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海洋环境生态学引言.ppt

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DR. SHICHUN ZOU(邹世春) SCHOOL OF MARINE SCIENCES(海洋学院) SUN YAT-SEN UNIVERSITY(中山大学) 135 XINGANG ROAD WEST(新港西路135号) GUANGZHOU 510275(广州,510275) CHINA(中国)Tel: 13925026065 (cell phone) E-mail: ceszsc@mail.sysu.edu.cn,第一部分:平时成绩(共45分,占45%) 随机考勤(10分):第1次,扣2分;第2次,扣5分;第3次,扣10分; 随机开卷课堂作业(15分):共3次,每次20 min,自备1张A4纸) 教案ppt制作及上台演讲(共20分,每8人一组):教案ppt制作水平(10分):每组制作1章,制作质量(团队完成)上台演讲:每人10-20 min,现场评分第二部分:期末考试(共55分,占55%)闭卷,《海洋环境生态学》考核办法,绪论,一、什么是生态学(Ecology)? 二、生态学的研究对象及分支学科 三、生态学的发展简史 四、环境生态学的形成与发展 五、环境生态学的学科任务与发展趋势,生态学(Ecology):是研究生物与其环境之间相互关系的科学。“Ecology” 来自希腊文“Oikos”(住所,栖息地)和“Logos”(学问,研究),亦即生态学在创建之初就表达为研究生物有机体与其栖息场所之间相互关系的科学。上述生态学的定义是德国生物学家赫克尔(Haeckel,1866)首次提出的。这是生态学至今最为全面的定义。但是首先使用“Ecology”一词学者是亨利.索瑞(Henry Thoreau,1858)。,一、何谓生态学?,科学的自然史-英国生态学家埃尔顿(Charles Elton, 1927) 生物的形态、生理和行为上的适应性的科学—前苏联克什卡洛夫(Кашкаров ,1945) 有机体的分布和多度的科学—澳大利亚-安德列沃斯(Andrewartha, 1954) 决定有机体的分布与多度的相互作用的科学-加拿大克雷伯斯(Krebs,1972,1978,1985) 生态系统的结构与功能的科学—美国-奥德姆(Odum, E., 1959, 1971) 生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学(马世骏 ),the total relations of the animal to both its organic and its inorganic environment (Haeckel, 1869) the scientific study of the distribution and abundance of organisms (Andrewartha, 1961) the study of the structure and function of nature (Odum, 1963) the scientific study of the interactions that determine the distribution and abundance of organisms (Krebs, 1994),研究对象:传统的生态学要在有机体(Organism)、种群(Population)、群落(Community)和生态系统(Ecosystem)水平上探索生命系统的奥秘。因此,生态学是以生物个体、种群、群落和生态系统甚至是生物圈(Biosphere)作为它的研究对象。,二、生态学的研究对象及分支学科,研究内容:生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。,,生态学的分支: 按生命层次:分子(基因)、细胞、器官、个体、种群、群落、生态系统、景观、生物圈和全球生态学。 生物分类:动物、植物、微生物、昆虫、鱼类等; 按栖所:淡水、海洋、河口、陆地、森林、草地、荒漠等; 边缘科学:数学生态学、化学生态学、进化生态学、生理生态学、经济生态学、生态经济学、环境生态学; 应用生态学:农业、渔业、污染生态学等。 按研究方法分:野外生态学、实验生态学和理论生态学等。,三、生态学的发展史 生态学的萌芽时期(公元16世纪以前) 生态学的建立时期(公元17世纪至19世纪) 生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪50年代) 现代生态学时期(20世纪60年代至今),萌芽时期:以古代思想家、农学家对生物环境相互关系的朴素的整体观为特点。诗经中:“维鹊有巢,维鸠居之”——寄生现象战国的“螳螂捕蝉,黄雀在后”——食物链原理希腊的安比杜列斯——植物营养与环境的关系亚里士多德——对动物的分类建立时期:欧洲文艺复兴时期开始,欧洲科学探索活动再度兴起,崇尚科学调查与科学实验。一些生态学的理论开始形成。1866年Heackel提出Ecology一词,并首次明确生态学的定义。,巩固时期:这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。形成几个著名的生态学派:北欧学派:由瑞典乌普萨拉(Uppsala)大学的R.Sernauder创建,以注重群落分析为特点。法瑞学派:代表人为J.Braun-Blanquet把植物群落生态学称为“植物社会学”,用特征种和区别种划分群落类型,建立严密的植被等级分类系统。常被称为植被区系学派。1953年后,与北欧学派合流,被称为西欧学派或大陆学派。英美学派:代表人为F.E.Clements 和A.G.Transley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。 前苏联学派:注重建群种和优势种,重视植被生态、植被地理与植被制图工作。,现代生态学时期: 研究层次上:向宏观和微观两极发展。生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。 研究手段:自计电子仪、同位素示踪、稳定性同位素、“3S”(全球定位系统(GPS)、遥感(RS)与地理信息系统(GIS))、生态建模,系统论引入生态学。 研究范围的拓展:结合人类活动对生态过程的影响,从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.,四、环境生态学的定义及其形成与发展,环境生态学定义:研究人为干扰下,生态系统内在的变化机制、规律和对人类的反效应,寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学的理论,阐明人与环境间相互作用的机制和效应以及解决环境问题的生态途径的科学。 环境问题产生的根源:1)经济超速增长的结果;2)人口的快速增长;3)科学技术发展的结果;4)人对自然贪欲的结果。,环境问题与人地关系思想的历史演变:,1. 崇拜自然,崇拜自然,采猎文明,水平低下,发展缓慢,改造环境能力微弱,恐惧和依赖,2. 改造自然,改造自然,农业文明,生产力发展 灌溉和农耕,依附减弱,对抗增强,环境趋于恶化,环境科学萌芽,3. 征服自然,征服自然,工业文明,发展速度惊人,全面不协调,人地矛盾激化,局部地区环境污染演变为公害,人类试图成为环境主宰,20 世纪世界十大著名公害事件,1)1930年马斯河谷烟雾事件比利时马斯河谷工业区,在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。12月1-5日的几天里,河谷上空出现了很强的逆温层,致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散,大量有害气体积累在近地大气层,对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生,其中心脏病、肺病患者死亡率最高,许多牲畜死亡。这是二十世纪最早记录的公害事件。,,2)1943年洛杉矶光化学烟雾事件美国夏季西海岸的洛杉矶市。该市250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应,形成浅蓝色烟雾,使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件,前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死,后者使全市四分之三的人患病。,3)1948年多诺拉烟雾事件美国的宾夕法尼亚州多诺拉城有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。1948年10月26日清晨,大雾弥漫,受反气旋和逆温控制,工厂排出的有害气体扩散不出去,全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。 4) 1952年伦敦烟雾事件1952年12月5-9日,5天内就有4000人死亡。祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。烟雾逼迫所有飞机停飞,汽车白天开灯行驶,行人走路都困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增,5天内有4000多人死亡,两个月内又有8000多人死去。自1952年以来,伦敦发生过12次大的烟雾事件。,5)1953~1956年水病事件 日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞,这些废水排入海湾后经过某些生物的转化,形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集,又经过食物链使人中毒。当时,最先发病的是爱吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛,纷纷跳海自杀。没有几年,水俣地区连猫的踪影都不见了。1956年,出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清,所以用当地地名命名。1991年,日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人,其中1004人死亡。,6)1955~1972年骨痛病事件镉是人体不需要的元素。日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水,废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水,食用浇灌含镉河水生产的稻谷,就会得“骨痛病”。病人骨骼严重畸形、剧痛,身长缩短,骨脆易折。7)1968年日本米糠油事件先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。人们没深究毒的来源,继而在北九州一带有13000多人受害。这些鸡和人都是吃了含有多氯联苯的米糠油而遭难的。病人开始眼皮发肿,手掌出汗,全身起红疙瘩,接着肝功能下降,全身肌肉疼痛,咳嗽不止。这次事件曾使整个日本陷入恐慌中。,8)1984年印度博帕尔事件12月3日,美国联合碳化公司在印度博帕尔市的农药厂因管理混乱,操作不当,致使地下储罐内剧毒的甲基异氰酸脂因压力升高而爆炸外泄。45吨毒气形成一股浓密的烟雾,以每小时5000米的速度袭击了博帕尔市区。死亡近两万人,受害20多万人,5万人失明,孕妇流产或产下死婴,受害面积40平方公里,数千头牲畜被毒死。,9)1986年切尔诺贝利核泄漏事件4月26日,位于乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站,由于管理不善和操作失误,4号反应堆爆炸起火,致使大量放射性物质泄漏。西欧各国及世界大部分地区都测到了核电站泄漏出的放射性物质。31人死亡,237人受到严重放射性伤害。而且在20年内,还将有3万人可能因此患上癌症。核电站周围的庄稼全被掩埋,少收2000万吨粮食,距电站7公里内的树木全部死亡,此后半个世纪内,10公里内不能耕作放牧,100公里内不能生产牛奶……这次核污染飘尘给邻国也带来严重灾难。这是世界上最严重的一次核污染。10)1986年剧毒物污染莱茵河事件11月1日,瑞士巴塞尔市桑多兹化工厂仓库失火,近30吨剧毒的硫化物、磷化物与含有水银的化工产品随灭火剂和水流入莱茵河。顺流而下150公里内,60多万条鱼被毒死,500公里以内河岸两侧的井水不能饮用,靠近河边的自来水厂关闭,啤酒厂停产。有毒物沉积在河底,将使莱茵河因此而“死亡”20年。,4.谋求人地协调,谋求人地协调,20世纪60年代以来,人口激增,资源欠缺 环境污染,生态破坏,达到较高的水平,环境和发展得到关注,20世纪70以来可持续发展的思想逐步形成并得到公认,人口、资源、环境和发展相互协调,环境生态学的形成与发展:《寂静的春天》——对传统行为和观念的反思《增长的极限》——引起世界反响的“严肃忧虑”联合国人类环境会议——人类对环境问题的挑战环境生态学的目的任务:环境生态学的目的是指导人与生物圈(既自然、资源与环境)的协调与发展。主要研究领域:人为干扰下生态系统内在变化原理与规律 生态系统受损程度的判断 各类生态系统的功能与保护措施的研究 解决环境问题的生态学对策研究,五、环境生态学的学科任务与发展趋势,环境生态学发展趋势:从静态的结构研究到动态的功能研究;从描述现状的定性研究到预报未来的定量研究;野外调查和室内实验相结合;宏观研究和微观研究相结合;生物学与地理、化学、物理和数学互相渗透;运用自动化测试、计算机和遥感技术等现代化实验手段;开展国际协作。环境生态学与生态学的区别:以人为中心来探讨其生活环境的科学; 研究人类与环境相互关系的科学; 研究人为干扰下,生态系统内在的变化原理、规律及寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。,1、海洋生态学发展的初始阶段:18世纪末至19世纪末,在捕鱼、晒盐、航海等活动中与海洋发生联系,逐步对海洋进行定性研究。 2、海洋生态学发展的第二阶段:20世纪初至50年代,主要特点之一是在大量定性研究的基础上开展定量研究。 3、海洋生态学发展的第三阶段:20世纪60年代以来,迫切要求人口与环境、资源的协调发展和环境资源的可持续利用,生态学进入快速发展阶段,生态系统生态学成为生态学研究的主流。,六、现代海洋环境生态学的研究进展,1、初始阶段:18世纪末-19世纪末,在捕鱼、晒盐、航海等活动中与海洋发生联系,逐步对海洋进行定性研究。 Forbs(英国):底拖网—采集和观察底栖生物---垂直分布(潮间带、昆布带、珊瑚带、深海珊瑚带) 远洋船(Challenger):130000km航程---发现大量新的种、属—海洋生物与环境的关系、生态学概念和术语(plankton/nekton/benthos) 海洋研究机构建立。,二、现代海洋生态学的研究进展,2、第二阶段:20世纪初-50年代,主要特点之一是在大量定性研究的基础上开展定量研究。Plankton和benthos的数量分布、群落组成及与环境的关系 Nekton:经济鱼类的种群生态、捕捞影响、剩余生产力和最适渔获量理论。 调查船、方法和仪器的改进---调查规模扩大---深海调查—深海生态研究,3、第三阶段:20世纪60年代以来,迫切要求人口与环境、资源的协调发展和环境资源的可持续利用,生态学进入快速发展阶段,生态系统生态学成为生态学研究的主流。,近40年的海洋生态学主要研究成果: 海洋初级生产力总量研究; 微型和超微型浮游生物研究; 海洋新生产力研究; 海洋生态系统食物链、网研究; 海洋微型生物食物环研究; 大海洋生态系统研究; 全球海洋生态系统动力学研究; 生物泵及海洋对CO2含量调节作用研究; 热液喷口和冷渗口特殊生物群落研究; 保护海洋生物多样性的研究与实践。,
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