环境科学概论第2版复习知识点总结课后答案.docx

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1、第一篇环境与环境问题第1章绪论1.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、环境及类型1环境的概念（1） 概念 环境是指与体系有关的周围客观事物的总和，体系是指被研究的对象，即中心事物。 生态学中的环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。 环境科学中所研究的环境是指以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和人工环境。（2） 自然环境和人工环境的关系自然环境是人类生存与发展的物质基础，人工环境是人类自然属性和社会属性共同作用的结果。自然环境和人工环境之间存在着物质、能量和信息流动，见图1-1。图1

2、-1 人与环境关系图2. 环境的类型（见图1-2）3. 环境的特性（见表1-1）图1-2 环境类型图表1-1 环境的特性特性具体内容整体性环境中各部分联系紧密、相互制约，各个要素相互依存、相互影响区域性不同时空尺度下区生态环境特征变化很大，不同国家和地区的文化、经济和社会具有明显的差异性相对稳定性环境系统具有一定抗干扰的自我调节能力，只要干扰强度不超过环境所能承受的界限，环境系统表现出动态的平衡性和相对的稳定性环境变化滞后性引发的影响不能很快反映出来，问题本质具有不确定和难预测特性环境的脆弱性太阳耀斑和外来星球撞击的影响，地球承载力和人口之间产生的矛盾二、环境科学及其发展1. 环境科学的形成与

3、发展阶段（见表1-2）表1-2 环境科学的形成与发展阶段阶段内容 “环境问题”的提出。20世纪50年代，环境质量恶化，环境功能退化，公害事件频发，严重影响了人类的生存和生活， 环境问题得到了人们的广泛关注。在这个阶段，近代环境科学思想产生，其标志是蕾切尔卡逊的寂静的春天。环境科学分化发展阶段 “环境科学”的诞生。在卡逊思想的指引下，研究环境问题，在各个原有学科基础上创立了分支学科，如环境生物学、环境化学、环境地学、环境物理学、环境工程学等。 多学科发展。环境科学的诞生时期由于各学科还是处于分散研究的阶段，所以环境科学也只是一个多学科的集合概 念，还没有形成一个较完整的统一体系环境科学交叉与整合

4、阶段环境科学的研究在与自然科学交叉和分化之后，开始扩展到了社会科学、经济科学和人文科学等领域，并确立了走“可持续发展”道路从环境问题全以2009年哥本哈根世界气候变化大会为标志。21世纪，环境科学大学科的特征日渐明显，各分支学科形成独特的学科特点和思维模式，并与其他学科交叉渗透，进入定量环境模型构建阶段球化与定量环境模型构建阶段2. 环境科学研究对象（见表1-3）表1-3 环境科学研究对象要点具体内容对象环境科学以“人类环境”这一矛盾体为其特定的研究对象，研究“人类环境”之间的对立统一关系目的探讨人类社会持续发展对环境的影响及环境质量的变化规律，从而通过调整人类自身的行为来保护和改善环境，为社

5、会、经济、环境的可持续发展提供科学依据3. 环境科学的任务 探讨人类社会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律，了解全球环境变化的历史、演化机理、环境结构及基本特性等，从而为改善环境和创造新环境提供科学依据。 揭示人类活动同自然环境之间的关系，探索环境变化对人类生存和地球环境安全的影响。 探索和发现环境污染物在环境中的迁移、转化、作用机理及对人体的影响，探索污染物对人体健康危害的机理及环境规律，从而为人类健康的生活提供服务和指导。 帮助人类树立正确的科学发展观，研究和探讨环境污染控制技术和管理手段，寻求解决区域环境问题的最佳方案，为制定区域环境管理体制与政策提供理论指导，推进可持续发展战略

6、的实施。4. 分支学科按环境科学性质及作用分为基础环境学、应用环境学和社会环境学，每一学科分支又包括许多更细的分支学科（见图1-3）。图1-3 环境科学及其分支学科三、环境科学思想与方法论（见表1-4）表1-4 环境科学思想与方法论要点内容整体性环境科学的特点是强调研究对象的整体性，把人类与环境系统看作是具有特定结构和功能的有机整体系统性环境科学所研究的环境是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统综合性环境科学的研究范围涉及人类经济活动和社会行为的各个领域， 包括管理、经济、科技、军事等部门及文化教育等人类社会的各个方面。生态系统的破坏是在多种环境问题综合作用下产生的，环境问题都

7、是多种因素综合作用的结果环境的各组成成分除了本身的特征外，各成分之间都有相互作复杂性用，系统越复杂，彼此的调节能力越强。另外，环境问题的人为性、隐蔽性、不确定性与加速性、动态发展性与可变性加大了环境问题及环境科学理论与实践的复杂性四、学习目标与要求1. 学习目标 环境科学研究的主要内容及其分支学科，现代环境科学的特点和任务。 现代环境科学发展趋势、学科前沿和环境热点问题、基本理论和方法。 通过学习培养与环境友好的价值观和伦理观，环境科学思维与研究技巧， 建立全球和局部环境的时空概念，树立从我做起和从现在做起的环境行为准则。 为下一步专业课程的选择和专业方向的确定提供必要的参考信息和导引。2.

8、学习要求 环境信息收集、分析和合作能力的培养； 科学思维的培养； 科学研究基本素质和能力的培养。1.2 课后习题详解1环境的定义及类型是什么?答：（1）环境的定义 环境是指与体系有关的周围客观事物的总和，体系是指被研究的对象，即中心事物。环境是一个相对的概念，它以某项中心事物作为参照系，因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化，中心事物与环境之间存在着对立统一的相互关系。 环境科学中所研究的环境是指以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和人工环境。（2）环境的类型（见图1-1）图1-1 环境类型图2你认为环境科学的研究对象、任务是什么? 答：（1）环

9、境科学的研究对象环境科学以“人类环境”这一矛盾体为其特定的研究对象，研究“人类环 境”之间的对立统一关系，其目的在于探讨人类社会持续发展对环境的影响及环境质量的变化规律，从而通过调整人类自身的行为来保护和改善环境，为社会、经济、环境的可持续发展提供科学依据。（2）环境科学的任务 探讨人类社会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律，了解全球环境变化的历史、演化机理、环境结构及基本特性等，从而为改善环境和创造新环境提供科学依据。 揭示人类活动同自然环境之间的关系，探索环境变化对人类生存和地球环境安全的影响。 探索和发现环境污染物在环境中的迁移、转化、作用机理及对人体的影响，探索污染物对人体健康

10、危害的机理及环境规律，从而为人类健康的生活提供服务和指导。 帮助人类树立正确的科学发展观，研究和探讨环境污染控制技术和管理手段，对不同时空尺度下环境问题的解决途径进行系统优化，从区域环境的整体上调节控制“人类一环境”系统，寻求解决区域环境问题的最佳方案，为制定区域环境管理体制与政策提供理论指导，推进可持续发展战略的实施。3. 说明环境科学的形成和发展阶段，并分析其发展前景。答：（1）环境科学的形成和发展阶段 环境科学分化发展阶段a. “环境问题”的提出。20世纪50年代，环境质量恶化，环境功能退化，公害事件频发，严重影响了人类的生存和生活，环境问题得到了人们的广泛关注。为了迫切解决这些问题，

11、历史上第一次把人为活动所引起的“环境问题”同自然因素所造成的“灾害”区分开来，并作为专门的科学研究领域。在这个阶段，近代环境科学思想产生，其标志是蕾切尔卡逊的寂静的春天。b. “环境科学”的诞生。在卡逊思想的指引下，各学科专家从自身学科的角度，运用其理论和方法， 研究环境问题，在各个原有学科基础上创立了分支学科。从“环境问题”的提出 到“环境科学”的诞生，完成了环境科学发展史上一次质的飞跃。由于各学科还是处于分散研究的阶段，所以环境科学也只是一个多学科的集合概念，还没有形成一个较完整的统一体系。因此，这一阶段又称多学科发展阶段。 环境科学交叉与整合阶段环境科学的研究在与自然科学交叉和分化之后，

12、开始扩展到了社会科学、经济科学和人文科学等领域。自1987年我们共同的未来发表以来，特别是1992 年联合国环境与发展会议以后，确立了走“可持续发展”道路，即在经济和社会的发展过程中同时合理利用资源、防治环境污染，走经济、社会和环境协调发展的道路。 从环境问题全球化与定量环境模型构建阶段进入21世纪，全球环境变化成为引人关注的焦点，环境问题的复杂性和大尺度下环境问题的不确定性成为科学难题，环境科学大学科的特征日渐明显，各分支学科进入了逐渐脱离其母学科，形成独特的学科特点和思维模式，并与系统科学、数学、物理和计算机等跨学科交叉渗透，进入定量环境模型构建阶段。（2）环境科学发展前景随着人类在控制环

13、境污染方面所取得的进展，环境科学这一新兴学科也日趋成熟，并形成自己的基础理论和研究方法。 将从分门别类研究环境和环境问题，逐步发展到从整体上进行综合研究。关于生态平衡的问题,如果单从生态系统的自然演变过程来研究，是不能充分阐明它的演变规律的。只有把生态系统和人类经济社会系统作为一个整体来研 究，才能彻底揭示生态平衡问题的本质，阐明它从平衡到不平衡，又从不平衡到新的平衡的发展规律。人类要掌握并运用这一发展规律，有目的地控制生态系统的演变过程，使生态系统的发展越来越适宜于人类的生存和发展。通过这种研 究，逐渐形成生态系统和经济社会系统的相互关系的理论。 环境科学的方法论的发展例如在环境质量评价中，

14、逐步建立起一个将环境的历史研究同现状研究结合起来，将微观研究同宏观研究结合起来，将静态研究同动态研究结合起来的研究方法；并且运用数学统计理论、数学模式和规范的评价程序，形成一套基本上能够全面、准确地评定环境质量的评价方法。4. 如何理解环境科学的学科交叉和跨学科的交叉渗透?答：（1）环境科学的学科交叉分析环境科学按其性质及作用可以分为基础环境学、应用环境学和社会环境学。 基础环境学是从各基础学科的角度应用学科原理和理论对环境问题进行研究，是环境科学体系的基础； 应用环境学是基础理论的实际应用，主要是把一些应用科学如工程技术等运用于环境科学研究中； 社会环境学是环境科学与社会科学相互渗透形成的交

15、叉学科，它以人类一社会环境为研究对象，主要运用社会科学研究的方法，研究社会、经济、环境三大规律的联合作用，并对人的行为和观念进行调控。（2）跨学科的交叉渗透分析环境科学各个分支学科具有自身特点，但实际上它们又互相渗透、互相依存，既具有个性，又具有共性。例如，环境毒理学研究的是环境污染物，它不仅要研究对生物个体的损害作用，而且要研究对整个生态系统的损害作用及其防治对策，它具有特有的研究对象，但是由于环境污染物种类繁多，因此，环境毒理学包含环境化学、环境物理学、环境医学、环境监测等学科的内容，它们共同的目的都是为了弄清环境污染对生物机体的影响，从而采取相应的防治措施。5. 通过阅读环境科学经典著作

16、，总结环境科学的发展趋势与热点问题。答：（1）环境科学的发展趋势 研究人地（自然）系统协调发展的机制研究人口、资源、环境与经济发展之间的关系变化的一般规律和持续发展的基本原理是十分关键的。尤其需要在过去研究“国情分析”的基础上，对我国近几年人口资源环境经济作一个全面深入的分析，研究它们之间内在的定量关系，并由此明确中国持续发展分阶段的目标和相应的发展模式，以建立环境与发展的动态调控模型，预测中国生态、环境变化趋势，为决策者提供可选择的方案和途径。 加强研究对污染控制成龙配套的适用技术其中包括清洁生产的高新技术，并应进一步加强我国区域环境污染控制的研究。我国环境污染有明显的地方性和区域性特点，不

17、同污染类型和环境破坏的区域环境问题十分突出，并具有很强的紧迫性、现实性和挑战性。 在环境保护和污染防治上需因地制宜实行污染物最少化的排放和清洁生产工艺，走污水、废弃物资源化的途径。在统一的环保政策下，按区域制定环境政策，分区控制、治理，分区保护、建 设，分区管理，对症下药，以最少的环保投资，获得最大的“三效益”。（2） 环境科学的热点问题 C、N、P、S的生物地球化学循环与农业、能源、水资源持续发展的研究能源（主要是煤）的合理开发利用，碳、硫等生物地球化学循环和大气污染的控制；氮、磷等生物地球化学与水环境污染的防治和农业持续发展；环境演变的地质记录和规律。 人地（自然）系统的调控和区域可持续发

18、展的研究可持续发展的指标体系，评价方法论；我国人口、资源、环境的承载力；环境管理。 水资源合理开发利用区域水循环变化规律，污水资源化及水污染控制的配套适用技术的研究。 土地资源合理利用和保护土被的变化规律，土地退化的综合防治和土地复垦的配套适用技术研究。 环境污染的区域控制理论与方法城市地区，乡镇工业和矿业地区，流域（河、湖），海陆交错带和近海区域。 稀土等重金属和有机污染物的环境行为、生物（健康）效应和控制对策的研究Hg、Cd、Pb、Cr等重金属；有机污染物（优先有机污染物、三致有机污染物等）。 固体废弃物无害化、资源化、放射性废料的安全和无害化的研究。 环境污染防治技术和监测技术的新理论和

19、新方法（包括污染源治理的新工艺）的研究。 保护生物多样性的研究。1.3 考研真题与典型题详解一、填空题根据不同的原则，环境划分也不同。按环境主体，环境可分为 和 。【答案】人类环境；生物环境【解析】环境类型的划分涉及的范围广而复杂。根据不同的原则，环境划分也不同。按环境主体，环境可分为人类环境和生物环境。按照环境空间，环境可分为星际环境、全球环境、区域环境、聚落环境、特定空间环境等。二、名词解释1. 环境问题四川师范大学2015年研答：从广义理解，环境问题是指由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。从狭义上理解，环境问题是指由于人类的生产和生活活

20、动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。一般情况下，人们多从狭义上理解环境问题，它可分为环境污染和生态破坏两大类。2. 环境承载力答：环境承载力是指某一环境状态和结构在不发生对人类生存发展有害变化的前提下，所能承受的人类社会作用在规模、强度和速度上的限值，是环境的基本属性环境具有有限性的自我调节能力的量度。环境承载力可作为判断人类社会经济活动与环境是否协调的依据。三、简答题1. 简述环境的特性。答：环境的特性如下：（1） 环境的整体性环境中的各部分之间存在着紧密的相互联系、相互制约关系。环境中大气、水、土壤、生物及声、光、电等各个环境要素相互依存，相互影响。环境中的各种

21、变化也不是孤立的，而是多种因素的综合反映。局部地区的环境污染或环境破坏，总会对其他地区造成影响和危害。一般化学农药的残留时间较长，它们通过大气环流、海洋环流以及食物链进入南北极，危害动植物的生存。（2） 环境的区域性由于纬度和经度的差异，导致了地球热量和水分在各个自然环境的分布不 同，形成了陆地生态系统和水域生态系统的垂直地带性分布和水平地带性分布的特点，这是自然环境的基本特征。不同时空尺度下区域生态环境特征变化很大， 不同国家和地区的文化、经济和社会具有明显的差异性，使得对于自然社会和环境复合巨系统规律的探索和运用面临困难。（3） 环境的相对稳定性在一定的时空尺度下，环境具有相对稳定的特点。

22、所谓相对稳定是指环境通过物流、能流和信息流而处于不断变化中，但环境系统具有一定抗干扰的自我调节能力。只要干扰强度不超过环境所能承受的界限，环境系统的结构和功能就能得以逐渐恢复，表现出动态的平衡性和相对的稳定性。（4） 环境变化的滞后性自然环境受到外界影响后，其产生的变化往往是潜在的和滞后的，这主要表现为： 引发的许多影响不能很快反映出来； 环境受到影响后，发生变化的范围和影响程度在当时很难了解问题的本质，具有不确定和难预测的特性； 一旦环境被破坏，所需的恢复时间较长，尤其是当超过阈值之后，自然恢复的成本、时间和难度成倍的增加。（5） 环境的脆弱性地球会受到各种各样因素的影响，从以上特点可以看出

23、它具有一定的脆弱性。主要体现在以下两个方面： 来自宇宙的影响太阳耀斑在短时间内可以释放出相当于100亿颗百万吨级氢弹爆炸的能量，这样大的能量会引起局部区域的瞬时加热和可见光、紫外线、红外线、x射线、高能粒子及宇宙线等的增强，可能破坏大气电离层结构，影响无线电通信，或者产生磁暴，使罗盘失去作用。 来自人类的影响地球及其存在的资源能供养人口的数量是有限度的，即地球承载力是有限 的，而人口在不断增长，所以二者之间必然会产生矛盾，所以在地球的脆弱性中重要的一方面是来源于人口的快速膨胀，人类活动对地球环境的影响和破坏的频度、强度以及范围均是空前的。2. 环境科学具有哪些特点？答：环境科学以“人类环境”系

24、统为特定整体，针对不断变化的环境问题， 通过自然科学、社会科学和技术科学跨学科理论与方法的综合运用，构成不同于传统学科的交叉关系学科理论基础，逐渐形成特有的科学思想和方法论。环境科学的特点如下：（1） 整体性环境科学的特点是强调研究对象的整体性，把人类与环境系统看作是具有特定结构和功能的有机整体。环境科学是在科学整体化过程中，充分运用各种学科知识，对人类活动引起的环境变化及其相互作用和影响，以及控制的途径和方法进行系统的综合研究。（2） 系统性环境科学所研究的环境是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统。环境构成一个系统，是由于在各子系统和各组成成分之间，存在着相互作用，并构成一

25、定的网络结构。环境系统内外存在着物质、能量和信息的变化和交换，并在交换流通中实现自组织，维持其结构功能的有序性，一旦交换和流通停止，环境系统就会自发地趋向无序，最后导致环境问题。（3） 综合性环境是一个有机整体，涉及面非常广，几乎关系到每一个自然因素和一定的社会因素，所以解决环境问题，必须作多学科的综合研究。环境科学的研究范围涉及人类经济活动和社会行为的各个领域，包括管理、经济、科技、军事等部门及文化教育等人类社会的各个方面。环境科学的形成过程、特定的研究对象，以及非常广泛的学科基础和研究领域，决定了它是一门综合性很强的学科。（4） 复杂性环境科学所研究的人类为主体的环境是庞大而复杂的多级系统

26、。环境的各组成成分除了本身的特征外，各成分之间都有相互作用，它使系统具有自我调节的能力，保持系统本身的稳定和平衡，这种相互作用越复杂，彼此的调节能力就越强，因此环境的结构与功能越复杂，其稳定性就越大，越容易保持平衡；反之，结构与功能越简单，稳定性越小。第2章自然环境2.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、地球表层系统1. 地球表层系统概述 距地面1540km处有一个臭氧层，保护地球不受高能紫外线的伤害； 适量CO2的存在，使地球保持着有利于生物生长的温度； 地球土壤圈为植物提供了营养和生长的基地； 厚度适中的地壳将岩浆覆盖于地下足够的深度，但又能维持一定的构造运动和火山活动，从而实现地

27、壳深部和浅部一定的物质交换。2. 大地女神假说Gaia是地球自我调节理论的简称，中心思想是生命活动创造了今天地球的环境。Gaia假说的主要论点是： 地球上的所有生物都在不断地、主动积极地对地球环境起着调节作用。 上述调节作用使地球生态系统保持稳定性，而此稳定性的实现是基于Gaia 系统内部生物的各个部分相互有序、协调地合作。 只有把生物和环境看成一个整体才能真正了解地球。 在地球进化系统中包括地球上所有的生物和物质环境，即强调生物对地球进化的作用和影响，气候和化学组成的调节是该进化系统的自发应变特性，进化本身是渐进和间断地结合。二、自然环境的圈层结构1. 大气圈（1） 大气圈的组成和精细平衡

28、大气圈的组成大气是由多种气体、水汽、液体颗粒和悬浮固体杂质组成的混合物。a. 稳定组分包括氮（体积分数约为78）、氧（约为21）、氩（0.9）、氦、氪、氙、氢、甲烷等。这些组分之间的比例，从地表到90km的高度范围内都是稳定的。b. 不稳定组分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等；还有一些固态和液态杂质，主要是火山、地震、岩石风化、森林火灾和人为活动产生的烟尘、硫化物和氮氧化物等。 大气圈精细平衡地球各圈层，尤其是生物圈各组分与大气圈进行着活跃的物质和能量交换， 使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。大气圈各组分之间的精细平衡是地质历史过程的结果，破坏这种平衡也就是破坏了人类和各种生物赖以生存

29、的基础。（2） 大气的垂直结构（见表2-1）表2-1 大气的垂直分层及各层特点名称厚度温度变化主要特点对流层平均12km随高度增加而下降最活跃；存在对流和水平运动、雨雪云雾等天气现象；大气污染多在此层平流层约1250km随高度增加而上升存在近似等温层，又称同温层，此层以上氧和臭氧吸收太阳辐射，温度随高度增加而上升；大气多水平运动，飞机飞行在此层中间层约5080km随高度增加而下降最冷；大气对流运动，出现夜光云， 有流星；约6080km处为均质层向非均质层的过渡层；无线电波在此层热成层80800km随高度增加而上升温度上升极快；射线作用空气分子大都发生电离，成为原子、离子和自由电 子，又称电离层

30、；火箭、激光、多数流星在此层逸散层800km随高度增加而上升又称外大气层，大气稀薄，地心引力小，运动速度快的质点可完全摆脱地球引力场逸散入宇宙空间2. 水圈（1） 水圈概念和结构水圈是指由大气圈、海洋、陆地水体（河流、湖泊、冰川）、土壤和岩石孔隙以及生物体中的气、液、固各态水组成的连续圈层。水圈组成如表2-2所示。表2-2 总水圈大气圈中的水雨雹、雪、霰水蒸气岩石圈中的水地下水岩浆水水合水生物圈中的水体液（细胞外液）细胞液（细胞内液）狭义水圈陆地水 泉水、沼泽水塘水、湖水生物聚合水化物（键合水）河水、河口区水冰川、冰盖与雪盖海洋水 浅海水大洋水海洋沉积物孔隙水（2） 水的重要性（见表2-3）表

31、2-3 水的重要性质性质内容物理性质 水具有高比热容与高蒸发热的特性； 水在4时密度最大，冰的密度要比液态水小，这样气温急剧下降时，较重水层向水底沉降，与下部水形成循环，实现溶解氧和其他营养物的均匀分布； 水无色透明，太阳光中的可见光和波长较长的紫外线可透过并到达一定深度，为水生植物光合作用提供条件，而对生物体有害的短波紫外线被阻挡在外化学性质 水是极好的溶剂，生命过程中的营养物和废物溶解其中，有利于营养物和废物的输送； 在所有液体中，水有最高的相对介电常数，有利于营养物的吸收和生物体内的生化反应（3） 人类对水圈的利用和影响 人类对水圈的利用图2-1 地球上水的分布目前，世界上的水资源约70

32、用于农业，余下多用于城市用水和生活用水。农业中不科学的灌溉、不进行水的回收利用；生活中缺乏节约意识；工业废水直接排入江河等一系列行为都对水资源造成了大量的浪费和污染。 人类对水圈的影响（见表2-4）表2-4 人类对水圈的影响影响内容直接影响a. 大量开采利用地下水。直接导致地下水位大幅度下降甚至地下含水层枯竭，间接导致地面沉降。b. 不合理开发利用地表水。引起湖泊消失、河流断流和河口等湿地退化a修建大型水库。易触发地震，淹没大量农田，影响渔业发展，改变河流入海口生态环境，使原有的生态系统平衡被打破，还有修库带来的库区移民问题等。间接影响b河流渠道化。改变了河流原有的物理性状，改变了整个水生生态

33、系统乃至生存的环境，将给水生生态系统带来灾难性的影响。c水体过度利用。超过水生生态系统的负荷，破坏原有的生态系统结构和功能，超强度和频度持续地利用各类水体开展养殖、生产和旅游等开发活动，严重影响水生生态系统的健康与可持续发展3. 岩石圈（1） 岩石圈的概念岩石圈作为地球内部圈层的最外层，人类生存环境的底层，分为地壳和上地幔顶部。地壳是由硅铝层和硅镁层组成。（2） 人类对岩石圈的影响人类开发利用岩石圈，必然要改变原有的地质地貌环境，破坏岩石圈的原 貌；从中获取自己所需之后又要排出废物，岩石圈与其他圈层都紧密相连，不断地进行着物质和能量的交换，故人类对岩石圈的影响必将间接影响到其他圈层。4. 土壤

34、圈（1） 土壤圈基本组成（见图2-2）图2-2 土壤组成图这些组分决定了土壤具有吸附性、缓冲性、氧化还原性以及自净功能，对于土壤自身的稳定与修复起到了重要的作用。（2） 土壤圈与其他圈层的关系 土壤圈覆盖在岩石圈上，对岩石圈有保护作用。 土壤圈通过气体与污染物的吸收、交换、释放与大气圈相作用，从而影响大气变化。 土壤圈中的物质要迁移运动，依赖于水；土壤圈反过来又影响降水的重新分配及水圈的化学组成。 土壤圈的分布对生物圈的分布起到了决定性的作用。5. 生物圈生物圈是地球上所有生物及其生存环境的总称。从海平面以下10km到海平面以上9km，生物圈作为地球上最大的生态系统，使地球各圈层相互联系，对其

35、他圈层的影响也是最大的。三、自然环境中物质循环、能量流动与信息传递1. 物质循环（1） 物质循环的特点 物质在生态系统中作循环式运动，这表明任何一种物质或元素都可以重复利用。 物质循环是一个复杂的过程，这主要是由于：a. 环境介质多样，物质在陆地生态系统和水域生态系统中的循环明显不同； 涉及的元素众多，形态各异。b. 循环过程中存在多种化学作用。物质在循环中被氧化、还原、分解等。c. 环境污染物，特别是难降解的污染物，在物质循环过程中很难消除，还会通过食物网进行迁移和生物富集。（2） 物质循环的类型 水循环水循环是物质循环的核心，是物质循环的驱动力，主要表现在：a. 水循环是陆地生态系统与水域

36、生态系统连接的桥梁。在水循环中，物质的主要贮存库是海洋，见图2-3。图2-3 水循环b. 水循环可以在循环过程中携带大量的物质，将物质从一个生态系统搬运到另一个生态系统。 气体型循环该循环具有明显的全球性，物质的主要贮存库是大气和海洋，它是三大物质循环中循环性能最为完善的。a. 碳循环（见图2-4）。图2-4 碳循环b. 氮循环。氮循环过程包括生态系统中生物和非生物之间氮的循环（见图2- 5）。图2-5 氮循环 沉积型循环沉积型循环主要是矿质元素的循环，如磷、硫、钾等，它们主要是通过岩石风化及人类活动等作用释放出来，又通过沉积进入地壳。 有毒有害物质循环对有机体有毒有害的物质，如汞、镉、砷、铬

37、、铜等重金属以及各种有毒有机物，进入生态系统，通过食物链富集或分解。2. 能量流动（1） 能量流动基本过程 能量的固定过程。主要通过绿色植物进行，把太阳能转化为生物化学能。 分解还原过程。主要通过分解者完成，把有机物还原为水、二氧化碳等无机物。 贮存与矿化过程。有一部分生物体埋入地下进入矿化过程。（2） 生态系统中能量流动的特点（见表2-5）表2-5 能量流动的特点特点具体内容单向性 太阳能以光能的形式输入生态系统以后，不再以光能的形式返回； 自养生物被异养生物摄食后，能量就由自养生物流到异养生物体内，也不能再返回给自养生物； 从总的能量流动途径而言，能量只是一次性流经生态系统，是不可逆的递减

38、性经过各个营养级的能量逐级递减，根据通过各营养级的能量流量，从低到高就构成了一个能量锥体或能量金字塔（见图2-6）能量的质量逐渐提高从太阳能固定到生态系统后，能量流动的过程实际上就是一个低质量能向高质量能转化的过程变动性生态系统的能量是不断变化的，它取决于输入端和输出端消化率与新生物量的产生速率等因素，处于动态变化之中图2-6 能量金字塔（3） 能量转化效率生态效率是指各能量参数在各营养级之间及内部传递与转化的效率。一般用摄取量（I）、同化量（A）、呼吸量（R）、生产量（P）这四个参数来计算生态系统中能量流动的生态效率。 摄取量（I）。生物所摄取的能量。 同化量（A）。生物在所摄取的食物中吸收

39、的食物能量，对植物来说是光合作用所固定的能量，对动物来说是消化管中吸收的食物能量，对分解者来说是细胞外产物的吸收。 呼吸量（R）。生物在新陈代谢等各种活动中所消耗的全部能量。 生产量（P）。生物呼吸消耗后所净剩的同化能量。对植物来说，就是净初级生产量（NP），对动物来说，是同化量减去呼吸量后剩下的能量。3. 信息传递（1） 信息传递的特点 信息传递往往是双向的，有信息的输入，也有信息的反馈。 生态系统中的生物种类繁多，所包含的信息也是复杂多样的。 信息量大。（2） 生态系统中的信息种类（见图2-7）图2-7 信息分类四、自然环境的地带性规律1. 陆地生态系统分布规律（1） 水平地带性 由于热量

40、沿纬度变化，生态系统也随之发生有规律地更替，从赤道向北极依次出现了热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、北方针叶林与苔原。 由于水分沿经度变化，生态系统也发生了经度更替，如北美大陆和欧亚大陆由沿海湿润区的森林，经半干旱的草原到干旱区的荒漠。（2） 垂直地带性 垂直带分布（见图2-8）图2-8 垂直带分布图 垂直带与水平带的关系（见图2-9）图2-9 垂直带与水平带关系图2. 水生生态系统的分布特征水生生态系统在不同的水域深度具有不同的生物群落分布，与陆地生态系统相似，仍然表现出一定的水平和垂直分布特征。2.2 课后习题详解1.Gaia假说的主要论点是什么?你是否赞同此假说的观点?你的科学依据是什

41、么?若不赞同，你对地球如何形成现今的环境条件有何看法?答：（1）Gaia假说的主要论点 地球上的所有生物都在不断地、主动积极地对地球环境起着调节作用。 正是上述调节作用使地球生态系统保持稳定性，而此稳定性的实现是基于Gaia系统内部生物的各个部分相互有序、协调地合作。 强调只有把生物和环境看成一个整体才能真正了解地球。 在地球进化系统中包括地球上所有的生物和物质环境，即强调生物对地球进化的作用和影响，气候和化学组成的调节是该进化系统的自发应变特性，进化本身是渐进和间断地结合。（2）我赞同Gaia假说，Gaia假说作为一种理论是可以检验的，目前研究检验整个地球上所有生物之间的相互作用及其对环境条

42、件的控制，还有较大难度， Lovelock通过建立理想的雏菊世界模型，意在解释证明Gaia理论，对Gaia假说所进 行的检验已有部分得到了肯定，科学依据如表2-1所示。表2-1 Gaia假说预测检验时间年预测内容检验及其结果1968火星无生命，来自大气的证据1977年发射旅行者1号和2号飞行器1971通过生物合成可以从海洋向陆地转移必要元素1973年发现二甲基磷和二甲基碘1973过去两亿年间大气中氧含量保持在215的范围认为受到火及磷循环的调节1987通过生物促进岩石风化控制C02而调节气候1989年微生物大大加强岩石风化作用1987藻类释放二甲基硫控制云量而调节气候仍在验证1988太古代大气

43、化学组成以甲烷为主仍在验证2. 你认为人类开发利用化石燃料和矿石原料对环境造成了哪些影响?答：人类开发利用化石燃料和矿石原料对环境的影响如下：（1） 岩石圈作为化石燃料和矿物原料的大仓库，人类开发它们，必然要改变原有的地质地貌环境，破坏岩石圈的原貌。（2） 人类从岩石圈获取自己所需之后又要排出废物，岩石圈与其他圈层都紧密相连，不断地进行着物质和能量的交换，必将间接影响到其他圈层。（3） 化石燃料属于不可再生能源，目前仍是能源的主要消费形式，人类对矿物资源的利用也呈指数增长的趋势，从而造成对资源越来越大的压力。（4） 化石燃料燃烧时产生的污染物造成全球气候变化，燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，

44、使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致温室效应，改变了全球的气候，危害生态平衡。（5） 火电站发电所剩“余热”被排出到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下会引起热污染。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出78，以致明显改变原有的生态环境。3. 为保护生物圈和维持生态系统的平衡，你认为人类在利用和改造自然时应该怎么做?对现在出现的某些局部不平衡人类应该如何挽救?答：（1）为保护生物圈和维持生态系统的平衡，人类在利用和改造自然时应注意： 正确认识自然现代科学技术的飞速发展大大增强了人类改造和利用自然的能力，但是人类对自然的认识还是相当有限的，在自然科学各个领域仍然有不少问题需要

45、人们去探索。只有不断深化和拓展对自然的认识，发现和掌握客观规律，用于指导实 践，才能正确处理人与自然的关系，为实现人与自然和谐相处创造有利条件。 科学改造自然人类为了生存和发展，必然要在一定范围内改造自然，但是这种改造有科学与不科学之分。以科学为指导，自觉遵循客观规律，就能科学地改造自然，在一定范围内使自然更好地满足人类的需要；相反，不注重科学，违反客观规律，盲目地改造自然，结果往往得不偿失，甚至适得其反。在一定的历史时期，由于科学技术水平和其他条件的限制，人们改造自然的活动难免存在一些未知领域，因此，既要大胆探索，又要慎重行事，力求减少盲目性。 合理利用自然利用自然有合理与不合理之分。合理利用自然就是按照客观规律的要求，尽可能降低消耗，提高效率，减少破坏和污染；不合理利用自然则往往违反客观规律，消耗高、效率低、破坏大。必须大力发展循环经济，尽可能实现资源循环利用、综合利用和安全清洁生产。只有不断提高利用自然的合理性，才能实现人与自然和谐相处。 有效保护自然人们改造和利用自然难免造成一些破坏，即使是科学改造和合理利用自然