第二章 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

第二章

生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的基本概念及類型

一、生態(tài)系統(tǒng)的概念環(huán)境的范圍與生態(tài)學(xué)的層次生態(tài)學(xué)的層次從個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)到整個(gè)生物圈逐級(jí)放大，其涉及到的環(huán)境范圍也越來越廣。在一定環(huán)境中的一群同種生物個(gè)體稱為種群。

環(huán)境的范圍與生態(tài)學(xué)的層次在一個(gè)特定的環(huán)境區(qū)域內(nèi)生存的多種不同的種群便組成為群落。熱帶雨林分布在亞洲東南部、非洲中部和西部以及南美洲和大洋洲以北赤道附近。

垂直分布明顯生物種類多

高大常綠喬木、灌木層、草本層、藤本植物 靈長類、鳥類、各種昆蟲地球上的主要群落類型

稀樹草原主要分布在非洲、南美洲和大洋洲的熱帶季節(jié)性干旱地區(qū)。

大量草本植物、有些散生矮小的小片闊葉叢林草食性動(dòng)物和肉食性動(dòng)物、鳥類、爬行動(dòng)物周期性的雨季和旱季地球上的主要群落類型

沙漠：非洲的撒哈拉沙漠、中東的阿拉伯沙漠和中國的戈壁沙漠呈不連續(xù)的條狀分布橫貫非洲和亞洲大陸

地球上的主要群落類型

年降雨量少，溫差大植被少：仙人掌、仙人球動(dòng)物種類少：駱駝、黃羊、沙漠兔等動(dòng)植物發(fā)育了適應(yīng)干旱少水的特殊機(jī)能極地冰原主要位于北極地區(qū)，那里終年冰雪覆蓋，動(dòng)物僅有北極熊、企鵝等少數(shù)以海洋動(dòng)物為食物的極端耐寒性種類。

地球上的主要群落類型

灌木林主要發(fā)生在中緯度靠近海岸的地區(qū)，氣候特征為冬季多雨，夏季干熱。致密常綠的矮生灌木為優(yōu)勢種群。

地球上的主要群落類型

溫帶草原主要分布在歐亞大陸、南美洲、北美，中國黃河中游、內(nèi)蒙古和東北大興安嶺以西，屬于溫帶大陸性氣候地區(qū)旱生草本植物群落。地球上的主要群落類型

溫帶草原喬木很少，以草本植物為主。代表動(dòng)物有羚羊、黃羊和各種鼠類等。

溫帶落葉林主要分布在北美、西歐、中歐的溫帶濕潤海洋性氣候地區(qū)，中國的華北和東北沿海地區(qū)也有分布。

地球上的主要群落類型

濕度高，四季分明，雨水集中在夏季。以闊葉喬木為主，樹種多，林下分布各種灌木和闊葉草本植物。優(yōu)勢草食性動(dòng)物是鹿，優(yōu)勢肉食性動(dòng)物為黑熊。多種多樣的鳥類、爬行類動(dòng)物和昆蟲等針葉林主要由常綠的針葉樹如松、杉、柏等樹種所組成，大部分分布在北半球高緯度的溫帶到亞寒帶地區(qū)。

地球上的主要群落類型

林下植被不發(fā)達(dá)，地表常被枯枝落葉所覆蓋。動(dòng)物種類較多，如野雞、松鼠、鹿、狼、熊和各種鳥類。針葉林中昆蟲的種類也很多。凍原又稱為苔原，分布于北極圈以南環(huán)繞北冰洋的嚴(yán)寒地帶），大約占地球陸地面積的20%。

地球上的主要群落類型

氣候嚴(yán)寒，降雨少，凍原區(qū)的土壤終年凍結(jié)。沒有樹木，典型植物是地衣，偶然有很矮小的植物和苔草。動(dòng)物也較少，有馴鹿、麝牛、旅鼠、北極狐和狼等。淡水生物群落包括溪流、河流、池塘、湖泊和沼澤等類型。

地球上的主要群落類型

植物包括浮游藻類、漂浮植物和挺水植物動(dòng)物包括各種蛤、蚌、魚、蝦等。

一些爬行類和兩棲類動(dòng)物大都棲息在沿岸地帶。海洋生物群落根據(jù)位置和海水的深度分為海岸帶、淺海帶、遠(yuǎn)洋帶和海底帶等類型。地球上的主要群落類型

不同的海洋帶分布的海藻類植物和海洋動(dòng)物的類群差別很大。例：兩種藻類競爭利用同一種營養(yǎng)鹽。微藻生長速率及其營養(yǎng)吸收速率在營養(yǎng)鹽濃度增大到一定程度時(shí)有飽和現(xiàn)象。

群落內(nèi)生物之間的相互關(guān)系

競爭、捕食、寄生和共生4種主要類型?？赡艽嬖谝韵聽顟B(tài)：互惠，一方受益一方無害，一方受益一方有害，一方有害一方無益，雙方都有害，對(duì)雙方既無害也無益。生活在同一區(qū)域的兩個(gè)物種如果利用相同的資源，它們便形成了競爭的關(guān)系。群落內(nèi)生物之間的相互關(guān)系

生活在同一環(huán)境中的兩種微藻同時(shí)競爭利用某一種營養(yǎng)鹽時(shí)可能出現(xiàn)的結(jié)果：由于對(duì)資源不平等的利用，兩個(gè)物種競爭的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致競爭利用資源能力較弱的物種種群數(shù)量下降，激烈的競爭甚至可導(dǎo)致一個(gè)物種從該區(qū)域完全被排除。捕食也是群落中普遍存在的種群間的一種相互關(guān)系。

群落內(nèi)生物之間的相互關(guān)系

寄生是指一種生物生存于另一種生物的體內(nèi)或體表并從中獲利。共生是另一類種群間互利的相互關(guān)系，這種互利的關(guān)系被固定以后，如果失去一方，另一方便不能生存，例如地衣就是藻類和真菌的共生體。群落中物種的相互關(guān)系和相互作用還包括互惠、共棲、抗生等多種形式。群落的演替和擾動(dòng)群落是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。湖泊的演替、群落的擾動(dòng)、次生演替群落的演替與生物的進(jìn)化是一個(gè)協(xié)同的過程，其間穿插著生物多樣性的變化。一種群落取代另一種群落的過程稱為群落的演替或生態(tài)演替，演替達(dá)到的最終相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，就是頂級(jí)群落。只要?dú)夂驐l件合適，從裸露的巖石最終演變到出現(xiàn)頂級(jí)群落通常要經(jīng)歷地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段和森林階段。這一自然發(fā)生的完整過程稱為初生演替。3．生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是指在自然界的一定空間內(nèi)，生物與環(huán)境構(gòu)成統(tǒng)一整體，在這個(gè)統(tǒng)一整體中，生物與環(huán)境之間相互影響，相互制約，不斷演變，并在—定時(shí)期內(nèi)處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)平衡狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的類型（按地理?xiàng)l件分類）生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)荒漠生態(tài)系統(tǒng)高山生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)凍原生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的層次從個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)到整個(gè)生物圈逐級(jí)放大，其涉及到的環(huán)境范圍也越來越廣。環(huán)境的范圍與生態(tài)學(xué)的層次在不同的生態(tài)系統(tǒng)中，各種生命通過一張極其復(fù)雜的食物網(wǎng)來獲取和傳遞太陽的能量，同時(shí)完成物質(zhì)的循環(huán)。全球生態(tài)系統(tǒng)的總和稱為生物圈。

生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖氣候因子降雨和濕度影響著生物的生長、發(fā)育、行為和壽命。

全球的氣候特征主要是由太陽能的輸入和地球在宇宙中的運(yùn)動(dòng)決定的。地球表面各處太陽光照不均衡。

氣候因子6類氣候區(qū)全球大陸不同地區(qū)的氣候類型也有該地區(qū)的生物群落型（9種陸生生物群落型）大雁東南飛環(huán)境對(duì)生物習(xí)性和行為的影響動(dòng)物的許多有規(guī)律的行為就是動(dòng)物適應(yīng)其環(huán)境定向進(jìn)化的結(jié)果。動(dòng)物的許多復(fù)雜應(yīng)變行為體現(xiàn)了物種內(nèi)和物種間特殊的生態(tài)關(guān)系。東非的角馬群居生活并集體大規(guī)模遷移

二、生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)是生物群落與非生物因子通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)相互作用而構(gòu)成的生態(tài)集合體。

生態(tài)系統(tǒng)的共同特征包括：（1）生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部在一定范圍和限度下具有自我調(diào)節(jié)的能力，這種自我調(diào)節(jié)的能力與生物多樣性程度成正比；（2）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部始終處于運(yùn)動(dòng)之中，能量的流動(dòng)是單向的，物質(zhì)流動(dòng)是循環(huán)式的；（3）生態(tài)系統(tǒng)吸收的太陽能量一般都通過4~5個(gè)不同營養(yǎng)等級(jí)的生物進(jìn)行傳遞；（4）從地球上生物起源到現(xiàn)在，生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜的發(fā)育階段。生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

通過處于不同營養(yǎng)水平的生物之間的食物傳遞形成了一環(huán)套一環(huán)的鏈條式關(guān)系結(jié)構(gòu)，稱為食物鏈.生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)

在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生物往往并不只固定在一條食物鏈上，它們可以同時(shí)加入幾條食物鏈。生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)關(guān)系是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此稱為食物網(wǎng)。食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定；食物網(wǎng)越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動(dòng)或遭受毀滅。第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的功能

一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

二、與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

生態(tài)系統(tǒng)中總的有機(jī)體物質(zhì)稱為生物量。光合細(xì)菌和植物等生產(chǎn)者所制造的有機(jī)質(zhì)被稱為生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力。地球上總的初級(jí)生產(chǎn)力是一定的，因此，生態(tài)系統(tǒng)中的能量分配和利用也是有限度的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單一方向的。

輸入生態(tài)系統(tǒng)中的能量（太陽能）總是和生物有機(jī)體貯存、轉(zhuǎn)換的能量和釋放的熱量相等。

以熱的形式散失的能量不能再回到生態(tài)系統(tǒng)參與流動(dòng)和被利用生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)

由于通過食物鏈后能量的逐級(jí)損失，食物鏈中的能量也由下向上呈現(xiàn)下寬上窄的金字塔型，稱為能量金字塔

。從能量的角度考慮，生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放系統(tǒng)，不斷的能量輸入和能量的散失，使該開放系統(tǒng)維持一種穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)碳、氮、磷和水等許多與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)以多種形式—生物的或非生物的形式，原子的、分子的或生物大分子的形式等在自然界中循環(huán)，這些物質(zhì)的循環(huán)叫生物地球化學(xué)循環(huán)。（1）碳、氮、磷和水等都有一個(gè)非生物的庫；（2）有一些物質(zhì)的一部分可以完全通過地學(xué)過程進(jìn)行循環(huán)；（3）有些需要經(jīng)過微生物的加工才能被生物所利用；（4）微生物對(duì)各級(jí)別營養(yǎng)水平生物有機(jī)質(zhì)的分解作用是生物地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生態(tài)系統(tǒng)中所有物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)共同的特點(diǎn)：與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)水的循環(huán)水的循環(huán)涉及非生物過程和生物過程從陸地上看，凡是水的循環(huán)越活躍的地方，生命的活動(dòng)就越活躍與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)碳循環(huán)碳循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中具有特殊重要的作用每年海洋中浮游植物（包括藻類和光合細(xì)菌）和陸生植物通過光合作用將大量的無機(jī)碳轉(zhuǎn)化成為有機(jī)碳，這些有機(jī)碳在全球范圍的食物網(wǎng)中流動(dòng)。與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)氮循環(huán)固氮細(xì)菌的作用各類生物通過體內(nèi)的呼吸與氧化作用來分解蛋白質(zhì)等，使之轉(zhuǎn)變成NH3再排出體外。這些又可以再次被植物所吸收利用。與生命活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的物質(zhì)循環(huán)磷的循環(huán)植物一般只利用H2PO4-形式的磷陸地的異養(yǎng)動(dòng)物主要依靠攝食植物和其他動(dòng)物獲得其所需要的磷。

人口增長和生態(tài)環(huán)境的人口承載容量1999年世界人口突破了60億大關(guān)。到2050年將達(dá)到100多億

。從1800年到2000年間，中國人口增長總體上是按指數(shù)增長模型進(jìn)行的。按照中國人口戰(zhàn)略的第一個(gè)目標(biāo)，到2030年，將爭取實(shí)現(xiàn)人口數(shù)量的“零增長”第三節(jié)生態(tài)平衡土地資源壓力水資源壓力能源危機(jī)森林資源減少環(huán)境污染加劇資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化大氣中CO2捕捉熱量的方法與溫室類似，大氣中的二氧化碳能夠阻止地面向空間輻射熱量，導(dǎo)致大氣層增溫，形成了溫室效應(yīng)。資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化環(huán)境污染加劇許多化學(xué)物質(zhì)對(duì)食物鏈上的影響正在增強(qiáng)。例如DDT可以聚集在生物組織內(nèi)，特別是動(dòng)物的脂肪中。資源壓力及生態(tài)環(huán)境惡化環(huán)境污染加劇當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入人體后將增加人類患癌癥和其他疾病的可能性，并對(duì)大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長期影響

生態(tài)平衡和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的策略生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)與信息交流總是不斷地進(jìn)行著，在一定時(shí)間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物種類與數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，它們之間及它們與環(huán)境之間的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)與信息交流也保持穩(wěn)定，達(dá)到統(tǒng)一協(xié)調(diào)的狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)就叫生態(tài)平衡。生態(tài)平衡是動(dòng)態(tài)的和相對(duì)的平衡，其主要特征包括：（1）生物的種類和數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定；（2）物質(zhì)與能量的輸入和輸出保持相對(duì)的穩(wěn)定；（3）物質(zhì)與能量的循環(huán)與流動(dòng)保持合理的比例與速度；（4）生態(tài)系統(tǒng)具有良好的自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)平衡和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的策略人工改造的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。在人工生態(tài)系統(tǒng)中，病蟲害可以很容易找到并聚集在一小片地域上，接著在大量單一的動(dòng)植物種群中迅速傳播，造成嚴(yán)重的危害。最近大規(guī)模發(fā)生在歐洲等地的口蹄疫和瘋牛病，導(dǎo)致一些國家畜牧業(yè)遭到滅頂之災(zāi)，就是這樣例證

。保持一定比例的自然生態(tài)系統(tǒng)和維持全球整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡對(duì)人類是有利的。核心思想：建立在生態(tài)平衡和持續(xù)基礎(chǔ)上健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展總體策略的內(nèi)容包括人口、生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)3方面多項(xiàng)政策和行動(dòng)計(jì)劃。生態(tài)平衡和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的策略可持續(xù)發(fā)展的理論和戰(zhàn)略生態(tài)文明——在人類科學(xué)技術(shù)生態(tài)化水平上達(dá)到人與自然的真正和諧。第五節(jié)生態(tài)學(xué)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用一、應(yīng)用生態(tài)學(xué)及其研究內(nèi)容應(yīng)用生態(tài)學(xué)指的是將理論生態(tài)學(xué)研究的所得到的基本規(guī)律和關(guān)系應(yīng)用到生態(tài)保護(hù)、生態(tài)管理和生態(tài)建設(shè)的實(shí)踐中，使人類社會(huì)實(shí)踐符合自然生態(tài)規(guī)律，使人與自然和諧相處、協(xié)調(diào)發(fā)展。二、生物監(jiān)測（一）生物監(jiān)測生物監(jiān)測，也稱生物學(xué)監(jiān)測，是指利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)脅迫的反應(yīng)為指標(biāo)，即利用生物在各種污染環(huán)境下所發(fā)出的各種信息，來判斷環(huán)境污染狀況的一種手段。（二）生物監(jiān)測的特點(diǎn)1．綜合性和真實(shí)性２．長期性３．靈敏性４．簡單易行（三）生物監(jiān)測的類型按生物監(jiān)測的目的可分為：監(jiān)視性監(jiān)測、研究性監(jiān)測、特種目的監(jiān)測。按監(jiān)測對(duì)象，生物監(jiān)測可以分為三類，即大氣污染的生物監(jiān)測、水污染的生物監(jiān)測、土壤污染的生物監(jiān)測、水污染控制工程的生物監(jiān)測等。按生態(tài)水平，也可以將生物分為種群生態(tài)監(jiān)測和群落生態(tài)監(jiān)測等。三、生物防治（一）大氣污染的生物防治1．植物防治2．微生物處理（二）水體污染的生物防治1．好氧生物處理2．厭氧生物處理3．穩(wěn)定塘四、生態(tài)規(guī)劃（一）生態(tài)農(nóng)業(yè)1．家庭生態(tài)農(nóng)業(yè)模式（見圖2-1）2．農(nóng)場生態(tài)農(nóng)業(yè)模式（見圖2-2）3．區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)模式（二）生態(tài)工業(yè)（三）生態(tài)旅游（四）生態(tài)城市圖2-1家庭生態(tài)模式示意圖

沉淀池肉類加工廠沼氣池發(fā)電廠生產(chǎn)能源生活能源畜牧場氧化塘養(yǎng)魚塘有機(jī)肥料飼料廢渣廢液廢液廢渣廢水沼氣糞便畜產(chǎn)品農(nóng)田、森林固體廢物加工廠圖2-2馬雅農(nóng)場農(nóng)業(yè)生態(tài)模式五、生態(tài)修復(fù)一、生態(tài)修復(fù)的概念及原理（一）生態(tài)修復(fù)的定義生態(tài)修復(fù)（ecologicalremediation）是在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以生物修復(fù)為基礎(chǔ)，結(jié)合各種物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)措施，通過優(yōu)化組合，使之達(dá)到最佳效果和最低耗費(fèi)的一種綜合的修復(fù)污染環(huán)境的方法。

（二）生態(tài)修復(fù)的特點(diǎn)1．嚴(yán)格遵循循環(huán)再生、和諧共存、整體優(yōu)化、區(qū)域分異等生態(tài)學(xué)原理。2．影響因素多而復(fù)雜3．多學(xué)科交叉（三）生態(tài)修復(fù)的基本原理

生態(tài)修復(fù)的基本原理是通過生物、生態(tài)、工程的技術(shù)和方法，人為地改變和切斷生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子或過程，調(diào)整、配置優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部及外界的物質(zhì)、能量和信息等流動(dòng)過程和時(shí)空次序，使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)的潛力盡快成功地恢復(fù)到一定的或原有的乃至更高的水平。二、生態(tài)修復(fù)的意義及技術(shù)的發(fā)展

目前，理論和技術(shù)上可行的修復(fù)技術(shù)主要有植物修復(fù)、微生物修復(fù)、酶學(xué)修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)和各種聯(lián)合方式修復(fù)等幾大類。（一）物理修復(fù)及蒸汽浸提技術(shù)（二）化學(xué)修復(fù)及可滲化學(xué)活性柵技術(shù)（三）物理-化學(xué)修復(fù)技術(shù)（四）生物修復(fù)技術(shù)（五）植物修復(fù)技術(shù)

一、生物監(jiān)測二、生物評(píng)價(jià)三、生物凈化四、生態(tài)規(guī)劃五、生態(tài)農(nóng)業(yè)六、生態(tài)工業(yè)生態(tài)學(xué)規(guī)律在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用一、生物監(jiān)測含義：利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)進(jìn)行定期、定點(diǎn)分析與測定以闡明環(huán)境污染狀況的環(huán)境監(jiān)測方法。發(fā)展現(xiàn)狀：①國外對(duì)于植物與大氣污染的關(guān)系做了很多調(diào)查研究工作，已選出一批敏感的指示植物和抗性強(qiáng)的耐污植物。②中國近年來在環(huán)境污染調(diào)查中，也開展了生物監(jiān)測工作，例如對(duì)北京官廳水庫、湖北鴨兒湖、遼寧渾河等水體的生物監(jiān)測，利用魚血酶活力的變化反映水體污染，用底棲動(dòng)物監(jiān)測農(nóng)藥污染等，都取得一定成果。在利用植物監(jiān)測大氣污染方面，也進(jìn)行了大量研究。

手段（以大氣監(jiān)測為例）：①利用指示生物監(jiān)測大氣污染,主要是根據(jù)各種植物在大氣污染的環(huán)境中葉片上出現(xiàn)的傷害癥狀，對(duì)大氣污染作出定性和定量的判斷。②測定植物體內(nèi)污染物的含量，估測大氣污染狀況。③觀察植物的生理生化反應(yīng),如酶系統(tǒng)的變化、發(fā)芽率的降低等,對(duì)大氣污染的長期效應(yīng)作出判斷。④測定樹木的生長量和年輪等，估測大氣污染的現(xiàn)狀和歷史。⑤利用某些敏感植物（如地衣、苔蘚等）制成大氣污染植物監(jiān)測器，進(jìn)行定點(diǎn)觀測。指示生物：對(duì)環(huán)境中的污染物或某些因素能產(chǎn)生非一般性反應(yīng)或特殊信息的生物體。它可以將受到的各種影響以不同癥狀表現(xiàn)出來，以此表征環(huán)境質(zhì)量狀況。對(duì)某一環(huán)境特征具有某種指示特性的生物,則叫做這一環(huán)境特征的指示生物。它可分為水污染指示生物、大氣污染指示生物。

水污染指示生物是在一定水質(zhì)條件下生存，對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量的變化反應(yīng)敏感而被用來監(jiān)測和評(píng)價(jià)水體污染狀況的水生生物。顫蚓、紅蟲、搖蚊幼蟲、硅藻、小球藻、柵藻、水生維管束植物等。

水污染指示生物：顫蚓：環(huán)節(jié)動(dòng)物門寡毛綱顫蚓科動(dòng)物的統(tǒng)稱。這類動(dòng)物的身體細(xì)長，有體節(jié)和剛毛，通常生活在各種淡水水體的泥沙底質(zhì)中，前端藏在垂直突出的泥沙質(zhì)管子里，尾部露在水中搖曳，也常常盤繞成緊密的螺旋狀。顫蚓是河流、小溪、湖泊、池塘和河口底棲動(dòng)物的重要組成部分。紅蟲一種枝角類甲殼動(dòng)物，屬節(jié)肢動(dòng)物門，甲殼綱，鰓足亞綱，也稱魚蟲。紅蟲鎮(zhèn)江古運(yùn)河中大面積出現(xiàn)的紅蟲搖蚊幼蟲搖蚊幼蟲又名血蟲，在各類水體中都有廣泛的分布，其生物量常占水域底棲動(dòng)物總量的50%～90%，個(gè)體數(shù)量常極為眾多，棲息密度每平方米達(dá)到5萬只幼蟲的情況并不少見，因而成為水域生物量的重要組成部分。搖蚊搖蚊大量聚集橋邊是為了交配及將卵產(chǎn)在水里。搖蚊的成蟲刺吸器退化，不能叮人吸血，對(duì)人和牲畜沒有危害，無需滅殺。其成蟲、卵和幼蟲營養(yǎng)價(jià)值均很高，是魚類的優(yōu)良天然餌料。另外，搖蚊的幼蟲主要以水底有機(jī)物碎屑為食，且攝食量相當(dāng)可觀，對(duì)消除水體中的有機(jī)物污染具有一定作用。硅藻硅藻是一類具有色素體的單細(xì)胞植物，常由幾個(gè)或很多細(xì)胞個(gè)體連結(jié)成各式各樣的群體。硅藻的形態(tài)多種多樣。小球藻小球藻為綠藻門小球藻屬普生性單細(xì)胞綠藻，是一種球形單細(xì)胞淡水藻類，直徑3～8微米，是地球上最早的生命之一,出現(xiàn)在20多億年前，基因始終沒有變化，是一種高效的光合植物，以光合自養(yǎng)生長繁殖，分布極廣。柵藻又稱柵列藻,綠藻門綠球藻目柵藻科的一屬,通常由4～8個(gè)細(xì)胞,有時(shí)由16～32個(gè)細(xì)胞組成的定型群體,極少為單細(xì)胞。細(xì)胞常為橢圓形或紡錘形，以長軸排成1～2列或多列。細(xì)胞壁薄、光滑，或有顆粒、細(xì)齒、隆起線和刺等特殊構(gòu)造。柵藻是淡水中常見的浮游藻類，極喜在營養(yǎng)豐富的靜水中繁殖。許多種類對(duì)有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的耐性,在水質(zhì)評(píng)價(jià)中可作為指示生物。水生維管束植物水生維管束植物是生活在水體當(dāng)中的維管束植物的總稱，它包括水生蕨類植物和水生被子植物。水生維管束植物（俗稱水草）是個(gè)生態(tài)學(xué)名詞而不是分類學(xué)名詞。大氣污染指示生物：對(duì)大氣污染反應(yīng)靈敏，用來監(jiān)測和評(píng)價(jià)大氣污染狀況的生物，包括大氣污染指示植物和大氣污染指示動(dòng)物。例如金絲雀對(duì)一氧化碳敏感，可將其用于監(jiān)測煤礦坑道的大氣污染。例如秋海棠、美人蕉和紫花苜蓿對(duì)二氧化硫敏感，杜鵑花、扶桑，菊花、矮牽牛和煙草對(duì)氮氧化物氣體靈敏，百日草、薔薇可用于氯氣監(jiān)測，香石竹、蘭花、鳳仙花易受乙烯氣體作用，向日葵對(duì)氨氣的作用很明顯，吊蘭對(duì)臭氣吸收效果好等等。可根據(jù)指示生物發(fā)出的各種信息判斷大氣污染的狀況，并作出評(píng)價(jià)。大氣污染較常用的指示植物如下：

SO2污染指示植物──紫花苜蓿、蕎麥、金蕎麥、芝麻、向日葵等；氟化氫污染指示植物──唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、杏、葡萄等；臭氧污染指示植物──煙草、矮牽牛、光葉櫸、牽?；ǖ?；乙烯污染指示植物──芝麻、香石竹、番茄等；PAN（過氧乙酰硝酸酯）污染指示植物──早熟禾、矮牽牛、菜豆等。

二、生物評(píng)價(jià)生物評(píng)價(jià)是指用生物學(xué)方法按一定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一定范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定和預(yù)測。生物評(píng)價(jià)方法：指示生物法、生物指數(shù)法、種類多樣性指數(shù)法。指示生物評(píng)價(jià)法各種生物對(duì)環(huán)境因素的變化都有一定的適應(yīng)范圍和反應(yīng)特點(diǎn)。生物的適應(yīng)范圍越小，反應(yīng)越典型，對(duì)環(huán)境因素變化的指示越有意義。有些植物對(duì)大氣污染反應(yīng)敏感，并表現(xiàn)出獨(dú)特的受害癥狀，人們根據(jù)它們的受害癥狀和程度，可以大致判斷大氣污染的狀況和污染物的性質(zhì)。許多水生生物也有指示作用。如石蠅稚蟲、蜉蝣稚蟲等多的地方表明水域清潔，顫蚓類、蜂蠅稚蟲和污水菌等多的地方表明水域受有機(jī)物嚴(yán)重污染。多毛類小頭蟲是海洋污染的指示生物。生物指數(shù)評(píng)價(jià)法主要根據(jù)污水生物系統(tǒng)的原理，研究某一類生物（如藻類或無脊椎動(dòng)物）中敏感種類和耐污種類的比例并給以簡單的數(shù)字表示。如貝克生物指數(shù)是將采集到的大型底棲無脊椎動(dòng)物分成敏感的（Ⅰ）和不敏感的（Ⅱ）兩類，再按公式求生物指數(shù)。又如特倫特生物指數(shù)是按生物的敏感性將有代表性的無脊椎動(dòng)物依次排成7類,每類生物給以簡單的分值表示。英國以此作為官方的水質(zhì)生物評(píng)價(jià)方法。種類多樣性指數(shù)法在環(huán)境清潔的條件下，生物種類較多，但個(gè)體數(shù)量一般不大。環(huán)境變壞以后，敏感的種類消失,耐污的種類在沒有競爭和天敵的有利條件下,可能大量發(fā)展,使群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。根據(jù)這個(gè)原理,60年代開始利用群落結(jié)構(gòu)的變化評(píng)價(jià)污染，并用數(shù)學(xué)公式表示。許多大氣和水體污染物能在生物體中積累，生物體中殘毒含量能比周圍環(huán)境中的相應(yīng)含量高出好多倍，因此生物體的殘毒含量也是判斷環(huán)境質(zhì)量的重要內(nèi)容。

三、生物凈化生物凈化：通過生物類群的代謝作用使環(huán)境中污染物質(zhì)的數(shù)量減少、濃度下降、毒性減輕甚至消失的過程。生物凈化的分類：

①陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化。主要是由植物吸收、轉(zhuǎn)化、降解各種污染物，其中包括植物對(duì)大氣污染的凈化和土壤——植物系統(tǒng)對(duì)土壤污染的凈化。②淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化。起主導(dǎo)作用的是細(xì)菌，但許多水生植物和沼生植物也有較強(qiáng)的凈化作用。③海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化。也是細(xì)菌起主要作用。此外還有霉菌、酵母、放線菌和原生動(dòng)物等。它們對(duì)主要的海洋污染物石油烴類，以及多環(huán)芳烴類，都有較好的凈化作用。鳳眼蓮：（也就是我們熟知的水葫蘆）

鳳眼蓮是一種監(jiān)測環(huán)境污染的良好植物。對(duì)As敏感，當(dāng)水中含As（砷）0.06ppm，經(jīng)2小時(shí)葉片即出現(xiàn)傷害癥狀，可用來監(jiān)測水中是否有As（砷）存在；鳳眼蓮還可用來凈化水體中的Zn（鋅）、As（砷）、Hg（汞）、Cd（鎘）、Pb（鉛）等有毒物質(zhì)。陸地生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化作用：包括植物對(duì)大氣污染的凈化作用和土壤-植物系統(tǒng)對(duì)土壤污染的凈化作用。植物（包括樹木和草坪）凈化大氣的作用主要有：①吸收二氧化碳，放出氧氣，維持人類環(huán)境中兩者的平衡；②對(duì)降塵和飄塵有滯留過濾作用；③在植物抗性范圍內(nèi)能通過吸收而減少空氣中二氧化硫、氟化氫、氯氣等有害物質(zhì)的含量；④在植物抗性范圍內(nèi)能減少臭氧的發(fā)生，減輕光化學(xué)煙霧污染；⑤有過濾細(xì)菌或殺菌作用；⑥對(duì)某些重金屬有吸收和凈化作用；⑦減輕噪聲污染。

土壤－植物系統(tǒng)的生物凈化功能：①植物根系的吸收、轉(zhuǎn)化、降解和合成作用；②土壤中真菌、細(xì)菌和放線菌微生物區(qū)系的降解、轉(zhuǎn)化和生物固定作用；③土壤中動(dòng)物區(qū)系的代謝作用，對(duì)于一般有機(jī)物質(zhì)，特別是對(duì)含氮、磷、鉀的有機(jī)物具有理想的凈化效果。

淡水生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化作用河流、湖泊、水庫等水體中生活著細(xì)菌、真菌、藻類、水草、原生動(dòng)物、貝類、昆蟲幼蟲、魚類等生物，對(duì)污染物會(huì)產(chǎn)生生物凈化作用，其中細(xì)菌起主導(dǎo)作用。水體中某些特殊的微生物類群還能吸收并濃縮水中汞、鋅、鎘等重金屬元素或生物難降解的人工合成有機(jī)物。這些物質(zhì)經(jīng)過生物固定沉積在底部沉積物中，使水體逐步得到凈化。中國在發(fā)展污水處理廠的同時(shí)，十分注意因地制宜地應(yīng)用各種水體自凈功能。如湖北省鄂城縣鴨兒湖被生產(chǎn)有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥為主的化工廠排出的綜合性廢水所污染。鴨兒湖的治理工程就是一個(gè)由細(xì)菌—藻類—浮游生物—魚類生物群落構(gòu)成的兼有厭氧－需氧的多級(jí)氧化塘系統(tǒng)，在廠內(nèi)治理的基礎(chǔ)上，這個(gè)系統(tǒng)凈化功能良好，有毒物質(zhì)的年平均去除率對(duì)硫磷為98.7％，六六六為86.2％。COD年平均降低77.3％。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物凈化作用污染海洋的物質(zhì)種類繁多,其中石油是數(shù)量大、危害重的主要污染物。海洋中石油污染物一般通過揮發(fā)、溶解、擴(kuò)散、氧化、生物降解、動(dòng)植物吸收、沉淀等途徑逐步消失，其中生物凈化作用是很重要的。海洋中降解石油烴的微生物主要是細(xì)菌，此外，還有酵母、放線菌和絲狀真菌。目前通過人工誘變方法可以得到能降解某些人工合成的難以降解的有機(jī)污染物的微生物種類。如日本從土壤中分離出紅酵母和蛇皮癬菌，能分別降解30～40％的多氯聯(lián)苯。

四、生態(tài)規(guī)劃生態(tài)規(guī)劃：指運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，綜合地、長遠(yuǎn)地評(píng)價(jià)、規(guī)劃和協(xié)調(diào)人與自然資源開發(fā)、利用和轉(zhuǎn)化的關(guān)系，提高生態(tài)經(jīng)濟(jì)效率，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一種區(qū)域發(fā)展規(guī)劃方法。生態(tài)規(guī)劃按不同的層次分為全國性的、區(qū)域性的和局部地區(qū)的生態(tài)規(guī)劃等；按不同的類型劃分為城市生態(tài)規(guī)劃和農(nóng)村生態(tài)規(guī)劃等。

生態(tài)規(guī)劃案例①①巴西庫里蒂巴巴西庫里蒂巴是南美國家巴西東南部的一個(gè)大城市，為巴西第7大城市，環(huán)境優(yōu)美，在1990年被聯(lián)合國命名為“巴西生態(tài)之都”、“城市生態(tài)規(guī)劃樣板”。該市以可持續(xù)發(fā)展的城市規(guī)劃受到世界的贊譽(yù)，尤其是公共交通發(fā)展受到國際公共交通聯(lián)合會(huì)的推崇，世界銀行和世界衛(wèi)生組織也給予庫里蒂巴極高的評(píng)價(jià)。該市的廢物回收和循環(huán)使用措施以及能源節(jié)約措施也分別得到聯(lián)合國環(huán)境署和國際節(jié)約能源機(jī)構(gòu)的嘉獎(jiǎng)。城市的悠閑垃圾堆改造的植物園快速公交站快速公交候車站

生態(tài)規(guī)劃案例②②美國伯克利國際生態(tài)城市運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)始人，美國生態(tài)學(xué)家理查德·雷吉斯特于1975年創(chuàng)建了“城市生態(tài)學(xué)研究會(huì)”，隨后他領(lǐng)導(dǎo)該組織在美國西海岸的伯克利開展了一系列的生態(tài)城市建設(shè)活動(dòng)，在其影響下美國政府非常重視發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和建設(shè)生態(tài)工業(yè)園，這有力地促進(jìn)了城市可持續(xù)發(fā)展，伯克利也因此被認(rèn)為是全球“生態(tài)城市”建設(shè)的樣板。根據(jù)理查德·雷吉斯的觀點(diǎn)，生態(tài)城市應(yīng)該是三維的、一體化的復(fù)合模式，而不是平面的、隨意的。同生態(tài)系統(tǒng)一樣，城市應(yīng)該是緊湊的，是為人類而設(shè)計(jì)的，而不是為汽車設(shè)計(jì)的，而且在建設(shè)生態(tài)城市中，應(yīng)該大幅度減少對(duì)自然的“邊緣破壞”，從而防止城市蔓延，使城市回歸自然。

生態(tài)規(guī)劃案例③③澳大利亞阿德萊德“影子規(guī)劃”是在理查德·雷吉斯特思想的基礎(chǔ)上提出的。1992年他在阿德萊德參加第二次生態(tài)城市會(huì)議的時(shí)候，驚奇地發(fā)現(xiàn)澳大利亞政府的部長和內(nèi)閣被稱為“影子部長”和“影子內(nèi)閣”，于是提出了“影子規(guī)劃”的設(shè)想?！坝白右?guī)劃”向我們展示了在具有非常清楚的城市生態(tài)規(guī)劃和發(fā)展框架情況下，應(yīng)該如何創(chuàng)建生態(tài)城市。阿德萊德就是“影子規(guī)劃”一個(gè)成功的實(shí)踐案例，它的時(shí)間跨度為300年，從1836年早期的歐洲移民來到澳大利亞，到2136年的生態(tài)城市建成，描述了300年來澳大利亞阿德萊德地區(qū)的變化過程。澳大利亞阿德萊德大學(xué)

生態(tài)規(guī)劃案例④④瑞典馬爾默馬爾默是瑞典第三大城市，很早就是一個(gè)工業(yè)和貿(mào)易城市，但是由于受到了高科技產(chǎn)業(yè)的沖擊，舊有工業(yè)面臨關(guān)停并轉(zhuǎn)，使得整個(gè)馬爾默面臨城市轉(zhuǎn)型?；隈R爾默市政府和瑞典政府對(duì)“生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和未來福利社會(huì)”的共同認(rèn)識(shí)，他們希望通過改造，使馬爾默西部濱海地區(qū)成為世界領(lǐng)先的可持續(xù)發(fā)展地區(qū)。1996年，由馬爾默、瑞典、歐盟等有關(guān)公共和私營機(jī)構(gòu)一起組織了一次歐洲建筑博覽會(huì)，通過地區(qū)規(guī)劃、建筑、社區(qū)管理等進(jìn)行持續(xù)發(fā)展的超前嘗試，這個(gè)項(xiàng)目稱為B001，也被稱為“明日之城”，該項(xiàng)目2001年獲歐盟的“推廣可再生能源獎(jiǎng)”。HSB旋轉(zhuǎn)中心：北歐第一高的摩天樓生態(tài)規(guī)劃案例⑤⑤日本北九州日本北九州市從20世紀(jì)90年代開始以減少垃圾、實(shí)現(xiàn)循環(huán)型社會(huì)為主要內(nèi)容的生態(tài)城市建設(shè)，提出了“從某種產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物為別的產(chǎn)業(yè)所利用，地區(qū)整體的廢棄物排放為零”的生態(tài)城市建設(shè)構(gòu)想，其具體規(guī)劃包括：環(huán)境產(chǎn)業(yè)的建設(shè)(建設(shè)包括家電、廢玻璃、廢塑料等回收再利用的綜合環(huán)境產(chǎn)業(yè)區(qū))、環(huán)境新技術(shù)的開發(fā)(建設(shè)以開發(fā)環(huán)境新技術(shù)、并對(duì)所開發(fā)的技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐研究為主的研究中心)、社會(huì)綜合開發(fā)(建設(shè)以培養(yǎng)環(huán)境政策、環(huán)境技術(shù)方面的人才為中心的基礎(chǔ)研究及教育基地)。市民積極參與，政府鼓勵(lì)引導(dǎo)，是北九州生態(tài)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)之一。為了提高市民的環(huán)保意識(shí)，北九州開展了各種層次的宣傳活動(dòng)，例如，政府組織開展的汽車“無空轉(zhuǎn)活動(dòng)”，制作宣傳標(biāo)志，控制汽車尾氣排放；家庭自發(fā)的“家庭記賬本”活動(dòng)，將家庭生活費(fèi)用與二氧化硫的削減聯(lián)系起來；開展了美化環(huán)境為主題的“清潔城市活動(dòng)”等。生態(tài)規(guī)劃案例⑥⑥新加坡一提到“花園城市”，人們最先反映在腦海中的就是新加坡。新加坡之所以能夠成為世界矚目的“花園城市”，與人們對(duì)自然的關(guān)愛和人與自然的和諧共處、追求天人合一的觀念是分不開的?！皥@林城市”和“花園城市”的本質(zhì)應(yīng)是“天人合一”，而非人為第一位，無限制地向自然索取。人類社會(huì)的繁榮發(fā)展應(yīng)同自然界物種的繁衍進(jìn)化協(xié)調(diào)進(jìn)行，最終創(chuàng)造一個(gè)人與自然相和諧的城市。新加坡人深深地感到，城市化高度發(fā)達(dá)的新加坡留給自然的空間越來越少，因此更要珍視自然，讓他們的后代能夠看到真正的動(dòng)植物活體而不僅僅是標(biāo)本。五、生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)：以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法，以合理利用自然資源與保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境為前提，組織進(jìn)行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。生態(tài)農(nóng)業(yè)模式：生態(tài)農(nóng)業(yè)模式是一種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中形成的兼顧農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化了