环境生态学经典课件——第五章 生态破坏与恢复

◦ 生态系统的动态研究
长期的生态系统定位研究； 生态建模与实验研究的结合；
◦ 大范围生态与环境检测
长期的定位观测； 新技术的采用与改进（遥感、GIS等）。

引起全球变化的主要原因
◦ 人口的增长； ◦ 人类对大自然的盲目开发和破坏；

减缓的途径
◦ 减缓气候变化 ◦ 加强生态系统管理 ◦ 建立减缓的机制
直接结果 间接结果

直接结果—海平面上升
◦ 气候变暖的直接结果是世界各地冰川的溶化（后退），引起海 平面的上升。在过去100年中海平面升高了10－20cm，海平 面升高的后果是严重的，将直接威胁世界沿海城市及30多个岛 屿的生存和发展。联合国的专家小组认为：当2050年全球海 平面升高30－50cm时，世界各地约1亿人口受到海等水灾的 影响；美国环保专家预测，再过50－70年，东京、大阪、曼 谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中国等一些沿海城市 会被完全和局部淹没。 ◦ 2003年7月新快报报道：因全球气候变暖，广东沿海的海平面 正以每年1cm的速度升高，至2030年，将升高30cm，可淹没 1154平方公里，数以百万计的人口需要迁移，直接经济损失 高达1332亿元；若升高1m，淹没面积将达6520平方公里。 对三角洲威胁最大的是广州市、佛山市和斗门县
◦ 黄土高原，三江源等。

草原转化为农田，人工设施等；
◦ 草原的退化。

湖泊转化为农田，人工设施等。
◦ 湖泊面积已经大幅度缩减。

森林砍伐后，CO2的吸收量降低，焚烧和分解又释放 出大量的CO2；
◦ 温室效应

直接改变陆地生态系统的结构和功能，影响生物地球 化学循环；
◦ 古文明的衰落

影响区域范围内的能量和水分收入，并进一步影响气 候特征；

宏观功能包括为人类提供食物和各种必需品，以及人 类的生境； 功能的变化不易觉察，但非常重要；
◦ SARS病毒及许多疾病的变异。 ◦ 研究指出：80％的癌症是环境因素造成的。 ◦ 中国人的健康状况
主要有三个
◦ 微观层次上的生理学研究
如二氧化碳浓度对光合作用的影响； 植物、动物、微生物及多种环境要素的相互影响等。
100m； ◦ 生物的生境是由气候和其他环境因素综合决定的，并长期演化形成的， 气候的迁移将造成生物与生境关系的损害； ◦ 气候的变化将使生物群落在地理空间上重新分布（再分布）。

生物群落的迁移不是简单的空间上的平移，而是依据 其生态位在生长发育和繁殖上进行调节和适应，造成 各种群在其大小和作用上发生重组；

重组将使新环境下竞争力弱的物种淘汰，降低生物的 多样性； 新环境也可能导致新物种的产生； 环境变化的速度起着至关重要的作用。


宏观结构的变化比较容易识别； 微观结构的变化影响深远；
◦ 温度升高使荒漠化地区的生态环境更加恶劣； ◦ 次生荒漠区的荒漠化进程加快； ◦ 主要建种群和次要建种群的更替。
全球变化 生物多样性保护 可持续发展
◦ 概述 ◦ 全球变化的生态后果 ◦ 减缓全球变化的途径

人类的生态环境 全球的环境问题 温室气体引起的全球变暖 土地利用和覆盖的变化 生态系统及生物多样性变化
圈带构造 生态系统的反馈和调节功能
地球是圆形的，人们习惯于用圈带来描述人类的生态环境 大气圈 (Atmosphere) 总厚度>1000km，成为生物环境的仅16km（对流层内）； 水 圈 (Hydrosphere) 包括71%的海洋，内陆淡水水域，地下水等； 岩石圈 (Lithosphere) 指40—50km厚的地壳； 上述三个圈带相互作用的结果，又产生了： 土 圈 (Pedosphere) 以岩石圈的风化层为母质，含有矿物质、水、有机质、生物 和微生物； 生物圈 (Biosphere) 生活在上述四种圈带界面上的生物。
◦ 亚马逊河流域的部分地区的严重干旱

生态系统的变化
◦ 主要是陆地生态系统的变化
结构的变化。表现在
种群构成 群落结构 景观格局
功能的变化。表现在
初级生产力 生理生态过程

生物多样性变化
◦ 生物多样性是衡量生态系统生命力和持续性的重要指标； ◦ 生物灭绝的速度急速加剧； ◦ 生物多样性变化受到气候变化的重要影响。

技术
◦ 技术是一柄双棱剑

管理
◦ 主要是政府的管理

法律
◦ 包括各国的法律与国际协约

教育
◦ 提高环境意识

生物多样性概念 生物多样性的格局 生物多样性的测度 濒危生物的评估与分级 生物多样性的保护

生物多样性（biodiversity）
◦ 生命有机体及其赖以生存的生态综合体（variety）的多样化和 变异性（variability）； ◦ 地球上所有的生物（植物、动物、微生物）及其构成的综合体。

CO2在源和库的年平均值见表5-1。 CO2对气候变暖的不确定性。
1958年4月到1991年6月大 气中二氧化碳含量的曲线。 夏天，北半球（大部分陆地 在北半球）的植物吸收了大 量二氧化碳，曲线下降；冬 天落叶，曲线再次上扬。
由于化石燃料的燃烧及毁坏 森林的行为，曲线总的趋势 稳定升高。
孤立看，将地球上的碳氢化合物燃料全部消耗，并假定其产生的 CO250％进入大气，则空气的平均气温将升高1－2℃。 但其他因素也影响大气的性质。如 1920－1940 ： 气温升高了0.4℃ 1940后燃料增加：气温反而下降（十几个火山尘埃吸收了能量）
实际上，70％的海洋面积是地球的一个大空调。
海水温度升高，CO2逸出量大，将加速气温升高。 气温升高，将导致海水蒸发量大，大气中水汽含量高，云量增加，阻 碍太阳辐射，提高地球反射率，将导致气温下降。
有学者认为这是一个反机制，所谓不确定性，取决于反机制的 存在。



近100年北半球的气温变化见图5-2； 气象资料表明，1860年以来，全球地表年平均气温升 高了0.3-0.6℃； 根据跨政府气候变化委员会预测，从1990到2100年， 全球陆面气温将增加2℃； 运用气候模式进行的预测，气候变暖的趋势见图5-3。
◦ 大气中对长波辐射有屏蔽作用的气体。包括CO2、CH4、N2O 以及CFC（碳氟氯烷）和水蒸气等。 ◦ CO2的作用占50%以上。 ◦ CO2不仅能进行光合作用，维持地球的初级生产，也能吸收太阳的短
波辐射和地球的长波红外辐射，维持着太阳入射能量和地球的逸散能 量之间的平衡。从而使地球的平均气温保持不变。

遗传多样性
◦ 世界上的生物大约存在109种不同的基因； ◦ 控制生命基础的基因在物种之间差别不大，少量特殊的基因控 制着物种的差异。

概念
◦ 生物类型及种类的多样性； ◦ 代表物种演化的进程，是进化机制的主要产物。

物种多样性
◦ 地球上的物种估计有500万种，也有估计为2500万种或5000 万种，已被描述的有170万种； ◦ 还有科学家指出：现存物种与已灭绝的物种之比达1:10000。 ◦ 中国的物种多样性居世界第八位，北半球第一； ◦ 世界上90%的食物来源于20个物种，75%的粮食来源于7个物种。

控制温室气体和大气颗粒物的排放
◦ 控制化石能源的消耗；
提高化石能的能效 开发绿色能源：太阳能，风能，水能，地热，核能（特别是核聚变 能）；
◦ 提高土地利用率和生产力
植树造林

提高认识
◦ 人是整个自然环境的一部分；
ห้องสมุดไป่ตู้
适应并管理环境
◦ 人和自然关系的和谐与整体的持续性； ◦ 将生态管理的概念应用到人类活动的各个方面。

CO2在大气中的浓度（ppm）
干洁空气 1880 315 284 330 预计2050年达415—480 ppm
80年代 379
2000年

CO2在浓度的月变化（见图5-1） 与工业革命前比较
◦ CO2、CH4、N2O分别增长了30%、145%和15%， ◦ 氟氯烷的体积分数从50年代到90年代中期迅速增加到2.68×10-10。

概念
◦ 生态系统多样性（ecosystem diversity）
生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富度；
◦ 景观多样性（landscape diversity）
与环境和植被具有动态联系的景观缀块的空间分布特征的多样性。

生态系统多样性

生态后果的评价是极其困难的；
◦ ◦ ◦ ◦ 生态系统的短期波动和长期变异难以区分； 不同生物种对变化的反应有时截然不同； 不同地区的生态系统对于同一种环境变化也有不同的反应； 气候和气候变化本身具有时空分布的异质性。 生产力、呼吸和分解 生物群落的空间分布 物种组成和生物多样性 生态系统的结构 生态系统的功能 其他研究领域


生物多样性的内容包括三个层次（图5-5） ◦ 遗传多样性 ◦ 物种多样性 ◦ 生态系统多样性和景观多样性 生物多样性研究的进展

概念
◦ 所有生物个体中所包含的遗传物质和遗传信息。 ◦ 物种和物种之间基因的多样性，包括分子，细胞和个体三个水 平上的遗传变异度，因而成为生命进化和物种分化的基础。 ◦ 一个物种的遗传基因愈丰富，它对所生存的环境的适应能力愈 大，进化潜力也愈大。


当今世界主要有三大（或五大）问题
◦ 人口，资源与环境（粮食、能源）
全球环境问题有八个
◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ 温室气体引起的全球气候变化 臭氧层的破坏 酸雨 土地荒漠化 热带雨林减少 生物多样性减少 有害废物的越境转移 海洋污染

全球变化的研究
◦ 以气候变化为研究核心