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1、第十五章 应用生态学,美国科学杂志277卷5325期以“人类统治的地球”为标题组织了6篇论文来讨论,Vitousek （1997 ）6个结论： 有1/3到1/2的陆地面积已被人类活动所改变 从工业革命以来，大气中CO2浓度提高了30% 人类固氮量已超过天然固氮总量 被人类利用的地表淡水已经超过了可用总量的1/2 地球上大约1/4的鸟类物种已经在过去两千年中灭绝 接近2/3的海洋渔业资源已经过捕或捕尽,应用生态学（Applied ecology）,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。,一、人类活动对地球生态系统的影响,全球变化,指地球生态系统在自然和人为影响下
2、出现的可能改变地球承载生物能力的全球环境变化，包括全球气候变化、人口增长、土地利用和覆盖的变化、大气成分变化、全球气候变化、生源物质生物地球化学循环的变化和生物多样性丧失等多个方面，这些变化既相互独立，又相互影响。迄今为止，全球变化研究主要是以气候变化为核心展开的，主要是研究区域及全球气候变化趋势、原因、机制和效应。,（一）全球变暖与环境污染,全球变暖： 地球表面大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象。温室效应：由于大气层中气体浓度的变化引起的全球变暖温室气体：CO2，甲烷，水蒸气等对长波辐射有强烈吸收作用的气体,， CO2释放量地理分布,1992年联合国政府间拟订的“气候变化框架公约
3、”，就是第一个全面控制导致全球变暖的二氧化碳等温室气体排放的协议。,温室气体增加的原因,化石燃料的燃烧 雨林的砍伐,Vostok冰芯CO2浓度与温度变化关系,全球变暖的影响,厄尔尼诺现象：专门指赤道太平洋东部和中部的海表面温度大范围持续异常增暖的现象,彩图是NOAA (http:/www.noaa.gov/ ) 公布的ENSO对北半球冬季和夏季气候的影响图，影响所达的地区包括南北美洲、欧洲、澳洲和非洲的不同地区。我国东南部的周期性暖冬，还有冬夏季干旱可能与ENSO有关。ENSO 周期平均是四年，变动于二到七年之间。El Nino 出现的记录是 1982-1983， 1986-1987，1991
4、-1992， 1993-1994，1995？，1997-1998。,厄尔尼诺 -南方涛动，其缩写为ENSO, 是大尺度的大气-海洋现象，它在全球尺度上影响生态学系统，是当今世界关注的重大问题。,厄尔尼诺 （El Nino “基督的孩子” ） 当今人类最具挑战性问题，它对于海洋生物种群造成了巨大的生态后果，例如秘鲁鯷鱼，其产量曾在1982-1983年由特大El Nino 而崩溃。在常年中，南美西海岸海洋表面温度较低，上升流将营养物质从海底带到海洋上层。El Nino 出现阻挡了上升流，上层的营养物质供应大量减少，其影响达到大部分食物链。浮游植物初级生产力剧烈下降，上层吃浮游植物的鯷鱼及其捕食者种
5、群生物量就大为降低。,减少温室气体排放的途径,改变能源结构 提高能源效率,联合国气候大会,2010年2月13日拍摄的悬挂在伦敦千年大桥下的一幅名为“自杀的企鹅和北极熊”。,德班气候大会,联合国气候变化框架公约第17次缔约方会议 会期为11月28日至12月9日。 主要议题发达国家大幅减排的承诺对发展中国家的资金和技术支持。,联合国气候变化框架公约,1992年：巴西里约热内卢-150多个国家制定了 联合国气候变化框架公约-简称公约公约为国际社会努力应对气候变化挑战、进行气候变化国际谈判制定了一个总体框架。目前已有190多个国家批准了公约，欧盟作为一个整体也是公约的一个缔约方。1994年生效，奠定了
6、应对气候变化国际合作的法律基础，是具有权威性、普遍性、全面性的国际框架。,京都议定书,京都议定书-1997年，日本京都公约第三次缔约方大会上通过的，具有法律约束力。 为近40个发达国家及欧盟设立了强制性减排温室气体的目标，即2008年到2012年第一承诺期发达国家整体而言温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%。 议定书是公约的补充，它与公约的最主要区别是，公约鼓励发达国家减排，而议定书强制要求发达国家减排，具有法律约束力。 2005年2月生效，美国是目前唯一游离于议定书之外的发达国家。,三股力量有三种声音,欧盟自视为 “应对气候变化的领导者”，在节能减排立法、政策、行动和技术方面
7、一直处于领先地位。欧盟强调美国应承担减排责任。虽然在发达国家中，欧盟在国际气候谈判中的姿态相对积极，但其应对气候变化的承诺是建立在 “如果其他发达国家也能做出有可比性的承诺”条件之上的。“伞形集团”包括美国、加拿大、澳大利亚和日本等国，多次表示不接受议定书第二承诺期。立场类似，中期减排目标低，且以一些发展中国家参与减排为前提条件。 发展中国家-77国集团+中国，其中中国、印度、巴西和南非还形成“基础四国”，在国际气候谈判中共同维护发展中国家的利益。 发展中国家坚持京都议定书应继续有效，要求发达国家承担第二承诺期减排指标，并希望此次德班气候大会就减缓、适应、技术转让、资金支持等作出相应安排。,（
8、二）臭氧层和紫外辐射,臭氧存在于大气上层，它吸收短波太阳辐射（特别是200-300 nm范围）形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。 臭氧空洞 某些物质，特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃（CFCs）即氟里昂，其中的氯原子，破坏臭氧分子 。同温层臭氧降低50%以上，就形成所谓的臭氧空洞。 紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。DNA吸收280-320nm波长的紫外辐射，危害DNA分子，地球表面紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合作用，能导致初级生产力下降 。,臭氧空洞威胁很大，国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定（1985）和蒙特利尔协议（19
9、87），同意在20世纪末停止使用CFCs, 欧洲社会则在1997年。近来也有报道预期，这个行动将使我们已经制造的危害逆转，或许在一个世纪之内，使大气臭氧回到它自然平衡水平。,南极臭氧空洞 （根据NASA提供的1999年10月3日的假彩色卫星象）,（三）酸雨问题,酸雨：煤和石油在燃烧中产生二氧化碳和水蒸气，喷涌出氧化氮和二氧化硫到大气中。当这些气体溶于雨滴中时转变为酸，导致酸雨。 酸雨的分布比较广泛。在工业化很高的地区，雨的pH可能下降到3到4之间。危害：例如美国东北部和加拿大河流湖泊贫养的，无溶解的盐来缓冲酸的输入，所以其pH可能降低到4.0，足以阻碍鱼类和其它生物的生长发育，甚至于死亡。 我
10、国降水酸度由北向南逐渐加重，华东、西南地区普遍发生酸雨，成了世界第三大酸雨区。1982年重庆地区入夏后连降酸雨，使2万亩水稻，叶子突然枯黄，状如火烤，几天后枯死。酸雨因腐蚀性很强，会大大加速建筑物腐蚀速度，可成为摧残文物古迹的原凶。,德国被酸雨损害的树林, 更易遭受干旱、疾病和昆虫的危害 。,（四） 荒漠化导致土地资源丧失的另一世界性重大环境问题。据联合国环境规划署的资料，全球沙漠化土地有4560万平方公里，几乎等于俄罗斯、加拿大、美国和中国面积的总和。其中60%在亚洲和非洲。现在世界上平均每分钟就有10公顷的土地变成荒漠，每年要损失600万公顷的农田和牧场，直接损失约260亿美元。造成荒漠化
11、的主要原因是：草原开垦，过度放牧。治理沙漠化，应该采取治理与预防相结合，以预防为主的方针。,我国采取了沙障和植物固沙相结合，乔、灌、草防沙林与农田相结合，人工造林与丰育相结合，调整土地利用结构和合理放牧相结合等等一系列措施，使大约10%的地区的沙漠化得到控制，12%的沙漠化土地恶化情况得到改善。,（五）淡水资源现在世界有三分之一人口的淡水供应不足； 30年后，经受淡水供应不足的人口将加倍,二、环境与人类健康 良好的空气质量、清洁的饮用水、干净无污染的食品、最低的无毒化学物和紫外辐射的暴露等都已经成为人类健康的重要问题；。,有些传染性疾病曾盛极一时，之后得到控制降低， 现在又重新严重起来。例如疟
12、疾和肺结核病在全世界许多地方又卷土重来。鼠疫、白喉、登革热、流行性脑膜炎、黄热病和霍乱在潜迹数年后又在许多国家重新出现，威胁了公共健康。有些病还可能再次爆发流行。 根据世界卫生组织的报告，传染病的几个头号杀手是急性肺炎(370万)，肺结核(290万)，腹泻(250万)，HIV艾滋病(230万)和疟疾(150-270万)。 一些以前没见过的传染病正以惊人的速度涌现。过去20年间已鉴别出30多种新型传染病和高度传染的疾病。 毒力很强的埃博拉出血热，西尼罗病毒，SARS病毒，禽流感。 对于这些病和HIV艾滋病，我们尚无有效药物和疫苗。新病的出现和旧病的再发有许多原因：如国际旅游人数的增加，人口稠密的
13、大城市的增多 ，全球化贸易，以及食品生产、处理与加工程序的改变，由食物致病的危险一直在增长。,土地利用实践、气候变化以及人口密度是许多疾病的发生和传播的变化。,例如，人类砍伐森林，划出土地作为新的居所，这些曾经是野外动物和昆虫栖息的地方，导使人类致病的可能性极高，人们往往无法控制蚊子和其他疾病载体的侵害。一些流行病的新变化，如莱姆关节炎，锥虫病、吸血虫病、霍乱、黄热病等的加剧，都是由于土地利用变化而引起的；在亚马逊河地区，由于造路和运输木材，加上人口密度的增加，疟疾的发生和扩散更加猖獗（例如，锥虫病、疟疾和寄生虫）。,人类疾病增加的另一个重要原因是大量新的合成化学物品：,大量不易分解的的新化学
14、合成物品，如 DDT、 PCBs 等被不断生产出来和释放到大自然中； 在这些新化学物品中，只有少数的种类，其变化和动态得到监察； 新化学物品的生物学后果，尤其是它们之间的协同作用，大部分还是未知的； 特别是那些对于激素系统和生长发育的影响有密切关系的化学物品，与人类健康息息相关。,三、困扰中国发展的十大环境问题,大气污染问题 2000年我国二氧化硫排放量为1995万吨，居世界第一位。2000年中国烟尘排放量为1165万吨，工业粉尘的排放量为1092万吨。大气污染是中国目前第一大环境问题,水环境污染问题,中国七大水系的污染程度依次是：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江，其中42%的水质超
15、过3类标准（不能做饮用水源）， 全国有36%的城市河段丧失使用功能。75%以上的湖泊富营养化加剧,垃圾处理问题,中国全国工业固体废物年产生量达8.2亿吨，综合利用率约46%。全国城市生活垃圾年产生量为1.4亿吨，达到无害化处理要求的不到10%。塑料包装物和农膜导致的白色污染已蔓延全国各地,土地荒漠化和沙灾问题,目前，中国国土上的荒漠化土地已占国土陆地总面积的27.3%，而且，荒漠化面积还以每年2460平方公里的速度增长。中国每年遭受的强沙尘暴天气由50年代的5次增加到了90年代的23次。土地沙化造成了内蒙古一些地区的居民被迫迁移他乡。,水土流失问题,中国全国每年流失的土壤总量达50多亿吨，每年
16、流失的土壤养分为4000万吨标准化肥（相当于全国一年的化肥使用量）。自1949年以来，中国水土流失毁掉的耕地总量达4000万亩，这对中国的农业是极大损失。,旱灾和水灾问题,20世纪50年代中国年均受旱灾的农田为1.2亿亩，90年代上升为3.8亿亩。1972年黄河发生第一次断流，1985年后年年断流，1997年断流天数达227天。有关专家经调查推测：未来15年内中国将持续干旱。而长江流域的水灾发生频率却明显增加，500多年来，长江流域共发生的大洪水为53次，但近50年来，每三年就出现一次大涝，1998年的大洪水造成了巨大的经济损失,生物多样性破坏问题,中国是生物多样性破坏较严重的国家，高等植物中濒危或接近濒危的物种达4000-5000种，约占拥有的物种总数的15%-20%，高于世界10%-15%的平均水平。在联合国国际濒危物种贸易公约列出的640种世界濒危物种中，中国有156种，约占总数的1/4。中国滥捕乱杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重，屡禁不止。,
