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第十五章 应用生态学.ppt

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第十五章应用生态学,,21世纪人类面临的最大生态学挑战工业革命的新技术为人类创造了巨大的财富,同时,人类对地球资源的消耗、环境的破坏也越来越大,甚至于威胁人类自身的生存。当今,人类活动对于环境或地球生态系统的影响问题已经上升为现代生态学的焦点 ,而全面、充分了解各种生态系统的生态过程是科学确定环境对策的关键。,大事表:1972年 斯德哥尔摩 第一次世界性人类环境会议 《人类环境宣言》和《人类环境行动计划》 1992年 里约热内卢 环境与发展政府首脑会议 《21世纪议程》、《生物多样性公约》、《气候变化框架条约》。 中国已经签署了《生物多样性公约》和《气候变化框架条约》,40%-45%,一、地球环境变化的主要表现,①二氧化碳浓度提高了30%;②人工固氮的总量超过了天然固氮总量;③地表淡水,已经利用了可用总量的二分之一;④有约四分之一的鸟类物种在前2000年中灭绝;⑤接近一半的陆地面积已经被人类活动所改变;⑥接近三分之二的海洋渔业资源已经过捕或耗尽。,1998年 Science ,《进入环境世纪》 提出了下列6 结论:,根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16万年间大气二氧化碳和温度变化的同步。(http://www.epa,gov/globalwarming/climate/index.html ),,(一)大气的二氧化碳浓度与全球气候变暖,温室效应及其生态危害空气中二氧化碳浓度的准确测量和记录已持续近120年,这段时间里,二氧化碳水平增加,同时全球温度上升0.4-0.7℃。根据模型的预测,如果将大气中的二氧化碳浓度在现有水平上翻倍,气温将继续上升3.5℃左右。,, CO2释放量地理分布,1992年联合国政府间拟订的“气候变化框架公约”,就是第一个全面控制导致全球变暖的二氧化碳等温室气体排放的协议(蒙特利尔公约,后来的东京公约)。,彩图是NOAA (http://www.noaa.gov/ ) 公布的ENSO对北半球冬季和夏季气候的影响图,影响所达的地区包括南北美洲、欧洲、澳洲和非洲的不同地区。我国东南部的周期性暖冬,还有冬夏季干旱可能与ENSO有关。ENSO 周期平均是四年,变动于二到七年之间。El Nino 出现的记录是 1982-1983, 1986-1987,1991-1992, 1993-1994,1995?,1997-1998。,厄尔尼诺 -南方涛动,其缩写为ENSO, 是大尺度的大气-海洋现象,它在全球尺度上影响生态学系统,是当今世界关注的重大问题。,(二)人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量,1960-1997年世界氮肥消费(百万吨),大量有活性的含氮化合物进入土壤和各种水体以后对于环境产生的后果,其影响范围可能从局域卫生到全球变化,深至地下水、高达同温层。(1) 水体硝酸盐(NO3--)浓度对于生物是危险的,例如,它可以引 起婴儿的“蓝婴病 ”; NO2--能致癌;NH4+浓度过高,有生物毒性。(2) 流入池塘、湖泊、河流、海湾的化肥氮造成水体富氧化,藻类大暴发,淡水中以蓝藻水华为主,海洋中以赤潮为主。,(三)臭氧层和紫外辐射臭氧存在于大气上层,它吸收短波太阳辐射(特别是200-300 nm范围)形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。不幸的是某些物质,特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃(CFCs)即氟利昂,其中的氯原子,破坏臭氧分子 。 同温层臭氧降低50%以上,就形成所谓的臭氧空洞,它已经在两个半球的高纬度地区观察到了。紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。 因为DNA也吸收280-320nm波长的紫外辐射,危害DNA分子,所以地球表面紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合作用,能导致初级生产力下降 。臭氧空洞威胁很大,国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定(1985)和蒙特利尔协议(1987),同意在20世纪末停止使用CFCs, 欧洲社会则在1997年。 近来也有报道预期,这个行动将使我们已经制造的危害逆转,或许在一个世纪之内,使大气臭氧回到它自然平衡水平。,南极臭氧空洞 (根据NASA提供的1999年10月3日的假彩色卫星象),,(四)酸雨问题二氧化碳、氧化氮和二氧化硫这些气体溶于雨滴中时转变为酸,导致酸雨。 酸雨的分布比较广泛。在工业化很高的地区,雨的pH可能下降到3到4 之间,这相当于自然雨水酸度的100 到1000倍。酸雨在某些地区的后果十分严重。,德国被酸雨损害的树林, 这些树更易遭受干旱、疾病和昆虫的危害 。,2004年我国酸雨污染呈加重 趋势酸雨城市达298个,华中酸雨区污染最为严重,湖南和江西是华中酸雨区酸雨污染最严重的区域。,据有关媒体披露,目前中国水体中的有机污染物、大气中二氧化硫的年排放量已分别超过环境容量百分之七十和六十,三分之一的国土已经被酸雨污染,环境整体恶化趋势继续呈现。,(五)水资源现在世界有三分之一人口的淡水供应不足;30年后,经受淡水供应不足的人口将加倍。,水源性缺水,水质性缺水,富营养化,水体营养盐增加而引起的一系列征兆变化,藻类和大型水生植物初级生产力的增加引起水质恶化,破坏了水资源价值和生态平衡。如果湖库水中磷浓度超过0.02mg/L、氮浓度超过0.1mg/L,可使藻类过度增殖,水的透明度降低,水体含氧量急剧下降,导致鱼类、贝类等水族动物因缺氧而死亡。,水环境污染源,,,粪便污染,1900,1940,1980,2000,微生物污染 耗氧有机物,SO2、颗粒物 光化学烟雾 酸雨 重金属 氮磷富营养化 垃圾,温室气体 黑碳、气溶胶 有机金属污染物 持久性有机物污染 二次污染、微污染 核废料 工业危险废弃物,面临全球最严峻、最复杂的环境问题,水环境污染形势严峻,我国人均水资源占有量只有2300立方米,约为世界平均水平的1/4,排在第121位,是世界上13个贫水国家之一。地表水污染普遍,特别是流经城市的河段有机污染严重,湖泊营养化问题突出,地下水受到点源和面源污染,近岸海域水污染加剧; 有关专家甚至预测,中国解决水环境污染问题比解决缺水问题更加困难和艰巨。,我国七大流域综合污染指数变化比较,我国湖泊概况,据1981~1985年调查与统计,我国面积大于1km2的湖泊2305个(不包括时令湖),湖泊总面积为71787km2,总蓄水量7088×108m3。,我国湖泊(水库)富营养化的急剧恶化趋势,赤潮,1984年以后赤潮频率加快、次数增多 1998年发生赤潮频率最高,达22次 赤潮发生的范围扩大 赤潮持续的时间延长 在我国腹泻性、神经性、麻痹性藻类均存在 陆源排放氮、磷、有机物引起近岸水域富营养污染,是赤潮发生的物质基础。,城市地下水污染与饮用水安全,针对我国44个城市地下水的调查表明,有42个城市地下水已受到污染,并已发现数百种有害有机污染物。全国地下水水质超标面积大于200平方公里的城市占11.1%,超标面积在100-200平方公里的占18.5%,超标在20-100平方公里的占48.2%。饮用水安全问题目前受到极为广泛的注意。据对长江下游沿江城市自来水浓缩物的细胞染色体试验,多呈阳性反应,提示了城市饮用水确实潜在安全性问题。目前常规给水工艺中产生的多种微量有机污染物(生态微污染),具有免疫或内分泌干扰毒性、遗传毒性和致突变活性,因而饮用水的安全性以及微污染水的净化处理研究,不但对保护人体健康有积极的意义,而且将带动一大批与水相关产业的发展。,(六)噪声污染严重,中国第一个城市区域噪声地图:深圳市福田南噪声地图(12平方公里)(2008),北京西直门桥-德胜门桥-马甸桥-健翔桥-学院桥-薊门桥-西直门桥这样一个“矩形”的12.7平方公里,国外实例,(七)固废污染,土壤 有毒有害物质(POPs) 核污染 光污染 热污染,(八)其他污染源,二、生态系统服务与管理,生态系统服务的概念和意义 生态系统服务的价值 生态系统服务项目内容,1. 生态系统服务,生态系统管理的定义 生态系统管理的原因 生态系统管理的目标 可持续发展战略与持续力 生态系统管理的科学基础—生态学,2. 生态系统管理,本课重点,现代社会环境问题的表现形式 温室效应、温室气体 水资源、富营养化 生态服务及管理,谢 谢!,
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