第17章--应用生态学课件.ppt

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1、1 第第17章章应用生态学应用生态学17.1应用生态学概述应用生态学概述17.2热点问题分析热点问题分析1:生态系统服务、生态健康与生态系统服务、生态健康与生态管理生态管理17.3热点问题分析热点问题分析2:人类对生态系统的生物地球循人类对生态系统的生物地球循环过程的影响与全球变化环过程的影响与全球变化17.4应用生态学常见领域简介应用生态学常见领域简介2 17.1应用生态学简述应用生态学简述（1）应用生态学的定义）应用生态学的定义理论生态学：研究生命系统、环境系统和社会系理论生态学：研究生命系统、环境系统和社会系统相互作用的基本规律，建立关系模型、预测系统相互作用的基本规律，建立关系模型、预

2、测系统的发展变化统的发展变化应用生态学：应用生态学：将理论生态学的基本规律和关系应将理论生态学的基本规律和关系应用与生态保护、生态管理和生态建设中，使社会用与生态保护、生态管理和生态建设中，使社会实践符合自然生态规律、使人和自然和谐相处、实践符合自然生态规律、使人和自然和谐相处、协调发展协调发展3（2）应用生态学研究内容应用生态学研究内容产业生态学：产业生态学：农业生态学、森林生态学、草地农业生态学、森林生态学、草地(草原草原)生态学、工业生态学与清洁生产、旅游生态学生态学、工业生态学与清洁生产、旅游生态学管理生态学：管理生态学：城市生态学、环境生态学、有害动物城市生态学、环境生态学、有害动物

3、管理生态学、恢复生态学与生态工程、资源生态学、管理生态学、恢复生态学与生态工程、资源生态学、灾害生态学、自然保护生态学、全球变化生态学、灾害生态学、自然保护生态学、全球变化生态学、景观生态设计景观生态设计效益生态学：效益生态学：生态经济学、可持续发展生态学、人生态经济学、可持续发展生态学、人类生态学类生态学4（3）应用生态学理论框架）应用生态学理论框架个体生态学：个体生态学：生态因子相互作用原理、生物生长生态因子相互作用原理、生物生长定律、最小因子定律和耐受性定律定律、最小因子定律和耐受性定律种群生态学：种群生态学：种群密度和种群空间分布理论、种种群密度和种群空间分布理论、种群增长与动态理论、

4、种群竞争理论、生态位理论群增长与动态理论、种群竞争理论、生态位理论群落生态学：群落生态学：群落组成和结构、群落稳定性、多群落组成和结构、群落稳定性、多样性与边缘效应、群落演替理论样性与边缘效应、群落演替理论6（4）应用生态学的研究方法应用生态学的研究方法科学实验方法科学实验方法调查统计分析方法调查统计分析方法系统分析方法系统分析方法资料分析方法资料分析方法7 17.2热点问题分析（热点问题分析（1）生态系统服务、生态健康与生态管理生态系统服务、生态健康与生态管理 8 生态系统服务的概念生态系统服务的概念作为自然之子，人类社会一直都在依作为自然之子，人类社会一直都在依赖自然而生存发展，在技术至上

5、的当今赖自然而生存发展，在技术至上的当今社会，依然没有什么能够代替自然的力社会，依然没有什么能够代替自然的力量和自然为人类所作的一切。量和自然为人类所作的一切。生态系统服务生态系统服务（ecosystemservices）是）是指对人类生存和生活质量有贡献的生态指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品（系统产品（goods）和服务）和服务(services)。10 林茂林茂水富水富粮丰粮丰 11 生态系统服务的提出生态系统服务的提出CostanzaCostanza等，等，等，等，1997.1997.世界生态系统服务和自世界生态系统服务和自世界生态系统服务和自世界生态系统服务和自然资本的价值然

6、资本的价值然资本的价值然资本的价值（NatureNature）DailyDaily，2001.2001.生态系统服务：人类社会对生态系统服务：人类社会对生态系统服务：人类社会对生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性自然生态系统的依赖性自然生态系统的依赖性自然生态系统的依赖性 人们惊醒地开始注意到生态系统的服务，各人们惊醒地开始注意到生态系统的服务，各人们惊醒地开始注意到生态系统的服务，各人们惊醒地开始注意到生态系统的服务，各国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重要性认

7、识和支持的积极性都显著提高。要性认识和支持的积极性都显著提高。要性认识和支持的积极性都显著提高。要性认识和支持的积极性都显著提高。13 生态系统服务的类型有机质的合成与生产；有机质的合成与生产；生物多样性的产生与维持；生物多样性的产生与维持；调节气候；调节气候；营养物质贮存与循环；营养物质贮存与循环；土壤肥力的更新与维持；土壤肥力的更新与维持；环境净化与有害有毒物质的降解；环境净化与有害有毒物质的降解；植物花粉的传播与种子的扩散；植物花粉的传播与种子的扩散；有害生物的控制；有害生物的控制；减轻自然灾害减轻自然灾害Costanza（1997）等把它们归纳为）等把它们归纳为17类，类，Daily（

8、2001）将其）将其归纳为归纳为15类类 15（3 3）选择价值选择价值为了将来能直接利用与间接利为了将来能直接利用与间接利用某种生态系统服务功能的支付意愿。例如用某种生态系统服务功能的支付意愿。例如,人们人们为将来能利用生态系统的涵养水源、净化大气以为将来能利用生态系统的涵养水源、净化大气以及游憩娱乐等功能的支付意愿。选择价值又可分及游憩娱乐等功能的支付意愿。选择价值又可分为为3 3类：即自己将来利用类：即自己将来利用;子孙后代将来利用子孙后代将来利用,又称又称之为遗产价值之为遗产价值;及别人将来利用及别人将来利用,也称之为替代消也称之为替代消费。费。（4 4）存在价值）存在价值存在价值是生

9、态系统本身存在价值是生态系统本身具有的价值具有的价值,是一种与人类利用无关的经济价值。是一种与人类利用无关的经济价值。换句话说换句话说,即使人类不存在即使人类不存在,存在价值仍然有存在价值仍然有,如生如生态系统中的物种多样性与涵养水源能力等。态系统中的物种多样性与涵养水源能力等。生态系统服务的价值（生态系统服务的价值（2）16 v 全球生态系统提供的服务总价值为（全球生态系统提供的服务总价值为（全球生态系统提供的服务总价值为（全球生态系统提供的服务总价值为（CastanzaCastanzaCastanzaCastanza）：每年平均）：每年平均）：每年平均）：每年平均33333333万亿（万亿

10、（万亿（万亿（17-5417-5417-5417-54亿）美亿）美亿）美亿）美元；元；元；元；v 1997199719971997年全球年全球年全球年全球GNPGNPGNPGNP的年总量为的年总量为的年总量为的年总量为18181818万亿美元；万亿美元；万亿美元；万亿美元；v 全球生态系统服务总价值大约为当年全球全球生态系统服务总价值大约为当年全球全球生态系统服务总价值大约为当年全球全球生态系统服务总价值大约为当年全球GNPGNPGNPGNP的的的的1.81.81.81.8倍；倍；倍；倍；v 2002200220022002年的研究结果表明至少为年的研究结果表明至少为年的研究结果表明至少为年的

11、研究结果表明至少为25252525万亿美元。万亿美元。万亿美元。万亿美元。全球生态系统的服务价值（全球生态系统的服务价值（1）18 概念：概念：生态系统健康生态系统健康是指生态系统处于良好状态，是指生态系统处于良好状态，又为生态健康。又为生态健康。意义：意义：只有维护生态系统的健康，才能使自然界只有维护生态系统的健康，才能使自然界源源不断地为人类社会的生存和发展提供稳定的源源不断地为人类社会的生存和发展提供稳定的环境保障和安全的资源支持，人类社会的存在和环境保障和安全的资源支持，人类社会的存在和发展才有基本的支撑条件发展才有基本的支撑条件 生态系统健康的内涵：生态系统健康的内涵：包括（包括（C

12、ostanzaCostanza等，等，20012001）：（）：（1 1）系统的自动平衡；（）系统的自动平衡；（2 2）功能良好；）功能良好；（3 3）维持多样性或复杂性；（）维持多样性或复杂性；（4 4）稳定性或可恢）稳定性或可恢复性；（复性；（5 5）有活力或增长的空间；（）有活力或增长的空间；（6 6）系统要）系统要素间的平衡。素间的平衡。生态系统健康的概念和意义生态系统健康的概念和意义 19 生态系统健康的标准包括很多方面，其中最主要的为三生态系统健康的标准包括很多方面，其中最主要的为三个方面：活力、组织性和恢复力。个方面：活力、组织性和恢复力。活力（活力（VigorVigor）表示生

13、态系统的能量输入和营养循环容表示生态系统的能量输入和营养循环容量，可根据新陈代谢或初级生产力等具体指标来测量；量，可根据新陈代谢或初级生产力等具体指标来测量；组织（组织（OrganizationOrganization）即生态系统组成及途径的多样即生态系统组成及途径的多样性，可根据系统组分间相互作用的多样性及数量比率来性，可根据系统组分间相互作用的多样性及数量比率来评价，一般认为，生态系统的组织越复杂就越健康；评价，一般认为，生态系统的组织越复杂就越健康；恢复力（恢复力（ResilienceResilience）也称抵抗能力，即胁迫消失时，也称抵抗能力，即胁迫消失时，系统克服压力及反弹回复的容

14、量，根据自然干扰的恢复系统克服压力及反弹回复的容量，根据自然干扰的恢复速率和生态系统对自然干扰的抵抗力来评价。速率和生态系统对自然干扰的抵抗力来评价。生态系统健康的评价生态系统健康的评价 20 生态管理的目标是维持生态系统的健康生态管理的目标是维持生态系统的健康 生态管理常用的生态系统参数：生态管理常用的生态系统参数：净初级生产力净初级生产力 土壤结构和肥力土壤结构和肥力 非生物资源的变化非生物资源的变化 生物多样性生物多样性 生态系统的抗性与活力生态系统的抗性与活力 生态管理的目标生态管理的目标 21 v 生态管理的基本单位是生态系统生态管理的基本单位是生态系统 v 生态管理常用的空间尺度和

15、边界生态管理常用的空间尺度和边界 生物群落水平生物群落水平 林分水平林分水平 生态交错带水平生态交错带水平 集水区水平集水区水平 小流域水平小流域水平 流域水平流域水平 区域水平区域水平生态管理的单元生态管理的单元 22 v 生态管理的基本单位是生态系统生态管理的基本单位是生态系统 v 生态管理常用的空间尺度和边界生态管理常用的空间尺度和边界 生物群落水平生物群落水平 林分水平林分水平 生态交错带水平生态交错带水平 集水区水平集水区水平 小流域水平小流域水平 流域水平流域水平 区域水平区域水平生态管理的功能单元生态管理的功能单元 24 人类对生物地球化学循环的影响人类对生物地球化学循环的影响环

16、境污染的本质：人类对生态系统的生物地球环境污染的本质：人类对生态系统的生物地球化学循环过程的过度干扰化学循环过程的过度干扰人类从生态系统中取走的生物量超过了系统可更新和人类从生态系统中取走的生物量超过了系统可更新和补充的速度，从而使一定时间和空间中某些物质难以补充的速度，从而使一定时间和空间中某些物质难以被生物吸收和同化，导致生态系统中这些物质的积聚，被生物吸收和同化，导致生态系统中这些物质的积聚，形成了污染。形成了污染。人类向生态系统中投放过多的物质，超过了生态系统人类向生态系统中投放过多的物质，超过了生态系统吸收、利用、分解的能力，导致这些物质在系统中的吸收、利用、分解的能力，导致这些物质

17、在系统中的积累，从而酿成了污染。积累，从而酿成了污染。25 人类对生物地球化学循环的影响与全球变化26 全球变化生态学全球变化生态学全球变化：全球变化：是关于区域及全球变化趋势、原因、是关于区域及全球变化趋势、原因、机制和效应的研究机制和效应的研究全球变暖：全球变暖：指地球表层大气、土壤、水体及植指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升被温度年际间缓慢上升温室效应：温室效应：大气中对长波辐射具有屏蔽作用的大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升地球表层而导致温度上升28 工业工业革命革命以来，以来

18、，地球地球环境环境发生发生的变的变化化 29 CO2hasincreasedfromitspre-industriallevel CO2hasincreasedfromitspre-industriallevel 31 1860186020002000年全球温度的异常年全球温度的异常年全球温度的异常年全球温度的异常20世纪是世纪是14世纪以来最暖的世纪世纪以来最暖的世纪32 全球变化的主要现象全球变化的主要现象海平面上升：过去海平面上升：过去100年间全球海平面升高了年间全球海平面升高了10-25cm土地利用和覆盖变化土地利用和覆盖变化土地覆盖：陆地表面生态系统类型及其生物的土地覆盖：陆地表面

19、生态系统类型及其生物的和地理的特征和地理的特征土地利用：指对土地的利用方式土地利用：指对土地的利用方式 生态系统及生物多样性的变化生态系统及生物多样性的变化IGBP的核心项目的核心项目GCTE研究陆地生态系统对气研究陆地生态系统对气候变化和大气二氧化碳浓度升高的反应候变化和大气二氧化碳浓度升高的反应生物多样性问题成为全球变化研究的重要内容生物多样性问题成为全球变化研究的重要内容33 南南美美毁毁林林影影响响(1)干(4)暖(3)(2)热带雨林热带雨林退化草地退化草地34 90 80 70 130 100 110 30 40 120 110 120 90 80 130 70 110 100 30

20、 40 末次盛冰期末次盛冰期全新世全新世 适宜期适宜期120 110 100 90 80 70 130 40 30 现现 今今山脉山脉沙漠沙漠戈壁戈壁固定沙丘剖面固定沙丘剖面沙漠分布比较沙漠分布比较35 全新世土壤全新世土壤末次盛冰期的古风成砂末次盛冰期的古风成砂呼伦贝尔草原上呼伦贝尔草原上正在翻耕的土地正在翻耕的土地呼伦贝尔草原的黑土地与呼伦贝尔草原的黑土地与其下的末次冰期风成砂其下的末次冰期风成砂呼伦贝尔草原的黑土地在呼伦贝尔草原的黑土地在很多地方已不足很多地方已不足30cm30cm厚厚野外考察的证据野外考察的证据36 全球变化的生态后果全球变化的生态后果影响生态系统的生产力、呼吸和分解影

21、响生态系统的生产力、呼吸和分解过程过程温度和生长季长度是制约高纬度和高温度和生长季长度是制约高纬度和高海拔地区植物生产力的主要因素。海拔地区植物生产力的主要因素。37 减缓全球变化的途径减缓全球变化的途径减缓气候变化减缓气候变化控制温室气体的排放和颗粒物的形成。其核控制温室气体的排放和颗粒物的形成。其核心是控制化石能的消耗。心是控制化石能的消耗。途径：提高化石能的能效；开发其他形式的途径：提高化石能的能效；开发其他形式的能源。能源。摆正人在自然界中的位置；摆正人在自然界中的位置；人类社会必须寻求有效的途径，使其适应并人类社会必须寻求有效的途径，使其适应并管理环境。管理环境。38 环境污染研究展

22、望 除了全球气候变化，环境污染在全球范围内扩展，形成了所有生物在其进化历史上从未接经历过的全新环境。现存生物能否适应，如何适应，适应性的改变将产生怎样的后果？不能适应将对生物多样性产生怎样的影响？这些问题关系到全球化污染条件下生物的未来命运，也直接影响生物圈的安全和人类的可持续发展，是21世纪生命科学领域和环境科学领域的优先科学任务。39 17.4 应用生态学常见领域简介40 17.4.1农业生态学农业生态学农业生态学概述农业生态学概述农业生态学的概念农业生态学的概念农业生态系统的特点农业生态系统的特点农业生态学的任务农业生态学的任务农业生态学的基本原理农业生态学的基本原理生态学原理：生克与互

23、补原理、循环与再生原理、生态学原理：生克与互补原理、循环与再生原理、平衡与补偿原理平衡与补偿原理生态经济学原理：生态经济结构合理性原理、农生态经济学原理：生态经济结构合理性原理、农业系统的功能原理、农业系统的综合效益原理业系统的功能原理、农业系统的综合效益原理41 17.4.1农业生态学农业生态学(续续)农业生态系统的结构农业生态系统的结构农业生态系统的等级结构和层次结构农业生态系统的等级结构和层次结构农业生态系统的基本结构农业生态系统的基本结构农业生态系统的时空结构农业生态系统的时空结构农业生态系统的营养结构农业生态系统的营养结构农业生态系统的功能农业生态系统的功能农业生态系统的能量流动农业

24、生态系统的能量流动农业生态系统的物质循环农业生态系统的物质循环农业生态系统的信息传递：物理、化学、营养、行为农业生态系统的信息传递：物理、化学、营养、行为42 17.4.1农业生态学农业生态学(续续)生态农业生态农业生态农业的概念生态农业的概念生态农业的类型：生态农业的类型：立体复合型、物质循环型、生态环境综合治理型、立体复合型、物质循环型、生态环境综合治理型、病虫害防治型病虫害防治型生态农业技术生态农业技术农业环境综合整治、农业资源的保护与增殖技术农业环境综合整治、农业资源的保护与增殖技术小流域综合治理技术小流域综合治理技术立体种养、庭院资源综合利用技术立体种养、庭院资源综合利用技术再生能源

25、利用、农业副产物再利用技术再生能源利用、农业副产物再利用技术有害生物综合防治技术有害生物综合防治技术43 17.4.2森林生态学森林生态学森林生态学的概念森林生态学的概念森林生态系统森林生态系统森林生态系统的分类森林生态系统的分类问题：森林生态系统如何分类？问题：森林生态系统如何分类？森林生态系统的功能森林生态系统的功能生产力和生物量生产力和生物量/能量转化和物质循环能量转化和物质循环木材和森林产品木材和森林产品/涵养水源涵养水源/调节气候调节气候/净化净化空气空气/减弱噪声减弱噪声/生物多样性保护生物多样性保护44 17.4.2森林生态学（续）森林生态学（续）森林生态系统的生态研究森林生态系

26、统的生态研究树种研究树种研究林分研究：生态分析、结构分析林分研究：生态分析、结构分析森林生态系统的生态应用森林生态系统的生态应用造林研究：适宜树种、密度配置、树种配置造林研究：适宜树种、密度配置、树种配置营林研究：抚育间伐、次生林改造、采伐与更新营林研究：抚育间伐、次生林改造、采伐与更新生态园林生态园林功能：调节气候、降低噪声、抗灾防火、美化环境功能：调节气候、降低噪声、抗灾防火、美化环境生态分析：密度、生态位和种间关系、生物多样性生态分析：密度、生态位和种间关系、生物多样性配置：种类选择、种类配置配置：种类选择、种类配置45 17.4.3草地生态学草地生态学草地分类草地分类天然草地天然草地草

27、原草原草甸草甸稀树草原稀树草原半人工草地半人工草地人工草地人工草地人工栽培草本植被人工栽培草本植被草场草场草坪草坪46 17.4.3草地生态学草地生态学(续续)草地的功能草地的功能经济功能经济功能生态与社会功能生态与社会功能草地生态系统草地生态系统组成和结构组成和结构系统功能系统功能生态平衡生态平衡47 草地畜牧业草地畜牧业牧草：生长模式、化学组成、牧草质量及其变化牧草：生长模式、化学组成、牧草质量及其变化草地动物：食草动物、肉食动物草地动物：食草动物、肉食动物载畜量：载畜量：草地畜产品：乳、肉、毛、皮草地畜产品：乳、肉、毛、皮草地畜牧业可持续发展草地畜牧业可持续发展草地退化与荒漠化草地退化与

28、荒漠化草地退化草地退化荒漠化荒漠化防治防治草地灾害及保护草地灾害及保护灾害：雪灾、火灾、沙尘暴、鼠害灾害：雪灾、火灾、沙尘暴、鼠害减灾对策减灾对策17.4.3草地生态学草地生态学(续续)48 17.4.4景观生态学景观生态学研究内容研究内容景观结构：景观组成、多样性及其空景观结构：景观组成、多样性及其空间关系间关系景观功能：景观结构与生态学过程的景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用相互作用景观动态：景观结构和功能随时间的景观动态：景观结构和功能随时间的变化变化49 景观生态学的基本原理景观生态学的基本原理基本原理基本原理C景观结构与功能原理景观结构与功能原理C生物多样性原理生物多样性原理C

29、物种流动原理物种流动原理C营养再分配原理营养再分配原理C能量流动原理能量流动原理C景观变化原理景观变化原理C景观稳定性原理景观稳定性原理 50 17.4.5可持续发展可持续发展环境与可持续发展环境与可持续发展资源与可持续发展资源与可持续发展环境保护与可持续发展环境保护与可持续发展51 可持续发展的概念可持续发展的概念可持续发展：既满足当代人的需要，又不对可持续发展：既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。后代满足其需要的能力构成危害的发展。公平性原则：即代际公平、代内公平公平性原则：即代际公平、代内公平持续性原则：调整人类的生活方式和对资源的要持续性原则：调整人类的生活方

30、式和对资源的要求，在生态系统可以保持相对稳定的范围内确定求，在生态系统可以保持相对稳定的范围内确定自己的消费标准。自己的消费标准。系统性原则：从全局着眼，从系统的关系进行综系统性原则：从全局着眼，从系统的关系进行综合分析和宏观调控。合分析和宏观调控。52 资源与可持续发展资源与可持续发展自然资源：在自然界中凡是能提供人类生活和自然资源：在自然界中凡是能提供人类生活和生产需要的任何形式的物质。生产需要的任何形式的物质。可耗竭资源：在地球演化进程中不同时期形成可耗竭资源：在地球演化进程中不同时期形成的、数量有限，如化石燃料；有的不合理利用的、数量有限，如化石燃料；有的不合理利用而枯竭，适当利用就不断更新，如生物资源。而枯竭，适当利用就不断更新，如生物资源。非耗竭资源：供给稳定、数量丰富，不受人类非耗竭资源：供给稳定、数量丰富，不受人类活动的影响，不会因为利用而枯竭。如太阳、活动的影响，不会因为利用而枯竭。如太阳、风。风。53 环境保护与可持续发展环境保护与可持续发展保护自然资源保护自然资源倡导无污染工业倡导无污染工业大力开发可再生资源大力开发可再生资源提倡持续农业提倡持续农业保护生物多样性保护生物多样性