应用生态学-精讲

应用生态学目录：1.全球变暖与环境污染2.人口与资源问题3.农业生态学4.生物多样性保育5.生态系统服务6.生态系统管理7.收获理论8.有害生物防治应用生态学的概念应用生态学——研究如何利用生态学的理论和原理来解释、指导、解决社会实践中所存在的问题。应用：1、农、林、牧、鱼等各业的应用发展2、全球的可持续发展（环境污染、全球气候变暖、土地沙漠化、生物多样性丧失、生态平衡失调、人口爆炸等）15.1全球变暖与环境污染全球变暖——指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象。★自19世纪后半叶以来，全球地表年平均气温升高了0.3～0.6℃。★气温的变化具有明显的时空差异：在北半球的中纬度地区冬春季节气温升高幅度最大；而北大西洋地区则有变冷的趋势。1.全球变暖与温室效应温室效应——由大气层的气体引起的全球变暖的现象★温室气体－对长波辐射有强烈吸收作用的气体。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★随着工农业的发展，排放到大气中的二氧化碳、甲烷、氧化氮等逐年上升。而这些气体浓度的增加可能是导致全球变暖的关键因子。★温室效应的后果——地球上的病虫害增加，土地干旱，海平面上升，气候异常，沙漠化面积增大，海洋风暴增多。温室效应的后果（海平面上升）马尔代夫气候异常土地沙漠化⑴温室气体含量的增加与全球气温升高原因：A.化石燃料的燃烧B.森林的砍伐（雨林的减少）A.厄尔尼诺现象——指东太平洋洋面在赤道处的海水偶尔变暖的现象，它与北太平洋和北美洲的天气特点密切相关。（导致台风和洪水灾害）⑵全球变暖的影响B.对生物圈中动植物分布模式及生物多样性产生明显影响昆虫—农业害虫导致减产生物迁移—疾病的爆发（如疟疾）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。云南梅里雪山明永冰川退缩速度2008年冰舌位置1997年冰舌位置约500m⑶减少温室气体排放的途径A.改进能源结构（水能、核能、太阳能、地热等）B.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。C.植树种草、提高森林覆盖率2.臭氧层的破坏危害：臭氧层破坏，地球表面的紫外线照射增加，对人体细胞特别是体细胞危害最大，影响生殖，产生变异等。臭氧层被破坏的原因：氟利昂、烟雾剂、杀虫剂的广泛使用。联合国主导的一个科研团队2014年09月10日发布了一则少有的有关地球环境的好消息：对地球发挥保护作用的臭氧层在历经多年消耗之后正在恢复，地球臭氧层35年来首次变厚。3.污染问题⑴空气污染①烟尘与光化学烟雾危害：眼睛、呼吸道的影响大气污染物来源及其危害表②酸雨出现酸雨主要原因：二氧化硫污染（氧化硫类物质-SOX）危害：对植物、水生生物的影响（最佳PH、耐受范围）、腐损建筑物和金属材料四川乐山大佛世界三大酸雨区西欧长江以南北美⑵水污染——所有妨碍水资源利用的人类行为水体污染物：生化试剂、可溶的化学物质、不溶的化学物质和热富营养化：由于供藻类的无机营养物过剩导致藻类的大量繁殖，从而减少了到达其他植物的光，降低了溶氧水平，而且对鱼类等其他脊椎动物可能有毒害作用。导致富营养化的主要营养物：磷酸盐和硝酸盐水污染按受污染的水源分可分为：①海洋污染（赤潮）主要污染物：生物性污染、有毒物污染、放射性污染、固体废弃物②江河污染污染源：生活污水、工业污水③湖泊污染（水华）④地下水污染污染源：有害的工业废水、生活污水、农业灌溉下渗水华赤潮⑶土壤污染随着工业化和城市化的迅速发展，我国土壤环境污染问题日趋严重。工业“三废”、污灌、污泥、城市垃圾、劣质化肥等都可导致土壤污染。我国大多数城市近郊土壤都已受到不同程度的污染，农田中镉、铬、砷、铅、锌等重金属含量严重超标。学校被曝未批先建环：部分污染物超标近10万倍污染土地与常州外国语学校近一路之隔，曾是三家化工厂所在地。而厂里职工有时为了省事，不光将有毒废水直接排出厂外，还将危险废物偷偷埋到了地下。据央视报道，在一份项目环境影响报告上，这片地块土壤、地下水里有机污染物、重金属污染物普遍超标严重，其中污染最重的是氯苯，它在地下水和土壤中的浓度超标达94799倍和78899倍，四氯化碳浓度超标也有22699倍，其他的二氯苯、三氯甲烷、二甲苯总和高锰酸盐指数超标也有数千倍之多。江苏化工中毒事件防治：A、综合治理工业三废、控制劣质农药、化肥B、生物除污（应用微生物分解土壤中有机物质污染）⑷垃圾等固体废物污染污染物来源：•生活垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾与危险垃圾•工业固体废物（主要是工业生产和加工过程中排入环境的各种废渣、污泥、粉尘等，其中以废渣为主，如燃料废渣、化学废渣。其数量大，种类多，成分复杂，处理困难。）我国固体废物综合处理工艺流程图⑸有毒物质与核污染有毒物质：工业废物、水体重金属污染等2011年日本3·11地震引起海啸，触发了福岛第一核电站，爆发了核危机，造成日本国土面积约3%的地域受困于核污染。⑹噪声污染噪声污染的危害：头晕、头疼、失眠、烦躁、记忆力减退等（﹥60dB）防治：隔声、消声、吸声、控制噪声扩散等⑹光污染人工白昼污染白亮污染彩光污染15.2人口与资源问题人口与资源问题成为全球性的问题一、人口问题1.世界人口动态、问题和策略☆世界人口增长趋势☆世界人口发展不平衡☆十大世界人口大国☆人口增长最快的国家2.我国人口增长状况及其问题与对策我国人口及其自然增长率变化趋势存在问题：人口基数大增长速度快经济发展落后对策-计划生育:独生子女政策（1980）二胎政策:2011年11月，双独二孩政策2013年12月，单独二孩政策2015年10月，全面二孩政策3.人口老龄化问-二胎政策老年型人口——一般60岁以上人口占总人口比例达10％或者65岁及以上人口占总人口达7％即为老年型人口。人口老年化所带来的社会问题：劳动力质量下降社会福利、救济、保障、医疗服务等需要大大增加二、资源问题非枯竭资源：太阳能、风能、潮汐能可枯竭资源：石油、煤炭可更新自然资源：土地资源、生物资源非更新自然资源：矿物质、煤、石油资源可枯竭资源1.能源能源状况：储量大，但是消耗也大能源利用带来的危机：温室效应、酸雨等问题新能源：太阳能、风能、海洋能……..地热能-羊八井地热田生物质能2.土地资源土壤：地球表面具有一定肥力且能生长植物的疏松层，经过漫长的演化过程，在岩石的风化作用和生物分解等成土作用的综合作用下形成的。我国的土地资源问题：A.国土面积大，人均耕地少B.水土流失、土壤沙化、土壤侵蚀等3.水资源①水的作用-生命离不开水②淡水资源危机③水资源的保护及合理利用4.生物资源人类对大自然的掠夺式索取-破坏生物资源日本不顾禁令疯狂捕鲸333头：九成母鲸已怀孕15.3农业生态学15.3.1农业的发展及其对生态系统的影响系统可持续！生态农业增加供系统自维持人类利用输出合理人工辅能加大科技投入传统农业供系统自维持人类利用出大于入,系统难以为继!输出自然能15.3.2土壤侵蚀和沙漠化1、土壤侵蚀——指在风或者水的作用下，土壤物质被破坏、带走的作用过程。风蚀、水蚀危害：①降低农田的生产力；②破坏土地资源；③给人类社会带来危害防治办法：①修梯田②筑拦沙坝③种草种树2、沙漠化沙漠化状况：世界：土地沙漠化10hm2/分钟，每年损失600万hm2农田和牧场。中国：沙漠化面积332.7万km2，占国土面积的34％。沙漠化的治理：①指导理论——生态学和经济学原理②治理方针——治理与预防相结合，以预防为主。15.3.3.1生态农业的特点与理论基础1、整体性与可调控性2、稳定、高效与持久性3、地域性生态农业的基本特点：15.3.3生态农业生态农业的理论依据：1、生物与环境的相互作用与协同进化2、食物链与食物网理论3、能量多级利用与物质循环再生4、结构稳定与功能协调5、其它理论（边缘效应、生态位、限制因子）生态农业或可持续农业系统(高新技术措施与科学管理)非持续的农业系统(传统农业、现代农业)生态-资源-环境农牧林产业熵增加合理轮牧、防治荒漠化、合理农林草景观格局人工饲草地、等高耕作、轮间作、少耕、水分平衡、舍饲优良品种、基因库、精准农业、名牌产品种植养殖品种单一、连作滥垦、乱伐、盲目开荒、采掘、过牧化肥、杀虫剂、除草剂传统农业的弊端：高污染、农药的使用降低生物多样性、土壤结构的破坏、低产值生态农业：以生态学、系统工程理论及定量优化方法为指导，高经济效益、高生态效益、高社会效益。15.3.3.2我国生态农业的主要特点与类型1、立体种养殖类型2、物质循环利用型3、生物相克避害类型4、生态环境综合整治类型5、资源开发利用型6、区域整体规划类型15.4生物多样性与保育生物多样性包括：物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性生态多样性的保育：成为世界热点问题①1992年巴西里约热内卢召开的地球最高会议上通过了国际生物多样性公约②21世纪议程③联合国科教文组织发起的生物多样性项目1生物多样性的直接经济价值①对现代农业的价值A.人类利用大量的生物资源作为食物和能源，如5000种植物作为食物B.野生生物的抗性（抗病性、抗旱性等）比栽培种强得多，把抗性基因引入驯化或栽培种，能大幅提农业生产力水平。C.野生传粉动物对作物生产具有重要意义。D.生物多样性丰富的地区，一般不易发生灾难性病虫现象。15.4.1生物多样性价值②对医药卫生方面的价值A.发展中国家有80％的人靠传统药物治疗疾病，发达国家有40％以上的药物源于自然资源B.我国药用植物为11146种，药用动物1581种。野生药材蕴藏量高达850万吨。C.在1976-1984年期间，美国从生物资源方面获得的利润每年高达876亿美元。D.长春花、美登木、紫杉等都含有抗癌成分，部分蜗牛和美洲野牛是罕见的几种不患癌症的动物，研究它们抗癌的物质基础和机理，对于发现新的药源具有难以估量的潜在价值。③对现代工业的价值工业上常用的原料多来源于生物，如木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂、蚕丝、白蜡虫、哺乳动物毛皮等。木材是一些发展中国家的重要出口产品，全世界每年的木材产值在750亿美元以上。在印度尼西亚，木材是第二大出口产品，地位仅次于石油。从1981-1983年，亚洲，非洲和南美洲出口的木材产品的价值平均每年为81亿美元。一些非木材的生物产品也具有相当重要的地位，例如：印度尼西亚1982年非木材产品的对外贸易达2亿美元。2.生物多样性的间接经济价值①维护生态系统的平衡和稳定②固定太阳能③保护水资源④保护土壤⑤调解气候⑥污染物的降解和指示作用⑦科学、教育、文化等方面的价值3.生物多样性的伦理价值①自然具有超越经济价值的精神和美学价值。在历史上，宗教思想家、诗人、艺术家和音乐家乃至普通人，都从自然中获得了大量灵感。接触野生动植物和各种景观，才能获得美的享受。②生物多样性对确定生命的起源和进化具有重要价值。生命的起源和生物多样性的产生一直是哲学和科学之谜。要揭开这个谜，必须通过对生物和生物多样性本身的研究才能实现。15.4.2生物多样性的丧失最近几百年以来，物种、种群以及自然生境的丧失的速度不断变快！！！15.4.2.1物种损失1、物种灭绝的主要是人为的因素2、物种灭绝的速度在增快3、家养动物和栽培作物的多样性也在下降条纹袋狸澳洲毛鼻袋熊金竹狐猴蓝鲸15.4.2.2生态系统或者生境破坏★热带雨林的大面积毁坏已成为一个极具灾难性的因素。★草场超载过牧退化、沙化加剧；★生物多样性丰富地区的自然生态环境呈恶化趋势，★我国已有１５％至２０％的动植物受到威胁，高于世界１０％至１５％的平均水平；湿地丧失和功能退化的速度仍未得到有效遏制。地球上许多生态系统中生物多样性的丧失，表现在生境面积迅速减少，被改变或破坏。15.4.2.3生物多样性丧失的原因生物的大量灭绝，不同时期的灭绝类型有所不同背景灭绝——随着生态系统的变化，