浙江工商大学《生态与环境》选修课课件整理

在研究生物有机体与环境的相互关系过程中，A.G.Tansley特别强调有机体与环境不可分割的观点，提出了生态系统的概念，他认为“生态系统的基本概念是物理学上使用的‘系统’整体，这个系统不仅包括有机复合体，而且也包括形成环境的整个物理因子复合体”。
“……我们不能把生物从其特定的形成物理系统的环境中分隔开来……这种系统是地球表面上自然界的基本单位，它们有各种大小和种类”。因此，生态系统包括有生命的成分和无生命的成分在内。
⒊重视生态规划
生态规划一般指按照生态学的原理，对某地区的社会、经济、技术和生态环境进行全面综合规划，以便充分有效和科学地利用各种资源条件，促进生态系统的良性循环，使社会经济持续稳定发展。这是人类解决所面临环境问题的正确途径。
生态规划所要解决的中心问题之一，就是要实行可持续发展战略，这是涉及到许多领域的极其复杂的问题。因此，高度综合、从定性描述的分析方法向定量化的综合分析方法过渡，由“软科学”向“软、硬”结合方向发展等也将成为环境生态学今后的发展方向。
第三节：环境生态学与相关学科
生态学定义
德国动物学家海克尔首次将生态学定义为：研究有机体与其周围环境-非生物环境和生物环境间相互关系的科学。
美国生态学家Odum定义为：生态学是研究生态系统的结构和功能的科学。
我国生态学家马世俊：生态学是研究生命系统和环境系统间相互作用规律及其机制的科学。
环境生态学
环境生态学就是研究在人为干扰下生态系统内在的变化机理、规律等，寻求受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。即运用生态学理论，阐明人与环境间的相互作用及解决环境问题的生态途径。
十、热带天然林消退
1980年世界热带林面积为19.35亿ha，占世界森林总面积的44.8%，其中郁闭的林分为12.01亿ha，疏林为7.34亿ha，森林覆盖率为40.2%。世界热带林地区可划分为三大类：美洲热带林、非洲热带林和亚洲热带林，其面积分别为12.12亿ha、13.12亿ha和4.45亿ha。
这种温室效应，实际上在人为干扰之前，温室效应和温室气体就存在。如大气中的CO2、甲烷和水蒸汽等，对太阳辐射有强烈的吸收作用，使地球升温，这属“自然温室”效应。但现代文明导致了大气中的CO2和水汽等的增加，破坏了地球上这种自然温室效应所形成的热平衡，引起气候变暖。
二、臭氧层破坏
大气中臭氧浓度的变化是一个复杂的光化学过程。大气层中如果没有其他干扰性化学物质存在，臭氧的形成与破坏速度几乎大致相同。因此，在大气污染以前，臭氧水平分布状况变化很小，只是随太阳辐射的周期性循环而呈现出一定范围内的波动。
七、干旱缺水
早在1977年，联合国即向全世界发出警告：“水不久将成为严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机就是水”。目前，全世界已有100多个国家缺水，严重缺水的国家已达40多个，全球60%的陆地面积淡水资源不足，20多亿人饮用水紧缺。非洲的许多国家早已水贵如油，有的国家不得不进口水。科威特、沙特等国家花费巨资开发海水淡化装置。
九、水污染
水本身具有自净能力，当进入水体的污染物质超过了水体的自净能力时，水体会丧失其使用价值，称为水污染。水环境会受到多方面的污染，其中主要污染源有以下几种：⑴向自然水体排放的各类废水。⑵向自然水体直接倾倒的固体废弃物，以及垃圾堆放场所的渗出液和淋洗雨水。⑶大气污染地区的酸雨及其他淋洗降水。⑷大气中有害的沉降物及水溶性气体。⑸淋洗植被后溶入了化肥和农药的（降水）径流。⑹航道中船舶的渗漏油、废水及固体废弃物。
五、土地沙漠化
土地的沙漠化是人类面临的最严重威胁之一。据联合国环境署（UNEP）1988年的统计，目前世界上受到沙漠化威胁的土地面积达45亿公顷，占全球陆地面积的1／3，依赖这些土地为生的人占世界总人口的1／5，这些土地中有3／4已受到中等程度的退化，1／3已经丧失了25%的生产力。
六、土壤退化
土壤退化的根本原因是土壤侵蚀，常见的土壤侵蚀除上述的水土流失、土壤沙漠化外，还有地力衰退、土壤盐碱化和沼泽化等。
4)土壤圈覆盖在陆地表面及水层下，是地球表面一层很薄的土壤圈层。是植物、动物和微生物生存的重要基础。土壤的理化性质与母岩、母质有很大的关系。此外，地形地势以及生物成分对土壤的形成过程和土壤理化性质也至关重要。
5)生态圈有关生物圈的定义很多，常用的定义是生物圈与生命支持系统的统一体，是地球上全部生物和与之发生相关作用的环境的总和。
生态系统是一个开放的自维持系统自然生态系统所需的能源是生产者对光能的转化消费者取食植物而动植物残体以及动物的排泄物通过分解者的分解作用把复杂的有机物质转变为简单的无机物质又归还给环境让植物重新利用这个过程往复循环从而不断地进行着能量和物质的交换转移保证生态系统发生功能并输出系统内生物过程所制造的产品或剩余的物质和能量
二、人工环境
人工环境可分为广义的人工环境（即有人为因素在内的自然环境）和狭义的人工环境（在人工控制下的环境）。
人类社会的发展与环境问题的产生及演变
环境问题
一、温室效应
存在于大气中的某些痕量物质和存在于对流层中的臭氧具有吸收太阳能在近地表面产生长波辐射从而使大气增温的作用，称之为温室效应（花房效应）。
⒊各类生态系统的功能和保护措施及技术研究
各类生态系统在生物圈中执行着不同的功能，被破坏后产生的生态效应亦不同。环境生态学要研究各类生态系统受损后的危害效应及方式，各类生态系统的保护对策。包括生物资源的保护和科学管问题的生态学对策研究
采用生态学方法治理环境污染和解决生态破坏问题，尤其在区域环境的综合整治上已初见成效，前景令人鼓舞。依据环境问题的特点采取适当的生态学对策，并辅之以其他方法来改善和恢复恶化的环境质量，是环境生态学的研究内容之一。包括各种废物的处理处置和资源化的技术等。
35亿年前，蓝藻和细菌的出现产生了氧。
2)水圈指地球上所有的水体总和。地球上的水域面积约为71%，淡水资源不足（2.53%），且分布不均匀。此外，还有地下水、气态水和固态水。水是生物所需营养物质的载体，水中溶解了各种化学物质、各种溶盐、矿质营养和有机营养物质等，为植物生长提供丰富的营养物质。
3)岩石圈指地球表层30～40km厚的地壳。岩石圈中贮藏着丰富的化学物质，成为植物生长所需要的矿质营养的宝库。溶解于地下水的矿质营养，到达土壤中，再经植物的根部吸收到植物体内。
四、水土流失
目前，水土流失已成为当今世界重大的环境问题之一，对经济的持续发展构成了严重威胁。据统计，全世界目前水土流失面积达25亿公顷，占全球耕地、林地和草地总面积的29%。
水土流失包括“三大损失”和“六大危害”：⑴水分损失、洪涝灾害和旱灾交织。⑵土壤损失导致土壤薄层化和泥砂淤积，生态灾难加剧。据联合国环境署（UNEP）的统计，全球每年因水土流失而损失的土壤量达600亿吨，如果以土层平均厚度1米计算，只需809年，全球耕地土壤将侵蚀殆尽。同时，在全世界土壤总侵蚀量600亿吨中，除了入海的240亿吨泥沙外，剩下300多亿吨全部沉积于内陆的江河湖库，引起一系列的生态灾难。根据中国水利部门的资料，长江流域每年土壤侵蚀量达22.4亿吨，其中17.12亿吨沉积于江河湖库。⑶土壤养分损失导致土壤贫瘠化和河流盐碱化、湖泊富营养化。
⒉生态系统受损程度及危害性的判断研究
物理学、化学和生态学方法是环境质量评价和预测常用的三个最基本的手段，科学的评价应该是三者的结合，而生态学判断所需的大量信息就是来自生态监测。实际上，生态监测就是利用生态系统生物群落各组分对干扰效应的应答来分析环境变化的效应程度和范围，包括人为干扰下的种群动态和群落演替过程。
综上所述，可以看出维护生物圈的正常功能，改善人类生存环境，并使两者得到协调发展，这是环境生态学的根本目的。运用生态学理论，保护和合理利用自然资源，治理污染和被破坏的生态环境，恢复和重建生态系统，以满足人类生存发展需要，是环境生态学的主要任务。
环境生态学的发展趋势
⒈干扰和受害生态系统特征的判断
生态系统受到干扰后，一定程度范围内，生态系统能自行调节，这种调节能力，实际上是抗干扰能力。
八、大气污染和酸沉降
目前，空气污染和酸沉降危害难以控制。一是大气污染愈演愈烈。据统计，全球二氧化硫的排放量1.5亿吨，其中发达国家排放量有所下降，但氮氧化物和碳氢化合物的排放量有所增加。二是酸沉降加剧。废气、烟尘和粉尘污染了清洁的大气，形成酸沉降。
酸沉降主要有两种方式：湿沉降（酸雨、酸雪、酸雾等）和干沉降（气溶胶、悬浮微粒）。目前，世界上已出现三大酸沉降区，即北美、欧洲和我国西南部，并常出现超过了植物耐受极限(pH3.0～3.2)的酸沉降。
环境问题产生的几种观点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.宗教鼓励人口增长和人对自然的贪欲的结果
第二节：环境生态学的研究范畴与学科任务
环境生态学的研究范畴
⒈人为干扰下生态系统内在变化机理和规律
自然生态系统受到人为的外界干扰后，将会产生一系列的反应和变化。在这一过程中，有哪些内在规律；干扰效应在系统内不同组分间是如何相互作用的；出现了哪些生态效应以及如何影响到人类，包括各种污染物在各类生态系统中的行为变化规律和危害方式。
生态圈的范围可以一直延伸到太阳。
生物圈的范围地表以下12km的深海到地表以上23km的高空。能量是驱动生态圈运行的动力，地球上的能量几乎全部来自太阳。32%直接被云层、地面和大气中的颗粒物反射回空间。68%进入生物圈系统。20%随蒸发过程进入水循环。48%中大部分转化成热能被地球或大气层所保留。生物界消耗的太阳能为0.1%左右
抗干扰能力的大小，与生态系统的结构关系密切,只要干扰不危及到系统的结构，一定的干扰或轻度干扰，对生态系统的稳定性没有影响，不会改变系统的功能。但如何量化生态系统的抗干扰能力，调节干扰力，并使其小于系统本身的抗干扰能力是很有意义的一项研究。
⒉受害生态系统恢复和重建途径
受害生态系统的恢复和重建常因管理对策的不同而产生不同的结果。如何使受害生态系统在自然及人类的共同作用下尽快地根据人类的需要或愿望得以恢复、改建或重建，这既是个理论问题，也是个实践问题，它将成为环境生态学中颇具吸引力的研究领域。
近几十年来，由于环境污染，臭氧层的动态平衡遭到破坏，同温层中臭氧浓度呈减少趋势，地球上空出现臭氧空洞，且臭氧空洞还在逐年扩大。
三、生物多样性锐减
生物多样性包括：⑴生态系统多样性。⑵物种多样性。⑶遗传多样性。其中生态系统多样性最重要，它是物种和遗传多样性的保证。
目前，生物多样性的锐减已经危及人类生存和发展。由于森林破坏，草原垦耕和过度放牧等，不仅导致土地沙漠化、盐碱化和贫瘠化等，而且还导致生态系统简化和退化，破坏了物种生存、进化和发展的生境，使物种和遗传资源失去了保障。
第一节：环境问题的产生于环境生态学的诞生和发展
环境
环境是指生物有机体周围一切环境因素的总和，可分为自然环境和人工环境两类。
一、自然环境
⒈大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈、生物圈
1)大气圈地球表面的大气圈，大约有一千多公里厚.但直接构成植物气体环境的部分，只是下部对流层，厚度约16km。大气中含有生命所必须的物质，如CO2、O2等。大气圈中的O3层对整个地球上的生物有保护作用，它的破坏会以多种方式深刻地影响着全球的生态环境。例如，波长280～320(UV-B)辐射量的增加会对农业生产造成不利影响。
⒋积极参与区域污染治理
我国环境保护工作的重点正从点源污染治理转向区域污染治理和生态环境建设。用生态学原理治理城市污染、地区污染或水系污染，并按照整体和谐以及循环高效的原则建设生态环境，是环境生态学参与生态环境改造和建设任务。
⒌量化工程成功与否的标准
经济效率＋生态效率＋社会效率＝1。他们是互为消长的关系。目前以牺牲生态效益为代价，换取经济繁荣的实例较多，但又不得不考虑经济效益而只谈生态和社会效益，这不现实。应认真研究不同时期和不同环境条件下的三者比值。
所以，环境生态学不同于以研究生物与其生存环境之间相互关系为主的经典生态学；也不同于只研究污染物在生态系统的行为规律和危害的污染生态学或以研究社会生态系统结构、功能、演化机制以及人的个体和组织与周围自然、社会环境和相互作用的社会生态学。
第四节：生态学的基本概念
一、生态系统的基本概念
生态系统(Ecosystem)理论由英国生物学家A.G.Tansley（1935）首先提出，经过美国动物学家L.Lindeman(1942)的继承和发展，进一步奠定了生态系统的基础，目前已成为大家普遍接受的理论。群是在特定时间和一定空间中生活和繁殖的同种个体的总和。