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1、第三章 生态学原理及其在环境科学中的应用,一.生态学的含义及其发展,生态学原是一门研究生物及其生活环境相互关系的科学，是生物学的主要分科之一。 随着人类环境问题和环境科学的发展，生态学已扩展到人类生活和社会形态方面，把人类这一生物种也列入生态系统中来研究和阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。,一.生态学的含义及其发展,但是，生态学研究的内容主要是生命系统与环境系统之间相互作用的规律及其机理。其研究对象一般是生物，更着重于自然环境因素与生物的相互影响。因此是一门自然科学。 而环境科学则以人类为主要对象，把环境与人类生活的相互影响作为一个整体进行研究，因此，与社会科学密切联系。,二生态系统的概
2、念和功能,种群-群落-生态系统,1、几个相关名词,种群（population）：一个生物物种在一定范围内所有个体的总和称为种群。 种群是个群体的概念，它的数量很重要。 人是生物世界中的一员，如果无限制地繁衍下去，同样必将面临灾难。,1、几个相关名词,群落（community）：也称生物群落，是指一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。 一个群落可以说是共同生活在一个地区的生物大家庭，具有一定的组成和结构，其中的各种生物并不是孤立的，它们相互制约，又相互依存，上演着一幕幕的生命故事。,1、几个相关名词,生态系统（ecosystem）：生物群落与其周围非生物环境的综合体。,2、生态系统的组
3、成,A必要部分包括非生物成分和生物成分 非生物成分：包括阳光、营养成分 生物成分：包括生产者、分解者 B非必要部分各级消费者 按照食性，消费者可分为草食动物、肉食动物、寄生生物和腐食动植物等。他们在生态系统中只能消费不能生产，所以是非必要成分。,3、生态系统的分类,根据其环境性质和形态特征，可分为以下类型： 陆地生态系统 淡水生态系统 海洋生态系统,4、食物链和食物网,食物链：一种生物以另一种生物为食，彼此形成的一个以食物联接起来的链锁关系。 食物网：在一个生态系统中，食物关系往往很复杂，各种食物链互相交错，形成食物网。 能量的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和食物网进行的。,5、生态系统
4、中的能量流动,除少数几种化学合成细菌能借无机物质的氧化获得能量，生物圈中的绝大多数有机体生存所需的能量都是由太阳供应。,6、生态系统中的能量流动特点,生产者（绿色植物）对太阳能利用率很低，1.2% 能量只朝单一方向流动 流动中能量逐渐减少，以热能形式散发掉,6、生态系统中的能量流动特点,各级消费者之间能量利用率低,约10% 草100kg 牛10kg 人1kg 说明：食物链不超过4 5级，人类食植物比食动物经济,7、生态平衡,生态平衡是指在任何一个生态系统中，生物与其环境总是不断地进行着能量、物质与信息的交流，在一定时期内，生产者、消费者和还原者之间保持的一种动态平衡状态。 生态系统之所以能保持
5、动态平衡，主要是由于内部具有自动调节功能。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,http:/ 2010年05月31日05:28中青在线中国青年报叶铁桥 陈安庆 环保组织与信息技术企业的博弈,2009 年12月25日,广东珠三角地区一名出生仅10个月的婴儿，血铅含量竟高达550微克升,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,“pH值偏酸5.6个单位，化学需氧量超标96.9倍，悬浮物超标32.5倍，铜超标5199倍,锌超标3.9倍,镍超标9.6倍,总氮超标8.6倍，氨氮超标24.7倍，铁超标178.2倍。”,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标
6、,这是2009年3月3日，广东省惠州市环境保护局执法人员对惠州美锐电子科技有限公司进行现场检查时，对该公司未经处理直接外排的部分生产废水采样监测得到的结果。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,铜、锌、镍、铁等重金属的超标情况如此触目惊心，甚至连见惯了各种水污染状况的马军也颇为惊讶。 尽管数据来自惠州市环保局的行政处罚决定书，但这个因制作中国水污染地图而著称的民间环保人士说，他仍然让同事打电话给惠州市环保局，核实数据的准确性。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,2010年4月26日，马军所创立的公众环境研究中心与自然之友等34家民间环保组织一起发布的2
7、010IT品牌供应链重金属污染调研报告显示，珠三角地区长久以来受重金属污染的状况没有得到缓解，IT行业的重金属污染出乎意料地给这一地区带来了严重后果。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,马军告诉中国青年报记者，涉及重金属排放的行业很多，包括矿山开采、金属冶炼、化工、印染、皮革、农药、饲料等，但人们往往会忽略IT行业的重金属污染问题，总认为IT行业是高科技领域，不会与重金属污染挂钩。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,然而，他在制作中国水污染地图和空气污染地图数据库时却发现，珠三角、长三角等地区有大量生产印刷线路板的企业不能稳定达标排放，给当地河流、土
8、壤和近海造成了严重污染，主要表现为重金属污染。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,印刷线路板，是电子元器件的支撑体电气连接的提供者，几乎每个IT产品都不可或缺。然而，在其生产过程中，所进行的电镀和蚀刻等工序，却会产生铜、镍、铬等重金属排放。,珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,马军由此萌发了对IT产品制造业重金属排放情况进行调研的念头。之所以选择珠三角地区，是因为国内规模较大的IT制造企业多集中于这一地区，“同时，该地区的环保信息公开也优于国内其他地方”。,案例分析：珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标,重金属防治规划“五毒”列入防控范围,粤近海海域受污
9、 生蚝铜超标740倍镉超标90倍！,http:/ 来源:金羊网-新快报 发表时间：2011-10-03 07:25,粤近海海域受污 生蚝铜超标740倍镉超标90倍！,2010年广东海洋公报显示，广东近海四成入海排污口排放污水超标，16%的近海海域正在遭受污染。2010年珠江八大入海口和榕江、深圳河、东江等主要入海河流携带入海的石油烃、砷、重金属等污染物108万吨。其中珠江排入海的污染物占总量七成。,粤近海海域受污 生蚝铜超标740倍镉超标90倍！,有专家指出，重金属容易富集在海洋生物体的肾、肝脏、性腺、鳃中，如市民经常食用的生蚝中，铜元素和镉元素分别超标740倍和90倍。,8、破坏生态平衡的因
10、素,自然原因 人为因素 物种改变 外来物种的入侵 环境因素改变 二噁英 信息系统破坏 环境雌激素,9、生态学的一般规律,相互依存与相互制约规律 物质循环转化与再生规律 物质输入输出的动态平衡规律 相互适应与补偿的协同进化规律 环境资源的有效极限规律,10、生态学在环境保护中的应用,（1）、全面考察人类活动对环境的影响,10、生态学在环境保护中的应用,（1）、全面考察人类活动对环境的影响 例子1：南水北调工程东线工程调水后对环境可能产生的影响,南水北调工程东线工程调水后对环境可能产生的影响,这一巨大工程最初是50年前由毛泽东主席设想的，在中国经历了多年严重干旱造成人为的水危机后于2000年再次被
11、提出。,南水北调工程背景简介：,中国的水资源在时间和地区分布上很不均衡，北方黄淮海流域人均水资源只有五百零一立方米，是全国平均水平的五分之一，仅为世界平均水平的十六分之一，是中国最缺水的地区。,南水北调工程背景简介：,长江是我国最大的河流，水资源十分丰富，年平均径流量为9600亿立方米，相当于黄河的20倍，每年有94%的长江水流入大海。因此，完全可以从长江流域调出部分水量解决北方的燃眉之急。,南水北调工程背景简介：,初步确定的“南水北调”东、中、西三条线路，形成与长江、黄河、淮河、海河相互联接的“四横三纵”总体格局，可进一步协调东、中、西部经济社会发展对水资源的需求，达到我国水资源南北调配、东
12、西互济的优化配置目标。,南水北调工程背景简介：,东、中、西三条线规划年调水总量380480亿立方米，接近在黄淮海平原和西北地区增加一条黄河的水量。,南水北调工程背景简介：,南水北调工程是迄今世界上规模最大的调水工程，工程投资约10001800亿元，涉及7个省市、数亿人口，不仅在工程技术上，而且在输水区和受水区的经济和社会发展、利益协调以及环境影响等诸方面都面临一系列挑战。,南水北调工程背景简介：,西线：通天河长江的上游（支流有亚龙江、大渡河）然后向黄河上游调水，补偿黄河水资源的不足，缓解西北地区干旱缺水的问题。,南水北调工程背景简介：,中线：汉江丹江（丹江口水库在鄂陕交界处）向北穿过黄河京广线
13、西侧北京玉渊潭，重点解决湖北、河南、河北、北京及天津等沿线城市的用水，并兼顾农业和其他用水。,南水北调工程背景简介：,东线：扬州江都三江源抽水站大运河十三级台阶抽水方案黄河下隧道天津北京,南水北调工程西线,南水北调工程中线,南水北调工程东线,南水北调工程东线工程调水后对环境可能产生的影响,长江口盐水入侵加剧 长江口邻近海域渔场位置改变 黄浦江水质污染加重,（1） 全面考察人类活动对环境的影响,青藏铁路的兴建 厦门海沧PX项目 ,青藏铁路的兴建,线路的设计中，综合考虑动植物资源的保护等，优化线路的设计 建设中 运营过程中 推荐阅读：http:/ 项目的环境影响 项目的现状 ,（2）、充分利用生态
14、系统的调节能力,生态系统自净能力应用实例 ：土地处理系统的净化,（3）、解决城市中的环境问题,编制生态规划 进行城市生态系统的研究,（4）、综合利用资源和能源,生态工艺：生态工艺属于无污染工艺。这种工艺力求从整体出发，使生产过程中输入的物质和能量获得最大限度的利用，即资源和能源浪费最少、排出的废弃物最少，而且这些废弃物完全能被自然界的动植物所分解、吸收或利用。,生态农场,利用生态学原理建立起来的新型农业生产模式，能有效提高太阳能、生物能的利用率和废弃物的再循环率，获得经济、社会和生态效益的全面发展。例子：我国南方的桑基（果园）鱼塘生产模式。,“桑基鱼塘模式”,在低湿地上开挖鱼塘，把挖出的泥土垫
15、高在塘边形成基，在基上种植桑树养蚕，在塘中积水养鱼并种植一些水生植物等，同时，在塘边上建造猪舍，沼气池等。,桑基鱼塘系统将农、林、牧、渔有机结合起来，构成水陆结合、动植物共存的农业生态系统。 系统对提高农业资源转化利用效率和系统生产力效果显著。系统的产出有桑树、蚕、鱼、猪和沼气等，具有良好的经济效益和环境效益。,桑基（果园）鱼塘生产模式的特点,（5）、在环境保护其他方面的应用,阐明污染物质在环境中的迁移转化规律 环境质量和生物监测和评价 为环境标准的制定提供依据 人工生态系统及其在污染防治研究中的应用,生态工程设计：秸杆的能量多层分级利用,作物,家畜,食用菌,蚯蚓,籽实,秸杆 饲料,糖化,一级利用,产品 输出,粪便,二级利用,接种,菌床杂屑,三级利用,产品输出,接种,肥料,光能,产品输出,秸杆,秸杆 饲料,排泄物,生态浮岛,是一种象筏子似的人工浮体 在这个人工浮体上栽培一些芦苇之类的水生植物,放在水里。 主要机能为四个方面：1.水质净化；2.创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；3. 改善景观; 4.消波效果对岸边构成保护作用。,本章重点,掌握生态系统的组成及功能 掌握生态平衡的定义及破坏生态平衡的因素 运用生态学的原理全面考察人类的活动,思考题,1、什么是生态平衡？举例说明破坏生态平衡的因素。 2、简介一个生态工艺的实例(建议用图示+简
