《基础生态学（第3版）》课件第十二章 应用生态学

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,连接,生态学与各门类生物生产领域,和人类生活环境与生活质量领域,的桥梁和纽带,第十二章 应用生态学,应用生态学：,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。,生态学,是关于生物与环境,包括非生物与环境之间相互关系的学问，而人类是地球上生物环境中重要的一分子，自然环境是人类赖以生存的基础,。,作为,连接生态学与各门类生物生产领域和人类生活环境与生活质量领域的桥梁和纽带的应用生态学，一直受到人们的重视，与,基础生态学,平行地发展着。,应用生态学主要属于与生物资源的开发、利用和管理有关的个体生态学、种群生态学水平的发展。栽培学、养殖学、病虫害防治学的发展都,得益于,研究物种繁殖、生长发育与环境条件关系的生态学研究成果。,近,20,年来，,应用生态学的发展有两个趋势：,一,个是经典的农、林、牧、渔等各业的应用生态学由个体和种群的水平向群落和生态系统水平的深度发展；,另,一个趋势是由于,全球变化,（如环境污染加剧、全球气候变暖和臭氧空洞出现、大片土地沙漠化、大量生物多样性丧失及生态平衡失调，以及由以上原因导致的自然灾害频繁，癌症死亡增加等问题）和,人对自然界的控制管理的宏观发展,（如人类所面临的人口、食物保障、物种和生态系统多样性、能源、工业和城市问题,6,个方面的挑战），应用生态学研究的焦点已集中在,全球可持续发展的战略、战术,发面,。,可持续发展,的总目标触发了一些新的应用生态学分支的诞生与发展，如,污染生态学、生态工程学、人类生态学、经济生态学,等。任何运用生态学的原理和方法，有效的管理生态系统，谋求人类及其周围环境的协调关系，以获得人类社会的持续发展及最大的社会、经济和生态效益将是新世纪的热点问题之一，,可持续的生物圈建议书,（,SBI,）是这一思想的代表。,SBI,反映应用生态学面临的重大问题有：,应付全球环境变化的挑战；,系统变化的生态模型、模拟及趋势预测；,自然科学与社会科学结合，以解决自然,社会,经济复合系统的协调发展；,以及自然保护与开发的结合等等,。,“,全球气候变暖,”、“,臭氧空洞,”、“,厄而尼诺现象,”、“,水旱灾害与沙漠化,”,这些由于人类活动直接或间接造成的全球生态环境的恶性变化倍受当今科学界、各国政府及公众关注，简称,全球变化,。,迄今为止的全球变化研究是以,气候变化,为核心展开的。,全球变暖最早引起人们对气候变化的广泛关注。,12.1,全球变暖与环境污染,全球变暖,是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象,。,人为因素,主要是指人类活动如化石燃料的燃烧、植被破坏和农田扩展使大气中温室气体特别是二氧化碳的体积分数增加,。,按照地球和太阳的距离计算，全球温度应比现在低,33,，也就是平均,18,。,由大气层的气体引起的全球变暖就定义为,温室效应,。,温室气体,是指水蒸气、二氧化碳等对长波辐射有强烈吸收作用的气体,。,温室气体,的隔热性质将大气平均温度从,18,提升到,15,。,12.1.1,全球,变暖与温室效应,化石燃料,（煤、石油和天然气）直到最近几个世纪才被挖掘出来。,另外,雨林采伐,也是导致二氧化碳排放的一个重要原因。,12.1.1.1,温室气体含量的增加与全球气温升高,人们近几年所关注的,厄尔尼诺,与,拉尼娜现象,就是由于海水温度变化导致的气候变化。,厄尔尼诺现象,是指东太平洋洋面在赤道处的海水偶尔变暖的现象，它与北太平洋和北美洲的天气特点密切相关。,拉尼娜现象,是指东太平洋洋面在赤道处的海水偶尔变冷的现象。拉尼娜现象也会显著影响全球气候。,全球变暖对生物圈中动植物分布的模式及生物多样性也将产生明显的影响。气候变暖可能会影响到一些脊椎动物的繁殖能力，还会影响到爬行动物的性比，因为很多爬行动物的性别是由卵孵化过程中的巢温决定的。,12.1.1.2,全球,变暖的影响,圣婴兄妹,厄尔尼诺和拉尼娜,厄尔尼诺和拉尼娜的名字都来自西班牙语，是“圣婴”和“小女孩”的意思，用于表示赤道太平洋东部和中部海域海水温度异常的现象。当这些区域海水大范围持续异常变暖时，称为尼尔尼诺现象；变冷则称为拉尼娜现象。它们出现的规律性不是很强，成因也还不清楚，不容易预报。,厄尔尼诺给一些地方带来暴雨，而使另一些地区干旱,海水温度异常会带来全球气候异常。尼尔尼诺现象通常导致中、东太平洋及南美太平洋沿岸国家异常多雨，甚至引起洪涝灾害；同时使得热带西太平洋降水减少，造成印度尼西亚、澳大利亚等地严重干旱。它使西太平洋热带风暴减少，但使东北太平洋飓风增加。在我国，厄尔尼诺往往带来暖冬凉夏。拉尼娜的效应基本上与厄尔尼诺相反，只是破坏力较弱。,孵化的温度将决定鳄鱼的性别，这与其他大多数动物不同。,全球气温升高可能会导致气候带北移，使湿润区和干旱区重新配置。,海平面上升会使沿海陆地面积缩小，加剧海岸侵蚀，咸水入侵导致土地盐渍化，洪水、风暴潮等灾害发生的危险增加。在许多国家，沿海都是经济发达、人口密集的地区，海平面上升会给国家经济和居民生存环境造成极大威胁。海平面上升还将威胁滨海湿地、沼泽和珊瑚礁。湿地是许多鱼类、鸟类和稀有动物的主要生活环境，珊瑚礁则是海中的热带雨林，它们被破坏将给生物多样性带来极大损失。在一些海拔较低的地区，海边城镇会被淹没，某些小型岛国甚至面临灭顶之灾。太平洋岛国图瓦卢为此已于,2001,年宣布举国移民。马尔代夫、基里巴斯、库克群岛、瑙鲁和西萨摩亚等岛国也面临着类似的问题。,气候变暖导致的海平面上升将影响到地势比较低的沿海城市，部分城市可能要内迁，同时大部分沿海平原将发生盐碱化或沼泽化，不适于生产。,减缓全球变暖的关键在于,控制温室气体的排放和大气中颗粒物的增加,。,减少温室气体的排放主要有两条途径：,一是改进能源结构。,另一条是提高能源效率。,我国近年来在一些大城市禁止烧煤过冬取暖，并控制汽车尾气的排放量，大大提高了城市空气的质量和透明度。,改进能源结构就是要大力开发,非化石能源，如水能、核能、太阳能和地热能等,。,如我国水能资源丰富，可采储量为,3.78,亿,kw,，居世界第一，但目前仅开发利用了,8.6%,。,此外，应该提倡植树种草，保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积，以增加生态系统对二氧化碳的吸收能力，同时也能明显地改善生态环境。,12.1.1.3,减少温室气体排放的途径,臭氧,（,O3,）是含,3,个氧原子的分子，这,3,个原子由于电子吸引结合在构型中。,在地面空气中的臭氧是一种污染物，因为臭氧活性很大，所以会引起活体生,物的细胞损伤，因此，臭氧是一种有毒物质。,臭氧的反应需吸收,紫外辐射,。所以紫外辐射常与,皮肤癌,和,白内障,有关。,臭氧层损缺来源于人类活动。,含氯氟烃作为超制冷剂、烟雾剂、杀虫剂而被广泛应用。,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,氯氟烃类物质的替代品。,2.1.2,臭氧层的破坏,2.1.3,污染问题,由于有机污染造成缺氧引起溪流中鱼类全部死亡。,犹他州,Bingham,露天开采的铜矿，其废弃物含有高浓度的重金属，阻碍了植物的再移植和群落的重新建立,油泄漏最常见于海洋。,(a),遭难的油船到达巴拿马的加拉比海岸 （,b,）被油泄漏所杀死的红树林的边缘。,空气污染,：是由人类活动直接或间接引起的天然与合成的有害物质向大气的排放。,空气污染对人类和自然界的其他部分有许多不同的影响。空气污染能造成心理影响；它们使环境不舒适，腐蚀雕塑，破坏公共财物。空气污染还会妨碍人类和其他生物的健康，同时改变,气候以及土壤、湖泊和河流的化学性质,。,1,、烟尘与光化学烟雾,12.1.3.1,空气污染,这种现象称为“,酸降,”更为恰当，,因为形成酸的物质不仅会以,降雨,的形式，,也会以,雪、雨夹雪和雾,的形式从空气中沉降下来。,出现酸雨主要原因是大气的,二氧化硫,污染。,酸降对降雨量较大的地区、易感的水体和土壤中的植物和动物造成明显的损害。,我国降水酸度由北向南逐渐加重，华东、西南地区已普遍发生酸雨，形成了世界,第三大酸雨区,。,酸雨可随大气转移到,1000km,以外甚至更远的地区，是一种超越国境的污染物。,目前，各国采取的防治对策主要有：调整能源战略，一方面节约能源，减少煤炭、石油的消耗量，另一方面开发无污染的新能源如太阳能、水能等；再就是以法律形式规定各国二氧化硫排放量标准，共同协作解决二氧化硫污染大气的问题。,2,、酸雨,酸雨因腐蚀性很强，会大大加速建筑物、金属、纺织品、皮革、纸张、油漆、橡胶等物质的腐蚀速度。,它还可能成为摧残文物古迹的元凶。,人民网,3,月,31,日电香港近日春雾绵绵，未来数日天气将更潮湿和有薄雾，迷蒙背后却暗藏杀机。因为香港空气污染严重，二氧化硫、氮氧化物等污染物有遇水变酸的特性，香港科技大学的学者上周量度雾水酸碱值时，发现只得,4,至,5,度,(0,为最酸，酸雨为,5.6,以下,),，酸的程度有如一杯番茄汁。有眼科医生指出，在酸雾弥漫下的眼疾个案比平常倍增，担心污染物“如同镪水腐蚀眼睛”，提醒戴隐形眼镜的市民要特别留神。,香港空气污染严重，空气中污染物遇水变酸成为酸雾。,水污染,：任何妨碍水资源利用的人类行为。,所有水体污染物可分为,4,类：,生化试剂、可溶的化学物质、不溶的化学物质和热,。,水生生态系统的,富营养化,是由于供藻类生长的无机营养物过剩导致藻类的大量繁殖，从而减少了到达其他植物的光，降低了溶氧水平，而且对鱼类和其他脊椎动物可能有毒害作用。,导致富营养化的主要营养物是,磷酸盐和硝酸盐,。,生化需氧量,（,BOD,）：是这种溶氧消耗效应的量化指标，它表达了微生物氧化有机物时需要多少氧气。,有机物同时也经历化学氧化，因此也存在,化学需氧量,（,COD,）。最终存活下来的唯一物种将是能在缺氧条件下生存的细菌，即厌氧菌。,有机水污染物中非常重要的一族是,多氯联苯,（,PCBs,），已经引起了相当多的讨论。,12.1.3.2,水污染,1,、海洋污染,在海洋中，到处都有人类的“,指纹,”，从极地到热带，从海滨到海洋深渊，都能观察到化学污染和垃圾。,海洋污染主要来自,陆源性污染物排入、海上活动和直接向海洋倾倒废物,。,主要海洋污染物包括生物性污染物，如传染性病菌和病毒；,有毒污染物，如金属和烃类；,放射性污染物；,塑料以及其他固体废物。,海洋污染的严重后果之一是,赤潮,。,赤潮,：是由于海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物和细菌，在一定条件下爆发性繁殖或聚集而引起水体变色的一种有害的生态环境异常现象。,赤潮主要是人类活动造成海水富营养化的结果。,海洋污染使海洋生物死亡、生物多样性减少，使水产品体内残留毒物增加，最直接的后果是减少了人类赖以生存的动物蛋白质的重要来源，并危害人类健康。,赤潮,赤潮是一种特殊的海洋灾害，也是唯一与污染有关的重要海洋灾害。在特定环境条件下，海水中某些浮游生物、原生动物或细菌大量增长或高度聚集，使海水变色，称为赤潮。赤潮是一个历史沿用名，并非所有的赤潮都是红色，也有绿色、黄色、棕色等。还有一些海藻大量增生时海水颜色并不改变，但也称为赤潮。,赤潮古已有之，但现代发生频率明显增高，因为它与海水富营养化有关，而工业发展导致的海洋污染，容易使近海海水出现富营养化现象。赤潮严重破坏海洋正常的生态结构，影响其它海洋生物生存环境。有的赤潮生物会分泌毒素。赤潮生物大量死亡后，尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧，造成缺氧环境。这都直接威胁其它海洋生物的生存，破坏海洋养殖业。,2,、江河污染,我国的,淮河、长江,污染严重。,为防止江河污染，建立污水处理厂，从根本上消除生活污水、工业污水对水体的危害也许是根本出路。,污水处理,的流程一般为：,污水经沉沙池，除去较重的沙粒杂质，然后进入沉淀池，除去悬浮性污染物，再经曝气池进行生物处理，分解其中有机物，经二次沉淀池分离活性污泥后，最后消毒、排放。,未经处理的城市垃圾倒入江河中,3,、湖泊污染,湖泊污染的突出表现为湖泊的富营养化，大部分湖泊已达富营养化状态，特别是一些靠近城市的湖泊，达到极富营养状态，水变黑、发臭。,控制湖泊富营养化需多方努力，如控制流入湖泊的氮、磷总量，在湖泊周围地区禁止使用含磷的合成洗涤剂，加强农业生产中化肥、牲畜粪便的管理及生活污水的处理等。,4,、地下水污染,有害的工业废水、生活污水的排放、农业灌溉等，都可能通过地面渗透到地下造成地下水污染。,特别近年来由于水源不足，人们大量开采地下水，导致地下水动力条件发生变化，干净水与污染水串通而被污染。,海滨地区地下水的超量开发还会引起海水倒灌，导致水质恶化。,人类的许多疾病可通过饮用水的污染而传播，如历史上在世界范围内流行的霍乱和伤寒。,可导致传染病的饮水污染主要来自人类废水的病原生物（病原体）对饮水的污染。,我国饮用水污染也非常严重，据统计，我国人口中约,60%,的人饮用水不合卫生标准，有两亿人饮用水中大肠杆菌超标。,保护地下水资源最有效的方法就是切断工业、生活污水和海水等进入地下水系的途径，改善水源区周围环境，保护植被，建设合理的下水道，防止地面污水向下渗透。,随着工业化和城市化的迅速发展，我国土壤环境污染问题日趋严重。,工业“三废”、污灌、污泥、城市垃圾、劣质化肥等,都可导致,土壤污染,。,我国大多数城市近郊土壤都已受到不同程度的污染，农田中的,镉、铬、砷、铅、锌,等重金属含量严重超标。目前我国受污染的耕地面积近,2000104hm2,农田污灌面积达,130104hm2,。,要控制土壤污染，除综合治理工业三废、控制劣质农药、化肥等的使用外，应用微生物分解土壤中有机物质污染也是好办法。,土壤微生物,很久以来一直是地球垃圾的控制剂。,运用微生物去除污染物的方法称为,生物除污,。,12.1.3.3,土壤污染,人类社会生产的各种固体废物，如,生活垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾与危险垃圾,。,目前主要的垃圾处理方法有,卫生填埋、垃圾焚化和综合利用,。,其中垃圾的,回收利用,日益受到重视。如在美国，每周要消耗掉,50,万棵树用于制造报纸。如果每位读者能将其中,1/10,的报纸回收利用，每年就可少毁坏,2500,万棵树木。纸的回收利用可大大减少造纸过程中产生的污染物，并且比制造新纸节约,30%,50%,的能量。我们应该拒绝购买一次性的、过度包装的商品，把垃圾分类后将能再利用的东西交到废品回收站等。,另有一类固体废物是,工业固体废物,，主要是,工业生产和加工过程中排入环境的各种废渣、污泥、粉尘等，其中以废渣为主，如燃料废渣、化学废渣,。,要有效防止工业固体废物造成的环境污染，最根本的方法是通过,回收、加工、循环使用,等方式，对这些废物进行,综合利用,。,12.1.3.4,垃圾等固体废物污染,有毒物质污染,指对自然生态系统和人类健康有毒害作用的物质，排放到环境当中引起危害，如上面提到的,工业废物、水体的重金属污染等,。,二噁英,是一类多氯代三环芳香化合物，其,209,种异构体中有,17,种对人类健康有巨大危害。已有临床实验证实长期接触二噁英可导致,肝病、癌症,等各类疾病。,二噁英是一种除草剂中常见物质，含有二噁英的农药，在我国、欧洲及其他国家普遍使用。二噁英在环境中通常含量很低，,人们往往由于摄入被二噁英污染的食物，特别是肉、奶制品和鱼类脂肪引起中毒,。,随着,核武器试验和原子能,的利用而产生,放射性元素的污染,，在各地屡有发生。,12.1.3.5,有毒物质与核污染,从广义上讲，一切人们所不需要的声音统称为,噪声,。,一般声音超过,60dB,，人就感觉喧闹了,。,噪声最明显的影响是妨碍人们的睡眠和休息。,另外，噪声还能引发噪声病，使人出现头晕、头痛、失眠、嗜睡、易疲劳、烦躁、记忆力减退等现象，并伴有耳鸣、听力减退。,噪声还是造成心脏病和高血压的重要原因,。,随着经济发展和城市化，,交通噪声、工业噪声、生活噪声,等越来越困扰着人们的生活,。,噪声的控制，除了采取行政管理措施，对城市和厂区进行合理规划外，最基本的方法是采用,隔声、消声、吸声技术、控制噪声扩散,。同时，尽量将噪声化害为利，利用噪声为人类服务。,12.1.3.6,噪声污染,人口急剧增长给生物圈带来了极大的冲击和压力。,荷兰人口目前是,1380,万。,12.2,人口,与资源环境,12.2.1,人口,问题,12.1.1,世界,人口动态、问题与对策,荷兰,人口,1993,年为,1530,万,。,人口密度为每,平方公里,407,人,， 是世界上人口密度最大的国家之一。,人口最稠密的地区是阿姆斯特丹、鹿特丹、 海牙和乌得勒支等拥有卫星城的大都市。,60,年代,初以来，由于移民的增加导致了人口的净增长。,开始时主要是外籍工人移居荷兰，,到,70,年代,，由于苏里南,于,1975,年,获得独立，又有大批移民涌入。,1993,年,外籍工人的移入已经停止，但是基于家庭团聚的理由， 外籍工人的家属仍被允许入境。,尽管外来移民带来了人口增长，但是荷兰总的人口增长速度在下降。,新中国成立以来我国人口变化的基本特点是：,增长速度快，规模大，人口平均寿命大大延长，人口中青少年比重大。,我国人口仍属“,增长型,”。,人口的过快增长和规模过大给我国社会和经济发展带来了一系列的问题。,2004,年底苏州市在籍人口,592,万，外来着,300,多万，合计近,900,万。,必须严格控制人口增长。,12.2.1.2,我国人口增长状况及其问题与对策,一般,60,岁以上人口占总人口比例达,10%,或,65,岁及以上人口占总人口比例达,7%,即为,老年型人口,。,我国正迅速步入,老年型人口国家,。,人口老龄化对一个国家的经济、社会发展会产生深刻的影响。,首先劳动力机构老化使劳动力质量降低，劳动生产率难以提高。,再者，因老年人的特殊需要，需要赡养的人口增加，国家必须对社会的福利、救济、保障、医疗服务等方面建立各种设施和制度，以保护老年人的利益。这必然要增加国家的财政开支，妨碍经济的进一步发展，而且增加了纳税人的负担，加大青壮年劳动者的压力。,当然，人口老龄化作为人类社会进步的象征，必然有其积极的内涵因素。如老龄化有利于延长智力产出期，有利于提高整个人口群的知识水平。而且，随着人类寿命的延长，人们体力、精力及青春的保持期也大大延长。,12.2.1.3,人口,老龄化问题,非枯竭资源,：自然资源中供给稳定、数量丰富，几乎不受人类活动影响的资源为非枯竭资源，如太阳能、风能、潮汐能、大气等。,可枯竭资源,：自然资源中数量有限，受人类活动影响可能会枯竭的资源为可枯竭资源，如石油、煤炭等化石燃料。,可更新自然资源,：主要包括土地资源、地区性水资源和生物资源等，其特点是可借助于自然循环和生物自身的生长繁殖而不断更新，保持一定的储量。,非更新自然资源,：基本上没有更新能力，这些资源是经历了亿万年的生物地化循环过程而缓慢形成的，更新能力极弱。,12.2.2,资源,问题,化石燃料储量虽然可观，但属于,非更新资源,，在世界人口急剧增长的情况下，化石燃料有可能枯竭，即所谓出现“,能源危机,”。,新能源的主要领域为：,太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能和氢能。,针对现状，我国能源发展对策首先应该重视节约能源，提高能源效率；,其次应该调整能源结构，如提高煤炭用于发电的比例，增加终端用电比例，发展煤气、液燃料和煤化工，发展核电站、水电站等。,12.2.2.1,能源,土壤,是地球表面具有一定肥力且能生长植物的疏松层，是经过漫长的演化过程，在岩石的风化作用和生物分解等成土作用的综合作用下形成的。,耕地,是土地资源的精华。人类食品消费的大部分和,95%,以上的蛋白质取自土地。土地资源属于,可更新资源。,造成耕地减少的主要原因有：,非农业建设占用耕地增多；,农业内部结构调整如将耕地改种果树、养鱼、退耕还草；,以及严重的耕地自然毁损等。,12.2.2.2,土地资源,水,是决定生物和人类生存的重要自然资源，也是世界上分布最广，数量最大的资源。,全世界用水量每年达,3,万亿,t,。,我国,水资源,虽然总量占,世界第六位,，但,人均占有水资源量仅有世界人均水平的,1/4,，属水资源“,贫穷国家,”。,我国缺水城市有,300,多个。,要对水资源进行保护和合理利用，首先应建立节水型经济，提高用水效率。,开发和利用天空水资源也是解决水资源紧缺的一个有效途径。,12.2.2.3,水资源,水,生物资源是自然环境的有机组成部分，能够根据自身的遗传特点不断繁殖后代，属于,可更新资源,。,12.2.2.4,生物资源,农业的发展经历了,早期和传统农业阶段,，发展到,现代农业阶段,。,工业革命使农业发展进入,现代农业或称石油农业阶段,。,大量燃烧石油和无节制地施用化肥和农药带来了严重的环境和生态问题：,石油燃烧和农药、化肥造成的空气、土壤与水污染问题。,农药的施用破坏了天敌与有害生物之间的平衡。,土壤结构破坏，农产品质量下降。,农业生产活动对自然生态系统的物质循环过程产生重要影响。,12.3,农业生态学,12.3.1,农业的发展及其对生态系统的影响,土壤侵蚀,是指在风或水的作用下，土壤物质被破坏、带走的作用过程。,以风为动力使土粒飞散，造成的土壤侵蚀叫,风蚀,。,纯粹由自然因素导致的地表侵蚀过程速度非常缓慢，常与土壤形成过程处于相对平衡状态。,土壤侵蚀已成为全世界一大公害。,水土流失也是我国土地资源破坏的重要原因。我国表土流失量每年约,50,亿,t,。政府提出退田还湖、退耕还林、退耕还草等措施，决心,重点解决长江地区的水土保持问题。,由森林破坏、滥垦草原引发的土壤风蚀、沙尘污染问题也给人类社会带来很多危害。,减少土壤侵蚀的根本办法是修梯田，筑拦沙坝、种草种树，增加植被覆盖。,沙漠化,是导致土地资源丧失的另一世界性重大环境问题。,12.3.2,土壤侵蚀,和沙漠化,我国也是受,沙漠化,危害较深的国家之一。,治理沙漠化，应该以生态学和经济学原理为指导进行综合治理，在体制上把治理沙漠化与加强国土整治和保护自然环境统一起来，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,。,经过努力使大约,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。,生态农业系统,以,生态学、系统工程理论及定量优化方法,为指导，因地制宜，实现农、林、牧、渔、加工等生产行业的有机结合，变单纯从自然界索取为保护、改善、增值和合理利用自然资源，使高效的农业生产同优良的生态环境建设同步发展，以取得良好的,经济效益、生态效益和社会效益。,12.3.3,生态农业,生态农业应该具备以下几方面的基本特点：,整体性与可调控性；,稳定、高效与持久性；,地域性。,生态农业要达到系统功能结构最优化，保持稳定、高效和可持续发展的潜力，就必须以,生态学、生态经济学原理为理论基础,来建设生态农业系统。,其主要理论依据如下：,生物与环境的相互作用与协同进化；,食物链与食物网理论；,能量多级利用与物质循环再生；,结构稳定与功能协调。,此外，生态农业所依据的生态学理论基础还有,边缘效应、生态位、限制因子作用等原理。,12.3.3.1,生态农业的特点与理论基础,我国生态农业典型类型如下：,1,、立体种养殖类型：,如稻,萍,鱼模式、稻,鸭,鱼模式、林,畜,蚯蚓模式、苇,禽,鱼模式等。,2,、物质循环利用类型；,3,、生物相克避害类型；,4,、生态环境综合整治类型；,5,、资源开发利用类型；,6,、区域整体规划类型。,12.3.3.2,我国,生态农业的主要特点与类型,生态工程,：是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。,生态工程的目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为几个纵向工艺链索横向联系而成的网状工程系统。,1,、生态工程设计,生态工程要按照整体、协调、自生、循环、因地制宜的原理，以生态系统自我组织、自我调节功能为基础，在少量人类辅助能的帮助下，充分利用自然生态系统功能，紧紧围绕当地的自然、社会和经济条件进行生态工程的设计、组装和运行管理。,2,、加环,根据加环的性质和功能，大致可归为,5,类：,生产环； 增益环； 减耗环； 复合环； 加工环。,3,、我国农林牧副渔一体化生态工程,12.3.3.3,生态工程技术,生物多样性,是生物进化的结果，是人类赖以持续生存的基础。,一般认为生物多样性包括：,物种多样性、,遗传多样性、,景观多样性、,生态系统多样性。,12.4,生物多样性,与保育,生物多样性价值包括,直接使用价值、间接使用价值和伦理价值,。,所谓的“深生态学家”认为，每种生物都有自己的生存权利，但这在伦理价值观上还是有争议的。,12.4.1,生物多样性价值,一般区分,3,类灭绝类型，即,背景灭绝、大量灭绝和人为灭绝,。,大量灭绝,是指由于自然灾害而发生的大规模物种死亡。,人为灭绝,是指由人类引起的灭绝。,近代物种多样性丧失加剧的原因有：,过度利用、过度采伐和乱捕乱猎；,生境丧失和片段化；,环境污染；,外来物种的引入导致当地物种的灭绝；,农业、牧业和林业品种的单一化。,12.4.2,生物多样性,的丧失,12.4.2.1,物种,损失,12.4.2.2,生态系统,或生境破坏,12.4.2.3,生物多样性,丧失的原因,保护,需要对物种进行划分优先等级。, 种群生存力分析,（,PVA,）和最小可存活种群（,MVP,）。, 灭绝率,大小与生境片断化的关系。,集合种群在片断化的生境中形成。, 岛屿,生物地理学理论。, 自然保护区,设计中，保护区大小和形状的重要性。,12.4.3,生物多样性研究,核心研究计划是：,生物多样性对生态系统功能的影响；,生物多样性的起源、维持和变化；,系统学研究；生物多样性编目和分类；,生物多样性的监察；,多样性保护、恢复和可持续利用。,其特殊研究领域是：,土壤的沉淀物中的生物多样性；,海洋生物多样性；,微生物多样性；,淡水的生物多样性；,与生物多样性有关的人文因素。,一定要协调好人与自然的相互关系；,一定要坚持持续发展的原则；,要做好生态系统管理；,要深入开展生物多样性及其保育研究。,下面介绍更加具体的生物多样性保育对策：,保育对策应该包括全球的、国家的、地区的和地方的等一系列不同层次。,建立自然保护区和国家公园。,迁地保护是将野生生物迁移到人工环境中或易地实施保护。,种子库和基因资源库。,退化生态系统的恢复。恢复包括改造、修复、再植和重建；,即通过各种方法改良和重建已经退化和破坏了的生态系统。,生物多样性的监测。,环境和野生动植物保护法律。,12.4.4,生物多样性的,保育对策,生态系统服务,：是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和服务。,12.5,生态系统,服务,12.5.1,生态系统服务的概念和意义,我国生物多样性价值初步统计，直接使用价值达,2000,亿,/a,，间接使用价值达,4,万亿,/a,。,12.5,.,2,生态系统服务的价值,我国,人参、天麻、三七、杜仲、柴胡、鹿茸、麝香、羚羊角和五灵脂等,都是重要的中药材。,12.5.3,生态系统服务项目,内容,12.5.3.1,产品,12.5.3.2,水供应、土壤肥力形成和水土保持,12.5.3.3,抗干扰和调节,12.5.3.4,传粉、传播种子和生物防治,12.5.3.5,休闲、娱乐和文化,单位面积价值最高的是,湿地,，其次是,湖泊河流,，然后是,近海水域，热带森林，其他森林，海洋，草地,，而,农田,最低。,最重要的生态系统服务价值多数是没有进入市场的间接价值，对环境和生命维持系统的许多重大调节功能，例如,CO2,和,O2,平衡，水土保持、土壤形成、净化环境等。,湿地在养分循环、抗干扰和调节、废物处理上具有特别重要意义；,湖泊河流对水调节和水供应、休闲旅游具有重要作用,热带森林的提供项目较多，从养分循环、原材料提供到防侵蚀、气,候调节和休闲旅游、基因资源等；,近海水域对于养分循环、食品生产和抗干扰调节也具有不少贡献。,12.5,.,4,各类,生态系统服务的价值比较,八种生态系统的比较，说明单位面积价值最高的是湿地（,$14 785,）,其次是湖泊河流（,$8.494,），然后是近海水域,($4.052),，热带森林（,$2.007,），其它森林（,$302,），海洋（,$252,）草地，而农田最低（,$9),其重要意义表现在以下,3,点：,生态系统服务估价较好地反映了自然资本的价值；,它从理论上说明，生态系统的许多服务项目，是人类几乎无法用其他方式替代的；,各种生态系统服务项目在各类生态系统上的相对价值，有助于说明其对于人类社会持续发展的重要性。,12.5.5,生态系统服务价值估计的重要意义,表,1,：全球生态系统服务的价值（引自,Roush, Science,276:1029, 1997,）,生态系统 面积 价值 全球价值,（百万,hm,2,）,($/hm,2,.a),（,$,万亿,/a),海洋,33,200 252 8.4,近海水域,3102 4052 12.6,热带森林,1900 2007 3.8,其它森林,2955 302 0.9,草地,3898 232 0.9,湿地,330 14,785 4.9,湖泊河流,200 8498 1.7,农田,1400 92 0.1,全球总价值,= 33.3,万亿美圆,单位面积的价值最高的是湿地（,$14 785,）,远高于热带森林（,$2007,）。,一种理论上预测最大持续产量的简单方法叫,最大持续产量,MSY,法,。,12.6,收获,理论,12.6,.,1,最大持续产量,配额限制,即控制在一定时期内收获对象个体的数量或生物量，允许收获者在每一季节或每年收获一定数量的猎物种。,调节收获努力可以减少配额限制带来的潜在危险，该方法即,努力限制,，具有明显的直观优点。,对降低的种群密度减少收获努力意味着在低于,MSY,收获努力的下面有一最适经济努力，在这一最适经济努力下获得的收获量称做,最大经济产量,MEY,。,12.6.1.1,配额限制与努力限制,随着过度捕打种群的缩小，捕鲸业转向新的、更加低利润的物种。（,蓝鲸,、,长须鲸,、,抹香鲸,、,鰛鲸,）,有害生物,：是和人类竞争食物和遮蔽所、传播病原体、以各种方式威胁人类健康、舒适或安宁的生物类群。,12.7,有害生物防治,12.7.1,有害生物防治的目标与技术类型,12.7.1.1,防治目标,一般来说，有害生物防治的目标是降低有害生物到某个水平，在该水平上进一步降低有害生物种群是无利可图的，这就是已知的有害生物经济损害水平，如果考虑到社会和环境的舒适利益，或许也可称为美学损害水平。,具体防治措施主要包括以下,5,方面：,农业防治；,生物防治；,化学防治；,物理防治；,遗传防治。,12.7.1.2,有害生物防治技术类型,由于杀虫剂处理掉了主要的有害生物，并且毁灭了广范围的天敌，使其他有害生物种有可能摆脱竞争和捕食压力，产生次发性病虫害。,12.7.2,化学杀虫剂、除莠剂及其问题,生物防治,：指利用有害生物的天敌来防治有害生物。,有害生物防治主要有,4,种类型：,从另一个地理区域引入天敌；,与输入类似；,释放土著天敌以增补现存种群；,一次大量释放天敌以杀害当时存在的有害生物。,有些防治技术是通过遗传操作来杀死有害生物的，称为,基因防治,。,自我毁灭防治,是用有害生物自身去增加其种群死亡率。,有害生物的综合管理,（,IPM,）：是一种结合了物理、农业、生物、化学防治，以及运用抗性品种的综合防治对策。,12.7.3,生物防治、遗传防治及有害生物的综合管理,