环境生物学第二章PPT演示文稿

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1、1,环境生物学Environmental biology,2,第二章 生物与受损环境 第一节 自然环境和受损环境 第二节 受损环境的分析 第三节 生物与受损环境相互关系的综合分析 第四节 受损环境的污染源,3,第二章 生物与受损环境 第一节 自然环境和受损环境,1 自然环境（natural environment） 1.1 概念：是一切可以直接或间接影响人类生活、生产的自然界中的物质和能量的总称。 环境生物学中的概念： 指较少受到人类干扰和影响、仍较完整保持先天状况的环境。 在不同的研究工作和领域中，自然环境的内涵也不一样。 自然环境分类： 根据要素可以分为： 大气环境、水环境、土壤环境、地质

2、环境、生物环境等。 根据人类影响程度的不同：原生环境和次生环境。,4,第一节 自然环境和受损环境,1.2自然环境的特点： 1)自然环境是一个综合系统 2) 区域性很强 3）动态变化,5,2 受损环境 damaged environment,2.1概念在人为或自然环境干扰下形成的偏离了自然状态的环境，在该环境中，环境要素成分不完成或比例失调，物质循环难以进行，能量流动补偿，系统功能显著降低。,在生态学研究中，与受损环境相对应的一个概念胁迫环境（stress environment），指在自然条件下，各种生态因子也会发生变化，这种变化有时也会超越生物生存的正常环境，形成生物生存的胁迫环境。 两者区

3、别：1）成因不同： 2）环境变化的特点不同：受损环境与胁迫环境相比，在环境因子变化的程度、范围、速度、频度等方面要大得多。,受损环境根据其产生原因归纳起来，主要有两种类型： 环境污染和生态破坏。,6,2.2 环境污染（environmental pollution）,1)概念：指人类活动向自然环境中投入的废弃物超过了自然生态系统的自净能力，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的机构和功能发生变化，对人类和其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。 能够产生污染后的物质污染物（pollutants） 自然界中的某些活动如火山也会出现释放大量的二氧化硫、灰尘等，也会构成污染，但环境生物学中，环

4、境污染强调的是人类活动引起的不良后果或污染事件等。 2）判断环境是否污染以及污染的程度，是以环境质量标准为尺度的。 ISO - International Organization for Standardization 国际标准化组织（英文缩写为ISO），成立于1947年。,7,2.2 环境污染（environmental pollution）,。 3） 环境污染的分类： 按污染物的性质分： 化学污染，物理污染和生物污染 按环境要素分： 大气污染、土壤污染和水污染 按污染产生的原因分：生产性污染和生活性污染 按污染的范围分： 局部性污染、区域性污染和全球性污染,8,2.3生态破坏 （ecol

5、ogical destruction）,概念： 环境系统中生物成分和非生物成分作为人类经济社会发展的资源受到过度利用或人为破坏引起生态系统结构和功能的改变，并对人类生存和发展的环境条件和资源状况产生不良影响。 其直接后果是：环境恶化和生态退化 本质是对人类有用部分的环境因素作为资源而过度利用所出现的结果。减少对这些自然的过度利用和以来，是防止生态破坏的根本途径。 按照成因： 非生物资源的过度利用和生物资源 按照后果：生物多样性丧失和物种灭绝，水土流失、土地退化（包括荒漠化 和沙漠化、森林消失、草场退化、根地减少等）,9,第二节 受损环境的分析,一 干扰的强度： 人类对自然环境的干扰强度对环境恢

6、复能力、生物的适应方式关系很大。根据不同剂量条件下生物效应所做的曲线成为剂量效应曲线（Dose-Effect curves）。 剂量：指生物接触污染物的浓度； 效应：指生物特性或属性的改变。 1.1 剂量效应曲线主要类型： 1) 直线关系， 即剂量改变与效应强度成正比。 2)抛物线型，即剂量与引起的效应按对数关系而增长； 3）S形曲线关系，剂量与引起的效应呈现非常态速度变化。,10,1 干扰的强度： 1.2 在环境生物学中，如何来衡量干扰的强度：,1） 污染的等级 根据环境中污染物的实测浓度与环境标准比较后进行综合评价得到的指标。经常用污染指数法表示： Pi=Ci/Cs (Pi:单因子污染指数

7、，Ci：污染的实测值，Cs：标准值）。 在单因子的基础上分析时，须引入综合指数P， 其中，n为环境要素总和，i位第i个环境要素，j为第i个环境要素中的第j个环境因子；m为第I个环境要素中环境因子的总数。,11,1 干扰的强度： 1.2 在环境生物学中，如何来衡量干扰的强度：,1） 污染的等级 以上公式中个环境污染指数是等权重相等，即各个环境因子的影响作用完全相等。当各个环境因子的权重(Wij)不同时，环境污染的综合指数P为：,12,2）毒理学参数,毒性（toxicity） 指某物质引起有机体损害的能力。通常用来衡量污染物的毒害能力。 最大耐受剂量或浓度（maximum tolerance do

8、se：通常缩写为:LD0或LC0） 在急性毒性实验中，不引起实验生物死亡的最大剂量。 最大无效剂量（maximum none observed effect concentration, NOEC）： 在毒性实验中某物质对受试生物无不利影响的最大浓度。 最小致死浓度（minimum lethal concentration, MLC）： 在急性毒性实验中，引起个别生物死亡的剂量。 最高允许浓度（maximum allowable concentration, MAC）： 环境中有害物质允许的最高剂量标准。,生物对污染物的忍耐、毒害程度： 一方面可以放映污染物作用的浓度； 另一方面通过大量的研究

9、积累和分析，也是制定环境标准的依据。,13,3）生态系统在胁迫下的反应,生态系统健康的标准主要包括活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响以及人类健康影响等个方面。这个标准中最重要的是活力（vigor）、恢复力(resilience)、组织性(organization) 个方面。,活力是（vigor）生态系统的能量输入和营养循环容量，具体指标为生态系统的初级生产力和物质循环。,14,3）生态系统在胁迫下的反应,恢复力(resilience)指胁迫消失时，系统克服压力及反弹回复的容量。 具体指标为自然干扰的恢复速率和生态系统对自然干扰的抵抗力。 一般认

10、为受胁迫生态系统比不受胁迫生态系统的恢复力更小。 组织性指系统的复杂性，这一特征会随生态系统的次生演替而发生变化和作用。 具体指标为生态系统物种的丰富性、物种的组成特点、外来种与乡土种的比率、共生程度、乡土种的消亡等。,15,二 影响的范围和规模,干扰的尺度效应：干扰的后果不仅同强度有关，而且还与干扰的范围和规模密切相关，这就是干扰的尺度效应（dimension effect）问题。 很小的和局部的干扰有时能产生积极的效果： 超过一定的范围和剂量时（最大无效应浓度），干扰的不利影响就显示出来了，生态系统的自我恢复能力下降，超过一定范围，生态系统将发生不可逆转的变化。,16,三 作用速度和干扰频

11、度 干扰的作用速度：干扰产生的快慢问题。越快，影响越大。 如空气中SO2对某植物的毒害浓度是20 mg/L，那么在2 min和2 d内达到这种浓度，显然对该植物的影响程度是不同的。 干扰的频度：指单位时间内干扰发生的次数， 频度越高，对生物及其环境的影响越大，恢复的难度也越大。 四 干扰持续的时间和干扰发生的时刻,17,毒垃圾毒倒一个政府！,18,19,第三节 生物与受损环境相互关系的综合分析,生物与环境之间的关系十分复杂，在分别研究受损环境个生态因子作用的过程中，应注意以下几个方面的基本原则：,1 环境因子的综合作用 在自然条件下，环境是有很多环境因子组合起来的复合体，这些因子之间相互作用，

12、相互促进，相互制约，任何一个因子的变化都会引起其他因子程度不同的发生变化。,20,2 主导因子 dominant factors, 受损环境中，环境因子的变化是互动的，影响是综合的，但在众多的环境因子中，它们的作用程度是差异的，其中起主导作用的环境因子就是主导因子。 那么怎样来识别主导因子，有两个基本途径： 1）从环境因子本身来看，当所有因子在数量和质量相等或接近的时候，其中某一个因子的变化能引起生物全部生态关系发生变化，那么这个能对环境起主导作用的因子就是主导因子。 2）从生物效应的角度来看，由于某一环境因子存在与否和数量变化，而使生物的生长发育发生明显变化，这类环境因子就是主导因子,21,

13、2 主导因子 dominant factors,抓住主导因子，对生态破坏和环境污染的治理有非常积极的意义，可以根据主导因子的不同采取不同的治理方式。 如针对污染物进入环境造成的环境污染，可以通过防止污染物进入生态系统来防治； 如果是土地资源过度利用、过度放牧等生态破坏，可以通过减少人类从生态系统中获取过多的生物和环境资源来防治。,22,3 积累效应（Accumulative effects）, 无论是环境污染还是生态破坏，除了个别情况下是突如其来的环境灾难外，更多的环境变化是逐步发展的，一开始并不被人们所察觉或重视，通过初步积累，最后产生不可逆转的后果。 如何确定从量变到质变这个转折点？转折点

14、也就是也就是生态系统在保持其基本结构和功能、维持良性运转条件下能够接受污染物的最大量或承受取走的最大量，也就是“环境容量”。 积累效应包括两个层面： 一 人类活动对环境因子的改变程度及其效应程度是不断增加的； 二 环境因子的改变范围和效应范围也是不断积累的。 简单而言，也就是量的积累和范围的延伸是受损环境及其效应不断发展的两个方面。,23,4 放大效应（magnification effects）,在人类的干扰和影响下，环境变化并不是线性增加的，而是逐步以加速度发展，呈现发达效应 对环境污染而言，放大效应主要体现在： 污染物随食物链的延伸而不断积累； 污染物对生物的影响在个体水平上的毒害效应可

15、能不大，但在群体、群体 生态系统层次上产生了很大的影响 对生态破坏而言，放大效应主要体现在： 局部的生态破坏产生的后果在全局上表现出来，从而产生更大的危害 关键地区的生态破坏将对很大范围的生态环境产生重大的影响。 研究放大效应，提醒人们: 一方面注意环境破坏其后果的严峻性 另一方面也要求在环境分析中，从源头上抓住问题的关键。,24,5 滞后效应 time-lagging effects,人类对生态环境的破坏和环境污染引起的后果并不是伴随着成因的出现立刻表现出来的，而是要经过一定的时间后才充分展示出来。 如：19世纪中期，美国为了开发中西部酿造的大范围生态危机，致使数百万公顷良田被飓风卷入大西洋

16、。 如：我国的湖泊富营养化典型 云南 滇池。,25,5 滞后效应 time-lagging effects,滞后效应产生的原因： 1）积累需要一定的时间； 2）多个层次的食物链和食物网传递，以及在这个过程中因果关系的转化也 需要一定的时间跨度； 3） 生态系统的本身有一定的缓冲能力，这种能力也使环境受损的后果是必 须在人类活动一段时间后才能展现出来； 4）人类的认识具有一定的局限性，轻微的、局部的不良后果不为人们所重视，只有酿成较大规模的不可逆转的后果时，才能确认所引起的破坏和污染，才会得到人们的重视（从量变质变）。,26,5 滞后效应 time-lagging effects,对滞后效应研究的意义： 可以尽早预警人类干扰可能引起的相关的环境后果，避免大范围 的生态环境恶化； 可以从更大的时间尺度和空间范围认识人类干扰的后果，警惕自然的报复，提高与自然和谐共处的能力