环境概论

环境生态学目标:掌握生态学的基本知识，包括生态过程的基本规律、自然界生命系统与其支持系统间的相互关系、人类社会的发展及生产活动对生物圈各类生态系统所产生的影响，以及人类为实现可持续发展而对生态系统的保育，对受损生态系统的修复和所开展的生态建设等知识。基本要求：掌握生态学的基本知识，包括生态过程的基本规律、自然界生命系统与其支持系统间的相互关系；理解环境污染、生态破坏与生物的生态关系及对其进行修复与重建的理论和方法；结合环境艺术专业掌握景观生态学的研究内容和景观生态学的应用及其可持续发展理论与实践。授课方式：讲授、讨论、调研主要参考书目：1．曲向荣著，《环境生态学》，清华大学出版社，2012。2．李洪远著，《环境生态学》，化学工业出版社，2011。3．盛连喜著，《环境生态学导论》，高等教育出版社，2009。4．宇振荣著，《景观生态学》，宇振荣著，化学工业出版社，2008。5．尚玉昌著《生态学概论》，北京大学出版社2003-2。6．同济大学编《城市环境保护》，中国建筑工业出版社。7．毛文永编《生态环境影响评价概论》，中国环境科学出版社1998-5。8．周曦编《生态设计新论》，东南大学出版社2003-6。9．《环境生态学》化学工业出版社2003-8。其他与生态学相关书目，特别须关注关于生态景观的书目。第一章环境概论第一节环境及其结构一.环境的概念环境的本义是指周围的境况。《中华人民共和国环境保护法》：“本法所称环境，指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，（是围绕人类展开的一个概念）包括大气，水，海洋，土地，矿藏，森林，草原，野生动物，自然遗迹，人文遗迹，自然保护区，风景名胜区，城市和乡村等。”二.环境构成环境包括自然环境和人工环境。自然环境：是人类出现之前就出现的，是人类目前赖以生存的自然条件和自然资源的总称。是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质，能量和自然现象的总体。人工环境：从狭义上：来讲是指人类根据生产，生活，科研，文化，医疗等需要而创造的环境空间，如人工气候室，无尘车间，温室，密封舱，各种建筑，人工园林等。从广义上：则是指由于人类活动而形成的环境要素，包括由于人工形成的物质，能量和精神产品以及由人类活动过程中所形成的人与人之间的关系，后者也称之为社会环境。（包含了物质，精神以及社会关系3个层面）我们现在研究的环境是围绕着人类活动而展开的，在时间上随人类社会的发展而发展，在空间上随人类活动领域的扩张而扩张。环境是个系统，而这个系统又因分析的角度不同而又不同的划分方法。从人类和环境相互作用的角度，由小到大可分为:聚落环境，地理环境，地质环境和星际环境。聚落是人类聚居的地方，也是于人类活动关系最为密切，最直接的环境，他们是人工环境占优势的生存环境。它可分为院落环境，村落环境和城市环境。地理环境是指围绕人类的自然现象的总体。它具备人类生存的三大条件：有常温常压的物理条件，适当的化学条件和繁茂的生物条件。当今的地理环境概念，不仅包括自然地理环境，还包括人文地理环境，主要是指，人类的社会，文化和生产生活活动的地域组合，包括人口，民族，聚落，政治，经济、交通、军事、社会行为等许多成分。他们构成的圈层，称为人文圈。地质环境指地理环境中除去生物圈以外的其余部分。星际环境指大气圈以外的宇宙环境空间。第二节环境要素及属性一.环境要素的概念环境要素：又称环境基质，是构成人类生存环境整体的各个独立的，性质不同而又服从整体衍化规律的基本物质组分。环境要素可分：自然环境要素和人工环境要素。自然环境要素通常指水，大气，生物，岩石，土壤等。水组成江，河，湖，海等水体，全部水体又组成水圈；大气组成大气层，整个大气层总称大气圈；生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈。这种模式正是环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统的具体表现。二.环境要素的基本属性1.最差(小)因子限制率对于环境质量而言，“整体环境的质量，不能有环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。也就是说环境质量的好坏诸要素中处于“最低状态”的那个要素，而不能用其余处于良好状态的环境要素去替代，去弥补。因此，在改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，遵循由查到优的顺序依次改进，使之均衡的达到最佳状态。（和木桶原理较接近）2.等值性各个环境要素，无论他们在规模或数量上有何不同，但只要是一个独立的要素，那么他们对于环境的限制作用并没有本质的差别，也就是说，各个环境要素对于环境质量的限制，在他们处于最差状态时，具有等值性。3.整体性大于各个个体之和一个环境的性质，不等于组成该环境的诸要素性质简单相加之和，而是比“和”丰富的多，复杂的多。就是说，环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素相互联系，相互作用产生的整体效应，是在个体效应基础上的质的飞跃。4.相互联系又相互依存环境诸要素在地球演化史上的出现，又先后之别，但他们又相互联系，相互依存。从演化的意义上看，某些要素蕴育着其它要素。（岩石圈的形成为大气的出现提供了条件，岩石圈和大气圈的存在又为水圈的产生提供了条件，岩石圈，大气圈和水圈蕴育了生物圈，而生物圈又会影响岩石圈，大气圈和水圈的变化。第三节环境的功能与特性一.环境的功能环境的功能指以相对稳定的有序结构构成的环境系统为人类和其他生命体的生存发展所提供的有益用途和相应价值。对于人类和其他生物而言，环境最基本的功能包括：1.空间功能环境能提供供人类和其他生物栖息，生长，繁衍的场所，且这种场所是适合他们生存发展的2.营养功能这是广义的营养，包括环境提供的人类和其他生物生长，繁衍所必须的各类的营养物质及各类资源，能源（后者主要针对人类而言）3.调节功能主要指环境要素的自我恢复调节功能及对于其他要素的调节功能。对于人类来说，当其开发利用自然环境系统的功能时，应遵循环境形成，发展，变迁的机制，尽力保护原有的环境功能，科学合理的扩大他们的功能，进而实现人与自然的和谐，否则，环境功能就会逐渐衰竭直至消灭。二.环境的特征（一）环境自身的特征环境系统是一个有时，空，量，序变化的复杂的动态系统和开放系统。系统内外存在着物质和能量的变化与交换。环境外部的各种物质和能量进入系统内部，这个过程称为输入。系统内部也对外界产生一定的作用，一些物质和能量排放到系统外部，这个过程成为输出。在一定的空间尺度内，若系统的输入等于输出，就出现平衡，成为环境平衡或生态平衡。系统的组成和结构越复杂，它的稳定性就越大，越容易保持平衡。因为任何一个系统，除组成成分的特征外，各组分之间还具有相互作用的机制，这种相互作用越复杂，彼此的调节能力就越强。环境的各子系统和各组成成分之间，存在着复杂的相互作用，构成一个网络结构，正是这种网络结构，使环境具有整体功能，形成整体效应，起着协调作用。（二）环境对于干扰所具有的特征人类环境由于人类活动的作用与干扰，存在着连续不断的，巨大和高速度的物质，能量和信息的流动，因而具有不容忽视的特征：1.整体性人类环境的各组分之间存在着相互联系，相互制约的关系，局部地区的环境污染和坡坏，总会对其他地区造成影响和危害。所以人类生存环境和保护，从整体上看，是没有地区界限和国界的。2.有限性地球的空间是有限的，而且在已知的宇宙空间中是独一无二的。另外，人类的生存环境还有其自身的有限性，如环境有限，稳定性有限，容纳污染物的能力有限等。环境在未收到人类干扰的情况下，环境中化学元素，物质和能量分布的正常值，成为环境本底值。环境对于进入其内部的污染物质和污染因素，具有一定的迁移，扩散和同化，异化的能力。在人类生存和自然环境不致受到危害的前提下，环境可容纳污染物的最大负荷量，称为环境容量。环境容量的大小与其组分和结构，污染物的数量及物理和化学性质有关。污染物质和污染元素进入环境后，将引起一系列物理的，化学的和生物的变化，使环境达到自然净化。环境的这种作用称为环境自净。人类产生的污染物或污染因素进入环境的量超过环境容量或环境自净能力时，就会导致环境恶化，出现环境污染。这正说明环境有限性的特征。3.不可逆性人类的环境系统在其运转过程中，主要存在两个过程：能量流动和物质循环。后一过程是可逆的，但前一过程是不可逆的，环境一旦遭到破坏，利用物质循环规律，可以实现局部的恢复，但不能彻底回到原来状态，因此整个过程是不可逆的。4.隐显性除了事故性污染，一般污染需要一段时间才能显现。例如：一个废电池扔到环境中，需要很长时间才能对环境造成污染。5.持续性事实证明，环境对于其遭受的污染和破坏，具有持续反映的特征。环境污染不仅危害当代人的健康，而且可能造成世世代代的遗传隐患。6.灾害发大性事实证明，蝴蝶效益在整个生物圈中是普遍存在的一种现象。某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度上，都会明显放大。如燃烧时放出的s02,co2等气体，不仅造成局部地区空气污染，还可能造成酸沉降，破坏大片森林，使大量湖泊不宜鱼类生存，或因温室效应，是全球气温升高，冰川融化，海水上涨，淹没大量城市和农田。第四节环境问题一.环境问题的概念环境问题有广义和狭义两方面理解。从狭义上理解的环境问题是由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统平衡破坏，反过来影响人类生存和发展的一切问题。从广义上理解，就是人类力和自然力引起的环境生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题都是环境问题。从引起环境问题根源讲，可将其分为第一环境问题和第二环境问题。第一环境问题由于自然力引起的环境问题，称为第一环境问题，也成为原生环境问题。第二环境问题人类因素引起的环境问题成为第二环境问题，也称次生环境问题。第二环境问题一般可分为三种：一是不合理开发利用资源，超出环境承载能力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象。二是工业“三废”大量排放到环境中，破坏了原有的生态平衡，致使环境遭受污染和破坏。三是由于上述原因造成生物资源的破坏，而导致生物多样性丰富度的下降，大量物种灭绝或处于濒危境地。生物多样性的破坏必然会导致人类的生存危机，人类对于这个问题严重性的认识还远远不够。二、环境问题的由来和发展环境问题是随着人类生产力的发展而产生和加剧的。1.环境问题的萌芽阶段（工业革命以前）农业和畜牧业出现以前，人类活动以生活活动为主，以生理代谢过程于环境进行物质能量交换，基本上是利用环境，而很少有意识的改造环境。在工业革命以前的漫长岁月里，虽已出现手工业作坊或工场，但因规模小，生产不发达，所以由此引起的环境污染问题并不突出。还处于萌芽阶段。2.环境问题的发展恶化阶段（工业革命至20世纪50年代前）随着生产力的发展，在18世纪60年代至19世纪中叶，蒸汽机的发明与广泛应用，给社会带来了前所未有的巨大生产力，生产发展史上出现了一次伟大的革命-----工业革命，人类大规模的改变了环境的组成和机构，进而改变了环境的物质循环系统，带来了新的环境问题。工业生产把大量深埋地下的矿物资源开采出来，加工利用投入环境中，“三废”是生物和人类所不熟悉的，难以降解，同化和忍受。3.环境问题的第一次高潮（20世纪50—60年代）环境问题的第一次高潮出现在20世纪50—60年代，当时环境问题突出。自产业革命-1984年臭氧层空洞，“八大公害”事件，是第一次环境问题高潮。八大公害事件：是指在世界范围内，由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件。公害事件：因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡事件。（1马斯河谷2多诺拉3光化学4伦敦烟雾5四日市6米糠油7水俣病8骨痛病）4.环境问题的第二次高潮（80年代以后）第二次高潮是伴随着环境污染和大范围生态破坏，尤其是1984年由英国科学家发现，1985年美国科学家证实在南极上空出现的“臭氧”空洞，导致了环境问题的第二次高潮。人类共同关心的影响范围大和危害严重的环境问题有3类:一是全球性的大气污染，温室效应，臭氧层破坏和酸雨等；二是大面积生态破坏，如大面