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第二章生態(tài)系統(tǒng) 第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 一 生態(tài)系統(tǒng)的組成 結構和類型 生態(tài)系統(tǒng)的組成 1 無機物 2 有機化合物 3 氣候因素 4 生產(chǎn)者 5 消費者 6 分解者 生態(tài)系統(tǒng)的類型 1 生物成分 生產(chǎn)者 消費者和分解者 2 根據(jù)地理條件不同分類 水生生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng) 二 食物鏈和食物網(wǎng)三 營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔 四 生態(tài)系統(tǒng)的功能 一 能量流動 能量輸入的來源 太陽能 食物 化石燃料 地球生態(tài)系統(tǒng)中的能量流 四 生態(tài)系統(tǒng)的功能 二 物質(zhì)循環(huán) 關鍵元素 能量元素 碳 氫 氧 氮1 碳循環(huán)基本形式 光合作用生成碳水化合物第二種形式 第三種形式 2 氮循環(huán) 大氣氮進入生物有機體的途徑 生物固氮 工業(yè)固氮 巖漿固氮 大氣固氮 3 硫循環(huán) 大氣圈中天然的硫包括H2S SO2和硫酸鹽 4 磷循環(huán) 生態(tài)系統(tǒng)中磷的特點 全部來自于巖石風化 循環(huán)過程中和微生物的關系 磷不進行大氣循環(huán) 人對自然磷循環(huán)的干擾 磷肥和洗滌劑 養(yǎng)殖廠排水和城市污水 三 信息傳遞 1 物理信息2 化學信息3 營養(yǎng)信息4 行為信息 五大環(huán)境問題 自然災害生態(tài)破壞資源耗竭環(huán)境污染人口劇增 不和諧的音符 自然災害 天文災害 地質(zhì)災害 氣象水文災害 生物災害 天體撞擊 太陽輻射異常電磁異暴 宇宙射線 火山 地震 巖崩 水災 旱災 風暴 冰雹 雪災 熱浪 寒潮 病蟲害 森林火災 物種滅絕 生態(tài)破壞 水土流失 沙漠化 荒漠化 土壤次生鹽堿化 森林銳減 草場退化 土地退化 生物多樣性的減少 湖泊的富營養(yǎng)化 資源耗竭 礦產(chǎn)資源危機 能源危機 水資源短缺 土地資源緊缺 生物多樣性的減少 土壤資源的退化 環(huán)境污染 水環(huán)境污染 大氣環(huán)境污染 土壤環(huán)境污染 生物污染 物理環(huán)境污染 人口劇增 人口劇增的結果使得上面所有的問題都被大大地放大了 第三章人口與資源 第一節(jié)世界人口發(fā)展狀況 一 人口過程人口是生活在特定社會 特定地域具有一定數(shù)量和質(zhì)量 并在自然環(huán)境和社會環(huán)境中同各種自然因素和社會因素組成復雜關系的人的總稱 人口在時空上的發(fā)展和演變過程 包括自然變動 機械變動和社會變動 人口自然增長率 人口出生率 人口死亡率指數(shù)增長 指在一段時期內(nèi) 人口數(shù)量以固定百分率增長 倍增期 表示在固定增長率下 人口增長一倍所需的時間 其計算公式為 Td 0 7 rTd 倍增期 r 年增長率 指數(shù)增長可用下式表達 A A0ertA 某一增長值A0 某初始值r 增長率t 時間 二 世界人口發(fā)展狀況 一 發(fā)展趨勢1 高出生率 高死亡率 低增長率階段2 高出生率 低死亡率 高增長率階段3 低出生宰 低死廣率 低增長率階段全球人口增長情況 世界人口每增長10億所用時間 2001年若干國家的總生育率 資料來源 人口數(shù)據(jù)局 2001年世界人口數(shù)據(jù)掛圖 1 隨經(jīng)濟的發(fā)展而有所不同2 年齡結構兩極分化3 城市人口急劇膨脹 二 增長特點 隨經(jīng)濟的發(fā)展而有所不同 返回 返回 三 世界人口預測 第二節(jié)中國人口的發(fā)展狀況 一 中國人口發(fā)展特點 一 人口增長速度快 二 農(nóng)村人口比重大1983年農(nóng)業(yè)人口為7 837億 占世界總農(nóng)業(yè)人口22 7億的62 3 三 人口城市化加快1995年的統(tǒng)計表明 已有1 3的人口居住在城市 衡量人口老齡化的標準 以65歲及以上人口在總?cè)丝谥兴嫉陌俜直葋砗饬?7 人口老齡化是人口出生率下降和人口平均壽命延長而造成的人口現(xiàn)象 2000年65歲以上的老年人口占6 7 四 人口老齡化 年齡結構的劃分 年輕型 成年型和老年型 以65歲以上 含65歲 人口在總?cè)丝谥兴急壤鳛閯澐謽藴?65歲以上的老年人占總?cè)丝? 以下為年輕型人口 占4 一7 為成年型人口 占7 以上為老年型人口 據(jù)統(tǒng)計資料分析 世界人口處于 老化 過程中 五 男女性別比偏高 據(jù)1990年的人口普查 1989年男女嬰兒比已大到114 100 燕趙都市報2004年5月14日 北京消息 2003年北京市出生人口性別比達108 100 流動人口在北京出生的性別比高達128 100 正常情況下出生人口男女性別比例應在104 100至106 100 六 人口分布不均 中國人口分布情況 1990年 全國人口密度為118人 km2 七 人口素質(zhì)丞待提高 六 人口素質(zhì)丞待提高人口素質(zhì) 廣義的人口素質(zhì)包括身體素質(zhì) 文化水平 勞動技能 思想和道德品質(zhì) 身體素質(zhì) 人口的自然屬性 文化水平 勞動技能 思想和道德品質(zhì)是人口素質(zhì)的社會屬性 人文發(fā)展指數(shù) 是衡量社會經(jīng)濟發(fā)展程度的指數(shù)它主要由人口預期壽命 識字率或受教育程度和按國際購買力平價計算的人均國民生產(chǎn)總值而得 指數(shù)在0 1之間 越大表明發(fā)展水平越高 1987年中國的人文發(fā)展指數(shù)為0 716 1 中國歷史上的人口增長 二 中國人口發(fā)展趨勢 1 自然增長率趨于穩(wěn)定 2 死亡率繼續(xù)下降 3 鄉(xiāng)村人口比重大 生育率較高 第三節(jié)人口增長對資源的壓力 一 自然資源 一 自然資源的定義自然資源是人類從自然條件中攝取并用于人類生產(chǎn)和生活所必須的各種自然組成成分 通常所指的有土地 土壤 水 森林 草地 濕地 海域 原生動植物及礦物等 二 自然資源的分類按自然資源的特征分類 1 非耗竭性資源 又稱無限資源 2 耗竭性資源 又稱有限資源 可更新資源 又稱為再生資源 不可更新資源 又稱為非再生資源 三 中國自然資源的特點 1 資源總量多 人均占有量少2 各類資源總體組合較好3 資源空間分布不平衡4 資源質(zhì)量差別懸殊 二 人口增長對自然資源的壓力 一 人口對土地資源的壓力據(jù)國土資源部發(fā)布公報 2003年最新統(tǒng)計 人均耕地占有量為0 095公頃 2002年 0 098公頃 僅相當于世界人均水平的40 聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的人均耕地最低界限為0 05hm2 二 人口對森林資源的影響 全國人均森林面積為0 11hm2 只及世界人均水平的1 6 名列第120位 三 人口增長對水資源的壓力 年降水量約為60000m3相當于全球降水量的5 居世界第三位 我國多年平均河川徑流量為27225 108m3 多年地下水資源量8288m3以上三項合計 全國水資源總量28124 108m3 居世界第六位 人均水資源量2700m3 不及世界平均值1 4 四 人口對能源的影響 已探明我國煤炭儲量1 1012t 陸上石油儲量 300 1000 108t 海上石油儲量53 108t 石油儲藏量與可開采速率之間的關系 1970年 世界主要礦產(chǎn)的探明儲量與估計可供使用年限 據(jù)估算 中國生物資源的經(jīng)濟價值在1000億美元以上 五 人口增長對物種資源的壓力 三 環(huán)境對人口的承載力 一 地球的人口環(huán)境容量環(huán)境承載力 在一定時期 范圍和自然條件下 維持人 環(huán)境系統(tǒng)結構不發(fā)生質(zhì)的改變 環(huán)境功能不遭到破壞的前提下 人 環(huán)境系統(tǒng)所能承受人類活動的閾值 在一定的生態(tài)環(huán)境條件下 全球或者地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)所能維持的最高人口數(shù) 所以有時又稱之為人口最大撫養(yǎng)能力或最大負荷能力 國際人口生態(tài)學界曾提出了世界人口容量的定義 世界對于人類的容量是指在不損害生物圈或不耗盡可合理利用的不可更新資源的條件下 世界資源在長期穩(wěn)定狀態(tài)基礎上能供應的的人口數(shù)量的大小 這個人口容量定義強調(diào)指出人口的容量是以不破壞生態(tài)環(huán)境的平衡與穩(wěn)定 保證資源的永續(xù)利用為前提的 地球的人口環(huán)境容量 二 中國的人口環(huán)境容量 人口學家普遍認為中國人口的極限為16億 到21世紀中期將達到16億 2010年中國人口總數(shù)將控制在14億 第二篇當代資源與環(huán)境問題資源與環(huán)境問題是當前世界上人類面臨的重要問題之一 這些問題是多方面的 本篇討論的資源與環(huán)境問題主要是由于人類利用資源和環(huán)境不當 以及人類社會發(fā)展中與自然不相協(xié)調(diào)所致 本篇主要針對現(xiàn)代已經(jīng)存在的矛盾 著重介紹在資源短缺 環(huán)境污染和生態(tài)破壞等方面的內(nèi)容 第四章資源短缺第一節(jié)水資源一 全球淡水資源短缺形勢分析1 水資源問題的提出1997年6月 在紐約召開的聯(lián)合國第二次全球環(huán)境首腦會議首次提出了水資源的問提 并警告 地區(qū)性水危機可能預示著全球性危機的到來 2 地球上水量的分布整個地球水量 13 6億Km3 海水 97 3 淡水 2 7 可開發(fā)利用的淡水資源儲量約為400Km3 占全球總量的0 3 3 水資源短缺問題中東地區(qū)水資源短缺嚴重 主要表現(xiàn)在大流量江河湖泊 地下水屬不可再生型 年降雨量不足160mm 4 水資源引發(fā)的國際爭端二 中國水資源短缺形勢分析1 中國人均水資源只相當于世界人均水資源占有量的1 4 居世界第110位 2 水資源分布不均3 城市缺水嚴重據(jù)1994年統(tǒng)計 全國600多個城市中 缺水城市已達300多個 其中嚴重缺水的城市有114個 表4 1全國重點城市水資源供需和缺水量表單位 108m3 國土資源部2003年10月30日公布的新一輪全國地下水資源評價顯示 目前全國形成的地下水降落漏斗已有100多個面積達15萬平方公里 勘測結果表明 目前華北平原深層地下水已形成跨越冀 京 津 魯?shù)膮^(qū)域地下水降落漏斗 有近7萬平方公里面積的地下水位低于海平面 4 干旱造成草原退化 沙漠面積擴大 也會市使河流湖泊面積縮小 第二節(jié)土地資源一 世界土地資源1 陸地面積 13300 104Km2人口 1900年16億 人均耕地 10hm21987年50億 人均耕地 3hm2當前60億 人均耕地 2 5hm22 土地質(zhì)量 土地的通達性 陸地面積 限制性環(huán)境 面積占70 適居地 占30 實際人均占有土地0 75 其中耕地面積約占60 70 二 世界耕地需求的未來趨勢20世紀70年代提供數(shù)字 世界可耕地面積29 5 108hm2 已被耕種15 4 108hm2 世界人均良田面積已從1980年的0 16hm2減少至1990年的0 14hm2 預計到2000年進一步減至0 12hm2 三 中國的土地資源中國的土地面積960 104Km2 耕地占世界總耕地的7 一 我國耕地的特點1 人均耕地面積小 只有世界人均耕地面積的1 4 1995年統(tǒng)計數(shù)字 人均耕地面積大于0 14hm2的主要集中在我國東北 西北地區(qū) 聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的人均耕地面積的最低界線為0 05hm22 分布不均勻3 自然條件差 二 我國耕地面臨的壓力我國依靠占世界7 的耕地養(yǎng)活了占世界22 的人口 所以我國的可持續(xù)發(fā)展在很大程度上依賴于耕地的保護 第三節(jié)能源一 能源的分類二 世界能源消耗 一 能源主要來自一次不可再生能源20世紀70 80年代 世界一次能源消耗結構為 石油占40 以上 煤占20 以上 天然氣占10 以上 二 能源消耗水平差異大 三 能源消耗在繼續(xù)增長能耗強度 能源消耗 國民生產(chǎn)總值能源消耗指數(shù) 能源消費年平均增長率與國民經(jīng)濟年平均增長率之比 三 中國能源發(fā)展和面臨的問題 一 中國能源的發(fā)展 二 中國的能源問題1 人均能源資源和人均消費量不足2 能源分配不均3 能源構成以煤為主4 工業(yè)部門消耗能源所占比重較大5 農(nóng)村能源短缺 主要以生物質(zhì)能為主四 能源利用對環(huán)境的影響 一 城市大氣污染 二 增加了大氣中CO2的積累 三 酸雨 四 核廢料問題 第四節(jié)礦產(chǎn)資源一 礦產(chǎn)資源分布及其特點1 不可再生性和可耗竭性2 區(qū)域性分布不平衡3 動態(tài)性二 礦產(chǎn)資源的供需矛盾三 中國的礦產(chǎn)資源 第七章全球性環(huán)境問題 氣候是指包括溫度 濕度和降水等在內(nèi)的綜合信息 在過去100年間 氣溫上升0 2 0 5 降水增加1 海平面上升10 25cm 全球氣候變化引起了世界各國政府的高度重視1992年6月 有154個國家參加的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會在巴西里約熱內(nèi)盧召開 會議通過了 氣候變化框架公約 1997年12月在日本京都 170多個國家的政府首腦聚集在一起就人類密切關注的全球氣候變化的問題達成了一個世界性的協(xié)議 希望在氣候變化導致嚴重后果發(fā)生之前 采取一致的行動 控制 控制氣候變化的發(fā)展趨勢 原因 溫室效應的加劇 溫室效應 太陽發(fā)出的短波輻射透過大氣層到達地面 使地表溫度上升 發(fā)出長波輻射 大氣中的溫室氣體對短波吸收很弱 而對長波輻射吸收很強 因此地表從太陽輻射獲得的熱量相對多 而散失到大氣層以外的熱量相對少 地球表面的溫度得以維持 這就是大氣的溫室效應 溫室氣體 二氧化碳 甲烷 一氧化碳 二氯乙烷 臭氧 CFC11 CFC12 四氯化碳 一氧化碳 19世紀初 大氣中CO2濃度為270ppm 1988年上升到350ppm 大氣中CO2濃度急劇增加的原因主要有兩個 首先 隨著工業(yè)化的發(fā)展人口的劇增 人類消耗的礦物燃料迅速增加燃燒產(chǎn)生的CO2釋放進入大氣層 使大氣中CO2濃度增加 其次 森林 植被的減少 使全球總的光合作用減小 從而增加了CO2在大氣中的積累 二氧化碳 CO2 甲烷 CH4 CH4對溫室效應的影響是CO2的21倍 單個CH4分子的紅外輻射吸收能力超過CO2 1 海平面上升 低地被淹 海岸被沖蝕 排洪不暢 土地鹽漬化 海水倒灌等 2 對動植物的影響 一些地區(qū)某些物種將會消失 而有些則從氣候變暖中得到益處 3 對農(nóng)業(yè)的影響 世界糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性和分布狀況的改變 農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易模式的變化 全球變暖可能產(chǎn)生的影響 減緩全球變暖的對策 主要是控制CO2 1 排放控制對策 控制化石燃料消耗 以抑制CO2的排放 2 固定化對策 使已生成的CO2變?yōu)槠渌镔|(zhì) 以防止其向大氣中排放 3 適應對策 在已發(fā)生全球變暖的情況下 采取相適應的對策以使其影響降低到最小程度 二 臭氧層破壞 太陽光中的紫外線輻射 紫外線輻射按照其波長的不同 可劃分為UV A 315 400nm UV B 280 315nm 和UV C 280nm以下 三個波段 特別是UV B輻射對生物有較大的傷害 而阻擋UV B輻射的就是臭氧 太陽光組成 紅外光50 可見光40 紫外光10 其余部分1 1 英國住南極考察站的科學家法曼 Farman 等人報道了該考察站自1975年起每年早春 10月份 的臭氧觀測結果 該地區(qū)的總臭氧在這一時期會減弱30 2 近幾年臭氧洞的深度和面積仍在繼續(xù)擴展 1998年臭氧洞的持續(xù)時間超過了100天 是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)以來的最長記錄 而且臭氧洞的面積也在擴大 幾乎可以相當于3個澳大利亞 3 我國青藏高原上空也存在一個相對周圍地區(qū)濃度較低的區(qū)域 大氣中90 的臭氧存在于平流層中 它是平流層中最重要的化學組分 我們將這一層高濃度的臭氧稱為 臭氧層 臭氧濃度的表示法 柱濃度法 單位用多布森來表示 Dobsonunit 簡稱D U D U 的含義 將0 一個大氣壓力下 10 5m厚的臭氧定義為1個Dobson單位 臭氧洞被定義為臭氧的柱濃度小于200D U 即臭氧的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少超過30 的地區(qū) 大多數(shù)科學家認為 人類過多地使用氟氯烴類化學物質(zhì) CFCS 是破壞臭氧層的主要原因 CFCS于1930年由美國杜邦公司投入生產(chǎn) 二戰(zhàn)后開始大量使用 主要用作氣溶膠 制冷劑 發(fā)泡劑等 臭氧層中