顶级生态群落;沿线生物群落之间的密切联系,会很好地促进植物和动物群落的各种演替过程,从而有利于群落的稳定;生态工程有利于景观美感,有利于交通安全;承受废气、废水等环境压力,突出污染防治作用。,路域生
12、态系统,针对“路域生态系统”,明确以提高安全和舒适性,以及美化、生态恢复和优化等为目的,按照事先设计的步骤,采用土木工程材料的同时,注重生物材料,这样进行的设计与实施,被称为“公路生态工程”。它打破了原“绿化”观念带来的一种先主体、再绿化的印象,明确“生态工程”即是主体工程的一部分,有利于这项工作的落实。,生态平衡,概念 如果某生态系统各组成成分在较长时间内保持相对协调,物质和能量的输入、输出接近相等,结构与功能长期稳定,在外来干扰下,能通过自我调节恢复到最初的稳定状态,则这种状态可称为生态平衡。生态平衡是相对的平衡,而不平衡才是绝对的。,生态系统能保持相对平衡状态,是因为系统本身具有自动调节
13、的能力。但是任何一个生态系统的调节能力都是有限度的,这个限度称为生态阈值。生态系统的自动调节能力,与结构的多样性和功能的完整性因素有关。生态系统的结构越复杂,自动调节能力越强;反之调节能力越弱。功能的完整性是指生态系统的能量流动和物质循环能得到合理地运转。运转得越合理,自动调节的能力就越强。,生态平衡 保持和破坏生态平衡的因素,引起生态平衡失调的因素很多,往往是人为因素和自然因素共同作用。人类的生产活动越来越强烈地干扰着自然生态系统的平衡和面貌。人类对自然资源不合理的开发利用,导致一系列的生态系统平衡;人类各产业的发展带来的环境污染,使大量有毒有害污染物质参与生态系统的物质循环,深刻地动摇甚至
14、使生态系统毁灭。生态平衡失调的事例洞庭湖鼠灾、澳洲骆驼成灾 墨西哥湾漏油事件,生态平衡 保持和破坏生态平衡的因素,生态平衡 保持和破坏生态平衡的因素,公路建设往往造成沿线地区生态环境变化,公路绿化是生态恢复和优化的主要途径。公路绿化的植物,在繁育本地区物种的同时,引进了适合本地区气候条件,适合路侧环境的新物种,使地区生物多样性组成发生变化,并且在光、湿、热条件变化的综合作用下,引起生物群落的改观,增加了系统的抗逆性。该生态系统,不同于周围农田环境,使害虫的天敌在没有农作物和害虫的季节里仍有生存之地,可更好的控制病虫害,减少农药的用量,保护环境。,敏感生态问题,敏感生态问题涉及面广,遍布农、林、
15、水、土、旅游、地质、环保等行业。建设项目环境保护分类管理名录中所称的环境敏感区,是指具有下列特征的区域:(1)需特殊保护的地区,包括:自然保护区、特殊生态功能区、风景名胜区、旅游度假区、饮用水水源保护区、森林公园、生态脆弱区、水土流失重点防治区、基本农田保护区、生态公益林区、地质公园(地质遗迹)、历史遗迹等;,敏感生态问题,(2)生态敏感与脆弱区:沙尘暴源区、荒漠中的绿洲、严重缺水地区、珍稀动植物栖息地或特殊生态系统、天然林、热带雨林、红树林、珊瑚礁、鱼虾产卵场、重要湿地和天然渔场等。(3)社会关注区:人口密集区、文教区、党政机关集中的办公地点、疗养地、医院等,以及具有历史、文化、科学、民族意
16、义的保护地等。常见的敏感生态问题包括:生物多样性受损、景观破坏、湿地退化、荒漠化、土地退化、草地退化、森林破碎化、水土流失等。,1、生物多样性受损 2、景观破坏(图)3、湿地退化 4、荒漠化 5、土壤、草地退化 6、森林破碎化 7、水土流失 8、生态脆弱区(沙漠公路图片),敏感生态问题,敏感生态问题 生物多样性,生物多样性定义 联合国生物多样性公约中指出,生物多样性是指所有来源的形形色色生物体,即指地球上所有生物动物、植物和微生物及其所构成的综合体。生物多样性通常包括3个层次:生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。生物多样性是衡量生态系统生命力和持续性的重要指标,敏感生态问题 生物多样性,生
17、态系统多样性是指生物群落和生境类型的多样性。地球上有海洋、陆地,有山川、河流,有森林、草原,有城市、乡村和农田,在这些不同的环境中,生活着多种多样的生物。实际上,在每一种生存环境中的环境和生物所构成的综合体就是一个生态系统,如森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、农田生态系统、湿地生态系统等。,敏感生态问题 生物多样性,物种多样性是指动物、植物、微生物物种的丰富性。对于某个地区而言,物种数多,则多样性高,物种数少,则多样性低。通常,健康的生态系统往往物种多样性较高,退化的生态系统则物种多样性降低。据估计,现今地球上生存着500万5000万种生物,这只是地球上曾经生存过的生物物种的极小一部分
18、。,敏感生态问题 生物多样性,遗传多样性是指所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息,既包括了同一种的不同种群的基因变异,也包括了同一种群内的基因差异。遗传多样性对任何物种维持和繁衍其生命、适应环境、抵抗不良环境与灾害都是十分必要的。遗传变异越丰富,物种对环境的适应能力越强,分化的品种、亚种也越多。,敏感生态问题 生物多样性,生态保护的核心内容是生物多样性保护。从生态学意义考虑,生物多样性是维护生态系统稳定性的基础性条件。从人类的生存与发展考虑,生物多样性是地球生命支持系统的核心,是支持人类生存与发展的物质基础,是我们赖以生存的这个世界的重要特征和基础。可以说,没有生物多样性就没有我们人类
19、。生物多样性现状中的濒危物种一旦灭亡,便不再重新出现,这就是“生物演化不可逆性”。,敏感生态问题 生物多样性保护,生物多样性的保护一般有三种方式,就地保护(自然保护区等)、迁地保护(动、植物园)和离体保护(基因库)。建立自然保护区和国家公园,是国际上保护生物多样性所采取的最重要的就地保护形式。保护生物群落及其生境类型是保护生物多样性最有效的方法。保护生物群落最主要的步骤之一是建立法律上合法的保护区。,敏感生态问题 生物多样性保护,自然保护区是指有代表性的自然生态系统,珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布区,有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或海域,依法划出一定面积予以特殊保护和
20、管理的区域。自然保护区的保护对象(1)典型的自然地理区域,有代表性的自然生态系统区域以及已经遭受破坏但经保护能够恢复的自然生态系统区域。(2)珍稀、濒危野生动植物物种的天然集中分布区域。(3)具有特殊保护价值的海域、海岸、岛屿、湿地、内陆水域、森林、草原和荒漠。,(4)具有重大科学文化价值的地质构造、著名溶洞、化石 分布区及冰川、火山、温泉等自然遗迹。(5)需要予以特殊保护的其它自然区域。自然保护区的功能分区(类似同心圆的关系)核心区 缓冲区 实验区,敏感生态问题 生物多样性保护,敏感生态问题 生物多样性保护,(1)核心区:是保护区的精华所在,是保护对象最集中、特点最明显的地段。需要严格保护,
21、属于绝对保护区。(2)缓冲区:在核心区的外围,是为保护核心区而设置的缓冲地带,一般只允许进行科研观测活动。(3)实验区:在缓冲区的外围,可以在不破坏生态环境与自然资源的前提下,进行科研、教学实习,生态旅游与优势动植物资源的开发工作。,敏感生态问题 湿地,湿地是指天然或人工、长期或暂时之沼泽地、泥炭地,带有静止或流动的淡水、半咸水或咸水的水域地带,包括低潮位不超过6m的滨岸海域 湿地包括天然湿地和人工湿地。天然湿地包括海洋与海岸湿地以及内陆湿地。人工湿地包括鱼虾养殖塘、水塘、灌溉地、农用洪泛湿地、盐田、蓄水区、采掘区污水处理场、运河、排水渠、地下输水系统。,敏感生态问题 荒地,荒地的“荒”只是从
22、人类需要出发得出的概念,其实荒地并不荒,相反,它是一种比农业生态系统功能更多,结构更复杂,且生物多样性比较高的生态系统。一般来说,面积较大的成片荒地可能有当地特有的动植物种,具有巨大的生态保护价值。,敏感生态问题 生态脆弱区的基本特征,生态脆弱区是指抗外界干扰能力低、自身稳定性差的生态环境区域,我国生态脆弱区普遍分布在各地形地貌环境中,或因水土流失、或因水旱、或因高寒、或因人口过多、或因盐碱条件等等,全国生态脆弱区总面积达194.15万平方公里,竟超过陆域国土面积的1/5。,敏感生态问题 生态脆弱区的基本特征,生态脆弱区的基本特征包括:系统抗干扰能力弱。生态脆弱区生态系统结构稳定性较差,对环境
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