第六章應用生態學第1頁，課件共52頁，創作于2023年2月第六章應用生態學

6.1全球問題

6.2生態系統服務

6.3生態工程第2頁，課件共52頁，創作于2023年2月

6.1全球問題

6.1.1全球氣候變暖與溫室效應

6.1.2環境污染

6.1.3人口與資源第3頁，課件共52頁，創作于2023年2月6.1.1全球氣候變暖與溫室效應一全球變暖及證據

全球變暖是指地球表面大氣,土壤,水體及植被溫度年際間緩慢上升的現象.英國科學家利用氣候模型對20世紀全球變暖研究表明:20世紀有兩個明顯變暖時期:

1910-1945主要因素是自然因素；

1976-今天主要因素是人為因素。第4頁，課件共52頁，創作于2023年2月證據：（1）1854~1900年間全球平均氣溫變化曲線

第5頁，課件共52頁，創作于2023年2月（2）海平面上升、冰川后退；（3）大氣溫度在歷史長河中是隨著CO2含量的起伏而同步變化的；（4）雪線上升、樹種遷移；（5）氣候模擬證明全球氣候變暖；第6頁，課件共52頁，創作于2023年2月二、溫室效應

大氣中的溫室氣體(CO2,CH4,CFCs,N2O,O3)對來自太陽的短波輻射有高度的透過性，而對從地球反射的波長有吸收與散射作用，導致地球表面熱量不斷積累，破壞了原來的熱量平衡，直接導致大氣溫度升高。

第7頁，課件共52頁，創作于2023年2月地球第8頁，課件共52頁，創作于2023年2月目前全世界每年燃燒排放CO250－60億噸，綠色植被同化約20億噸。近年來濃度呈急劇升高趨勢。燃燒物：煤，石油，天然氣，泥炭，燒柴，秸稈等。大氣CO2濃度：工業革命開始之前的1750年為290ppm;1980年為320ppm;2000年為350ppm.

第9頁，課件共52頁，創作于2023年2月近300年來大氣CO2濃度變化趨勢第10頁，課件共52頁，創作于2023年2月

三、氣候變暖的危害

冰山冰川融化，海水平面上升。若南極與格陵蘭以外融化，預計到2100年海平面上升15cm以上，某些城市與大面積良田將被淹沒，威脅在沿海人口的生存。目前大約世界一半的人居住在沿海地區！??！氣候劇烈變動，特別是極端氣候事件發生頻繁。例如，炎熱與劇冷天氣、洪澇與干旱災害等。第11頁，課件共52頁，創作于2023年2月四、溫室效應產生的原因

工業生產，大量化石燃料煤、石油等，每年放出碳60億噸,幾乎全部以CO2形式釋放。

植被破壞,每年森林減少，我國草原減少3%。生態系統每年可固定1.1×1011噸碳,森林燃燒破壞每年釋放15億噸。

其它原因，例如濕地（包括稻田）、反芻動物打嗝排氣等均可放出甲烷。第12頁，課件共52頁，創作于2023年2月家畜產甲烷的估計量

家畜種類總頭數(百萬頭)產甲烷量(千克/頭·年)甲烷總量(百萬噸/年)黃牛：發達國家5735531.5發展中國家6533522.8水牛142506.2綿羊：發達國家40083.2發展中國家及澳大利亞73853.7山羊47652.4駱駝17581.0豬：發達國家3291.50.5發展中國家4451.00.4馬、驢、騾11810-181.7野生反芻畜及大型食草畜100-5001-502-6

家畜產甲烷的估計量

第13頁，課件共52頁，創作于2023年2月五、溫室氣體控制措施限制溫室氣體排放（美國的貢獻1/4）政治性議題<京都議定書>2004.1.19替代燃料的發展——酒精保護綠地（自然與人工生態系統）第14頁，課件共52頁，創作于2023年2月生態學ECOLOGY東北師范大學精品課2005.5六臭氧層破壞

臭氧層能夠吸收太陽發出的紫外光.

臭氧層的破壞來源于人類活動。人們使用冰箱、空調時釋放出的氟氯烴化合物，通過光化學反應大量消耗臭氧。第15頁，課件共52頁，創作于2023年2月臭氧層破壞危害：（1）危害人體健康；增加皮膚癌，主要是黑色素癌；損害眼睛，增加白內障患者；削弱免疫力，增加傳染病患者

（2）破壞生態環境和工農業生產農產品減少及其品質下降，減少漁業產量，使塑料等高分子聚合物加速老化措施:

減少并禁止氟氯烴等物質的排放研制新型的制冷系統，全球合作保護。第16頁，課件共52頁，創作于2023年2月

七、對未來氣候變化的預測

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPPC)的氣候變化科學評估報告,大氣中排放量明顯增加,預計到21世紀中葉大氣中二氧化碳濃度將由當前的350ppm倍增至700ppm,氣溫將升高1.5-4.5℃,這種溫室效應將給社會、經濟等各方面帶來嚴重影響,尤其與農業生產的關系特別明顯,有利也有弊。

溫室效應對農業生產的影響

(1)溫度升高,土壤中速效氮釋放速度加快,釋放周期縮短,釋放量增大,肥效下降。據考證,溫度升高1℃,氮的釋放量平均增長4%,因此,為了保證作物的需肥量,必須增大施肥量。

(2)溫度升高,也加快了農作物病蟲害的發生。第17頁，課件共52頁，創作于2023年2月

預計我國氣候變化的基本趨勢

東北及南方沿海有變暖、變濕的趨勢，而華北、華中、西北大部分地區則有可能變暖變干。東北、華北地區夏季降水可能增加。西北地區可能減少。溫室效應有利也有弊，不同學者的分歧很大。

第18頁，課件共52頁，創作于2023年2月6.1.2環境污染一、空氣污染二、水污染三、土壤污染第19頁，課件共52頁，創作于2023年2月6.1.2環境污染；環境污染是指人為排放的有害有毒物質，破壞了環境的生態平衡，改變了原來生態系統的結構和功能，惡化了工農業生產和人類生活環境。污染物質又沿著食物鏈轉移、富集后進入人體，危害人類健康。世界性的污染自工業革命開始，到了20世紀初期，某些地區環境問題已經極其嚴重，如日本的水俁病、英國倫敦的煙霧事件、美國的黑風暴等，引起了國際社會的廣泛關注。

第20頁，課件共52頁，創作于2023年2月一、空氣污染(airpollution)

空氣污染是由人類活動直接或間接引起的天然與合成的有害物質向大氣的排放.

煙塵(1952英國倫敦)與光化學煙霧(20世紀40年代美國洛杉機)。

酸雨(酸降)pH小于5.6的雨水。第21頁，課件共52頁，創作于2023年2月使河湖水酸化，影響魚類生長繁殖，乃至死亡；使土壤酸化，危害森林和農作物生長；腐蝕建筑物和文物古跡；危害人體健康。酸雨的危害第22頁，課件共52頁，創作于2023年2月二、水污染

水體污染物有四類:生化試劑可溶和不可溶物質。從受污染水源分：海洋污染(赤潮)；江河污染；湖泊污染(富營養化)；地下水污染。第23頁，課件共52頁，創作于2023年2月

三、土壤污染有一系列物質可以污染土壤:原油和燃料中的脂肪族烴是土壤中主要的環境污染物鹵素是土壤環境污染物中最大一類化學物質重金屬污染治理措施:綜合治理工業三廢；控制劣質農藥化肥使用；生物除污。第24頁，課件共52頁，創作于2023年2月

6.1.3人口與資源問題一、人口問題

二、資源問題

第25頁，課件共52頁，創作于2023年2月一人口問題世界人口動態問題對策

17世紀以后世界人口呈指數增長趨勢尤其是最近43年人口基數急劇地呈指數增長這就是人們所說的”人口爆炸”世界各地人口發展極不平衡人口急劇增長給生物圈帶來壓力,使生態系統容納量受到威脅,地球容納量也會變化控制人口增長對策:計劃生育.提高人口素質第26頁，課件共52頁，創作于2023年2月2000年來全球人口數量變化

第27頁，課件共52頁，創作于2023年2月我國人口狀況問題對策

1849-19494.13億-5.42億1949-1986人口翻一翻2001年第五次人口普查統計:129533萬人中國人口還處在”增長型”階段人口增長與生活資料的增長不相適應人口增長加劇了提高勞動生產率和安排就業的矛盾必須嚴格控制人口增長人口老齡化第28頁，課件共52頁，創作于2023年2月二、資源問題資源有非枯竭資源(太陽能、風能、大氣等)和可枯竭資源(石油、煤炭等化石燃料)。還分可更新資源(土地資源、水資源、生物資源等)和非更新資源(金屬礦物和非金屬礦物)。第29頁，課件共52頁，創作于2023年2月

6.2生態系統服務6.2.1生態系統服務概念和意義6.2.2生態系統服務價值6.2.3生態系統服務項目內容

第30頁，課件共52頁，創作于2023年2月

一、生態系統服務概念

Holdren和Ehrlich(1974)提出生態系統服務概念，Costanza等(1997)在Nature發表《世界生態系統服務和自然資本的價值》和出版《生態系統服務：人類社會對自然生態系統的依賴性》。生態系統服務，即生態服務(ecologicalservice或ecologicalstewardship)。生態系統服務是指對生物或人類生存與生活質量有貢獻的生態系統產品或生態系統功能(Cairns,1997)。具體可以理解是生態系統的直接的生物生產與間接的生態環境質量的改善功能。6.2.1生態系統服務概念和意義第31頁，課件共52頁，創作于2023年2月一、生物生產

生態系統從開動到運轉，生物體或生態系統的能量不斷地代謝，物質周而復始地循環。在某一環節或過程中，物質與能量進行重新分配與組合，進而形成生物性產品——生物有機化合物，這些生物性產品的生產過程就是生物生產(biologicalproduction)。6.2.2生態系統服務價值第32頁，課件共52頁，創作于2023年2月生態系統服務的另一個方面是，在自然生態系統的自身功能（能量流動、物質循環與信息傳遞）實現過程中，能夠保持或改善生態系統的內部與外部一定范圍內的環境質量作用。這種保持與改善作用對生態系統功能的穩定性，以及人類生存環境也非常重要。

二、生態環境質量改善與穩定第33頁，課件共52頁，創作于2023年2月

中國各類生態系統的水土保持作用

地點區域測定年限天然草地農田效益%徑流量m3/hm2

沖刷量t/hm2

徑流量m3/hm沖刷量t/hm2

徑流沖刷黃土丘陵

7151.68

36.28

238.25

61.67

36.4

41.2

黃土苔源

52.88

0.30

104.10

1.72

97.2

82.6

梁狀丘陵

5115.68

0.67

242.10

23.10

52.2

97.1

第34頁，課件共52頁，創作于2023年2月

第35頁，課件共52頁，創作于2023年2月

全球生態系統服務的價值生態系統面積(百萬hm2)價值(美元·hm-2·a-1)全球價值(萬億美元·a-1)海洋3,32002528.4近海水域3,1024,05212.6熱帶森林1,9002,0073.8其他森林2,9553020.9草地3,8982320.9濕地33014,7854.9湖泊河流2008,4981.7農田1,400920.1全球總價值=33.3萬億美元第36頁，課件共52頁，創作于2023年2月6.2.3生態系統服務項目內容一、產品給人類提供了食物、纖維、木材、燃料和藥物(如各種中藥、維生素、魚油等)等的使用價值。二、水供應、土壤肥力形成和水土保持土壤的形成和維持更新，除了母巖的自然風化，還依賴于自然生態系統長期不斷的生態過程。生態系統復雜的結構還能涵養水分，減緩旱澇災害。每年地球上總降水量約1.19×1012噸，在降雨過程中，覆蓋于地表樹冠、枯枝落葉與草皮都能有效地減緩地表徑流。植物生長中能形成強大的根系，這些根系和死亡的植物組織維系和固著土壤，并且吸收和保持一部分水。

第37頁，課件共52頁，創作于2023年2月三、抗干擾、調節與“自凈”

森林等具有保持水土、調節氣候、抗洪澇、抗干旱等的重大作用。濕地是初級生產力最高的生態系統，近來更被譽為“自然之腎”，其對抗洪和抗旱的貢獻不亞于森林。陸地上的分解過程主要在土壤中進行。土壤與海洋一樣有“自凈”作用，一些生態過程本身產生的有害物質，以及由于人為活動帶來的有機殺蟲劑等有毒有害物質，經過生物的降解作用得到凈化。第38頁，課件共52頁，創作于2023年2月四、傳粉、傳播種子和生物防治大約有22萬種植物需要動物幫助，參與授粉的動物有10萬種以上。生物防治可以利用生物（天敵控制）。每年有25—50%的農作物損失于有害生物。第39頁，課件共52頁，創作于2023年2月五、生物多樣性與物種協同進化的保證

自然生態系統能保持物種的有效生存生長。自然生態系統是地球上最大的生物保存基因庫，當代農業的發展實際上是基于野生動植物資源，而未來農業的進步仍將依賴于自然基因庫。保存了自然生態系統，就擁有了無盡的各類基因，生物多樣性就從根本上得以維持。第40頁，課件共52頁，創作于2023年2月六、休閑、娛樂和文化生態服務價值還體現在生態旅游、魚釣等戶外游樂活動，以及教育和科研的基地和場所。第41頁，課件共52頁，創作于2023年2月

6.3生態工程6.3.1生態工程概念與原理6.3.2生態工程實例第42頁，課件共52頁，創作于2023年2月生態學ECOLOGY東北師范大學精品課2005.51962年H.

T.Odum首先提出生態工程，1983年將之定義為“設計和實施經濟與自然的工藝技術”。馬世駿定義：生態工程就是把生態系統的原理應用于人類許多領域的生產建設中，也就是結合系統工程的最優化方法，設計的物質生產和能量流動的生產工藝系統。生態工程的目的是在促進自然界良性循環的前提下，充分發揮物質的生產潛力，防止環境污染。達到經濟效益與生態效益同步發展。

6.3.1生態工程的概念與原理

第43頁，課件共52頁，創作于2023年2月生態學ECOLOGY東北師范大學精品課2005.5

二、生態工程原理原理——“整體、協調、再生、循環”整體性原理：以整體觀為指導，在系統水平上研究，整體調控為處理手段。整體理論是綜合了解系統，例如，生物圈、生態系統整體性質，以及解決受損區域，乃至全球生態失調問題的必要基礎；協調與平衡原理：在一個生態系統中，物質的遷移、轉化、代謝、積累、釋放等功能，在時空上要遵循一定的序列，按一定層次結構來進行。各層次、環節間的能量和物質的流通量也各有一定的協調比例。第44頁，課件共52頁，創作于2023年2月自生原理：包括自我組織、自我優化、自我調節、自我再生、自我繁殖和自我設計等一系列機制；循環再生原理：物質在自然和生物的作用下，在生態系統內和生態系統間發生著小循環，在生物圈中又發生著生物地球化學大循環。物質循環的每一個環節是給予者，也是接受者，循環往復，周而復始。因此，物質在循環中取之不盡，用之不竭；生物生態原理：根據生態系統的結構與功能，生態工程中所利用的生態系統原理，概括起來，可分為幾個方面：

第45頁，課件共52頁，創作于2023年2月（1）物質能量的多層分級利用

對農區的大量秸稈進行生產食用菌和蚯蚓的生態工程設計。秸稈還田是保持土壤有機質的有效措施，但是，秸稈不經過處理直接返回土壤，須經過長時間的發酵、分解，才能發揮肥效。在一定條件下，經過糖