5应用生态学-《基础生态学》课件

基础生态学天津师范大学生命科学学院第五部分应用生态学应用生态学(appliedecology)—将生态学原理应用于人类社会实践，以指导解决人类生产和生活活动中遇到的有关问题的生态学分支，其目的是获取良好的经济、社会和生态效益所谓有关问题，指(涉及生态学领域的)生态环境恶化、自然资源耗竭、自然灾害频仍、人口过量增长、环境污染加剧、粮食供应不足等基本国策(basicnationalpolicy,statepolicy)(为实现国家较长期既定路线和较长远目标而制定的行动准则)我国目前已制定的基本国策有两项(一说三项)：环境保护和计划生育(及耕地保护)，三者均与生态学在人类社会实践中的应用有关第五部分应用生态学20世纪’50-’80年代地球大气层CO2浓度的增加变化趋势近250百万年以来地球生物圈物种灭绝率变化情况树上地衣植物覆盖率沿Belfast市中心向郊区随距离增加变化情况人均(粮食作物)耕地面积与化肥施用量随时间变化趋势(见有报导的)部分已产生抗药性的害虫增长变化趋势世界人口增长情况及发展趋势示意图15.1全球变暖与环境污染15.2人口与资源问题15.3农业生态学15.4生物多样性与保育15.5生态系统服务（略）15.6生态系统管理（略）15.7收获理论15.8有害生物防治第五部分应用生态学应用生态学——15.1全球变暖与环境污染大气中二氧化碳的浓度二氧化碳（carbondioxide）是大气、海洋和生物区系中碳循环的主要载体。存在于岩石圈的化石燃料（煤、石油和天温室气体和全球变暖然气）直到最近几个世纪才被挖掘出来。大气中二氧化碳的浓度从1750年的280ppm上升到1990年约350ppm，而且仍在增长。增长的主要原因是化石燃料的燃烧。虽然对于未来二氧化碳的释放量和大气中二氧化碳的估计浓度尚有不同，但是到2050年，二氧化碳浓度很可能上升到平均大约为550ppm。温室效应“温室效应”（greenhouseeffect）是这样一种理论，它假设二氧化碳和甲烷这样的普通人为污染物造成的污染会导致全球气温的上升。在过去的一个世纪中，二氧化碳浓度升高，而全球气温也上升了0.4~0.7℃。这个事实支持了上述理论。因为大气中的温室气体（包括水蒸气、二氧化碳和其他人为污染物）能够吸收热量，所以围绕地球的大气层防止了地球热量的全部丧失。如果将大气中的二氧化碳浓度在已有水平上翻倍，预计气温将上升3.5℃左右短波的阳光能透过花房周围的玻璃，室内的长波辐射却逃不出去。大气也具有这种特性，我们称之为温室效应全球气候变暖的危害a、今后大气中二氧化碳增加一倍，全球平均气温将上升1.5～4.5℃。而地面温度的上升随着纬度的增加而增加，在纬度40度的地区接近全球的平均值，在赤道地区只升高平均值的一半左右。两极地区却比平均值高3倍左右。b、因此气温升高不可避免地使南极冰层部分融解，引起海平面上升。如果今后一个世纪海平面上升1米，直接受影响的土地约500万平方公里，人口约10亿，耕地约占世界的1/3。c、由于全球气温升高，气候带北移，湿润区和干旱区将重新配制.d、气候变暖，海平面上升，一部分沿海城市可能要内迁。e、对江河中下游地带也将造成灾害，造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，江河下游的环境恶化。f.对动物的分布模式将发生改变鸟疟疾传染媒介Culexmosquitoes图。预防措施※一是改进能源结构，※二是提高能源效率。除了化石燃料以外，非化石能源方面以水能资源和核能资源开发最为广泛。提高效能，不仅能减少二氧化碳的排放量，也是生产发展的重要措施之一。提倡植树种草，保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积，增强对二氧化碳的吸收能力。臭氧层的破坏什么是臭氧:臭氧（O3）是含有3个氧原子的高活性氧分子，在高空（平流层）有自然形成的一层臭氧。臭氧层对生命非常重要，因为它吸收有巨大危害作用的紫外线辐射。低空（对流层）的臭氧是有毒的，可由化石燃料释放的光化学烟雾生成。平流层臭氧缺损氯氟烃（CFCs）能降解同温层中的臭氧。当英国南极考察团证实南极臭氧屏出现严重缺损后，这个问题引起了重视。据估计，单个氯原子能破坏100000个臭氧分子。如果按臭氧损失的现行趋势发展下去，预计到2050年，臭氧屏将再缺损10%，这会增加3亿皮肤癌患者。2001年和2002年的臭氧空洞《蒙特利尔议定书》是1987年国际社会签署的保护臭氧层公约空气、水和土壤污染空气污染:由人类活动引起的天然与合成的有害物质向大气中的排放。污染物可直接进入大气（初级污染物），或在太阳辐射的影响下于大气中产生（次级污染物）。给环境和健康带来威胁的主要空气污染物包括氧化氮类、二氧化硫、臭氧和固体颗粒。空气污染也能改变气候以及土壤、湖泊和河流的化学性质。酸雨:PH值小于5.6的降水，包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等正式定为“酸雨”。欧洲和北美的北温带地区的水体已经遭受到酸雨带来的酸化。酸雨是化石燃烧的结果。化石燃料的燃烧会产生氧化硫类物质（SOx）和一氧化氮（NO），它们能分别和大气中的水分结合而形成硫酸和硝酸。这种现象称为“酸降”更恰当，因为酸也会以雪、雨和雾的形式从空气中沉降下来。酸雨形成危害：森林退化；湖泊酸化；鱼类死亡；腐损建筑物和金属材料。因酸雨致死的树木酸雨对不同生态系统的危害世界三大酸雨区欧洲长江以南北美水污染水污染分为四类：（i）生物试剂，（ii）溶解的化学物质，（iii）不溶的化学物质和（iv）热。水生态富营养化是无机营养物过剩造成的。水中的有机物质被微生物分解，降低了溶氧水平。溶氧水平可以由“生化需氧量”（biochemicaloxygendemand,BOD）来定量。有机水体污染物中非常重要的一类是多氯联苯族化合物PCBs，这是一组稳定的含氯化合物，对脊椎动物有剧毒。水污染土壤污染在导致土壤污染问题的一系列化学物质中，卤素（主要是溶剂和杀虫剂）构成了最大的一类。这些化学物质是人工制造的。污染土壤的最复杂的一类化合物包括多聚物，如尼龙、塑料和橡胶。生物除污是利用微生物净化污染土壤的一项技术。造成土壤污染的原因第六章应用生态学人口问题及人口控制人口问题是一个复杂的社会问题，也是生态学关注的基本问题之一人类的生存依赖于地球，而地球自然环境有限尽管经济发展和科技水平提高能够使人类摆脱对自然的某些依赖，但这种摆脱不是没有限度第六章应用生态学因此，人类的社会发展应与其生存环境中资源的增殖、环境的改善相协调中国和世界上的几个人口大国，尤其有责任在人口控制方面做出努力人类人口增长世界人口增长情况在最近1000年中，前半段时间内人口增长缓慢，年平均增长率0.1%以下，总人口增加不到两倍最近300年内，增长率急剧上升，人口大幅增长1800年前后，人口接近10亿1930年，人口翻了一番，达20亿1975年，人口再翻一番，超40亿2000年，62亿，预计到2025年达到82.1亿应用生态学——15.2人口与资源问题世界人口增长概况(1750-1979)010203040506070809010001492165018001920196519952025世界人口(亿)公元(年)哥伦布发现新大陆一千年来的世界人口增长趋势00.20.40.60.811.21.41.61.8214921650180019201965197019751980198519901995年增长率(%)公元(年)五百年来世界人口增长率的变化人口问题1970年世界人口增长率达到历史时期最高值，为年均1.97%。同时倍增期越来越短，由原来的150年缩短到35年！这一数字在世界上不同国家和地区有很大差别：发达国家发展中国家’50~60年1.2%2.1%’65~70年1.0%2.5%’80~85年0.6%2.0%’85~90年0.6%1.9%2025年0.3%1.0%1949年以来中国人口增长概况1949年：541.67106人1972年：871.77106人，年均增长率为2.09%70年代后我国推广实行计划生育政策1972~1990年：人口年均自然增长率为1.56%，已低于发展中国家平均水平1992年：11.88106人，年均增长率为1.50%人口问题地球到底能养活多少人=地球人口环境容量究竟有多大?从生态学角度分析，地球植物物质总产量按能量计算为2.771021J/a，人类维持正常生存需能107J/d，或3.68109J/a，由此得出地球可养活753.4109人，但由于两个原因：1)以植物为食的不仅仅是人类2)许多动/植物体部分人类不能食用人口问题因此，真正能被人食用的植物总产量仅为总产量的1%，也就是7.5109人(适度人口)通常人口容量不是生物学意义上的最高人口数，而是指一定生活水平下能供养的最高人口数，它随生活水平标准而异生物学最高人口：(仅维持生物式生存，温饱型)经济适度人口：(小康~中等发达生活水平型)人口问题最乐观估计人口：100.0109人，其中2/3的人口住在海上，食品来源为食用微生物，住房为铝镁轻型合金，雨水和海水淡化作水源，截取尽可能多的太阳能作能源多数科学家估计最适人口：10.0109人左右，全世界均可维持一个体面的生活人口问题与人口增长相关联的几个问题1)经济发展:粮食生产与人口分布密度不相一致(如美国和加拿大与非洲和印度对比明显)发达地区人口占30%，享用粮食产量的一半；不发达地区人口占70%，享用了另一半粮食生产只是人口承载能力的一部分，其他方面的经济发展也可提高人口承载力，例如日本、台湾、香港等地，以及大陆的江浙一带，地少人多，但因经济发达而能容纳高度密集的人口—发展经济有助于解决人口问题人口问题2)人口老龄化:世界性问题人口年龄构成可分为三种基本类型：年轻型、成年型和老年型，其国际通用标准是年轻型成年型老年型少年儿童系数(0~14岁人口占总人口比重)40%30~40%30%65岁以上人口占总人口比重4%4~7%7%年龄中值数20岁20~30岁30岁人口问题人口老龄化也称人口高龄化，世界通例是65岁以上人口超过本国人口的7%即称老年型人口。英国和瑞典的老龄人口已达15.3%~16%，被称为老人国；法、德、日皆有此问题我国已步入老龄化国家行列(7.3%，1998)老龄化问题两面性：经济负担(社会养老保险)增加是其不利的一面；然而老龄人口有利于智力的聚集，延长智力产出期，能提高整个人口群知识水平，促进社会生产力发展人口问题中国的人口控制问题1)意义:减轻负担，增加积累：人口多消费大，从出生到16岁以及65岁以后均是社会负担，除家庭本身需支出外，国家还要花钱有利于提高科学文化水平，改善人民生活水平和解决就业问题有利于保护现有自然资源，防止生态环境进一步恶化人口问题2)决策原则:计划生育始终作为一项基本国策：号称天下第一难题，工作重点在农村—农村的老人赡养主要靠子女，劳动主要靠男子，因此想生男孩的愿望较强烈——在大多数人还是应用简单工具从事体力劳动进行生产的条件下，要推行一对夫妇只生一个孩子是十分困难的可见只能疏导，不可堵截；合乎国情，顺乎民意人口问题3)提高人口素质:人口素质—在一定的社会制度和社会生产力发展水平上，人们的身体健康状况、文化水平、劳动技能和思想道德修养。包括两个方面：身体素质和文化素质身体素质—综合概念，主要包括婴幼儿死亡率、营养和发育状况、平均期望寿命和残疾人口比例等文化素质—人口受教育的状况、科学及技能水平等人口问题4)发展优生事业：提高人口素质的先决条件优生学包括两个方面，防止、减少严重遗传病和先天性疾病的个体出生，称为消极优生学；促进体力上、智力上优秀个体出生，谓之积极优生学提倡优生教育和婚前检查；适龄生育；遗传咨询；产前检查；孕期保健等控制人口数量与提高人口素质是一个问题的两个方面，必须同等重视、同时并举人口问题引言农业是人类最古老的物质生产部门：人类的祖先早在原始农业时代就开始采集、狩猎自然产物来满足生活的需求农业生产随着时代发展，不断向前推进农业是社会安定、经济发展、民族昌盛、国家富强的最主要的基础应用生态学——15.3农业生