(5.1)--第五章全球变化与生态保护.pdf

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1、欢迎您学习欢迎您学习生 态 保 护 概 论生 态 保 护 概 论第五章第五章全球变化及其生态效应全球变化及其生态效应广义：地球环境方面的自然和人为变化导致的所有广义：地球环境方面的自然和人为变化导致的所有全全球问题球问题及其相互的作用。及其相互的作用。狭义：气候变化。狭义：气候变化。全球变化是当前人类的重要挑战全球生态环境变化主要是指：温室效应温室效应臭氧层破坏臭氧层破坏酸雨酸雨土壤侵蚀土壤侵蚀生物多样性锐减生物多样性锐减1988年建立，它的任务是对与气候变化有关的各年建立，它的任务是对与气候变化有关的各种问题展开定期的科学技术和社会经济评估，为种问题展开定期的科学技术和社会经济评估，为保护环

2、境和国际社会在气候方面的工作提供重要保护环境和国际社会在气候方面的工作提供重要的科学依据。的科学依据。今年来，今年来，IPCC发布了一系列权威报告，为人类发布了一系列权威报告，为人类认识全球变暖提供了科学依据。认识全球变暖提供了科学依据。政府间气候变化专业委员会（IPCC）CO21970-2010年大气中各种温室气体排放量形势图（年大气中各种温室气体排放量形势图（IPCC，2014）大气二氧化碳含量变化过程大气二氧化碳含量变化过程 Keeling曲线：红线为夏威夷曲线：红线为夏威夷Manua Loa观测站观测站1958以来大气中以来大气中CO2含含量的变化，锯齿状代表季节性变化。量的变化，锯齿

3、状代表季节性变化。当今大气中当今大气中CO2的含量接近的含量接近420ppm，是过去百万年以来的最高水平。，是过去百万年以来的最高水平。牛顿、爱因斯坦的伟大，在于帮助我们认识了大自然，而Keeling的伟大，大概是让人类更好地认识了我们自己。Keeling的故事既不激动人心，也不扣人心弦，但他对CO2长期监测工作的固守与坚持感动了无数人，这或许也是人生的意义。冰芯研究科学家们对在南极采集的冰芯分析显示，地球大气的二氧化碳浓度与气候之间有稳定的联系，当前的二氧化碳浓度为420 ppm（1ppm为百万分之一），比过去65万年中的最高历史纪录还要高27。分析还证实，我们的地球正处于一个变暖周期中，而

4、人类活动排放的温室气体加大了地球变暖的幅度(Friedli et al.,Nature,1986;Barnola et al.,Nature,1987;Leuenbergeret al.,1992)。最近二百年气候变化的事实与预估最近二百年气候变化的事实与预估资料来源资料来源：中国气象局中国气象局；AR4AR4year1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 21004.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0-0.5-1.06.05.55.06.4oC3.9oC6.0oC中国中国190019502000205

5、02100 Global本世纪末全球平均升温幅度约为本世纪末全球平均升温幅度约为1.16.4，中国为，中国为3.96.0。1.1oC第一节 温室效应第一节 温室效应若没有温室气体，地球表面平均温度约为若没有温室气体，地球表面平均温度约为-18，而实际温度为，而实际温度为15。自自1860年有气象仪器观测记录以来，全球平年有气象仪器观测记录以来，全球平均气温上升了均气温上升了0.4-0.8度度。20世纪增温可能是过去世纪增温可能是过去1000年中最高的。年中最高的。降水分布变化：中高纬度降水减少。降水分布变化：中高纬度降水减少。异常天气现象频繁。异常天气现象频繁。1、事实与科学认识1、事实与科学

6、认识温室效应-大气中温室气体浓度升高导致气温室效应-大气中温室气体浓度升高导致气候变暖的现象。候变暖的现象。大气中CO大气中CO2 2、H、H2 2O等能透过太阳短波辐射，对O等能透过太阳短波辐射，对散射的长波辐射有强烈吸收作用，又能散射的长波辐射有强烈吸收作用，又能阻挡阻挡地球长波辐射向空间散发地球长波辐射向空间散发，使地球天空如同，使地球天空如同温室的玻璃，吸收阳光而防止热量散失。温室的玻璃，吸收阳光而防止热量散失。2、温室效应的成因2、温室效应的成因气体类别气体类别增温效应（以CO2作为基准）二氧化碳（二氧化碳（CO2）1甲烷（甲烷（CH4）25氮氧化合物（氮氧化合物（N2O）270臭氧

7、（臭氧（O3）1000氟氯烃类（氟氯烃类（CFC）10000各种温室气体对于温室效应增温效果的比较各种温室气体对于温室效应增温效果的比较COCO2 2增加的原因：增加的原因：1)化石燃料1)化石燃料的燃烧，随着工业化的加速，全球类的燃烧，随着工业化的加速，全球类似二氧化碳的温室气体排放量与日俱增，使全似二氧化碳的温室气体排放量与日俱增，使全球平均温度逐年上升。球平均温度逐年上升。2)人们的乱砍滥伐和过度放牧，使可以吸收CO2)人们的乱砍滥伐和过度放牧，使可以吸收CO2 2的的森林和草原植被大面积减少森林和草原植被大面积减少；Greenhouse effect3、温室效应的影响3、温室效应的影响

8、未来海平面变化的预测未来海平面变化的预测1.1、海平面上升1.1、海平面上升低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，土地盐渍化，低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，土地盐渍化，海水倒灌等。海水倒灌等。天山乌鲁木齐河源天山乌鲁木齐河源1号冰川变化情况号冰川变化情况意大利的著名“水城”威尼斯，也将面临城市下沉！意大利的著名“水城”威尼斯，也将面临城市下沉！(1)大部分地区(1)大部分地区温度升高温度升高，远离赤道的地区升温最为明显。，远离赤道的地区升温最为明显。极地高纬度地区的暴风雪天气可能更频繁。极地高纬度地区的暴风雪天气可能更频繁。(2)全球(2)全球降雨量增加降雨量增加，但某些地区却由于蒸发迅速和风型，

9、但某些地区却由于蒸发迅速和风型改变而变得更为干燥，可能带来更频繁的改变而变得更为干燥，可能带来更频繁的干旱天气干旱天气。(3)沿海岸的亚热带地区会出现更潮湿的季风。(3)沿海岸的亚热带地区会出现更潮湿的季风。(4)(4)台风台风的强度增强。的强度增强。(5)(5)飓风飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区发展。更频繁、更强大，并向高纬度地区发展。1.2、极端气候增多1.2、极端气候增多研究表明海拔升高500m气温下降3摄氏度研究表明海拔升高500m气温下降3摄氏度海拔500米纬度250公里海拔500米纬度250公里在温带地区温度升高3摄氏度许多物种在纬道上移 动在温带地区温度升高3摄氏度许多物种在

10、纬道上移 动至少300公里至少300公里1.3、气候带的移动1.3、气候带的移动对动植物的影响：对动植物的影响：一些地区某些物种将会消失，而有一些地区某些物种将会消失，而有些则从气候变暖中得到益处。些则从气候变暖中得到益处。低纬度（热带多雨）地区降雨的增加而面临洪涝威胁低纬度（热带多雨）地区降雨的增加而面临洪涝威胁对植物光合作用的影响对植物光合作用的影响对作物水分有效性的影响对作物水分有效性的影响对土壤肥力的影响对土壤肥力的影响对农业病虫草害的影响对农业病虫草害的影响对作物品质的影响对作物品质的影响对农业气象灾害的影响对农业气象灾害的影响对农业耕作制度的影响对农业耕作制度的影响对畜牧业的影响对

11、畜牧业的影响冰川融化和海平面升高对冰川融化和海平面升高对农业的影响农业的影响1.4、温室效应对农业的影响1.4、温室效应对农业的影响当前，大气中当前，大气中CO2、甲烷、氮氧化合物等具有增、甲烷、氮氧化合物等具有增温效应的气体浓度仍在增加，温室效应仍在继续。温效应的气体浓度仍在增加，温室效应仍在继续。2050年年CO2浓度将倍增，全球将平均增温浓度将倍增，全球将平均增温3.5度。度。全球气候变化的方向全球气候变化的方向全球变暖的机理与调控全球变暖的机理与调控与平均降雨的关系与平均降雨的关系全球如何协调与行动？全球如何协调与行动？4、温室效应的趋势与对策4、温室效应的趋势与对策气候变化框架公约气

12、候变化框架公约1992年环发会议气候变化框架公约1992年环发会议气候变化框架公约1997年12月11日，作为公约补充条款的1997年12月11日，作为公约补充条款的京都京都议定书议定书在日本京都通过。它强调了发达国家在减在日本京都通过。它强调了发达国家在减少温室气体排放中“共同但有区别的责任”。少温室气体排放中“共同但有区别的责任”。京都议定书到2020年12月31日后将会失效。京都议定书到2020年12月31日后将会失效。2015年12月12日，2015年12月12日，巴黎协定巴黎协定在2015年联合国气在2015年联合国气候变化大会上通过，成为继承京都议定书使命候变化大会上通过，成为继承

13、京都议定书使命、应对气候变化和适应其影响的国际性条约。应对气候变化和适应其影响的国际性条约。美总统不履行全球气候变化协议美总统不履行全球气候变化协议2001年3月29日美国退出京都议定书。引起了2001年3月29日美国退出京都议定书。引起了协议有关国家的强烈反应，美国的盟友欧洲和日协议有关国家的强烈反应，美国的盟友欧洲和日本更是对布什新政府的立场感到吃惊和愤怒。本更是对布什新政府的立场感到吃惊和愤怒。2017年6月1日，美国现任总统特朗普宣布美国将2017年6月1日，美国现任总统特朗普宣布美国将退出巴黎协定。退出巴黎协定。全球温室气体主要排放国2007年中国排放总量超过美国居首位。年中国排放总

14、量超过美国居首位。我国的立场：我国的立场：美国是全球温室气体排放大国，虽然人口不足全美国是全球温室气体排放大国，虽然人口不足全球的球的4%，但排放的温室气体却占全球总量的，但排放的温室气体却占全球总量的14。如果按人均排放量来算，美国的人均排放相当于如果按人均排放量来算，美国的人均排放相当于中国的中国的4 倍，印度的倍，印度的10倍。倍。建立支持发展中国家的保护气候专项基金建立支持发展中国家的保护气候专项基金全球气候变化协议因为没有美国的参与，全球气候变化协议因为没有美国的参与，协议的作用非常有限。美国认为这项协议协议的作用非常有限。美国认为这项协议“免除了全球发展中国家的责任，这不能使“免除

15、了全球发展中国家的责任，这不能使美国享有最大的经济利益”。美国享有最大的经济利益”。后果：如果人类不采取措施制止温室气体的后果：如果人类不采取措施制止温室气体的排放，本世纪内，地球平均气温可能增加排放，本世纪内，地球平均气温可能增加5.8摄氏度摄氏度。令人忧虑的前景行动与措施各国协作控制温室气体的排放；各国协作控制温室气体的排放；积极调整能源战略，发展低碳经济，减少积极调整能源战略，发展低碳经济，减少CO2排放；排放；造林绿化，农田免（少）耕，增强造林绿化，农田免（少）耕，增强CO2的的吸收能力；吸收能力；控制人口，减少控制人口，减少CH4的排放；的排放；减少农业减少农业CH4的排放；的排放；

16、减少减少CFCs等物质的排放量。等物质的排放量。一、大气圈的结构一、大气圈的结构对流层（对流层（12KM）平流层（平流层（50KM）中间层（中间层（80KM）热成层（热成层（100KM）逸散层（逸散层（800KM）第二节 臭氧层破坏第二节 臭氧层破坏二、臭氧层破坏二、臭氧层破坏太阳光中的紫外线辐射，特别是太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射辐射对生物有较对生物有较大的伤害。而阻挡大的伤害。而阻挡UV-B辐射的就是辐射的就是臭氧臭氧。（紫外线辐。（紫外线辐射按照其波长的不同，可划分为射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315400nm）、）、UV-B（280315nm）和）和UV-C（28

17、0nm以下）三个波段）以下）三个波段）1、1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。2、NASA的“Nimbus-7”卫星测定出，近年来南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。3、我国青藏高原上空也存在一个相对周围地区浓度较低的区域。2000年年9月月3日日南极上空的臭南极上空的臭氧层空洞面积氧层空洞面积达到达到2830平方平方公里，超出中公里，超出中国面积两倍以国面积两倍以上，相当于美上，相当于美国领土面积的国领土面积的3倍。这是迄倍。这是迄今观测到的最今观测到的最大的臭氧层洞。大的臭氧层洞。大多数科学家认为，人类过多地使用大多数科学家认为，人类过多地使用氟氯烃氟氯烃类化学物质类化学物质（CF

18、CS）是破坏臭氧层的主要原因。）是破坏臭氧层的主要原因。氟氯烃氟氯烃类于类于1930年由美年由美国杜邦公司投入生产，二战后开始大量使用，主要国杜邦公司投入生产，二战后开始大量使用，主要用作气溶用作气溶胶、制冷剂、发泡剂胶、制冷剂、发泡剂等等臭氧层中存在着臭氧层中存在着O、O2、O3的动态平衡，的动态平衡，CFCS非同寻常的非同寻常的稳定性使稳定性使NOX、Cl、Br活性物质很容易在臭氧层中聚集，活性物质很容易在臭氧层中聚集，CFxCl4-x+hvCFxCl3-x+ClCl+O3ClO+O2ClO+OO2+Cl三、臭氧层破坏的原因三、臭氧层破坏的原因1对人体健康的影响：破坏1对人体健康的影响：破

19、坏DNADNA，皮肤病，白内障等，皮肤病，白内障等2对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响2对陆生植物的影响：产量和质量下降，间接影响3对材料的影响：加速老化3对材料的影响：加速老化4对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体4对水生生态系统的影响：降低生产力，影响幼体四、臭氧层破坏的危害四、臭氧层破坏的危害1987年主要工业国签定了年主要工业国签定了蒙特利尔条约蒙特利尔条约，即，即禁止使用禁止使用氟氯烷和其他的卤代烃氟氯烷和其他的卤代烃的国际公约。的国际公约。臭氧层空洞大概会在臭氧层空洞大概会在50年内闭合。臭氧层空年内闭合。臭氧层空洞缩小主要是由于洞缩小主要是由于1987年各国开始采取

20、措施年各国开始采取措施限制向大气中排放氟利昂等化学物质收到了限制向大气中排放氟利昂等化学物质收到了预期效果。预期效果。时代的潮流时代的潮流绿色消费与环保产品。绿色消费与环保产品。五、臭氧层的保护五、臭氧层的保护主要是主要是控制控制CFCS的使用。的使用。目前各国都在加紧替代物品的开发，从长远看，采用目前各国都在加紧替代物品的开发，从长远看，采用生物圈中固有的、对环境不起任何破坏作用的物质是生物圈中固有的、对环境不起任何破坏作用的物质是制冷剂发展的方向。制冷剂发展的方向。1985年保护臭氧层维也纳公约年保护臭氧层维也纳公约1987年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔

21、议定书1999年年11月月29日北京宣言日北京宣言五、臭氧层的保护五、臭氧层的保护9月16 日国际臭氧层保护日与行动“补天”：从我做起“补天”：从我做起酸雨酸雨-pH值在值在5.6以下以下的降水。的降水。由于大气中由于大气中SO2与氮氧化物经与氮氧化物经过一定的化学和光化学反应，过一定的化学和光化学反应，溶解在雨水中形成硫酸与硝溶解在雨水中形成硫酸与硝酸，使雨水酸，使雨水pH值在值在5.6以下。以下。第三节 酸雨第三节 酸雨一、酸雨的定义一、酸雨的定义42酸雨：包括包括湿沉降湿沉降和和干沉降干沉降。湿沉降湿沉降指指pH值低于值低于5.6的降水的降水，包括雨、雪、霜，包括雨、雪、霜和雾等各种降水

22、形式。和雾等各种降水形式。干沉降指干沉降指大气中所有酸性物质转移到大地的过程大气中所有酸性物质转移到大地的过程。引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SO2和和NOX（NO和和NO2）我国酸雨以我国酸雨以硫酸硫酸为主，硝酸含量不足为主，硝酸含量不足10%。一、酸雨的定义一、酸雨的定义酸雨形成机理酸雨形成机理世界主要酸雨区世界主要酸雨区二、酸雨的分布二、酸雨的分布2008年全国降水pH我国的酸雨区主我国的酸雨区主要集中在长江以要集中在长江以南，四川、云南南，四川、云南以东的区域；包以东的区域；包括浙江、福建、括浙江、福建、江西、湖南、重江西、湖南、重庆的大部

23、分地区庆的大部分地区及长江和珠江三及长江和珠江三角洲地区。角洲地区。46酸雨的来源酸雨的来源（1）天然排放的硫化合物和氮化合物；）天然排放的硫化合物和氮化合物；生物源，如：海浪溅沫、火山喷发等；生物源，如：海浪溅沫、火山喷发等；非生物源，如：细菌分解有机物。非生物源，如：细菌分解有机物。（2）人为排放的硫化合物和氮化合物）人为排放的硫化合物和氮化合物化石燃料的燃烧产生的化石燃料的燃烧产生的SO2和和NOx排放排放是产生酸雨的根本原因。是产生酸雨的根本原因。三、酸雨的危害三、酸雨的危害酸雨的危害酸雨的危害1、对水生生态系统的影响：水质变酸，水生生物死亡2、对陆生生态系统的影响：大面积的森林衰亡3

24、、对各种材料的影响：加速材料的腐蚀4、对人体健康的影响：间接影响三、酸雨的危害三、酸雨的危害酸雨对农业的影响酸雨对农业的影响酸雨引起植物外伤森林枯萎死亡影响渔业影响生物多样性影响土壤及微生物:使土壤中磷、钙、镁、钾等养分增加可溶性而被流失，降低肥力次生污染:酸雨又增加土壤和水域中有毒金属(铅、汞、铝等)的溶解度SO2和酸雨“两控区”和酸雨“两控区”加强连续监测，重视国际协作加强连续监测，重视国际协作调整能源结构调整能源结构研发清洁生产工艺研发清洁生产工艺抗性品种选育抗性品种选育四、酸雨的防治四、酸雨的防治第四节 土壤侵蚀第四节 土壤侵蚀全球和中国水土流失基本情况全球和中国水土流失基本情况这是一

25、个全球性的生态破坏问题，世界耕地表土每年这是一个全球性的生态破坏问题，世界耕地表土每年流失量大约流失量大约230亿吨。亿吨。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，我国是世界上水土流失最严重的国家之一，1985、1999、2011、2018年的四次调查（监测）结果显示，年的四次调查（监测）结果显示，全国水土流失总面积分别为全国水土流失总面积分别为367.03、355.56、294.92、273.69万平方公里。万平方公里。水土流失：是指在是指在水力、重力、风力水力、重力、风力等外力作用下，等外力作用下，水土资源水土资源和和土地生产力土地生产力破坏和损失，包括土地表层破坏和损失，包括土地表层侵蚀和

26、水土损失。侵蚀和水土损失。二、水土流失的原因二、水土流失的原因（一）自然原因（一）自然原因地形地形 地面坡度坡度越陡，地表径流的流速越快，对土壤的冲刷侵蚀力就越强。坡面越长，汇集地表径流量越多，冲刷力也越强。降雨降雨 产生水土流失的降雨，一般是强度较大的暴雨暴雨，降雨强度超过土壤入渗强度才会产生地表（超渗）径流，造成对地表的冲刷侵蚀。植被植被 达到一定郁闭度的林草植被有保护土壤不被侵蚀的作用。郁闭度越高，保持水土的越强。（二）人为因素（二）人为因素人类对土地不合理的利用、破坏了地面植被和稳定的地人类对土地不合理的利用、破坏了地面植被和稳定的地形，以致造成严重的水土流失。形，以致造成严重的水土流

27、失。贵州兴义贵州兴义制约农业发展制约农业发展土层变薄、土地硬石化、沙化，土壤养土层变薄、土地硬石化、沙化，土壤养分流失、地力下降；分流失、地力下降；影响水资源开发利用影响水资源开发利用水土流失造成大量泥沙下泄，水土流失造成大量泥沙下泄，淤积山塘、水库，降低了这些水利设施的蓄水功能，影响了淤积山塘、水库，降低了这些水利设施的蓄水功能，影响了水资源的开发利用；水资源的开发利用；影响交通运输影响交通运输水土流失使水库淤积、河床抬高，使河水土流失使水库淤积、河床抬高，使河流航程缩短。流航程缩短。加剧洪涝灾害加剧洪涝灾害高山深谷常引起泥石流灾害，河床抬高高山深谷常引起泥石流灾害，河床抬高加剧洪水的潜在威

28、胁。加剧洪水的潜在威胁。三、水土流失的危害三、水土流失的危害林草措施林草措施人工造林、封山育林等技术措施，建人工造林、封山育林等技术措施，建设生态经济型防护林体系的建设设生态经济型防护林体系的建设工程措施工程措施坡面工程、沟道工程、小型蓄水灌溉坡面工程、沟道工程、小型蓄水灌溉工程、山洪及泥石流排导工程等。如鱼鳞坑、水工程、山洪及泥石流排导工程等。如鱼鳞坑、水平沟、造林梯田平沟、造林梯田农业技术措施农业技术措施增加地面粗糙度(沟垄种植);增增加地面粗糙度(沟垄种植);增加植被覆盖(如间套作，宽行密植）；增加地面加植被覆盖(如间套作，宽行密植）；增加地面覆盖（留茬、秸秆覆盖、免耕、增施有机肥等覆盖（留茬、秸秆覆盖、免耕、增施有机肥等四、水土流失的防治四、水土流失的防治四、水土流失的防治四、水土流失的防治不同地段综合治理措施图解不同地段综合治理措施图解