应用生态学.ppt
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1、应用生态学应用生态学应用生态学应用生态学学习目的和要求学习目的和要求n n本章需要充分联系生态环境现状,用生态本章需要充分联系生态环境现状,用生态学的基本原理分析解释当前相关的生态环学的基本原理分析解释当前相关的生态环境问题。境问题。n n重点掌握重点掌握全球变暖与环境污染、资源问题、全球变暖与环境污染、资源问题、生态农业生态农业n n了解人口问题生物多样性与保育、生态系了解人口问题生物多样性与保育、生态系统服务、收获理论、有害生物防治统服务、收获理论、有害生物防治 15.1 全球变暖与环境污染全球变暖与环境污染 15.2 人口与资源问题人口与资源问题 15.3 农业生态学农业生态学 15.4
2、 生物多样性与保育生物多样性与保育 15.5 生态系统服务生态系统服务 15.6 收获理论收获理论 15.7 有害生物防治有害生物防治 15 应用生态学应用生态学人类活动对地球人类活动对地球人类活动对地球人类活动对地球生态系统已经生态系统已经生态系统已经生态系统已经产生了巨大的产生了巨大的产生了巨大的产生了巨大的影响影响影响影响这些变化正改变这些变化正改变这些变化正改变这些变化正改变着地球生态系着地球生态系着地球生态系着地球生态系统的功能统的功能统的功能统的功能人类对地球生态人类对地球生态人类对地球生态人类对地球生态系统的直接和系统的直接和系统的直接和系统的直接和间接间接间接间接 影响如图影响
3、如图影响如图影响如图O315 15 应用生态学应用生态学n n应用生态学应用生态学(applied ecology)(applied ecology):研究如何利用生态学的理论和原理来解释、指研究如何利用生态学的理论和原理来解释、指导、解决社会实践中所存在的问题。导、解决社会实践中所存在的问题。n n应用生态学的发展趋势应用生态学的发展趋势 1 1 1 1、经典的农林牧渔等各业的应用生态学的发展、经典的农林牧渔等各业的应用生态学的发展、经典的农林牧渔等各业的应用生态学的发展、经典的农林牧渔等各业的应用生态学的发展 2 2 2 2、由于全球变化和人对自然界的控制管理的宏、由于全球变化和人对自然界
4、的控制管理的宏、由于全球变化和人对自然界的控制管理的宏、由于全球变化和人对自然界的控制管理的宏观发展,观发展,观发展,观发展,应用生态学研究的焦点已集中在全球可持应用生态学研究的焦点已集中在全球可持应用生态学研究的焦点已集中在全球可持应用生态学研究的焦点已集中在全球可持续发展战略、战术方面续发展战略、战术方面续发展战略、战术方面续发展战略、战术方面世界已进入持续发展的时代世界已进入持续发展的时代19871987年,布伦特兰夫人,我们共同的未来年,布伦特兰夫人,我们共同的未来“既满足当代人的需要又不危及后代人满足既满足当代人的需要又不危及后代人满足其需要的发展其需要的发展”一是人类要发展,特别是
5、穷人要发展;一是人类要发展,特别是穷人要发展;二是发展要有限度,不能危及后代人的发展。二是发展要有限度,不能危及后代人的发展。贫穷是导致环境问题的根源贫穷是导致环境问题的根源三强调公平,当代人之间、代际之间、人类与三强调公平,当代人之间、代际之间、人类与其他物种之间、不同国家和不同地区之间其他物种之间、不同国家和不同地区之间15.1 全球变暖与环境污染n n全球变化全球变化/全球环境变化全球环境变化概念:由于人类活动直接或间接造成的,出现在全球概念:由于人类活动直接或间接造成的,出现在全球概念:由于人类活动直接或间接造成的,出现在全球概念:由于人类活动直接或间接造成的,出现在全球范围内的,异乎
6、寻常的人类生态环境的变化(科学范围内的,异乎寻常的人类生态环境的变化(科学范围内的,异乎寻常的人类生态环境的变化(科学范围内的,异乎寻常的人类生态环境的变化(科学界、各国政府、公众广泛关注)。界、各国政府、公众广泛关注)。界、各国政府、公众广泛关注)。界、各国政府、公众广泛关注)。n n气候变暖最早引起人们对气候变化的广泛关注。气候变暖最早引起人们对气候变化的广泛关注。n n全球变化的主要原因是由于人类在自身发展过程中全球变化的主要原因是由于人类在自身发展过程中对能源的过度使用和自然资源的过度开发,造成大对能源的过度使用和自然资源的过度开发,造成大气中的温室气体的浓度以极快的速度增长,使得温气
7、中的温室气体的浓度以极快的速度增长,使得温室效应不断强化,从而引起全球气候变化。室效应不断强化,从而引起全球气候变化。全球全球变暖与变暖与温室效应温室效应n n全球变暖是指地球表层大气、土壤、水体及全球变暖是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年纪间缓慢上升。目前对全球变暖植被温度年纪间缓慢上升。目前对全球变暖的理论解释是所谓的的理论解释是所谓的“温室效应温室效应”假说。假说。n n大气中的大气中的CO2能透过太阳辐射,而不能透过地能透过太阳辐射,而不能透过地面反射的红外线,从而导致地面温度升高的面反射的红外线,从而导致地面温度升高的现象。大气层中的气体引起的全球变暖称为现象。大气层中的气体引
8、起的全球变暖称为温室效应温室效应。n n最重要的温室气体有:最重要的温室气体有:COCO2 2 CH CH4 4 N N2 2O CFCs O CFCs 等等全球温度变化全球温度变化温室气体温室气体 CO2CO2 CH4 N2O CFCs CH4 N2O CFCs(O3O3,水蒸气),水蒸气)55%55%15%6%24%15%6%24%温室效应温室效应温室效应温室效应 与气候变暖与气候变暖与气候变暖与气候变暖温室气体含量的增加温室气体含量的增加与全球气温升高与全球气温升高全球温度变化全球温度变化全球温度变化全球温度变化全球变暖的影响后果:全球气候变暖对人类来说将是一场大规模的后果:全球气候变暖
9、对人类来说将是一场大规模的后果:全球气候变暖对人类来说将是一场大规模的后果:全球气候变暖对人类来说将是一场大规模的环境灾难。气候变暖最直接的物理作用是使极地环境灾难。气候变暖最直接的物理作用是使极地环境灾难。气候变暖最直接的物理作用是使极地环境灾难。气候变暖最直接的物理作用是使极地和高山冰川融化,海洋因热膨胀,海平面上升,和高山冰川融化,海洋因热膨胀,海平面上升,和高山冰川融化,海洋因热膨胀,海平面上升,和高山冰川融化,海洋因热膨胀,海平面上升,最终导致全球气候的大规模变化。一些沿海城市最终导致全球气候的大规模变化。一些沿海城市最终导致全球气候的大规模变化。一些沿海城市最终导致全球气候的大规模
10、变化。一些沿海城市和生态系统会随之消失。气候变化会使一些生物和生态系统会随之消失。气候变化会使一些生物和生态系统会随之消失。气候变化会使一些生物和生态系统会随之消失。气候变化会使一些生物物种生长、繁殖以及区域分布受到影响,从而加物种生长、繁殖以及区域分布受到影响,从而加物种生长、繁殖以及区域分布受到影响,从而加物种生长、繁殖以及区域分布受到影响,从而加剧物种消亡。剧物种消亡。剧物种消亡。剧物种消亡。许多生态系统的结构和功能亦不可许多生态系统的结构和功能亦不可许多生态系统的结构和功能亦不可许多生态系统的结构和功能亦不可避免地受到影响。避免地受到影响。避免地受到影响。避免地受到影响。厄尔尼诺和和拉
11、尼娜现象现象n n全球变化促使海洋环境大尺度的改变,对海洋生态全球变化促使海洋环境大尺度的改变,对海洋生态系多样性产生严重影响,最突出的例子是系多样性产生严重影响,最突出的例子是厄尔尼诺厄尔尼诺厄尔尼诺厄尔尼诺和和拉尼娜拉尼娜拉尼娜拉尼娜现象。现象。n n厄尔尼诺是西太平洋表层高温水流向太平洋,迫使厄尔尼诺是西太平洋表层高温水流向太平洋,迫使厄尔尼诺是西太平洋表层高温水流向太平洋,迫使厄尔尼诺是西太平洋表层高温水流向太平洋,迫使东太平洋冷水潜居下层,而拉尼娜或反厄尔尼诺现东太平洋冷水潜居下层,而拉尼娜或反厄尔尼诺现东太平洋冷水潜居下层,而拉尼娜或反厄尔尼诺现东太平洋冷水潜居下层,而拉尼娜或反厄
12、尔尼诺现象,是东太平洋水温反常下降,这是由海面以下寒象,是东太平洋水温反常下降,这是由海面以下寒象,是东太平洋水温反常下降,这是由海面以下寒象,是东太平洋水温反常下降,这是由海面以下寒冷海水由西太平洋的东南亚向南美洲流去,并迅速冷海水由西太平洋的东南亚向南美洲流去,并迅速冷海水由西太平洋的东南亚向南美洲流去,并迅速冷海水由西太平洋的东南亚向南美洲流去,并迅速上升至海面,使赤道附近表面海水转冷。上升至海面,使赤道附近表面海水转冷。上升至海面,使赤道附近表面海水转冷。上升至海面,使赤道附近表面海水转冷。n n这两种现象使南美洲沿海生态系发生了重要变化,这两种现象使南美洲沿海生态系发生了重要变化,造
13、成鳀渔业严重衰退,海鸟和兽类由于食物匮缺而造成鳀渔业严重衰退,海鸟和兽类由于食物匮缺而死亡,迫使鱼类改变路线和变换。死亡,迫使鱼类改变路线和变换。海平面上升对人类的影响(1 1)部分沿海城市将内迁,沿海的水利设施、)部分沿海城市将内迁,沿海的水利设施、堤防受到破坏。堤防受到破坏。(2 2)影响沿海的耕地面积,特别是河流三角)影响沿海的耕地面积,特别是河流三角洲和沿海平原,使土地盐碱化和沼泽化。洲和沿海平原,使土地盐碱化和沼泽化。(3 3)气候带北移,湿润区和干旱区将重)气候带北移,湿润区和干旱区将重新配置。新配置。A.A.改进能源结构;改进能源结构;B.B.提高能源效率。提高能源效率。此外,植
14、树种草,保护和发展森林资源,此外,植树种草,保护和发展森林资源,提高森林覆盖面积,以增加生态系统对提高森林覆盖面积,以增加生态系统对二氧化碳的吸收能力,同时也能明显地二氧化碳的吸收能力,同时也能明显地改善生态环境。改善生态环境。减少CO2 排放的途径有二条:15.1.2 臭氧层的破坏臭氧层的破坏根据大气温度垂根据大气温度垂直变化特征,直变化特征,将大气圈分为:将大气圈分为:对流层、对流层、平流平流层层、中间层、中间层、热成层和逸散热成层和逸散层层臭氧层的位置:臭氧层的位置:平流层平流层臭氧层的破坏臭氧层的破坏臭氧层的作用臭氧层的作用首先,它是太阳紫外线的一种过滤器,地球的首先,它是太阳紫外线的
15、一种过滤器,地球的保护伞。保护伞。在地面空气中的在地面空气中的O O3 3是一种污染物,但在大气层是一种污染物,但在大气层上部的上部的O O3 3是地球的保护层,能阻止过量的紫是地球的保护层,能阻止过量的紫外线到达地球表面。外线到达地球表面。UV-A UV-A,危害很小;,危害很小;UV-CUV-C,几乎全部被臭氧,几乎全部被臭氧吸收;吸收;UV-BUV-B,臭氧可吸收其大部分臭氧可吸收其大部分 其次,调节地球气温其次,调节地球气温臭氧层的破坏臭氧层的破坏 臭氧层破坏的原因臭氧层破坏的原因臭氧层的破坏来源于人类活动。臭氧层的破坏来源于人类活动。CFCsCFCs(全氯氟全氯氟代烷烃代烷烃/氯氟烃
16、)氯氟烃)作为作为制冷剂(即氟里昂)、制冷剂(即氟里昂)、烟雾剂杀虫剂烟雾剂杀虫剂而被广泛应用。而被广泛应用。氯氟烃在氯氟烃在UV-CUV-C的照射下,产生的照射下,产生ClCl,ClCl 与与O O3 3反应产生反应产生ClOClO 等等,等等,1 1分子分子ClCl 约消耗约消耗1010万个万个臭氧分子臭氧分子 臭氧层破坏的后果臭氧层破坏的后果 臭氧层的空洞臭氧层的空洞臭氧层的空洞臭氧层的空洞保护措施保护措施保护臭氧层公约,蒙特利尔协议保护臭氧层公约,蒙特利尔协议臭氧层的空洞臭氧层的空洞臭氧层的空洞臭氧层的空洞15.1.3 污染问题污染问题什么是环境问题什么是环境问题n n环境问题:人类为
17、其自身生存和发展,在利环境问题:人类为其自身生存和发展,在利用和改造自然界的过程中,对自然环境破坏用和改造自然界的过程中,对自然环境破坏和污染所产生的危害人类生存的反馈效应。和污染所产生的危害人类生存的反馈效应。n n实质:由于人类盲目发展、不合理开发利用实质:由于人类盲目发展、不合理开发利用资源而造成的环境质量恶化和资源浪费、甚资源而造成的环境质量恶化和资源浪费、甚至枯竭和破坏至枯竭和破坏15.1.3 污染问题污染问题环境问题可分为环境问题可分为二类二类:A、因为工业生产、交通运输和生活排放的有、因为工业生产、交通运输和生活排放的有毒有害物质而引起的毒有害物质而引起的环境污染环境污染;B、由
18、于对自然资源的不合理开发利用而引起、由于对自然资源的不合理开发利用而引起的的生态生态环境的环境的破坏破坏。突出表现在突出表现在植被破坏、水土流失、土壤侵蚀植被破坏、水土流失、土壤侵蚀和沙漠化、地面沉降和沙漠化、地面沉降等方面。等方面。15.1.3 污染问题污染问题环境污染环境污染环境污染环境污染:人为排放的有毒有害物质,破坏了环境的生态平衡,改人为排放的有毒有害物质,破坏了环境的生态平衡,改人为排放的有毒有害物质,破坏了环境的生态平衡,改人为排放的有毒有害物质,破坏了环境的生态平衡,改变了原来生态系统的正常结构和功能,恶化了工农业变了原来生态系统的正常结构和功能,恶化了工农业变了原来生态系统的
19、正常结构和功能,恶化了工农业变了原来生态系统的正常结构和功能,恶化了工农业生产和人类生活环境。生产和人类生活环境。生产和人类生活环境。生产和人类生活环境。环境污染的类型环境污染的类型环境污染的类型环境污染的类型:1 1、按环境要素划分:大气污染、水体污染、土壤污染等、按环境要素划分:大气污染、水体污染、土壤污染等、按环境要素划分:大气污染、水体污染、土壤污染等、按环境要素划分:大气污染、水体污染、土壤污染等2 2、按污染物的性质划分:生物、化学、物理污染、按污染物的性质划分:生物、化学、物理污染、按污染物的性质划分:生物、化学、物理污染、按污染物的性质划分:生物、化学、物理污染3 3、按污染物
20、的形态划分:废气污染、废水污染、固体污、按污染物的形态划分:废气污染、废水污染、固体污、按污染物的形态划分:废气污染、废水污染、固体污、按污染物的形态划分:废气污染、废水污染、固体污染、噪音污染、辐射污染染、噪音污染、辐射污染染、噪音污染、辐射污染染、噪音污染、辐射污染表表15-115.1.3 污染问题空气污染空气污染:由人类活动直接或间接引起的天:由人类活动直接或间接引起的天然与合成的有害物质向大气的排放。然与合成的有害物质向大气的排放。随着工业和交通运输的发展,由工厂和汽车随着工业和交通运输的发展,由工厂和汽车排放的有害气体,在一定条件下形成烟雾,排放的有害气体,在一定条件下形成烟雾,对人
21、类和生物造成危害对人类和生物造成危害,称为,称为烟雾事件烟雾事件。氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物包括:包括:包括:包括:NONONONO、NONONONO2 2 2 2和硝酸雾,主要是和硝酸雾,主要是和硝酸雾,主要是和硝酸雾,主要是NONONONO2 2 2 2 。来源来源来源来源:主要是煤、石油和天然气等燃烧时排放的气体,:主要是煤、石油和天然气等燃烧时排放的气体,:主要是煤、石油和天然气等燃烧时排放的气体,:主要是煤、石油和天然气等燃烧时排放的气体,尤其是汽车排放的尾气。尤其是汽车排放的尾气。尤其是汽车排放的尾气。尤其是汽车排放的尾气。与碳氢化合物及与碳氢化合物及与碳氢化合物及与碳氢化合
22、物及O O O O3 3 3 3等发生光化学反应,生成等发生光化学反应,生成等发生光化学反应,生成等发生光化学反应,生成光化学烟光化学烟光化学烟光化学烟雾雾雾雾。所以,所以,所以,所以,氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物也是化学烟雾的重要组成成分。也是化学烟雾的重要组成成分。也是化学烟雾的重要组成成分。也是化学烟雾的重要组成成分。过氧乙酰硝酸酯(过氧乙酰硝酸酯(过氧乙酰硝酸酯(过氧乙酰硝酸酯(PANPANPANPAN):):):):是在形成光化学烟雾的过程中产生的二次污染物。是在形成光化学烟雾的过程中产生的二次污染物。是在形成光化学烟雾的过程中产生的二次污染物。是在形成光化学烟雾的过程中产生的二
23、次污染物。它是一种它是一种它是一种它是一种剧毒剧毒剧毒剧毒物质,浓度为物质,浓度为物质,浓度为物质,浓度为ppbppbppbppb级,即可引起植物受害。级,即可引起植物受害。级,即可引起植物受害。级,即可引起植物受害。1)烟尘与光化学烟雾15.1.3 污染问题n n世界著名八大公害事件世界著名八大公害事件比利时马斯河谷烟雾事件美国多诺拉烟雾事件伦敦烟雾事件美国洛杉机光化学烟雾事件2)酸雨酸雨一般指酸雨一般指pHpH5.65.6的降雨或降雪。的降雨或降雪。酸雨中含有大量酸雨中含有大量H H+、SOSO4 42-2-、NONO3 3-等离子。等离子。阴离子主要是电厂、冶炼厂和各种机动车辆在阴离子主
24、要是电厂、冶炼厂和各种机动车辆在燃烧化石燃料时排放的燃烧化石燃料时排放的NONOX X和和SOSO2 2,再经光化,再经光化学反应和催化反应而产生的。学反应和催化反应而产生的。各地酸雨的酸度和离子组成及比例,由于各地各地酸雨的酸度和离子组成及比例,由于各地排放状况的不同,而具有明显的差异。排放状况的不同,而具有明显的差异。酸雨可直接作用于陆生植物,也可以通过土壤的酸化酸雨可直接作用于陆生植物,也可以通过土壤的酸化酸雨可直接作用于陆生植物,也可以通过土壤的酸化酸雨可直接作用于陆生植物,也可以通过土壤的酸化等间接作用于陆生植物。等间接作用于陆生植物。等间接作用于陆生植物。等间接作用于陆生植物。试验
25、表明,单子叶植物受酸雨的危害低于双子叶植物。试验表明,单子叶植物受酸雨的危害低于双子叶植物。试验表明,单子叶植物受酸雨的危害低于双子叶植物。试验表明,单子叶植物受酸雨的危害低于双子叶植物。在双子叶植物中,根类作物最易受害,其次为叶类、在双子叶植物中,根类作物最易受害,其次为叶类、在双子叶植物中,根类作物最易受害,其次为叶类、在双子叶植物中,根类作物最易受害,其次为叶类、甘蓝类和块根类。甘蓝类和块根类。甘蓝类和块根类。甘蓝类和块根类。豆科植物和果树可能被促进,禾谷类一般不受影响。豆科植物和果树可能被促进,禾谷类一般不受影响。豆科植物和果树可能被促进,禾谷类一般不受影响。豆科植物和果树可能被促进,
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