环境保护与可持续发展---生态系统退化

环境保护与可持续发展

第二章生态系统退化

生态系统：一定空间内生物成分（生物群体）和非生物成分（物理环境），

通过能量流动和物质循环的相互作用和相互依存，所形成的一个功能单位。具有保持系统各组分成分稳定，能量和物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定，在受到外来干扰时能自我调节并恢复到稳定状态的能力。

生态平衡是相对的动态平衡。当生态系统与外界发生直接或间接的联系时，都会受到来自外界的干扰。外界干扰在系统的耐受范围内时，由于生态系统自我调节并恢复的能力，既有可能恢复到原来的状态，也有可能达到新的平衡。当外界干扰强度过大或干扰时间过长时，生态系统内部的生物种类及数量将发生明显下降，使得生态系统的演替处于退化状态，简称生态退化。

自然因素造成的生态破坏称为第一环境问题，人为因素造成的破坏称为第二环境问题。

引起生态系统改变的重要因素：

（1）间接驱动力：

1、人口的急剧增长，增加资源和环境的总消耗量；

2、人均收入的增加和生活水平的总体提高，增加了对自然资源的人均索取量；

3、妇女地位的提高、民主决策的加强、多方环境协议的制定等，使社会政治驱

动力作为影响决策的力量，向着有利于生态保护的方向发展；

4、人们的价值观、信仰和准则，影响人们的消费行为和环境认知价值，间接驱

动着生态系统的变化；

5、科学的进步与技术的发展在推动经济发展的同时，对生态系统产生正反两方

面的效应。技术进步，使大部分农产品的单位产量得到提高，也使砍伐森林的能力提高，海洋捕鱼的广度与深度加大，导致森林系统与海洋系统的破坏比以往更为广泛与迅速。

（2）直接驱动力：1、栖息地的被改变；2、过度开发；3、全球气候变暖。

第一节生态系统的基本概念

系统共性：1、具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；2、具有自我调节的功能；3、生态系统是一种动态系统。

生态系统的非生物成分：1、太阳辐射（直射和散射）；2、无机物质；3、有机物质；4、土壤。

生态系统的生物成分：1、生产者；2、消费者；3、分解者（又叫还原者）。

食物链：生物之间存在的捕食和被捕食的关系。

食物网：食物链相互交叉形成的复杂的捕食关系。某个环节（物种）缺失时，其他相应环节能起补偿作用

营养级：食物链某个环节上一切生物种的总和，是处在某一营养层次上的一类生物和处在另一营养层次上的另一类生物的关系。

1/10定律：下面营养级所储存的能量只有大约10%能够被上一营养级所利用。能量流动：

光合作用是植物固定太阳能的唯一有效途径

6CO2+12H2O=C6H12O6+6O2+6H2O

呼吸作用：C6H12O6+6O2=ATP+6CO2+6H2O+能量

能量流动按照热力学第一定律和热力学第二定律进行，从集中到分散，从能量高到能量低的方向传递

物质循环：

碳循环：无机环境中，以二氧化碳、碳酸盐形式存在。

生态系统中碳循环的基本形式：

大气中的CO2通过生产者的光合作用生产糖类，其中一部分作为能量为植物本身所消耗，植物呼吸作用或发酵过程中产生的CO2通过叶面和根部释放回大气圈，然后再被植物利用。糖类的另一部分被动物消耗，食物氧化产生的CO2通过动物的呼吸作用回到大气圈，动物死后，经微生物分解产生CO2也回到大气中，再被植物利用。这是碳循环的第二种形式。生物残体埋藏在地层中，经漫长的地质作用形成煤、石油和天然气等化石燃料。它们通过燃烧和火山活动放出大量的CO2，进入生态系统的碳循环。这是碳循环的第三种形式。上述三种循环同时进行。

氮循环：大气中含量丰富的氮绝大部分不能被生物直接利用。大气氮进入生物有机体的主要途径有：1、生物固氮；2、工业固氮；3、岩浆固氮（火山活动）；4、大气固氮（闪电、宇宙射线）。第一种途径能使大气氮直接进入生物有机体，其他途径则以氮肥的形式或随雨水间接地进入生物有机体。

进入植物体内的氮化合物与复杂的碳化合物结合形成氨基酸，随后形成蛋白质和核酸，构成植物体的有机质的重要组成部分。植物死亡后，一部分氮直接回归土壤，经微生物分解重新被植物利用；另一部分作为食物进入到动物体内，动物的排泄物和尸体经微生物分解后归还土壤或大气，从而完成氮循环。

硫循环：大气圈中天然源的硫包括H2S、SO2和硫酸盐。

磷循环：生态系统中的磷具有不同于上述元素的特点。第一，磷全部来自于岩石的风化作用，经破碎、溶解在土壤水中，被植物吸收。因为磷酸盐难溶于水，因此缺磷常常是植物生长的限制性因素。另一方面，水中磷的过度增加有可能引起富营养化。第二，在循环过程中和微生物的关系不像碳和氮那样大。

第三，磷不进行大气迁移，因为在地表的温度和压力下，磷及其化合物不以气态存在。

信息传递：物理信息、化学信息、营养信息（由食物和养分构成）、行为信息。生态系统总是自动地朝着物种多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展。

第二节自然生态系统的退化

海岸带生态系统:指海岸线向海陆两侧扩展一定距离的海岸带状区域和附近的海域。主要体现在海岸线后退，红树林和珊瑚礁生态系统局部退化，海岸带防护林破碎化，海岸带土地局部沙化和贫瘠化等方面。

淡水生态系统的退化；水资源减少和用水量的增加；水质下降。

农业生态系统：1、农业面积减少；

2、土壤退化

．．．．：指在各种自然和人为因素影响下所发生的导致土壤自然生产力和环境调控潜力持续性下降甚至完全丧失的物理、化学和生物过程。

现代农业以不断提高土地的集约利用程度和增加农业生产资料的投入量来获得作物的高水平单产，极大地损害了农业土壤的基本结构和功能，导致土壤退化和农业生态环境脆弱性的增加。

长期过分依赖化肥的增产效果，导致土壤对养分的吸持能力明显减弱，农田耕作层土壤有机质含量下降，团粒结构破坏并减少，蓄水保肥能力下降。过多施用化肥，养分离子大量占据土壤颗粒吸附位，使土壤的缓冲能力下降，改变土壤的酸碱度和土壤微生物结构，削弱土壤生产力和污染物自净能力，降低了农业生态系统的生态服务功能。

3、植物种植单一化：单一农业景观，减弱了系统本身的缓冲能力，导致农业生

态系统抵抗自然灾害的能力减弱，削弱了系统对病虫危害的抵御，以及对农田小气候的改善作用，使农业生产越来越多地依赖化肥、农药和灌溉等现代技术措施，增大了农业生态系统的波动性，降低了系统的自我调控能力。4、外来物种入侵。

草地生态系统：陆地生态系统中最脆弱的一个子系统。1、植被结构改变：旱生性强的植被增加，不能适应的物种分布面积减少；2、能量不平衡；畜禽过度啃食牧草，减少了有机质向土壤中的输入，限制了资源需求量较高的物种生长，改变了植物的竞争格局，增加了竞争排除，进入减少了群落的物种多样性，降低草地生产力；3、自我调节能力减弱；4、草场退化。

森林生态系统：1、森林面积减少；2、森林结构简单。

第三节城市生态系统的脆弱化

城市生态系统由自然系统、经济系统和社会系统组成。

城市生态系统的结构除了自然生态系统本身的结构外，还有以人类为主体的社会结构和经济结构：1、空间结构；2、社会结构；3、经济结构；4、营养结构。城市生态系统的脆弱现状：（1）城市小气候：1、城市热岛效应；2、城市冠层，表现为内部风温特征复杂，湍流运动紊乱，风速降低。（2）城市水循环：1、