環(huán)境生態(tài)學(xué)緒論課件

環(huán)境生態(tài)學(xué)

7/20/20231.《生態(tài)學(xué)》教學(xué)內(nèi)容第一章緒論第二章生物與環(huán)境第三章種群生態(tài)學(xué)第四章群落生態(tài)學(xué)第五章生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)第六章

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與主要生態(tài)系統(tǒng)功能第七章受損環(huán)境生態(tài)防治第八章

生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)

第九章

生態(tài)評價與生態(tài)管理第十章

生態(tài)監(jiān)測7/20/20232.第一章緒論什么是生態(tài)學(xué)（Ecology）？生態(tài)學(xué)的研究對象及分支學(xué)科什么是環(huán)境生態(tài)學(xué)？生態(tài)學(xué)的發(fā)展簡史環(huán)境生態(tài)學(xué)前沿7/20/20233.第一節(jié)環(huán)境環(huán)境定義：

生物有機(jī)體周圍一切環(huán)境因素的總和?？煞譃樽匀画h(huán)境和人工環(huán)境。7/20/20234.環(huán)境生態(tài)學(xué)導(dǎo)論7/20/20235.一、自然環(huán)境

（一）自然環(huán)境分類大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈、生物圈1、大氣圈

約一千多公里厚對流層——直接構(gòu)成生物氣體環(huán)境，約16km

含有生命所必需的物質(zhì)，如CO2、O2等

O3層對整個地球上的生物有保護(hù)作用2、水圈

地球上所有水體的總和，包括地表水、地下水、氣態(tài)水和固態(tài)水。約為地球總面積的71%，特點是淡水資源不足，分布不均勻。水是生物所需營養(yǎng)物質(zhì)的載體7/20/20236.3、巖石圈

地球表層30～40km厚的地殼巖石圈中貯藏著豐富的化學(xué)物質(zhì)，是植物生長所需要的礦質(zhì)營養(yǎng)的寶庫礦質(zhì)營養(yǎng)溶解底下水到達(dá)土壤，再經(jīng)植物的根部吸收到植物體內(nèi)4、土壤圈覆蓋在陸地表面及水層下的一層很薄的土壤圈層植物、動物和微生物生存的重要基礎(chǔ)（營養(yǎng)吸收、固定）

5、生物圈

地球上有生命的圈層生物最密集的地方是陸地表面和水表面下各約100m的范圍7/20/20237.（二）環(huán)境的級別

地球環(huán)境之下，可分為區(qū)域環(huán)境、生境和小環(huán)境等。1、區(qū)域環(huán)境

在地球表面不同地區(qū)，由于5個自然圈層互相配合的情況有較大差異，形成不同的區(qū)域環(huán)境。如：江河湖海，陸地、平原、高原等。2、生境

植物的分布與生境的關(guān)系十分密切，在分布區(qū)中心，數(shù)量最多，生長最旺盛。具體的生物個體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境稱為生境3、小環(huán)境接觸生物個體表面或個體表面不同部位的環(huán)境如植物根系周圍的土壤環(huán)境，葉片表面的大氣環(huán)境，樹冠周圍的局部環(huán)境等7/20/20238.二、人工環(huán)境可分為廣義的人工環(huán)境（有人為因素在內(nèi)的自然環(huán)境）和狹義的人工環(huán)境（在人工控制下的環(huán)境）。7/20/20239.

第二節(jié)環(huán)境問題一、溫室效應(yīng)大氣中的CO2氣體和水蒸汽等，對太陽輻射有強烈的吸收作用，使地球溫度保持在15℃左右，這屬“自然溫室”效應(yīng)。人類的活動引起空氣中某些成分的變化，打破原有的平衡狀態(tài)如：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟氯烴化合物、臭氧等氣體對于來自太陽的短波輻射幾乎是透明的，對于從地面射出的長波輻射強烈吸收，使地表輻射的熱量留在了大氣層內(nèi)，提高了地表的溫度，稱為“溫室效應(yīng)”。7/20/202310.二、臭氧層破壞

在大氣污染以前，臭氧水平分布狀況變化很小。近幾十年來，由于環(huán)境污染，臭氧層的動態(tài)平衡遭到破壞，同溫層中臭氧濃度呈減少趨勢，地球上空出現(xiàn)臭氧空洞，且臭氧空洞還在逐年擴(kuò)大三、生物多樣性銳減生物多樣性包括：⑴生態(tài)系統(tǒng)多樣性 ⑵物種多樣性 ⑶遺傳多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性最重要，它是物種和遺傳多樣性的保證

7/20/202311.四、水土流失水土流失已成為當(dāng)今世界重大的環(huán)境問題之一，對經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計，全世界目前水土流失面積達(dá)25億公頃，占全球耕地、林地和草地總面積的29%。水土流失包括“三大損失”和“六大危害”：⑴水分損失、洪澇災(zāi)害和旱災(zāi)交織⑵土壤損失導(dǎo)致土壤薄層化和泥砂淤積，生態(tài)災(zāi)難加劇。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）的統(tǒng)計，全球每年因水土流失而損失的土壤量達(dá)600億噸，如果以土層平均厚度1米計算，只需809年，全球耕地土壤將侵蝕殆盡⑶土壤養(yǎng)分損失導(dǎo)致土壤貧瘠化和河流鹽堿化、湖泊富營養(yǎng)化7/20/202312.五、土地退化和沙漠化土壤退化的根本原因是土壤侵蝕，常見的土壤侵蝕除上述的水土流失、土壤沙漠化外，還有地力衰退、土壤鹽堿化和沼澤化等。目前，全球范圍內(nèi)的土壤退化已威脅到生物圈的未來，對人類的生存構(gòu)成威脅。據(jù)統(tǒng)計，全世界土地養(yǎng)分虧缺的面積為29.9億ha，占陸地總面積的23%。中國的地力衰退地很嚴(yán)重，有2／3的耕地屬于中低產(chǎn)水平。7/20/202313.六、淡水資源短缺和水質(zhì)污染

我國水資源總量為2.8億m3,居世界第六位,人均占有量2340m3,排世界第109位,僅為世界人均占有量的1/4,被列為世界13個貧水國家之一。水利用率低下，以農(nóng)業(yè)為例，生產(chǎn)一噸糧食耗水1330m3，高出發(fā)達(dá)國家300-400m3。2005年1月份監(jiān)測顯示，長江、黃河、淮河等七大江河水系劣Ⅴ類水質(zhì)占28.4%。水污染已出現(xiàn)由支流向主干延伸、由城市向農(nóng)村蔓延、由地表水向地下水滲透、由陸地向海域發(fā)展的趨勢。七大水系主要污染指標(biāo)是高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和石油類。按污染程度由輕到重的次序是：珠江、長江、松花江、淮河、黃河、遼河和海河。7/20/202314.七、大氣污染和酸沉降目前，空氣污染和酸沉降危害難以控制。一是大氣污染愈演愈烈。據(jù)統(tǒng)計，全球二氧化硫的排放量1.5億噸，其中發(fā)達(dá)國家排放量有所下降，但氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧帕坑兴黾?。二是酸沉降加劇。廢氣、煙塵和粉塵污染了清潔的大氣，形成酸沉降。酸沉降主要有兩種方式：濕沉降（酸雨、酸雪、酸霧等）和干沉降（氣溶膠、懸浮微粒）。目前，世界上已出現(xiàn)三大酸沉降區(qū)，即北美、歐洲和我國西南部，并常出現(xiàn)超過了植物耐受極限(pH3.0～3.2)的酸沉降。7/20/202315.八、熱帶天然林消退占世界森林面積45%的熱帶林遭到了嚴(yán)重破壞。對全球生態(tài)環(huán)境和生物多樣將產(chǎn)生極大的影響。九、化學(xué)污染威脅人類健康農(nóng)藥、化肥、重金屬等化學(xué)污染，沿著食物鏈進(jìn)入人體，使人類疑難雜證增多，引發(fā)癌癥，影響人類生存。7/20/202316.十、正確認(rèn)識環(huán)境問題環(huán)境是人類生存所依賴的資源庫環(huán)境問題是社會發(fā)展進(jìn)步的產(chǎn)物環(huán)境問題是相互聯(lián)系和相互制約的（從循環(huán)角度去考慮）人類是解決環(huán)境問題的決定因素7/20/202317.生態(tài)學(xué)（Ecology）定義生態(tài)學(xué)（Ecology）是研究生物與其環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。“Ecology”來自希臘文“Oikos”(住所,棲息地)和“Logos”(學(xué)問，研究)，亦即生態(tài)學(xué)在創(chuàng)建之初就表達(dá)為研究生物有機(jī)體與其棲息場所之間相互關(guān)系的科學(xué)。上述生態(tài)學(xué)的定義是德國生物學(xué)家赫克爾（Haeckel,1866）首次提出的。這是生態(tài)學(xué)至今最為全面的定義。但是首先使用“Ecology”一詞學(xué)者是亨利.索瑞（HenryThoreau,1858)。第三節(jié)環(huán)境生態(tài)學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展趨勢7/20/202318.生態(tài)學(xué)（Ecology）定義科學(xué)的自然史-英國生態(tài)學(xué)家-埃爾頓(CharlesElton,1927)生態(tài)學(xué)是研究生物的形態(tài)、生理和行為上的適應(yīng)性的科學(xué)—前蘇聯(lián)-克什卡洛夫（Кашкаров，1945）生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體的分布和多度的科學(xué)—澳大利亞-安德列沃斯（Andrewartha,1954）生態(tài)學(xué)是研究決定有機(jī)體的分布與多度的相互作用的科學(xué)-加拿大克雷伯斯（Krebs,1972,1978,1985）生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的科學(xué)—美國-奧德姆（Odum,E.,1959,1971）（生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)—FundamentalsofEcology,1971）生態(tài)學(xué)是研究生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)（馬世駿）7/20/202319.生態(tài)學(xué)研究對象

傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)要在有機(jī)體（Organism）、種群（Population）、群落（Community）和生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）水平上探索生命系統(tǒng)的奧秘。因此，生態(tài)學(xué)是以生物個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)甚至是生物圈（Biosphere）作為它的研究對象。

7/20/202320.

生態(tài)學(xué)的層次

分細(xì)組器個種群生生

子胞織官體群落態(tài)物

系

圈

統(tǒng)7/20/202321.生態(tài)學(xué)的分支

按生命層次：分子（基因）、細(xì)胞、器官、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、生物圈和全球生態(tài)學(xué)。生物分類：動物、植物、微生物、昆蟲、魚類等；按棲所：淡水、海洋、河口、陸地、森林、草地、荒漠等；邊緣科學(xué)：數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、生理生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)；應(yīng)用生態(tài)學(xué)：農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、污染生態(tài)學(xué)等。7/20/202322.景觀及生物圈水平的生態(tài)學(xué)景觀(Landscape)和景觀生態(tài)學(xué)(Landscapeecology)景觀:由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)區(qū)域(heterogeneousarea),這些生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成景觀中明顯的斑塊(patches),這些斑塊稱景觀要素(landscapeelements)。景觀生態(tài)學(xué):研究景觀結(jié)構(gòu)及其過程(landscapestructureandprocesses)的科學(xué)。生物圈(biosphere)和全球生態(tài)學(xué)(Globalecology)生物圈:地球上全部生物和一切適合于生物棲息的場所。它包括巖圈（lithosphere）的上層、全部水圈（hydrosphere）和大氣圈（atmosphere）的下層。全球生態(tài)學(xué):研究生命系統(tǒng)和行星系統(tǒng)相互關(guān)系的科學(xué)。7/20/202323.生態(tài)學(xué)的發(fā)展史生態(tài)學(xué)的萌芽時期（公元16世紀(jì)以前）

生態(tài)學(xué)的建立時期（公元17世紀(jì)至19世紀(jì)）生態(tài)學(xué)的鞏固時期（20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代）

現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時期（20世紀(jì)60年代至今）7/20/202324.生態(tài)學(xué)的萌芽時期以古代思想家、農(nóng)學(xué)家對生物環(huán)境相互關(guān)系的樸素的整體觀為特點。7/20/202325.生態(tài)學(xué)的建立時期歐洲文藝復(fù)興時期開始，歐洲科學(xué)探索活動再度興起，崇尚科學(xué)調(diào)查與科學(xué)實驗。一些生態(tài)學(xué)的理論開始形成。生態(tài)學(xué)達(dá)到一呼即出的境地。1866年Heackel提出Ecology一詞，并首次明確生態(tài)學(xué)的定義。7/20/202326.生態(tài)學(xué)的鞏固時期這一時期是生態(tài)學(xué)理論形成、生物種群和群落由定性向定量描述、生態(tài)學(xué)實驗方法發(fā)展的輝煌時期。形成幾個著名的生態(tài)學(xué)派（四大學(xué)派）。北歐學(xué)派：由瑞典烏普薩拉（Uppsala）大學(xué)的R.Sernauder創(chuàng)建。以注重群落分析為特點。法瑞學(xué)派：代表人為J.Braun-Blanquet.把植物群落生態(tài)學(xué)稱為“植物社會學(xué)”，用特征種和區(qū)別種劃分群落類型，建立嚴(yán)密的植被等級分類系統(tǒng)。常被稱為植被區(qū)系學(xué)派。1953年后，與北歐學(xué)派合流，被稱為西歐學(xué)派或大陸學(xué)派。英美學(xué)派：代表人為F.E.Clements和A.G.Transley,以研究植物群落演替和創(chuàng)建頂極群落著名。前蘇聯(lián)學(xué)派：注重建群種和優(yōu)勢種，重視植被生態(tài)、植被地理與植被制圖工作。

7/20/202327.現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時期研究層次上向宏觀和微觀兩極發(fā)展：生態(tài)學(xué)的研究層次已囊括了分子、基因、個體直到整個生物圈。研究手段的更新：自計電子儀、同位素示蹤、穩(wěn)定性同位素、“3S”（全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS））、生態(tài)建模，系統(tǒng)論引入生態(tài)學(xué)。研究范圍的拓展：結(jié)合人類活動對生態(tài)過程的影響,從純自然現(xiàn)象研究擴(kuò)展到自然-經(jīng)濟(jì)-社會復(fù)合系統(tǒng)的研究.7/20/202328.環(huán)境生態(tài)學(xué)的目的任務(wù)環(huán)境生態(tài)學(xué)的目的是指導(dǎo)人與生物圈（既自然、資源與環(huán)境）的協(xié)調(diào)與發(fā)展。

7/20/202329.環(huán)境生態(tài)學(xué)主要研究領(lǐng)域1、人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在變化機(jī)理和規(guī)律自然生態(tài)系統(tǒng)受到人為的外界干擾后，將會產(chǎn)生一系列的反應(yīng)和變化。在這一過程中，有哪些內(nèi)在規(guī)律；干擾效應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)不同組分間是如何相互作用的；出現(xiàn)了哪些生態(tài)效應(yīng)以及如何影響到人類，包括各種污染物在各類生態(tài)系統(tǒng)中的行為變化規(guī)律和危害方式。2、生態(tài)系統(tǒng)受損程度的判斷物理學(xué)、化學(xué)和生態(tài)學(xué)方法是環(huán)境質(zhì)量評價和預(yù)測常用的三個最基本的手段，科