應(yīng)用生態(tài)學(xué)-生態(tài)學(xué)ppt課件

1、2021/1/28,第十四章 應(yīng)用生態(tài)學(xué),參考文獻(xiàn) 思考題,1 環(huán)境污染及其監(jiān)測 2 生物資源管理 3 生態(tài)環(huán)境規(guī)劃與管理,2021/1/28,1 環(huán)境污染及其監(jiān)測,環(huán)境污染 環(huán)境監(jiān)測和風(fēng)險評價,2021/1/28,環(huán)境污染,環(huán)境污染（environmental pollution）是指人類活動使環(huán)境要素或其狀態(tài)發(fā)生了變化，從而使環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及人類的正常生活條件的現(xiàn)象。常見的環(huán)境污染有： 空氣污染(air pollution) 酸雨(acid rain) 水污染(water pollution) 土壤污染,2021/1/28,空氣污染(air pollution

2、,空氣污染是由人類活動直接或間接引起天然與合成有害物質(zhì)向大氣的排放。污染物直接排放到大氣中稱初級污染物，在太陽電磁輻射的影響下，在空氣中由其他污染物制造出來，稱次級污染物。主要的空氣污染物有：二氧化硫、固體顆粒、二氧化氮、碳?xì)浠衔?、一氧化碳、臭氧、硫化氫、氟化物、一氧化氮、鉛、汞。 空氣污染物對人及整個自然界有重要的影響。造成環(huán)境不舒適，腐蝕雕塑，破壞公共設(shè)施；防礙人類和其他生物的健康，同時改變氣候以及土壤、湖泊和河流的化學(xué)性質(zhì),2021/1/28,酸雨(acid rain,酸雨( acid rain )和酸沉降(acid deposition): 酸雨（1972，英國化學(xué)家R. A. Sm

3、ith提出）是指雨水中含有一定數(shù)量本性物質(zhì)(硫酸、硝酸、鹽酸等)的自然降水現(xiàn)象。大氣中形成酸的物質(zhì)以雨、雪、雹和霧等形式從空氣中沉降下來，其pH值一般都小于5.6，這種現(xiàn)象稱酸沉降。 酸沉降對動物、植物以及森林有明顯的損害；改變了土壤和湖泊的pH值，同時本酸化會導(dǎo)致有毒金屬（汞和鋁等）從土壤和沉積物中釋放出來,2021/1/28,水污染(water pollution,水污染是指由于人類活動而排放的污染物進(jìn)入水體，使水體及其底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，從而防礙了對水體的利用，這種現(xiàn)象稱水污染。 水體污染物可分為生物體、可溶性化學(xué)物質(zhì)、不溶性化學(xué)物質(zhì)和熱四類。 水污染危害： 有

4、毒物對生物的直接毒害，不溶性固體降低水的質(zhì)量； 水中有害生物導(dǎo)致水傳播疾病的流行； 水中有機質(zhì)引起水體的富營養(yǎng)化 ，引起水體生物耗氧（BOD）和化學(xué)耗氧量（COD）增加； 水中有毒物質(zhì)如重多屬和多氯聯(lián)苯等在食物鏈上的生物放大作用，使生物體的酶活性受影響； 工業(yè)余熱通過多種途徑影響水生生物,2021/1/28,2021/1/28,2021/1/28,環(huán)境監(jiān)測和風(fēng)險評價,生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容及特點 生態(tài)監(jiān)測的原理和方法 風(fēng)險評價,2021/1/28,生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容及特點,環(huán)境監(jiān)測(environmental monitoring): 研究和監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量。其手段有化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、地球物理、地

5、球化學(xué)等，因此其內(nèi)容有化學(xué)監(jiān)測、物理監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、地球物理化學(xué)監(jiān)測等。 生態(tài)監(jiān)測(ecological monitoring): 利用生命系統(tǒng)各層次對自然或人為因素引起環(huán)境變化的反應(yīng)來判定環(huán)境質(zhì)量。 生態(tài)監(jiān)測的特點： 能綜合地反映環(huán)境質(zhì)量狀況； 具有連續(xù)監(jiān)測的功能； 具有多功能； 監(jiān)測靈敏度高,2021/1/28,生態(tài)監(jiān)測的原理和方法,生態(tài)監(jiān)測的原理 生態(tài)監(jiān)測的方法,2021/1/28,生態(tài)監(jiān)測的原理,生物與環(huán)境之間相互依存、相互影響、協(xié)同進(jìn)化。 生物與環(huán)境相互補償、協(xié)同發(fā)展是在自然界長期發(fā)展過程中形成的，生物的變化是某一區(qū)域內(nèi)環(huán)境變化的一個組成部分，因此，生態(tài)學(xué)上個體、種群、群落

6、和生態(tài)系統(tǒng)各組織層次的生物變化可以作為環(huán)境改變的指示和象征,2021/1/28,生態(tài)監(jiān)測的方法,個體和種群水平 指示生物法（indicator organism） 群落和生態(tài)系統(tǒng)水平 污水生物系統(tǒng)法（saprobien system） PFU(聚氨酯泡沫塑料塊)法(polyurethane foam unit) 生物指數(shù)法（biotic index） 生物測試（bioassay,2021/1/28,指示生物法,指示生物法是指用指示生物來監(jiān)測環(huán)境狀況的一種方法。指示生物(indicator organism)是一些對環(huán)境中的某些物質(zhì)，包括污染物的作用或環(huán)境條件的改變能較敏感和快速地產(chǎn)生明顯反應(yīng)的

7、生物。通過其所作的反應(yīng)可了解環(huán)境的現(xiàn)狀和變化，起“預(yù)警”功能。 指示生物的基本特征： 對干擾作用反應(yīng)敏感且健康； 具有代表性； 對干擾作用的反應(yīng)個體間的差異小、重現(xiàn)性高； 具有多功能。 常用的指示生物：紫花苜蓿（SO2），地衣和苔蘚（SO2、氟化物），菜豆、煙草 （O3）等,2021/1/28,污水生物系統(tǒng)法,污水生物系統(tǒng)法是由Kolkwiz 和 Marsson 1909年提出，后經(jīng)完善的一種用于河流污染、尤其是有機污染的一種監(jiān)測方法。 由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程里會發(fā)生自凈過程，即隨著河水污染程度的逐漸減輕，生物的種類組成也隨之發(fā)生變化，在不同的河段將出現(xiàn)不同的物種。 根據(jù)生物

8、種類組成將河流劃分為多污帶、-污染帶、-污染帶和寡污染帶。各污染帶都有各自的物理、化學(xué)和生物的特征 。 亦可用群落中優(yōu)勢種群來劃分污染帶,2021/1/28,PFU法,PFU法是用取氨酯泡沫塑料塊采集水域中微生物和測定其群集速度來監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量狀況的一種方法。1969年由美國弗吉尼亞工程學(xué)院和弗吉尼亞州立大學(xué)環(huán)境研究中心的Cairns 等人1969年創(chuàng)立的。國內(nèi)自80年代起將這種方法用于污染水體的監(jiān)測和評價。 PFU法的原理是島嶼生物學(xué)原理，即原生動物集群過程實際上是集群速度隨著種類上升而下降的過程，二者的交叉點就是種數(shù)的平衡點。達(dá)到平衡點的時間取決于環(huán)境條件。 PFU法的優(yōu)點：使監(jiān)測水平

9、提高到了群落層次，使監(jiān)測更符合客觀事實和真實環(huán)境；簡便易行,2021/1/28,生物指數(shù)法,生物指數(shù)法是指用數(shù)學(xué)公式反映生物群落結(jié)構(gòu)變化，以評價環(huán)境質(zhì)量。常用的有： 生物指數(shù)（BI）2nA+nB, n為底棲大型無脊椎動物的種類數(shù)， A為敏感種類數(shù)，B為耐污染種類數(shù)。 污染生物指數(shù)顫蚓類的個體數(shù)量底棲動物個體數(shù)量100 硅藻指數(shù)（2AB2C）（ABC）100，A為不耐污染的種類數(shù)；B為對有機污染耐力強的種類數(shù)；C為在污染區(qū)內(nèi)獨有的種類數(shù),2021/1/28,生物測試,生物測試又稱生物測定或生物檢試，是利用生物受到污染物質(zhì)的毒害所產(chǎn)生的生理機能等變化測試污染狀況的方法。 毒性試驗 急性毒性試驗 慢

10、性毒性試驗 致突變檢測 微核技術(shù)：細(xì)胞分裂過程中染色體進(jìn)行復(fù)制時，如果受到外界誘變因子作用，就會產(chǎn)生一些游離的染色體片斷，形成包膜，變成大小不等的小球體，這就是微核。利用細(xì)胞減數(shù)分裂四分體時期出現(xiàn)的微核來指示環(huán)境污染的方法稱微核技術(shù),2021/1/28,生態(tài)風(fēng)險評估,生態(tài)風(fēng)險評估是利用生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)及毒理學(xué)的知識，定量地確定環(huán)境危害對人類的負(fù)效應(yīng)的概率及其強度的過程。 生態(tài)風(fēng)險評價的步驟,2021/1/28,生態(tài)風(fēng)險評估的步驟,生態(tài)風(fēng)險評估,問題的形成,分析過程,風(fēng)險源評估,效應(yīng)評估,風(fēng)險特征化,風(fēng)險管理,2021/1/28,2 生物資源的管理,生物多樣性及其保育 生物資源管理 人口管理,2

11、021/1/28,生物多樣性及其保育,生物多樣性 生物多樣性的價值 生物多樣性的現(xiàn)狀 生物多樣性喪失的原因 生物多樣性的保育對策,2021/1/28,生物多樣性,生物多樣性(biodiversity): 生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和。它包括數(shù)以百萬計的動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與生存環(huán)境形成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。 包括四個層次: 遺傳多樣性（基因多樣性） 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性 景觀多樣性,2021/1/28,遺傳多樣性,指種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群間和同一種群內(nèi)的遺傳變異。 其測度包括三個方面，即染色體多態(tài)性、蛋白質(zhì)多

12、態(tài)性和DNA多態(tài)性,2021/1/28,物種多樣性,指物種水平的多樣性，即一個地區(qū)內(nèi)物種的多樣化，主要是從分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和生物地理學(xué)角度對一定區(qū)域內(nèi)物種的狀況進(jìn)行研究,2021/1/28,生態(tài)系統(tǒng)多樣性,指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差異、生態(tài)過程變化的多樣性。 生態(tài)多樣性指數(shù)可分為: 多性指數(shù) 多樣性指數(shù) 多樣性指數(shù),2021/1/28,景觀多樣性,指不同類型的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的景觀在空間結(jié)構(gòu)、功能機制和時間動態(tài)方面的多樣化或變異性,2021/1/28,生物多樣性的價值,直接價值：為人類提供了基本食物、纖維、藥物和燃料和建材等 間接價值：表現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的服

13、務(wù)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 能量固定； 調(diào)節(jié)氣候； 調(diào)節(jié)水文； 保護(hù)土壤； 貯存必須的營養(yǎng)元素，促進(jìn)元素循環(huán)； 維持進(jìn)化過程； 對污染物質(zhì)吸收和分解作用； 娛樂美學(xué)、社會文化、教育、精神及歷史方面具有重要價值,2021/1/28,生物多樣性的現(xiàn)狀,生物多樣性的豐富程度：世界上的物種估計有500萬到3000萬種，已定名的為140170萬種。中國是世界上物種最豐富的國這之一，中國的物種數(shù)約占世界物種總數(shù)的10。中國的特有種十分豐富，以維管植物、哺乳類和鳥類計算，僅次于印度尼西亞，居亞洲第二。 生物多樣性的受威脅現(xiàn)狀：Schopf認(rèn)為生物物種的壽命是20萬年，地球上有4000種哺乳動物，如果以40

14、00個哺乳動物種作為平衡點，那么每50年就有一個物種滅絕。二十世紀(jì)內(nèi)，每年滅絕0.27種哺乳動物，每4年有一個物種。滅絕速率為自然滅絕的近13倍,2021/1/28,生物多樣性喪失的原因,引起生物多樣性喪失的主要原因有： 棲息地喪失和片斷化； 掠奪式的過度利用； 環(huán)境污染； 工業(yè)化的農(nóng)業(yè)和林業(yè)； 外來種的引入； 全球氣候變化,2021/1/28,生物多樣性的保育對策,保護(hù)公約和立法 建立自然保護(hù)區(qū)和國家公園 遷地保護(hù) 種子庫和基因資源庫 退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù) 生物多樣性的監(jiān)測,2021/1/28,保護(hù)公約,國際生物多樣性保護(hù)公約：1992年6月在巴西首都里約熱內(nèi)盧召開了地球最高級會議，聯(lián)合國環(huán)境

15、與發(fā)展大會，通過了國際生物多樣性公約，確立了生物多樣性保護(hù)的重要地位，152個國家在公約上簽字。5月22日世界生物多樣性日。 保育對策應(yīng)該包括全球、國家、地區(qū)和地方的一系列不同層次。 國際級對策保護(hù)全球受威脅生態(tài)系統(tǒng)，由IUCN (International Union for Conservation of Nature)牽頭。成功的措施是瀕危野生動植物物種國際貿(mào)易公約（CITES）以及南極協(xié)議（Antarctic Treaty,1992）。 國家級對策由政府組織安排和通過立法執(zhí)行，如保護(hù)區(qū)的建立,2021/1/28,生物資源管理,有益生物種群的產(chǎn)量 有害生物的防治與管理,2021/1/28

16、,有益生物種群的產(chǎn)量,最大持續(xù)產(chǎn)量原理： dN/dt = rN(K-N)K 當(dāng)NK2時， dN/dt 最大， d(K/2)/dt = rK/4 Graham(1935)認(rèn)為： 在漁業(yè)生產(chǎn)中，dN/dt可以看成是可供捕撈而不影響資源種群大小的“剩余生產(chǎn)”。要使種群維持最大的產(chǎn)量（MSY） ，就應(yīng)該使資源種群保持在N K2的水平。此時, MSY rK/4。 最大持續(xù)生產(chǎn)量在生產(chǎn)實踐具有重要的意義,2021/1/28,最大持續(xù)產(chǎn)量原理,K2,K2,B,A,b,a,N,K,N,dNdt,MSY,MSY,dNdt,NMSY,2021/1/28,最大持續(xù)生產(chǎn)量的生產(chǎn)實踐意義,假如一個未受人類利用的資源種群

17、數(shù)量是穩(wěn)定的，那么在按最大持續(xù)產(chǎn)量的策略進(jìn)行捕獵前，首先要將種群的數(shù)量降低，降低以后才能使種群增長率提高，才能有持續(xù)產(chǎn)量； 種群數(shù)量降低到每一水平，都有一個相應(yīng)的持續(xù)產(chǎn)量，這個持續(xù)產(chǎn)量等于該數(shù)量水平（N）下的增加量dN/dt; 每一個持續(xù)產(chǎn)量都有相應(yīng)的兩個種群數(shù)量能提供這個持續(xù)產(chǎn)量； 只有在一個種群數(shù)量水平下，才能有最大持續(xù)產(chǎn)量，理論上講，這個數(shù)量是N=K/2水平； 按邏輯斯諦增長數(shù)學(xué)模型的原理，最大持續(xù)產(chǎn)量MYS=rK/4,而能提供最大持續(xù)產(chǎn)量的種群數(shù)量N MYS K2,2021/1/28,有害生物的防治與管理,有害生物(pest)：與人類競爭食物或遮蔽所、傳播病原體、以人類為食或用不同的方

18、法威脅人類健康、舒適或安寧的生物。 防治的原理：防治有害生物的過程往往成為一個獵取“持續(xù)產(chǎn)量”的過程，因此，如果每年去除一個“最大待續(xù)產(chǎn)量”，那么既不能將危害動物種群消來掉，也不能把它的數(shù)量壓到K2的水平以下，所以，只有當(dāng)每年的去除數(shù)量大于“最大持續(xù)產(chǎn)量”，才能使種群趨向滅亡。 防治目標(biāo)：降低有害生物到某一水平，在這個水平上進(jìn)一步降低是無利可圖的。 防治類型：化學(xué)防治、生物防治、基因防治、物理防治、綜合防治,2021/1/28,有害生物防治的利益和代價模型,成 本 或 價 值,有害生物密度,防治成本,作物價值,防治利益,2021/1/28,人口管理,人口增長模型 人口控制對策和人口問題,202

19、1/1/28,人口增長模型,馬爾薩斯的人口理論 Hale-Malthus增長典線 人口預(yù)測,2021/1/28,馬爾薩斯的人口理論,1824年，馬爾薩斯認(rèn)為，假如植物或動物不受營養(yǎng)不良、饑荒或疾病等自然力（環(huán)境阻力）的限制，它們則能充分地利用其生物潛能，而以不可想象的速度進(jìn)行繁殖增長。 而這一點上人類與植物或動物將無任何區(qū)別。人口將按幾何級數(shù)方式增長，而生活資料的生產(chǎn)將按算術(shù)方式增長。 因此，倘若人類不能自動限制其繁殖力的話，則將由外界以饑餓和戰(zhàn)爭來實現(xiàn)這種限制。 生物學(xué)家同意該理論的前半部分,2021/1/28,Hale-Malthus增長曲線,Hale 1677年就指出人口增加有呈幾何增長

20、的趨勢 Verhurst 1838年假設(shè)環(huán)境因素數(shù)量為一定時，種群在無限空間中世代連續(xù)的增長可成立一個方程式，dN/dt=rN（Malthusian eqation）, 那么，Nt=N0ert ,增長典線呈“J”型，稱Hale-Malthus增長典線,2021/1/28,人口預(yù)測,人口加倍所需的時間 Nt=N0ert NtN0=ert ， NtN02 ert2 t=ln2/r, 我國19491978年的人口增長率為19.5%, t35年，即我國解放后人口加倍的時間為35年。 世界人口加倍的時間是34.7年，2010年世界人口將達(dá)到80億,2021/1/28,人口控制對策和人口問題,人口的控制對

21、策：計劃生育。由Nt=N0ert 可知，實行晚婚晚育，減少育齡婦女的生育次數(shù)。 人口增長帶來的問題 人口和經(jīng)濟發(fā)展。由于糧食生產(chǎn)和人口分布不均勻，人口增長造成耕地、糧食等資源利用壓力增加。 人口的老齡化。人口中，60歲以上的人占10，65歲以上人口占7以上即為老齡型人口。 我國控制人口增長中的兩個重要問題： 控制人口決策 提高人口素質(zhì),2021/1/28,3 生態(tài)環(huán)境規(guī)劃與管理,可持續(xù)發(fā)展 環(huán)境規(guī)劃 生態(tài)規(guī)劃 生態(tài)環(huán)境治理,2021/1/28,可持續(xù)發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展(sustainable development)：既能滿足當(dāng)代的需求，又不對后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展,2021/1/

22、28,環(huán)境規(guī)劃,環(huán)境規(guī)劃也稱環(huán)境保護(hù)規(guī)劃，強調(diào)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)大氣水體、噪聲及固廢等環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測、評價和調(diào)控管理,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃,生態(tài)規(guī)劃的概念 生態(tài)規(guī)劃的原則 生態(tài)規(guī)劃的內(nèi)容 生態(tài)規(guī)劃的步驟,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃的概念,生態(tài)規(guī)劃：強調(diào)運用生態(tài)系統(tǒng)整體優(yōu)化觀點，對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)的人工生態(tài)因子（如土地利用狀況、產(chǎn)業(yè)布局狀況、環(huán)境污染狀況、人口密度和分布以及建筑、橋梁、道路、城市管線基礎(chǔ)設(shè)施分布等）和自然生態(tài)因子（氣候、水系、地形地貌、生物多樣性、資源狀況等）的動態(tài)變化過程和相互作用特征都應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾?，研究物質(zhì)循環(huán)和能量流動的途徑，進(jìn)而提出資源合理開發(fā)利用，環(huán)境保護(hù)和

23、生態(tài)建設(shè)的規(guī)劃對策。其目的在于區(qū)域與城市生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，保持人與自然、人與環(huán)境關(guān)系的持續(xù)共生，協(xié)調(diào)發(fā)展，追求社會的文明、經(jīng)濟的高效和生態(tài)環(huán)境的和諧,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃的原則,整體優(yōu)化原則 趨適開拓原則 協(xié)調(diào)共生原則 區(qū)域分異原則 生態(tài)平衡原則 高效和諧原則 可待續(xù)發(fā)展原則,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃的內(nèi)容,生態(tài)要素的調(diào)查與評價 環(huán)境容量和生態(tài)適宜度分析 評價指標(biāo)體系的建立及規(guī)劃目標(biāo)的研究 生態(tài)功能區(qū)劃與土地利用布局 環(huán)境保護(hù)規(guī)劃 人口適宜容量規(guī)劃 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與布局調(diào)整規(guī)劃 園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃 資源利用與保護(hù)規(guī)劃 生態(tài)規(guī)劃管理對策,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃的步驟國外生態(tài)規(guī)劃的技術(shù)

24、路線,資源管理生態(tài)規(guī)劃(F. Steiner,1960s) : 確定規(guī)劃目標(biāo) 資源數(shù)據(jù)清單和分析 區(qū)域適宜度分析 方案選擇 規(guī)劃方案實施 規(guī)劃執(zhí)行 方案評價 。 McHarg生態(tài)規(guī)劃法（I.L. McHarg ,1969）：確定規(guī)劃范圍和規(guī)劃目標(biāo) 廣泛搜集規(guī)劃區(qū)域的自然與人文資料（包括地理、地質(zhì)、氣候、土壤、野生動物、自然景觀、土地利用、人口、交通、文化、人的價值觀調(diào)查），并分別描繪在地圖上 根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)綜合分析，提取在第二步所收集的資料 對各主要因素及各種資源開發(fā)（利用）方式進(jìn)行適宜度分析，確定適應(yīng)性等級 綜合適應(yīng)性圖的建立,2021/1/28,生態(tài)規(guī)劃的步驟國內(nèi)生態(tài)規(guī)劃的技術(shù)路線,規(guī)劃、環(huán)保業(yè)務(wù)部門,規(guī)劃設(shè)計、籌備階段,政府決策部門,氣