环境生态学课件ppt.ppt
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1、环境生态学环境生态学目标目标:掌握生态学的掌握生态学的基本知识,基本知识,包括生态过程的包括生态过程的基本规律、自然界生命基本规律、自然界生命系统与其支持系统系统与其支持系统间的相互关系、间的相互关系、人类社会的发展及生产活动人类社会的发展及生产活动对生对生物圈各类生态系统所产生的影响,以及人类为物圈各类生态系统所产生的影响,以及人类为实现可持续发展而实现可持续发展而对对生态系统的保育,对受损生态系统的修复和所开展的生态建设等知生态系统的保育,对受损生态系统的修复和所开展的生态建设等知识。识。n基本要求:基本要求:掌握生态学的基本知识,包括生态过程的掌握生态学的基本知识,包括生态过程的基本规律
2、、自然界生命基本规律、自然界生命系统与其支持系统间的相互关系;系统与其支持系统间的相互关系;理解理解环境污染、生态破坏与生物的生态关系及环境污染、生态破坏与生物的生态关系及对其进行修复与重对其进行修复与重建的理论和方法;建的理论和方法;结合环境艺术专业掌握景观生态学的研究内容和景观生态学的应结合环境艺术专业掌握景观生态学的研究内容和景观生态学的应用用及其可持续发展理论与实践。及其可持续发展理论与实践。n授课方式:讲授、讨论、调研授课方式:讲授、讨论、调研主要参考书目:主要参考书目:o1 1曲向荣著,曲向荣著,环境生态学,环境生态学,清华大学出版社,清华大学出版社,20122012。o2 2李洪
3、远著,李洪远著,环境生态学,化学工业出版社,环境生态学,化学工业出版社,20112011。o3 3盛连喜著,盛连喜著,环境生态学导论,高等教育出版社,环境生态学导论,高等教育出版社,20092009。o4 4宇振荣著,宇振荣著,景观生态学,宇振荣著,化学工业出版社,景观生态学,宇振荣著,化学工业出版社,20082008。o5 5尚玉昌尚玉昌 著生态学概论,北京大学出版社著生态学概论,北京大学出版社2003-22003-2。o6 6同济大学同济大学 编城市环境保护,中国建筑工业出版社。编城市环境保护,中国建筑工业出版社。o7 7毛文永毛文永 编生态环境影响评价概论,中国环境科学出版编生态环境影响
4、评价概论,中国环境科学出版社社 1998-5 1998-5。o8 8周曦周曦 编生态设计新论,东南大学出版社编生态设计新论,东南大学出版社 2003-6 2003-6。o9 9环境生态学化学工业出版社环境生态学化学工业出版社 2003-8 2003-8。o其他与生态学相关书目,特别须关注关于生态景观的书目。其他与生态学相关书目,特别须关注关于生态景观的书目。第一章第一章 环境概论环境概论第一节第一节 环境及其结构环境及其结构一一.环境的概念环境的概念 环境的本义是指环境的本义是指周围的境况。周围的境况。中华人民共和国环境保护法:中华人民共和国环境保护法:“本法所称环境,指影响本法所称环境,指影
5、响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体造的自然因素的总体,(是围绕人类展开的一个概念)包括,(是围绕人类展开的一个概念)包括大气,水,大气,水,海洋,土地,矿藏,森林,草原,野生动物,自然遗迹,人文遗迹,海洋,土地,矿藏,森林,草原,野生动物,自然遗迹,人文遗迹,自然保护区,风景名胜区,城市和乡村自然保护区,风景名胜区,城市和乡村等。等。”二二.环境构成环境构成环境包括环境包括自然环境和人工环境自然环境和人工环境。自然环境:自然环境:是人类出现之前就出现的,是人类目前是人类出现之前就出现的,是人类目前赖以生存的自然条件和自然资赖以生存的
6、自然条件和自然资源源的总称。是直接或间接影响到人类的一切的总称。是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质,能量和自然自然形成的物质,能量和自然现象现象的总体。的总体。人工环境:人工环境:o从从狭义上:狭义上:来讲是指人类根据来讲是指人类根据生产,生活,科研,文化,医疗等生产,生活,科研,文化,医疗等需要而创造的环需要而创造的环境空间,如境空间,如人工气候室,无尘车间,温室,密封舱,各种建筑,人工园林人工气候室,无尘车间,温室,密封舱,各种建筑,人工园林等。等。o从从广义上:广义上:则是指由于则是指由于人类活动而形成的环境要素,人类活动而形成的环境要素,包括由于包括由于人工形成的物质,人工形成
7、的物质,能量和精神产品以及由人类活动过程中所形成的人与人之间的关系,能量和精神产品以及由人类活动过程中所形成的人与人之间的关系,后者后者也称之为社会环境。(包含了也称之为社会环境。(包含了物质,精神以及社会关系物质,精神以及社会关系3 3个层面)我们现个层面)我们现在研究的环境是围绕着人类活动而展开的,在时间上随人类社会的发展而在研究的环境是围绕着人类活动而展开的,在时间上随人类社会的发展而发展,在空间上随人类活动领域的扩张而扩张。发展,在空间上随人类活动领域的扩张而扩张。n环境是个系统,而这个系统又因分析的角度不同而又不同的划分方法。从人环境是个系统,而这个系统又因分析的角度不同而又不同的划
8、分方法。从人类和环境相互作用的角度,由小到大可分为类和环境相互作用的角度,由小到大可分为:聚落环境,地理环境,地质环境和星际环境。聚落环境,地理环境,地质环境和星际环境。聚落聚落是人类聚居的地方,也是于人类活动关系最为密切,最直接的环境,他是人类聚居的地方,也是于人类活动关系最为密切,最直接的环境,他们是们是人工环境占优势的生存环境人工环境占优势的生存环境。它可分为。它可分为院落环境,村落环境和城市环境。院落环境,村落环境和城市环境。地理环境地理环境是指围绕人类的自然现象的总体。它具备人类生存的是指围绕人类的自然现象的总体。它具备人类生存的三大条件:三大条件:有常温常压的物理条件,适当的化学条
9、件和繁茂的生物条件。有常温常压的物理条件,适当的化学条件和繁茂的生物条件。当今的地理当今的地理环境概念,不仅包括自然地理环境,还包括人文地理环境,主要是指,人环境概念,不仅包括自然地理环境,还包括人文地理环境,主要是指,人类的社会,文化和生产生活活动的地域组合,包括人口,民族,聚落,政类的社会,文化和生产生活活动的地域组合,包括人口,民族,聚落,政治,经济、交通、军事、社会行为等许多成分。他们构成的圈层,称为人治,经济、交通、军事、社会行为等许多成分。他们构成的圈层,称为人文圈。文圈。地质环境地质环境指地理环境中除去生物圈以外的其余部分。指地理环境中除去生物圈以外的其余部分。星际环境星际环境指
10、大气圈以外的宇宙环境空间。指大气圈以外的宇宙环境空间。第二节第二节 环境要素及属性环境要素及属性一一.环境要素的概念环境要素的概念环境要素:环境要素:又称环境基质,是构成人类生存环境整体的各个独立的,性质不同而又称环境基质,是构成人类生存环境整体的各个独立的,性质不同而又服从整体衍化规律的基本物质组分。又服从整体衍化规律的基本物质组分。环境要素可分:环境要素可分:自然环境要素和人工环境要素。自然环境要素和人工环境要素。自然环境要素自然环境要素通常指水,大气,生物,岩石,土壤等。通常指水,大气,生物,岩石,土壤等。o水组成江,河,湖,海等水体,全部水体又组成水圈;水组成江,河,湖,海等水体,全部
11、水体又组成水圈;o大气组成大气层,整个大气层总称大气圈;大气组成大气层,整个大气层总称大气圈;o生物体组成生物群落,全部生物群落构成生物圈。生物体组成生物群落,全部生物群落构成生物圈。这种模式正是环境要素组成环境结构单元,环境结构单元又组成这种模式正是环境要素组成环境结构单元,环境结构单元又组成环境整体或环境系统的具体表现。环境整体或环境系统的具体表现。二二.环境要素的环境要素的基本属性基本属性1.1.最差最差(小小)因子限制率因子限制率 对于环境质量而言,对于环境质量而言,“整体环境的质量,不能有环境诸要素的平均整体环境的质量,不能有环境诸要素的平均状态决定,而是受状态决定,而是受环境诸要素
12、中那个与最优状态差距最大的要素所控制。环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。也就是说环境质量的好坏诸要素中处于也就是说环境质量的好坏诸要素中处于“最低状态最低状态”的的那个要素,而不那个要素,而不能用其余处于良好状态的环境要素去替代,去弥补。能用其余处于良好状态的环境要素去替代,去弥补。因此,在因此,在改进环境质量时,必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分改进环境质量时,必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类,遵循由查到优的顺序依次改进,使之均衡的达到最佳状态类,遵循由查到优的顺序依次改进,使之均衡的达到最佳状态。(和木。(和木桶原理较接近)桶原理较接近)2.2.等值性等值性 各个环境
13、要素,无论他们在规模或数量上有何不同,但只要是一个独立各个环境要素,无论他们在规模或数量上有何不同,但只要是一个独立的要素,那么他们对于环境的限制作用并没有本质的差别,也就是说,的要素,那么他们对于环境的限制作用并没有本质的差别,也就是说,各个各个环境要素对于环境质量的限制,在他们处于最差状态时,具有等值性。环境要素对于环境质量的限制,在他们处于最差状态时,具有等值性。3.3.整体性大于各个个体之和整体性大于各个个体之和 一个环境的性质,不等于组成该环境的诸要素性质简单相加之和,而是一个环境的性质,不等于组成该环境的诸要素性质简单相加之和,而是比比“和和”丰富的多,复杂的多。丰富的多,复杂的多
14、。就是说,环境的整体性大于环境诸要素之和。就是说,环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素相互联系,相互作用产生的整体效应,是在个体效应基础上的质的环境诸要素相互联系,相互作用产生的整体效应,是在个体效应基础上的质的飞跃。飞跃。4.相互联系又相互依存相互联系又相互依存 环境诸要素在地球演化史上的出环境诸要素在地球演化史上的出现,又先后之别,但他们又现,又先后之别,但他们又相互联系,相互联系,相互依存。相互依存。从演化的意义上看,从演化的意义上看,某些某些要素蕴育着其它要素。(岩石圈要素蕴育着其它要素。(岩石圈的形的形成为大气的出现提供了条件,岩石圈成为大气的出现提供了条件,岩石圈和和大气圈大
15、气圈的存在又为水圈的产生提供的存在又为水圈的产生提供了条件,岩石圈,大气圈和了条件,岩石圈,大气圈和水圈水圈蕴育蕴育了生物圈,而了生物圈,而生物圈生物圈又会影响岩石圈,又会影响岩石圈,大气圈和水圈的变化。大气圈和水圈的变化。第三节第三节 环境的功能与特性环境的功能与特性 一一.环境的功能环境的功能 环境的功能指以环境的功能指以相对稳定的有序结构构成的环境系统相对稳定的有序结构构成的环境系统为人类和其他生命为人类和其他生命体的生存发展所提供的体的生存发展所提供的有益用途和相应价值。有益用途和相应价值。对于人类和其他生物而言,对于人类和其他生物而言,环境最基本的功能包括:环境最基本的功能包括:1.
16、1.空间功能空间功能 环境能提供供人类和其他生物栖息,生长,繁衍的场所,且这种场所是环境能提供供人类和其他生物栖息,生长,繁衍的场所,且这种场所是适合他们生存发展的适合他们生存发展的2.2.营养功能营养功能 这是广义的营养,包括环境提供的人类和其他生物生长,繁衍所必须的这是广义的营养,包括环境提供的人类和其他生物生长,繁衍所必须的各类的营养物质及各类资源,能源(后者主要针对人类而言)各类的营养物质及各类资源,能源(后者主要针对人类而言)3.3.调节功能调节功能 主要指环境要素的自我恢复调节功能及对于其他要素的调节功能。主要指环境要素的自我恢复调节功能及对于其他要素的调节功能。对于人类来说,当其
17、开发利用自然环境系统的功能时,对于人类来说,当其开发利用自然环境系统的功能时,应遵循环应遵循环境形成,发展,变迁的机制,尽力保护原有的环境功能,科学合理的境形成,发展,变迁的机制,尽力保护原有的环境功能,科学合理的扩大他们的功能,进而实现人与自然的和谐,扩大他们的功能,进而实现人与自然的和谐,否则,环境功能就会逐否则,环境功能就会逐渐衰竭直至消灭。渐衰竭直至消灭。二二.环境的特征环境的特征(一)环境自身的特征一)环境自身的特征 环境系统是一个有时,空,量,序变化的复杂的动态系统和开放系环境系统是一个有时,空,量,序变化的复杂的动态系统和开放系统。系统内外存在着物质和能量的变化与交换。统。系统内
18、外存在着物质和能量的变化与交换。环境外部环境外部的各种物质和能量进入系统内部,这个过程称为输入。的各种物质和能量进入系统内部,这个过程称为输入。系统内部系统内部也对外界产生一定的作用,一些物质和能量排放到系统外部,也对外界产生一定的作用,一些物质和能量排放到系统外部,这个过程成为输出。这个过程成为输出。在一定的空间尺度内,若系统的输入等于输出,就出现平衡,成为在一定的空间尺度内,若系统的输入等于输出,就出现平衡,成为环境平衡或生态平衡。环境平衡或生态平衡。系统的组成和结构越复杂,它的系统的组成和结构越复杂,它的稳定性就越大,越容易保持平衡。稳定性就越大,越容易保持平衡。因为因为任何一个系统,除
19、组成成分的特征外,各组分之间还具有相互作用的机制,任何一个系统,除组成成分的特征外,各组分之间还具有相互作用的机制,这种相互作用越复杂,彼此的调节能力就越强。这种相互作用越复杂,彼此的调节能力就越强。环境的各子系统和各组成成分之间,存在着复杂的相互作用,构成一个环境的各子系统和各组成成分之间,存在着复杂的相互作用,构成一个网络结构,正是这种网络结构,正是这种网络结构,使环境具有整体功能,形成整体效应,起着网络结构,使环境具有整体功能,形成整体效应,起着协调作用。协调作用。(二)环境对于干扰所具有的特征(二)环境对于干扰所具有的特征 人类环境由于人类活动的作用与干扰,存在着连续不断的,巨大人类环
20、境由于人类活动的作用与干扰,存在着连续不断的,巨大和高速度的物质,能量和信息的流动,因而具有不容忽视的特征:和高速度的物质,能量和信息的流动,因而具有不容忽视的特征:1.1.整体性整体性 人类环境的各组分之间存在着人类环境的各组分之间存在着相互联系,相互制约的关系相互联系,相互制约的关系,局部地区的环境污染和坡坏,总会对其他地区造成影响和危害。所局部地区的环境污染和坡坏,总会对其他地区造成影响和危害。所以人类生存环境和保护,从整体上看,是以人类生存环境和保护,从整体上看,是没有地区界限和国界的。没有地区界限和国界的。2.2.有限性有限性 地球的地球的空间是有限的空间是有限的,而且在已知的宇宙空
21、间中是独一无二的。另外,而且在已知的宇宙空间中是独一无二的。另外,人类的生存环境还有其人类的生存环境还有其自身的有限性自身的有限性,如环,如环境有限,稳定性有限,容纳污染境有限,稳定性有限,容纳污染物的能力有限物的能力有限等。等。环境在未收到人类干扰的情况下,环境中化学元素,物质和能量分布的环境在未收到人类干扰的情况下,环境中化学元素,物质和能量分布的正常值,成为环境本底值。正常值,成为环境本底值。环境对于进入其内部的污染物质和污染因素,具环境对于进入其内部的污染物质和污染因素,具有一定的迁移,扩散和同化,异化的能力。有一定的迁移,扩散和同化,异化的能力。在人类生存和自然环境不致受到在人类生存
22、和自然环境不致受到危害的前提下,环境可容纳污染物的最大负荷量,称为危害的前提下,环境可容纳污染物的最大负荷量,称为环境容量环境容量。环境容量。环境容量的大小与其组分和结构,污染物的数量及物理和化学性质有关。的大小与其组分和结构,污染物的数量及物理和化学性质有关。污染物质和污染元素进入环境后,将引起一系列物理的,化学的和生物污染物质和污染元素进入环境后,将引起一系列物理的,化学的和生物的变化,使环境达到的变化,使环境达到自然净化自然净化。环境的这种作用称为环境自净。环境的这种作用称为环境自净。人类产生的人类产生的污染物或污染因素进入环境的量超过环境容量或环境自净能力时污染物或污染因素进入环境的量
23、超过环境容量或环境自净能力时,就会导致,就会导致环境恶化,出现环境污染。这正说明环境有限性的特征。环境恶化,出现环境污染。这正说明环境有限性的特征。3.3.不可逆性不可逆性 人类的环境系统在其运转过程中,主要存在人类的环境系统在其运转过程中,主要存在两个过程:能量流动和物两个过程:能量流动和物质循环。质循环。后一过程是可逆的,但前一过程是不可逆的,环境一旦遭到破坏,后一过程是可逆的,但前一过程是不可逆的,环境一旦遭到破坏,利用物质循环规律,利用物质循环规律,可以实现局部的恢复,但不能彻底回到原来状态,因此可以实现局部的恢复,但不能彻底回到原来状态,因此整个过程是不可逆的。整个过程是不可逆的。4
24、.4.隐显性隐显性 除了事故性污染,除了事故性污染,一般污染需要一段时间才能显现。一般污染需要一段时间才能显现。例如:一个废电池例如:一个废电池扔到环境中,需要很长时间才能对环境造成污染。扔到环境中,需要很长时间才能对环境造成污染。5.5.持续性持续性 事实证明,环境对于其遭受的污染和破坏,事实证明,环境对于其遭受的污染和破坏,具有持续反映的特征。具有持续反映的特征。环境污染不仅危害当代人的健康,而且可能造成世世代代的遗传隐患。环境污染不仅危害当代人的健康,而且可能造成世世代代的遗传隐患。6.6.灾害发大性灾害发大性 事实证明,事实证明,蝴蝶效益蝴蝶效益在整个生物圈中是普遍存在的一种现象。某方
25、在整个生物圈中是普遍存在的一种现象。某方面不引人注目的环境污染与破坏,经过环境的作用以后,其危害性或灾面不引人注目的环境污染与破坏,经过环境的作用以后,其危害性或灾害性,无论从深度和广度上,都会明显放大。如燃烧时放出的害性,无论从深度和广度上,都会明显放大。如燃烧时放出的s02,co2s02,co2等等气体,气体,不仅造成局部地区空气污染,还可能造成酸沉降,破坏大片森林,不仅造成局部地区空气污染,还可能造成酸沉降,破坏大片森林,使大量湖泊不宜鱼类生存,或使大量湖泊不宜鱼类生存,或因温室效应因温室效应,是全球气温升高,冰川融化,是全球气温升高,冰川融化,海水上涨,淹没大量城市和农田。海水上涨,淹
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