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1、地地地地球球球球生生生生态态态态学学学学9/7/2024主要内容地球生态面临的问题地球生态面临的问题 地球生态学的几个原理地球生态学的几个原理 地球生态学的研究内容地球生态学的研究内容19/7/20242nd 地球生态学地球生态学: :是指研究是指研究整个整个地球范围内生物机体地球范围内生物机体与其周围环境相互影响与其周围环境相互影响过过程的科学。程的科学。第一节第一节 地球生态面临的问题地球生态面临的问题9/7/2024二、地球生态面临的问题二、地球生态面临的问题1 1、气候变暖、气候变暖 2 2、臭氧层破坏、臭氧层破坏 3 3、生物多样性减少、生物多样性减少 4 4、酸雨蔓延、酸雨蔓延 5
2、 5、森林锐减、森林锐减 6 6、土地荒漠化、土地荒漠化 7 7、大气污染、大气污染 8 8、水体污染、水体污染 9 9、海洋污染、海洋污染 1010、固体废物污染、固体废物污染 9/7/2024三、地球生态平衡三、地球生态平衡 地球生态平衡，指的是地球上的所有事物地球生态平衡，指的是地球上的所有事物平衡可持续的发展，包括地球上的所有物种、平衡可持续的发展，包括地球上的所有物种、资源等。但一般指的更多的是是人与大自然的资源等。但一般指的更多的是是人与大自然的相处。人与自然环境的和谐相处。而今天，地相处。人与自然环境的和谐相处。而今天，地球生态环境已经失衡，表现在：球生态环境已经失衡，表现在：
3、1.不可再生资源的过分开采利用不可再生资源的过分开采利用 2.垃圾、废气的过度产生，污染源的扩大垃圾、废气的过度产生，污染源的扩大 3.过度砍伐以及工业造成的温室效应和全过度砍伐以及工业造成的温室效应和全球气温上涨球气温上涨 4.生物链的破坏，物种濒临灭绝生物链的破坏，物种濒临灭绝9/7/2024 在古代，人类和自然是不平等的关系，人类是弱者，处处受到大自然的限制却无力改变自然。于是人类把大自然视为敌人，战天斗地成为一项难得的品质，愚公精神千百年来受到不断颂扬。 随着工业时代的来临，人类科学技术水平的不断提高，人与自然的关系发生了逆转，人成了强者，而“温和的自然”却成了容易受伤的对象。高度提纯
4、的化学制剂，如杀虫剂、油漆、洗涤剂等对自然环境构成了重大威胁；大规模的能源消耗改变了大气的构成，进而改变了地球气候；卫生条件的改善使人口急剧增加，人类活动大量破坏了地球的森林和湿地资源。于是，“温和的自然”变为“凶恶的自然”，人类施加给它的，它最终都要归还人类。被高度提纯的化学制剂污染了水和土壤的地区，畸形儿和绝症的出现比率大大高于正常；石油资源一旦枯竭，人类的生活质量和社会的正常运转必定遇到问题；气候异常必定带来水灾或干旱，饥荒也将伴随着种种天灾降临人间。“凶恶的自然”将再一次让人类成为弱者，人类和自然的关系又将回到起点。9/7/2024英国伦敦烟雾事件英国伦敦烟雾事件 1952年12月58
5、日，一场灾难降临了英国伦敦。地处泰晤士河河谷地带的伦敦，一连几日无风，风速表读数为零。大雾笼罩着伦敦城，又值城市冬季大量燃煤，排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积木散，烟和湿气积聚在大气层中，致使城市上空连续四五天烟雾弥漫，能见度极低。由于大气中的污染物不断积蓄，不能扩散，许多人都感到呼吸困难，眼睛刺痛，流泪不止。伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满，伦敦城内到处都可以听到咳嗽声。仅仅4天时间，死亡人数达4000多人。就连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的350头牛也惨遭劫难。一头牛当场死亡，52头严重中毒，其中14头奄奄待毙。2个月后，又有8O00多人陆续丧生。死亡人数达12000多。9/7/
6、2024 酿成伦敦烟雾事件主要的凶手有两个，冬季取暖燃煤酿成伦敦烟雾事件主要的凶手有两个，冬季取暖燃煤和工业排放的烟雾是元凶。伦敦工业燃料及居民冬季取暖使和工业排放的烟雾是元凶。伦敦工业燃料及居民冬季取暖使用煤炭，煤炭在燃烧时，会生成水（用煤炭，煤炭在燃烧时，会生成水（H2OH2O）、二氧化碳）、二氧化碳（CO2CO2）、一氧化碳（）、一氧化碳（COCO）、二氧化硫（）、二氧化硫（SO2SO2）、二氧化氮）、二氧化氮（NO2NO2）和碳氢化合物（）和碳氢化合物（CHCH）等物质。这些物质排放到大气）等物质。这些物质排放到大气中后，会附着在飘尘上，凝聚在雾气上，进入人的呼吸系统中后，会附着在飘尘
7、上，凝聚在雾气上，进入人的呼吸系统后会诱发支气管炎、肺炎、心脏病。当时持续几天的后会诱发支气管炎、肺炎、心脏病。当时持续几天的“无风无风”现象，加上不断排放的烟雾，使伦敦上空大气中烟尘浓度现象，加上不断排放的烟雾，使伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高比平时高1010倍，二氧化硫的浓度是以往的倍，二氧化硫的浓度是以往的6 6倍，整个伦敦倍，整个伦敦城犹如一个令人窒息的毒气室一样。城犹如一个令人窒息的毒气室一样。 可悲的是，烟雾事件在伦敦出现并不是独此一次可悲的是，烟雾事件在伦敦出现并不是独此一次，相隔，相隔1010年后又发生了一次类似的烟雾事件，造成年后又发生了一次类似的烟雾事件，造成1200120
8、0人的人的非正常死亡。直到非正常死亡。直到7070年代后，伦敦市内改用煤气和电力，并年代后，伦敦市内改用煤气和电力，并把火电站迁出城外，使城市大气污染程度降低了把火电站迁出城外，使城市大气污染程度降低了8080，骇人，骇人的烟雾事件才没有在伦敦再度发生。的烟雾事件才没有在伦敦再度发生。9/7/2024 其成因一个是燃煤为主的能源结构；二是城市机动车尾气的排放是产生的主要原因；三是工业化和城镇化大规模建设的扬尘。9/7/20249/7/2024企鹅在浮冰上漂流 9/7/20249/7/2024沙尘暴正向城市席卷而来 9/7/2024第二节第二节 地球生态学的几个原理地球生态学的几个原理 人人类类
9、需需求求的的所所有有食食物物来来自自生生态态系系统统的的物物质质生生产产 人人类类需需求求的的一一切切能能量量直直接接或或间间接接来来自自自自然然生生态系统态系统 人人类类社社会会生生存存所所需需求求的的环环境境依依赖赖自自然然生生态态系系统良性运转统良性运转9/7/2024自然生态系统的生物地球化学循环是人类赖以生存和发展的基础自然生态系统的生物地球化学循环是人类赖以生存和发展的基础 人人类类需需求求的的所所有有食食物物来来自自生生态态系系统统的的物物质质生生产产 人人类类需需求求的的一一切切能能量量直直接接或或间间接接来来自自自自然然生生态系统态系统 人人类类社社会会生生存存所所需需求求的
10、的环环境境依依赖赖自自然然生生态态系系统良性运转统良性运转9/7/2024一、连锁反应原理一、连锁反应原理 地球上某一物种的灭地球上某一物种的灭绝或某一敏感成分的变化绝或某一敏感成分的变化将引起一系列的将引起一系列的连锁反应连锁反应。在自然界各种各样的事件在自然界各种各样的事件是一环扣一环的，当把系是一环扣一环的，当把系统中某一环节移除后，必统中某一环节移除后，必然引起相关环节的变化。然引起相关环节的变化。特别是协同进化中的组分，特别是协同进化中的组分，如渡渡鸟的灭绝，引起了如渡渡鸟的灭绝，引起了大颅榄树的灭绝，大颅榄大颅榄树的灭绝，大颅榄树的灭绝可能还会引起其树的灭绝可能还会引起其他物种的灭
11、绝或濒危他物种的灭绝或濒危。 产于印度洋毛里求斯岛上一种不会飞的鸟，它站着有三英尺高（1米），以水果为食，生活在陆地。 16世纪后期，带着来复枪和猎犬的欧洲人来到了毛里求斯。不会飞又跑不快的渡渡鸟厄运降临。欧洲人来到岛上后，渡渡鸟就成了他们主要的食物来源.从这以后，枪打狗咬，鸟飞蛋打，大量的渡渡鸟被捕杀.就连幼鸟和蛋也不能幸免。 1681年，最后一只渡渡鸟被残忍的杀害了，从此，地球上再也见不到渡渡鸟了，除非是在博物馆的标本室和画家的图画中。 9/7/2024 爱因斯坦曾预言：“如果蜜蜂从地球上消失，人类最多能活4年。” 蜜蜂是整个生物链中的一环，而且在生物链的底层，是链接动物和植物的桥梁，如果
12、它消失了，一大串的生物链都要遭殃。首先受到危害的就是那些依靠蜜蜂传授花粉的植物。9/7/2024二、量变引起质变原理二、量变引起质变原理 地球上某一成分在某一阈值或数量地球上某一成分在某一阈值或数量以内，其作用较小，而超过一定阈值，系以内，其作用较小，而超过一定阈值，系统将崩溃。少量的汽车尾气、少量的城市统将崩溃。少量的汽车尾气、少量的城市垃圾、少量的捕杀动物、少量的砍伐森林垃圾、少量的捕杀动物、少量的砍伐森林都不会对地球与人类构成威胁，而现在这都不会对地球与人类构成威胁，而现在这些人类的活动过量，已导致了许多方面的些人类的活动过量，已导致了许多方面的危机。危机。 9/7/2024大量砍伐原生
13、林，这些木材将被用于造纸 9/7/2024过度开采后果过度开采后果9/7/2024三、多样性原理三、多样性原理 地球上的生物是丰富多彩的，丰富的生地球上的生物是丰富多彩的，丰富的生物多样性构成了稳定的生态系统，是进化的物多样性构成了稳定的生态系统，是进化的结果，是稳定的地球环境的基础。地球上的结果，是稳定的地球环境的基础。地球上的作物、牲畜等应该遵循多样性的规律，如中作物、牲畜等应该遵循多样性的规律，如中国是大豆的原产地，大豆的遗传多样性最为国是大豆的原产地，大豆的遗传多样性最为丰富，有丰富，有2300023000个的栽培品种和丰富的野生个的栽培品种和丰富的野生大豆资源，目前我国的大豆资源正在
14、遭受进大豆资源，目前我国的大豆资源正在遭受进口大豆，尤其是转基因大豆的冲击。口大豆，尤其是转基因大豆的冲击。 9/7/2024我我国国生生物物多多样样性性面面临临的的威威胁胁目前光鸟类就每三年有两种灭绝，其它目前光鸟类就每三年有两种灭绝，其它物种更难统计。而且有加速趋势。物种更难统计。而且有加速趋势。我国已经灭绝的野生动我国已经灭绝的野生动物有犀牛、野马、高鼻羚羊物有犀牛、野马、高鼻羚羊和新疆虎等。还有不少动物和新疆虎等。还有不少动物灭绝了未被人发现或确定。灭绝了未被人发现或确定。9/7/2024我我国国生生物物多多样样性性面面临临的的威威胁胁生态系统多样性破坏：许多河湾、湖泊生态系统多样性破
15、坏：许多河湾、湖泊湿地改造成农田。森林贮量骤减、湿地改造成农田。森林贮量骤减、草原退化、沙漠化严重草原退化、沙漠化严重人工纯林人工纯林围湖造田围湖造田沙漠化沙漠化森林、湿地变森林、湿地变农田农田草原过载退化草原过载退化9/7/2024四、富集原理四、富集原理 许多重金属元素、人工合成的化学物许多重金属元素、人工合成的化学物质通过生态系统中的食物链富集，且具有质通过生态系统中的食物链富集，且具有全球过程。许多农药在喷洒时浓度并不高，全球过程。许多农药在喷洒时浓度并不高，但通过食物链累积，在食物链顶端的动物但通过食物链累积，在食物链顶端的动物长期进食，其体内的浓度必然很高，超过长期进食，其体内的浓
16、度必然很高，超过动物体的阈值后，必然致动物于死地。动物体的阈值后，必然致动物于死地。 （如轰动世界的日本水俣病事件（如轰动世界的日本水俣病事件 ）9/7/2024 日本熊本县日本熊本县水俣湾水俣湾海产丰富，是渔民们海产丰富，是渔民们赖以生存的主要渔场。赖以生存的主要渔场。19561956年，水俣湾附近年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为猫身上，被称为“猫舞蹈症猫舞蹈症”。病猫步态不病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种。随后不久，此地也发
17、现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、视觉丧失、手足变形，重者呆、手足麻痹、视觉丧失、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做做“怪病怪病”。这种。这种“怪病怪病”就是日后轰动世就是日后轰动世界的界的“水俣病水俣病”，是最早出现的由于工业废，是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。水排放污染造成的公害病。9/7/2024
18、“水俣病水俣病”的罪魁祸首是当时处于世界化工业尖端技术的氮的罪魁祸首是当时处于世界化工业尖端技术的氮（N）生产企业。氮用于肥皂、化学调味料等日用品以及醋酸、硫）生产企业。氮用于肥皂、化学调味料等日用品以及醋酸、硫酸等工业用品的制造上。日本的氮产业始创于酸等工业用品的制造上。日本的氮产业始创于1906年，其后由于化年，其后由于化学肥料的大量使用而使化肥制造业飞速发展，甚至有人说学肥料的大量使用而使化肥制造业飞速发展，甚至有人说“氮的历氮的历史就是日本化学工业的历史史就是日本化学工业的历史”，日本的经济成长是，日本的经济成长是“在以氮为首的在以氮为首的化学工业的支撑下完成的化学工业的支撑下完成的”
19、。然而，这个。然而，这个“先驱产业先驱产业”肆意的发展，肆意的发展，却给当地居民及其生存环境带来了无尽的灾难。氯乙烯和醋酸乙烯却给当地居民及其生存环境带来了无尽的灾难。氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（在制造过程中要使用含汞（Hg）的催化剂，这使排放的废水含有）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（CH3HgCl）。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致）。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而当时由于氮的持续生产已使水俣湾的甲基汞含量达到人于死命，而当时由于氮的持续生产已使水
20、俣湾的甲基汞含量达到了足以毒死日本全国人口了足以毒死日本全国人口2次都有余的程度。水俣湾由于常年的工次都有余的程度。水俣湾由于常年的工业废水排放而被严重污染了，水俣湾里的鱼虾类也由此被污染了。业废水排放而被严重污染了，水俣湾里的鱼虾类也由此被污染了。这些被污染的鱼虾通过食物链又进入了动物和人类的体内。甲基汞这些被污染的鱼虾通过食物链又进入了动物和人类的体内。甲基汞通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。进入通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。进入脑部的甲基汞会使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑部的甲基汞会使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑
21、和知觉系统。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染脑和知觉系统。据统计，有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾。的鱼虾。9/7/2024第三节第三节 地球生态学的研究内容地球生态学的研究内容 一、温室气体变化一、温室气体变化 自从工业革命开始，越来自从工业革命开始，越来越多的越多的CO2通过燃烧矿物燃料通过燃烧矿物燃料、农田开垦、森林砍伐并焚烧、农田开垦、森林砍伐并焚烧而进人大气，大气中的而进人大气，大气中的C02浓浓度越来越高。度越来越高。 9/7/2024 CoCo2 2是地球上各类生物生命活动的主要是地球上各类生物生命活动的主要参与者，工业革命以前很长一段时期，大参与者，工业革
22、命以前很长一段时期，大气中气中coco2 2浓度稳定在浓度稳定在270-290ppm270-290ppm。9/7/2024 工业革命的到来，以前所未有的规模，改变了自然界的碳循环。煤炭、石油消耗快速增加，大气中的二氧化碳浓度愈来愈高。据联合国经济开发署估算， 1900年到2000年，全球大气中的二氧化炭浓度增加约25%，地表气温升高约0.4-0.5。地球发烧了！地表温度的升高对人类和生物的生长、发展是很不利的。 9/7/2024温室效应温室效应 太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二
23、氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。因此，二氧化碳也被称球变成了一个大暖房。因此，二氧化碳也被称为为温室气体温室气体。（大气主要成分氮气、氧气既不。（大气主要成分氮气、氧气既不吸收也不散发热辐射）吸收也不散发热辐射） 人类活动和大自然还排放其他温室气体人类活动和大自然还排放其他温室气体氟氯烃（氟氯烃（CFCCFC）、甲烷（）、甲烷（CH4CH4）和氮氧化物等。）和氮氧化物等。其中二氧化碳占其中二氧化碳占75%75%9/7/2024 影响：影响：
24、(1)(1)全球温暖化全球温暖化。随着。随着COCO2 2浓度的加浓度的加倍，倍，2020世纪全球平均表面温度增加了世纪全球平均表面温度增加了0.60.6左右。如果大气中左右。如果大气中C0C02 2浓度增加一倍，浓度增加一倍，全球平均气温将上升全球平均气温将上升1.51.54.54.5。根据。根据最新的气候模型预测，最新的气候模型预测，2121世纪全球气温世纪全球气温将以每将以每1010年年0.20.20.50.5的速率升高。的速率升高。 9/7/2024 在在20062006年公布的气候变化经济学报年公布的气候变化经济学报告中显示，如果我们继续现在的生活方告中显示，如果我们继续现在的生活方
25、式，到式，到21002100年全球气温将有年全球气温将有50%50%的可能的可能会上升会上升4 4摄氏度多。同时，英国摄氏度多。同时，英国卫报卫报表示，气温如果这样升高就会打乱全表示，气温如果这样升高就会打乱全球数百万人的生活，甚至全球的生态平球数百万人的生活，甚至全球的生态平衡，最终导致全球发生大规模的迁移和衡，最终导致全球发生大规模的迁移和冲突。冲突。 9/7/2024（2 2）地球上的病虫害增加）地球上的病虫害增加 温室效应可使史前致命病毒威胁人温室效应可使史前致命病毒威胁人类。美国科学家近日发出警告，由于全类。美国科学家近日发出警告，由于全球气温上升令北极冰层溶化，被冰封十球气温上升令
26、北极冰层溶化，被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日，几万年的史前致命病毒可能会重见天日，导致全球陷入疫症恐慌，人类生命受到导致全球陷入疫症恐慌，人类生命受到严重威胁。严重威胁。 9/7/2024（3 3）气候反常）气候反常 气候反常，极端天气多是因为全球性气候反常，极端天气多是因为全球性温室效应，即二氧化碳这种温室气体浓度温室效应，即二氧化碳这种温室气体浓度增加，使热量不能发散到外太空，使地球增加，使热量不能发散到外太空，使地球变成一个保温瓶，而且还是不断加温的保变成一个保温瓶，而且还是不断加温的保温瓶。全球温度升高，使得南北极冰川大量温瓶。全球温度升高，使得南北极冰川大量融化，海平面上
27、升，导致海啸，台风，夏融化，海平面上升，导致海啸，台风，夏天非常热，冬天非常冷的气候反常，极端天非常热，冬天非常冷的气候反常，极端天气多天气多. .9/7/2024 最近几十年来，天气和最近几十年来，天气和气候极端事件的次数和强度气候极端事件的次数和强度都是惊人的。都是惊人的。19871987年年1010月月1616日，发生在英格兰东南和伦日，发生在英格兰东南和伦敦地区的风暴吹倒上千万株敦地区的风暴吹倒上千万株树木，成为该地区自树木，成为该地区自1616世纪世纪以来发生的最严重的风暴。以来发生的最严重的风暴。19701970年孟加拉的特大洪水淹年孟加拉的特大洪水淹死死2525万多人。我国万多人
28、。我国19981998年发年发生的长江特大洪水所造成的生的长江特大洪水所造成的生命财产和经济损失也是我生命财产和经济损失也是我国建国以来罕见的，淹没耕国建国以来罕见的，淹没耕地地295295万亩，受灾人口万亩，受灾人口230230多多万，死亡人口为万，死亡人口为14321432人。人。9/7/2024 (4)(4)海平面上升海平面上升 全球温暖化导致的另一个重要现象就是海全球温暖化导致的另一个重要现象就是海平面上升。测潮数据表明，平面上升。测潮数据表明，2020世纪全球海平面世纪全球海平面上升了上升了101020cm20cm。自。自2020世纪世纪5050年代以来，全球年代以来，全球海洋热容量
29、一直在增加。全球暖化使南北极的海洋热容量一直在增加。全球暖化使南北极的冰层迅速融化，海平面不断上升。世界银行的冰层迅速融化，海平面不断上升。世界银行的一份报告显示，即使海平面只小幅上升一份报告显示，即使海平面只小幅上升1 1米，米，也足以导致也足以导致56005600万万发展中国家人民沦为难民。发展中国家人民沦为难民。而全球第一个被海水淹没的有人居住岛屿即将而全球第一个被海水淹没的有人居住岛屿即将产生产生位于南太平洋国家巴布亚新几内亚的位于南太平洋国家巴布亚新几内亚的岛屿卡特瑞岛，目下岛上主要道路水深及腰，岛屿卡特瑞岛，目下岛上主要道路水深及腰，农地也全变成烂泥巴地。农地也全变成烂泥巴地。 9
30、/7/2024 印度洋岛国马尔代夫马尔代夫一直以美丽的环一直以美丽的环礁和沙滩闻名于世，是世界著名的度假礁和沙滩闻名于世，是世界著名的度假胜地，但海平面上升很可能让（人间天胜地，但海平面上升很可能让（人间天堂）的马尔代夫沉入海里，堂）的马尔代夫沉入海里，3030多万人失多万人失去立足之地，举国沦为气候难民。马尔去立足之地，举国沦为气候难民。马尔代夫国家旅游局近年在全球的营销广告代夫国家旅游局近年在全球的营销广告语是语是：“趁我们还在这里，快来看看吧！趁我们还在这里，快来看看吧！”调侃中带着深深的无奈。调侃中带着深深的无奈。9/7/2024 (5)(5)生态系统与人类健康的影响。生态系统与人类健
31、康的影响。 一些脆弱的生态系统如珊瑚礁正受一些脆弱的生态系统如珊瑚礁正受到海温升高的威胁；一些候鸟种群数量到海温升高的威胁；一些候鸟种群数量已经有所减少。此外，气候变化很可能已经有所减少。此外，气候变化很可能通过淡水的利用率、粮食产量和疟疾、通过淡水的利用率、粮食产量和疟疾、血吸虫病等传染病的分布和传播变化对血吸虫病等传染病的分布和传播变化对人类健康产生影响。人类健康产生影响。9/7/2024 防止全球升温的措施防止全球升温的措施 减少大气中过多的二氧化碳，减少大气中过多的二氧化碳，一方面一方面需要需要人们尽量节约用电（因为发电烧煤人们尽量节约用电（因为发电烧煤，少开汽，少开汽车；车；另一方面
32、另一方面保护好森林和海洋，比如不乱砍保护好森林和海洋，比如不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存；的生存；再是再是多植树造林，减少使用一次性方多植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张（造纸用木材便木筷，节约纸张（造纸用木材，不践踏草，不践踏草坪等等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二坪等等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。氧化碳来帮助减缓温室效应。9/7/2024二、臭氧洞二、臭氧洞 指地球上空的臭氧层因臭氧大幅度指地球上空的臭氧层因臭氧大幅度减少而形成的减少而形成的空洞空洞。 1.1.影响臭氧层的气体变化影响臭
33、氧层的气体变化 臭氧的减少是人类活动造成的。从臭氧的减少是人类活动造成的。从下层扩散到平流层的氯下层扩散到平流层的氯(C1)(C1)原子等污原子等污染物是破坏臭氧层的罪魁祸首。而到染物是破坏臭氧层的罪魁祸首。而到达平流层的氯的重要来源是人们排放达平流层的氯的重要来源是人们排放的氯氟烷烃的氯氟烷烃( (简称简称CFCl)CFCl)和含溴卤代烷和含溴卤代烷烃。如人们熟悉的氟利昂烃。如人们熟悉的氟利昂(CFCl(CFCl3 3) )，除，除在烟雾罐中作火箭发射剂外，也应用在烟雾罐中作火箭发射剂外，也应用于冷冻机、电冰箱及高级电子元件作于冷冻机、电冰箱及高级电子元件作清洁剂。研究表明，氟利昂不能被同清
34、洁剂。研究表明，氟利昂不能被同化，而是扩散到平流层，并分解释放化，而是扩散到平流层，并分解释放出出C1C1原子。原子。9/7/2024 一个一个ClCl原子能分解数百万个臭氧分原子能分解数百万个臭氧分子，因而打破了臭氧的自然平衡，对臭子，因而打破了臭氧的自然平衡，对臭氧层产生威胁。破坏臭氧层的不仅是氯氧层产生威胁。破坏臭氧层的不仅是氯氟烃，还有溴氟烃，主要应用于灭火器氟烃，还有溴氟烃，主要应用于灭火器中，是一类含氟、氯、溴的化合物，比中，是一类含氟、氯、溴的化合物，比氯氟烃类还要活跃，其中溴、氯都会游氯氟烃类还要活跃，其中溴、氯都会游离出，而溴比氯更活跃，对臭氧破坏能离出，而溴比氯更活跃，对臭
35、氧破坏能力更强。力更强。9/7/20242.2.臭氧层的浓度变化臭氧层的浓度变化 正常情况下，氧和臭氧在平流层内是保持平正常情况下，氧和臭氧在平流层内是保持平衡的。但是近年来，有证据表明人类的活动正在衡的。但是近年来，有证据表明人类的活动正在破坏着平流层氧和臭氧的自然平衡，使臭氧的分破坏着平流层氧和臭氧的自然平衡，使臭氧的分解过程大于形成过程，从而正在形成一种潜在的解过程大于形成过程，从而正在形成一种潜在的全球性的环境问题。全球性的环境问题。9/7/2024 国际臭氧趋势观察小组提供的国际臭氧趋势观察小组提供的1978197819871987年高空飞行观察数据表明，南纬年高空飞行观察数据表明，
36、南纬3939o o6060o o上空，上空，臭氧浓度减少了臭氧浓度减少了5 51010，南纬南纬1919o o北纬北纬1919o o近赤道区上空减少了近赤道区上空减少了1.61.62.12.1，北纬北纬4040o o6464o o上空减少了上空减少了1.21.21.41.4。9/7/20243.3.臭氧层变化的连锁后果臭氧层变化的连锁后果 （1 1）影响人类健康。）影响人类健康。 长期接受过量的紫外辐射，会引起细胞中脱氧核糖核酸长期接受过量的紫外辐射，会引起细胞中脱氧核糖核酸(DNA)(DNA)改变，细胞自身修复机能减弱，免疫机能减退，皮肤发生癌变。改变，细胞自身修复机能减弱，免疫机能减退，皮
37、肤发生癌变。强紫外线还会诱发人体眼球晶体混浊，也就是产生白内障以至失强紫外线还会诱发人体眼球晶体混浊，也就是产生白内障以至失明。据统计，臭氧每减少明。据统计，臭氧每减少1 1，皮肤癌发病率将增加，皮肤癌发病率将增加2 24 4，白，白内障患者将增加内障患者将增加0.30.30.60.6。 19861986年美国环保局根据臭氧总量每耗减年美国环保局根据臭氧总量每耗减1 1，地面紫外线，地面紫外线B B增增加加1.51.52 2的定量关系，做了一个预测。如果氯氟烃生产和消的定量关系，做了一个预测。如果氯氟烃生产和消费不加限制，到费不加限制，到20752075年，地球臭氧总量将比年，地球臭氧总量将比
38、19851985年再耗减年再耗减2525。全世界人口中将有皮肤癌患者全世界人口中将有皮肤癌患者18001800万人。紫外线造成的人体免疫万人。紫外线造成的人体免疫机能的抑制，还会使许多疾病的发病率和病情的严重程度大大增机能的抑制，还会使许多疾病的发病率和病情的严重程度大大增加。加。 9/7/2024（2 2）破坏地球生态平衡）破坏地球生态平衡 臭氧层的减薄也会使动物产生白内障。在南臭氧层的减薄也会使动物产生白内障。在南美洲的南端已经发现许多全盲或接近全盲的动美洲的南端已经发现许多全盲或接近全盲的动物，例如，兔子、羊、牧羊犬等；在河里能捕到物，例如，兔子、羊、牧羊犬等；在河里能捕到盲鱼，野生鸟类
39、会自己飞到居民院内或房屋内，盲鱼，野生鸟类会自己飞到居民院内或房屋内，成为主人饭桌上的美味佳肴。大量紫外线辐射能成为主人饭桌上的美味佳肴。大量紫外线辐射能毁坏植物，特别是农作物，使地球的农作物减毁坏植物，特别是农作物，使地球的农作物减产，最终可能导致粮食危机。产，最终可能导致粮食危机。 9/7/2024 此外紫外线能穿透此外紫外线能穿透10102020米深的海水，过量米深的海水，过量紫外线会使浮游生物、紫外线会使浮游生物、鱼苗、虾、蟹幼体和贝鱼苗、虾、蟹幼体和贝类大量死亡，最终会造类大量死亡，最终会造成某些生物灭绝。由于成某些生物灭绝。由于这些生物是海洋食物链这些生物是海洋食物链中重要组成部分
40、，所以中重要组成部分，所以最终可以引起海洋生物最终可以引起海洋生物生态系统发生破坏，更生态系统发生破坏，更大量的海洋生物死亡，大量的海洋生物死亡，进而影响全球生态平衡。进而影响全球生态平衡。 9/7/2024（3）光化学烟雾污染）光化学烟雾污染 高层大气中臭氧层减薄使到达地面的紫外线增强。高层大气中臭氧层减薄使到达地面的紫外线增强。增强的紫外线使城市中汽车尾气的氮氧化物分解，在增强的紫外线使城市中汽车尾气的氮氧化物分解，在较高气温下产生以臭氧为主要成份的光化学烟雾。而较高气温下产生以臭氧为主要成份的光化学烟雾。而臭氧在近地面大气中是一种有害气体，会使人的呼吸臭氧在近地面大气中是一种有害气体，会
41、使人的呼吸道和眼睛等器官受到刺激和不同程度的伤害。道和眼睛等器官受到刺激和不同程度的伤害。 1943年，美国洛杉矶光化学烟雾事件曾使几千人年，美国洛杉矶光化学烟雾事件曾使几千人住院，其中住院，其中400多人不治死亡。美国环保局估计，如高多人不治死亡。美国环保局估计，如高空臭氧层耗减空臭氧层耗减25，城市光化学烟雾频率将增加，城市光化学烟雾频率将增加30。近地面臭氧还抑制植物光合作用，使叶色褪色，出现近地面臭氧还抑制植物光合作用，使叶色褪色，出现斑病甚至坏死、落叶、落花、落果等。斑病甚至坏死、落叶、落花、落果等。1943年美国洛年美国洛杉矶光化学烟雾后一夜间城郊蔬菜叶子就由绿变黑，杉矶光化学烟雾
42、后一夜间城郊蔬菜叶子就由绿变黑，不能食用。不能食用。 9/7/2024 4.4.保护臭氧层的行动与措施保护臭氧层的行动与措施 为保护好臭氧层，必须制止氯氟烃类物质的生产为保护好臭氧层，必须制止氯氟烃类物质的生产量和消耗量，研制氯氟烃类物质的代替品，以用于冰量和消耗量，研制氯氟烃类物质的代替品，以用于冰箱和空调机。目前针对臭氧层的破坏问题，国际上开箱和空调机。目前针对臭氧层的破坏问题，国际上开展了一系列的保护活动，展了一系列的保护活动，19771977年通过年通过保护臭氧层行保护臭氧层行动世界计划动世界计划，并成立了，并成立了“国际臭氧层协调委员会国际臭氧层协调委员会”。19851985年通过的
43、年通过的保护臭氧层维也纳公约保护臭氧层维也纳公约，明确了保，明确了保护臭氧层的原则。护臭氧层的原则。19871987年，年，4646个国家批准了个国家批准了关于消关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，对，对5 5种种CFClCFCl和和3 3种种哈龙的生产和消费作了限制规定。哈龙的生产和消费作了限制规定。19961996年年1 1月月1 1日日关关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书开始执行，发开始执行，发达国家停止了氟氯碳达国家停止了氟氯碳(CFCl)(CFCl)工业化学品的生产，发展工业化学品的生产，发展中国家要逐步淘汰，中国家要逐步淘
44、汰，1010年后停止生产。年后停止生产。19951995年年1 1月月2323日，日，联合国大会通过决议，确定从联合国大会通过决议，确定从19951995年开始，每年的年开始，每年的9 9月月1616日为日为“国际保护臭氧层日国际保护臭氧层日”。9/7/2024三、酸雨三、酸雨 1.1.酸雨的形成背景酸雨的形成背景 酸雨酸雨(acidrain)(acidrain)，顾名思义就是雨水呈酸顾名思义就是雨水呈酸性，性，pHpH小于小于5.65.6的雨雪的雨雪或其他形式的大气降水。或其他形式的大气降水。酸雨的形成是复杂的大酸雨的形成是复杂的大气化学和大气物理现象，气化学和大气物理现象，是由自然排放和人
45、为活是由自然排放和人为活动等释放到大气中的一动等释放到大气中的一些气体如些气体如SO2SO2、NO2NO2等造等造成的。成的。 2S02+022S03 SO3+H2O H2SO4 SO2+H2O H2SO49/7/2024 而高温燃烧生成的而高温燃烧生成的NO2NO2，排人大，排人大气后气后, ,遇水生成硝酸和亚硝酸遇水生成硝酸和亚硝酸. . 其反应过程如下：其反应过程如下：2N02N02 2+H+H2 20 0HN0HN03 3+HN0+HN02 2 9/7/2024 煤和石油的燃烧是造成酸雨的主要祸首。酸雨不单煤和石油的燃烧是造成酸雨的主要祸首。酸雨不单是是“雨雨”，也包括，也包括雪、霜、
46、露、雾雪、霜、露、雾等各种降水形式。等各种降水形式。2020世纪世纪5050年代以来，酸雨在世界许多地区出现，范围不断年代以来，酸雨在世界许多地区出现，范围不断扩大，越来越引起人们的关注，酸雨之所以受到重视，扩大，越来越引起人们的关注，酸雨之所以受到重视，是因为这是一个全球性问题，它所造成的危害范围很大，是因为这是一个全球性问题，它所造成的危害范围很大，而且一旦出现，难以在短时期内消除，其影响将是深远而且一旦出现，难以在短时期内消除，其影响将是深远的。酸雨是一种超越国境的污染物，它可以随同大气转的。酸雨是一种超越国境的污染物，它可以随同大气转移至移至1000km1000km以外甚至更远的地区。
47、科学家在人们认为地以外甚至更远的地区。科学家在人们认为地球上最洁净的北极圈内冰雪层中，也检测出浓度相当高球上最洁净的北极圈内冰雪层中，也检测出浓度相当高的酸雨物质。因此，酸雨问题已经不再是一个局部的环的酸雨物质。因此，酸雨问题已经不再是一个局部的环境问题，它正在发展成为国与国之间的一个日益尖锐的境问题，它正在发展成为国与国之间的一个日益尖锐的政治矛盾。据报道，许多北欧国家降的酸雨，大部分是政治矛盾。据报道，许多北欧国家降的酸雨，大部分是从西欧国家工业区的排放源传送过去的。我国目前从西欧国家工业区的排放源传送过去的。我国目前SO2SO2年排放量约为年排放量约为18001800万吨，酸雨区面积急剧
48、扩大，已占国万吨，酸雨区面积急剧扩大，已占国土面积的土面积的2929，已成为继欧洲、北美之后形成的世界第，已成为继欧洲、北美之后形成的世界第三大酸雨区。三大酸雨区。9/7/20242.酸雨对生态系统、人体和建筑物的影响酸雨对生态系统、人体和建筑物的影响 酸雨带来的损失是难以估量的，国外把它称为“空中死神”。酸雨能破坏农作物和森林，受到酸雨侵蚀的农作物叶子会萎缩和畸形，使产量下降。我国重庆地区在1982年入夏后连降酸雨，6月13日夜，雨后的2万亩水稻，叶子突然枯黄，状如火烤，几天后枯死。长期的酸雨与土壤粒子中的钙、镁、钾等营养元素结合，使土壤日益酸化、贫瘠化，抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，影
49、响土壤微生物的活性，使土壤生物群落发生混乱和变化，然后，使树根生病，树叶枯烂而后死亡。另外，酸雨还通过伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用，从而影响植物正常生长发育。马尾松和华山松对酸雨都十分敏感。目前四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万hm2，占该地区林地总面积的13，死亡面积达1.5万hm2，占6。贵州受酸雨危害的森林面积达14万hm2。世界上有14的森林受到不同程度的酸雨侵袭，每年价值数百亿美元的林木被毁坏。酸雨腐蚀后的森林 9/7/20249/7/2024 酸雨对湖泊的危害也很严重。当河水、湖水pH降到5以下，鱼类的繁殖发育会受到影响。在加拿大，酸雨毁灭了1.4万多个湖泊，另有4000多个
50、湖泊也濒临“死亡”；欧洲数千个美丽的湖泊也毫无生气。酸雨对人体健康也有危害，作为水源地的湖泊和地下水酸化后，由于金属溶人，对饮用者产生危害。很多国家由于酸雨的影响，地下水中铅、铜、锌等重金属的浓度已上升到正常值的10100倍。含酸的空气使多种呼吸道疾病增加，酸雨特别是硫酸雾，侵入人体肺部，严重时可引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡。如1980年，美国和加拿大有5万多人因受酸雨影响而死亡。9/7/2024 其他如持久性有机污染物（多氯联其他如持久性有机污染物（多氯联苯、二苯、二噁噁英、呋喃、英、呋喃、DDTDDT、氯丹等）、物、氯丹等）、物种灭绝、荒漠化等，都严重威胁着地球种灭绝、荒漠化等，都严
51、重威胁着地球生态。生态。9/7/2024 本章小结本章小结 地球生态学是研究地球有机体的生态过程、地球生态学是研究地球有机体的生态过程、化学过程和物理过程对生态系统的影响及其响应化学过程和物理过程对生态系统的影响及其响应的科学。在地球系统中，与人类关系最为密切的的科学。在地球系统中，与人类关系最为密切的部分主要包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的部分主要包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的地壳部分。地球变化主要指温室气体、气候变暖地壳部分。地球变化主要指温室气体、气候变暖、臭氧层破坏、酸雨、物种灭绝等带来的全球影、臭氧层破坏、酸雨、物种灭绝等带来的全球影响。响。9/7/2024复习题复习题1.1.名词：地球生态学名词：地球生态学 温室效应温室效应 臭氧洞臭氧洞 连锁反应原理连锁反应原理 富集原理富集原理 酸雨酸雨2.2.温室效应给全球带来哪些危机？温室效应给全球带来哪些危机？3.3.防止全球升温的措施有哪些？防止全球升温的措施有哪些？4.4.什么是光化学烟雾污染？什么是光化学烟雾污染？5.5.酸雨对生态系统、人体和建筑物的影响酸雨对生态系统、人体和建筑物的影响9/7/20249/7/2024
