第15-16周第十三章生态环境保护与可持续发展课件

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1、第十三章生态环境保护与可持续发展,第一节、全球变化 第二节 生物多样性保护 第三节 可持续发展,第一节 全球变化,一、概述 二、全球变化的生态后果 三、减缓全球变化的途径,一、 概述,1、全球的环境问题 2、温室气体引起的全球变暖 3、土地利用和覆盖的变化 4、生态系统及生物多样性变化,1、全球的环境问题,当今世界主要有三大（或五大）问题 人口，资源与环境（粮食、能源） 全球环境问题有八个 温室气体引起的全球气候变化 臭氧层的破坏 酸雨 土地荒漠化 热带雨林减少 生物多样性减少 有害废物的越境转移 海洋污染 全球变化的研究 以气候变化为研究核心,2、温室气体引起的全球变暖,1）温室气体 2）温

2、室气体浓度的增加 3）全球气候变暖 4）全球气候变暖的后果,1）温室气体,大气中对长波辐射有屏蔽作用的气体。包括CO2、CH4、N2O以及CFC（碳氟氯烷）和水蒸气等。 CO2的作用占50%以上。 CO2不仅能进行光合作用，维持地球的初级生产，也能吸收太阳的短波辐射和地球的长波红外辐射，维持着太阳入射能量和地球的逸散能量之间的平衡。从而使地球的平均气温保持不变。,温室效应： 太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度 上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱， 而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相 对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度 上升，这就

3、是大气的温室效应。,3）,阳光,某些太阳辐射被地球和大气反射,某些红外辐射被温室气体吸收并重又放射出，这种效应使地表和低层大气变暖,地球,地表放射的红外辐射,太阳辐射穿过晴空大气,大部分太阳辐射被地表吸收使地表变暖,温室效应示意图,大气,2）温室气体浓度的增加,CO2在大气中的浓度（ppm） 干洁空气 1880 80年代 2000年 315 284 330 379 预计2050年达415480 ppm CO2在浓度的月变化（见图1） 与工业革命前比较 CO2、CH4、N2O分别增长了30%、145%和15%， 氟氯烷的体积分数从50年代到90年代中期迅速增加到2.6810-10。 CO2在源和

4、库的年平均值见表1。 CO2对气候变暖的不确定性。,图1 CO2浓度的月变化,1958年4月到1991年6月大气中二氧化碳含量的曲线。夏天，北半球（大部分陆地在北半球）的植物吸收了大量二氧化碳，曲线下降；冬天落叶，曲线再次上扬。 由于化石燃料的燃烧及毁坏森林的行为，曲线总的趋势稳定升高。,表1 1980-1989年CO2源和库年平均值,CO2对气候变暖的不确定性,孤立看，将地球上的碳氢化合物燃料全部消耗，并假定其产生的CO250进入大气，则空气的平均气温将升高12。 但其他因素也影响大气的性质。如 19201940 ： 气温升高了0.4 1940后燃料增加：气温反而下降（十几个火山尘埃吸收了能

5、量） 实际上，70的海洋面积是地球的一个大空调。 海水温度升高，CO2逸出量大，将加速气温升高。 气温升高，将导致海水蒸发量大，大气中水汽含量高，云量增加，阻碍太阳辐射，提高地球反射率，将导致气温下降。 有学者认为这是一个反机制，所谓不确定性，取决于反机制的存在。,3）. 全球气候变暖,近100年北半球的气温变化见图2； 气象资料表明，1860年以来，全球地表年平均气温升高了0.3-0.6； 根据跨政府气候变化委员会预测，从1990到2100年，全球陆面气温将增加2； 运用气候模式进行的预测，气候变暖的趋势见图3。,图2 近100年北半球平均气温变化,全球气温在过去100年内上升了0.30.6

6、 ，同时，有6个全球最暖年（分别为 1980，1981，1983，1987，1988，1989）均在80年代。,图3 运用气候模式对全球气候变暖的预测,有三种趋势： 温室体排放量趋势不变，每10年气温增长约03 加速温室气体的排放，每10年气温增长约08 基本不排温室气体，每10年气温增长约006 第2种趋势存在90的可能性。,4）、 全球气候变暖的后果,（1）、直接结果 （2）、间接结果,（1）、直接结果,直接结果海平面上升 气候变暖的直接结果是世界各地冰川的溶化（后退），引起海平面的上升。在过去100年中海平面升高了1020cm，海平面升高的后果是严重的，将直接威胁世界沿海城市及30多个岛

7、屿的生存和发展。联合国的专家小组认为：当2050年全球海平面升高3050cm时，世界各地约1亿人口受到海等水灾的影响；美国环保专家预测，再过5070年，东京、大阪、曼谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中国等一些沿海城市会被完全和局部淹没。 2003年7月新快报报道：因全球气候变暖，广东沿海的海平面正以每年1cm的速度升高，至2030年，将升高30cm，可淹没1154平方公里，数以百万计的人口需要迁移，直接经济损失高达1332亿元；若升高1m，淹没面积将达6520平方公里。对三角洲威胁最大的是广州市、佛山市和斗门县,（2）、间接结果,气候变暖的间接结果是灾害性气候：厄尔尼诺现象。 a.厄尔尼诺

8、及其成因 厄尔尼诺（elnino）：西班牙语“圣婴”，“耶稣之子”，因发生在圣诞节前后，故称厄尔尼诺现象。是热带太平洋水域受到东南向西北方向的信风（洋面上的一股强风）的影响，造成澳大利亚附近的洋面比南美地区的洋面高出约50cm，使得与信风相反方向上空形成一股暖流，这股暖流就叫厄尔尼诺。（见图4）。 b. 厄尔尼诺形成的机理 地心岩浆从海底结构板块间喷发，其能量相当于3000座核反应堆，加热了上部海水； 可能与海底地震有关； 可能与海水含盐量有关。 科学研究表明，单位面积100米深的海水温度增高01，其上的大气温度将会增高6。由此引起全球大气环流和世界气候的异常。 厄尔尼诺现象一般37年发生一次

9、，且持续1224个月，平均17个月左右，近45年已发生13次，97-99年为14次。 c.厄尔尼诺的危害,图4 厄尔尼诺的成因（a）正常情况下，信风（东风）将表层暖水向西集结，冷水从南美海洋深处向上涌动，使海面水温西高东低；积雨云在暖水上空形成；（b） 厄尔尼诺：信风因某种原因变弱，使得集结在西部的暖水东移，使赤道东太平洋附近洋面上的海水异常增温，即平均温度增高0.52以上。积雨云也向东移动。,3、土地利用与覆盖的变化,1）概念 2）土地利用与覆盖的变化类型 3）变化的影响,1）概念,土地覆盖（land cover） 陆地表面生态系统类型及其生物的和地理的特征，如森林，草原，农田等； 土地利用

10、（land use） 对土地的利用方式 前者更多地强调了自然因素，后者明显加入了人为因素，多数情况下难以区别。,2）变化类型,森林转化为农田，人工设施等； 黄土高原，三江源等。 草原转化为农田，人工设施等； 草原的退化。 湖泊转化为农田，人工设施等。 湖泊面积已经大幅度缩减。,3）. 变化的影响,森林砍伐后，CO2的吸收量降低，焚烧和分解又释放出大量的CO2； 温室效应 直接改变陆地生态系统的结构和功能，影响生物地球化学循环； 古文明的衰落 影响区域范围内的能量和水分收入，并进一步影响气候特征； 亚马逊河流域的部分地区的严重干旱,4、生态系统及生物多样性的变化,生态系统的变化 主要是陆地生态系

11、统的变化 结构的变化。表现在 种群构成 群落结构 景观格局 功能的变化。表现在 初级生产力 生理生态过程 生物多样性变化 生物多样性是衡量生态系统生命力和持续性的重要指标； 生物灭绝的速度急速加剧； 生物多样性变化受到气候变化的重要影响。,二、全球变化的生态后果,生态后果的评价是极其困难的； 生态系统的短期波动和长期变异难以区分； 不同生物种对变化的反应有时截然不同； 不同地区的生态系统对于同一种环境变化也有不同的反应； 气候和气候变化本身具有时空分布的异质性。 生态系统水平上的变化后果 1、生产力、呼吸和分解 2、生物群落的空间分布 3、物种组成和生物多样性 4、生态系统的结构 5、生态系统

12、的功能,1、生产力、呼吸和分解,全球变暖有助于高纬度地区植物生产力的提高； 在高温、干旱地区，将降低生态系统的生产力； 间接证据表明，全球气候的波动使整个生物圈的呼吸和分解能力提高了10%，但生产力并无明显变化。,2、生物群落的空间分布,全球变暖将使气候向高纬度地区迁移 地表温度升高23.5 ，气候带向高纬度迁移1，向高海拔迁移100m； 生物的生境是由气候和其他环境因素综合决定的，并长期演化形成的，气候的迁移将造成生物与生境关系的损害； 气候的变化将使生物群落在地理空间上重新分布（再分布）。,3、物种组成和生物多样性,生物群落的迁移不是简单的空间上的平移，而是依据其生态位在生长发育和繁殖上进

13、行调节和适应，造成各种群在其大小和作用上发生重组； 重组将使新环境下竞争力弱的物种淘汰，降低生物的多样性； 新环境也可能导致新物种的产生； 环境变化的速度起着至关重要的作用。,4、生态系统的结构,宏观结构的变化比较容易识别； 微观结构的变化影响深远； 温度升高使荒漠化地区的生态环境更加恶劣； 次生荒漠区的荒漠化进程加快； 主要建种群和次要建种群的更替。,5、生态系统的功能,宏观功能包括为人类提供食物和各种必需品，以及人类的生境； 功能的变化不易觉察，但非常重要； SARS病毒及许多疾病的变异。 研究指出：80的癌症是环境因素造成的。 中国人的健康状况,三、减缓全球变化的途径,引起全球变化的主要

14、原因 人口的增长； 人类对大自然的盲目开发和破坏； 减缓的途径 1、减缓气候变化 2、加强生态系统管理 3、建立减缓的机制,1、减缓气候变化,控制温室气体和大气颗粒物的排放 控制化石能源的消耗； 提高化石能的能效 开发绿色能源：太阳能，风能，水能，地热，核能（特别是核聚变能）； 提高土地利用率和生产力 植树造林,2、加强生态系统管理,提高认识 人是整个自然环境的一部分； 适应并管理环境 人和自然关系的和谐与整体的持续性； 将生态管理的概念应用到人类活动的各个方面。,3、建立减缓的机制,技术 技术是一柄双棱剑 管理 主要是政府的管理 法律 包括各国的法律与国际协约 教育 提高环境意识,第二节 生

15、物多样性保护,一、生物多样性概念 二、生物多样性的格局 三、濒危生物的评估与分级 四、生物多样性的保护,一、生物多样性的概念,生物多样性（biodiversity） 生命有机体及其赖以生存的生态综合体（variety）的多样化和变异性（variability）； 地球上所有的生物（植物、动物、微生物）及其构成的综合体。 生物多样性的内容包括三个层次（图5） 遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性和景观多样性,图5 生物多样性的层次,1、遗传多样性（genetic diversity）,概念 所有生物个体中所包含的遗传物质和遗传信息。 物种和物种之间基因的多样性，包括分子，细胞和个体三个水平上的

16、遗传变异度，因而成为生命进化和物种分化的基础。 一个物种的遗传基因愈丰富，它对所生存的环境的适应能力愈大，进化潜力也愈大。 遗传多样性 世界上的生物大约存在109种不同的基因； 控制生命基础的基因在物种之间差别不大，少量特殊的基因控制着物种的差异。,2、物种多样性（species diversity）,概念 生物类型及种类的多样性； 代表物种演化的进程，是进化机制的主要产物。 物种多样性 地球上的物种估计有500万种，也有估计为2500万种或5000万种，已被描述的有170万种； 还有科学家指出：现存物种与已灭绝的物种之比达1:10000。 中国的物种多样性居世界第八位，北半球第一； 世界上90%的食物来源于20个物种，75%的粮食来源于7个物种。,3、生态系统多样性和景观多样性,概念 生态系统多样性（ecosystem diversity） 生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富度； 景观多样性（landscape diversity） 与环境和植被具有动态联系