1、第十五章第十五章 环境保护与可持续发展环境保护与可持续发展n第一节 全球变化n第二节 生物多样性保护n第三节 可持续发展1第一节第一节 全球变化全球变化一、全球变化概述二、全球变化的生态后果三、减缓全球变化的途径2一、全球变化概述一、全球变化概述 全球变化:由于人类活动直接或间接造成的，出现在全球范围内的，异乎寻常的人类生态环境变化。如全球气候变化全球气候变化、环境污染、植被破坏、生物多样性减小、土地退化等(一)温室气体浓度的增加与工业革命前相比，大气中二氧化碳、甲烷和氧化氮分别增加了30%、145%和15%。温室气体浓度的增加可能是导致全球变暖的关键原因3根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16
2、万年间大气二氧化碳和温度变化的同步456(二二)全球气温升高全球气温升高n自19世纪后半叶以来，全球地表年平均气温升高了0.30.6。7(三)海平面上升：在过去的100年间全球海平面升高了1025cm。(四)土地利用和覆盖变化土地覆盖：陆地表面生态系统类型及其生物的和地理的特征土地利用：指对土地的利用方式(五)生态系统及生物多样性的变化 IGBP(国际地圈与生物圈计划)的核心项目GCTE(全球变化与陆地生态系统)研究陆地生态系统对气候变化和大气二氧化碳浓度升高的反应 生物多样性问题成为全球变化研究的重要内容，生物多样性是衡量生命力和持续性的重要指标。8刀耕火种导致的热带雨林退化刀耕火种导致的热
3、带雨林退化9二、全球变化的生态后果(一)影响生态系统的生产力、呼吸和分解过程影响生态系统的生产力、呼吸和分解过程温度和生长季长度是制约高纬度和高海拔地区高纬度和高海拔地区植物生产力的主要因素。全球变暖使这些地区温度升高，进而提高植物生产力，同时也加速生物呼吸和分解进程。(二二)调整生物群落的空间分布调整生物群落的空间分布生物群落由气候决定，并受其他环境因素的影响，当地表气温升高23.5摄氏度，气候带将向高纬地区迁移1度，向高海拔迁移100m，生物群落也要发生相应的迁移和地理空间上的再分布。(三三)影响生态系统的结构、功能和生物多样性影响生态系统的结构、功能和生物多样性全球变化调整生物群落的空间
4、分布，必将影响群落中的物种组成，不同物种由于对生境的适应性不同，有些物种将淘汰，有些物种将保存下来，进而影响群落的结构、功能和生物多样性。10减缓全球变化的途径一、减缓气候变化一、减缓气候变化控制温室气体的排放和颗粒物的形成。其核心是控制化石能源的消耗。途径：提高化石能源的能效；开发其他形式的能源。二、进行生态系统管理二、进行生态系统管理摆正人在自然界中的位置；人类社会必须寻求有效的途径，使其适应并管理环境。11减缓全球变化的机制n技术：技术：提高燃烧效率，利用其他潜代能源n管理：管理：使技术得以实现，使自然资源得以合理利用，使环境破坏得以减少。n法律：法律：约束人类的行为n教育教育:提高公民
5、的环境意识12第二节第二节 生物多样性保护生物多样性保护一、生物多样性的概念二、生物多样性的空间格局三、生物多样性的测度四、濒危生物的评估与分级五、生物多样性就地保护13一、生物多样性的概念一、生物多样性的概念n生物多样性是生物多样性是“生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性多样化和变异性”n是生命形式的多样化多样化，各种生命形式之间及其与环境之间的多种相互作用多种相互作用，以及各种生物群落、生态系统及其生境与生态过程的复复杂性杂性。n分为：遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性14(一一)遗传多样性遗传多样性n指所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息，既包括同一种的不
6、同种群的基因变异，也包括了同一种群内的基因差异。n即指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性。n基因多样性，包括分子、细胞和个体三个水平上的遗传变异度，因而成为生命进化和物种分化的基础。一个物种的遗传变异愈丰富，它对生存环境的适应能力便愈强；而一个物种的适应能力愈强，则它的进化潜力也愈大。1516(二二)物种多样性物种多样性n是指多种多样性的生物类型及种类，强调物种的变异性。指动植物及微生物种类的丰富性。n物种多样性代表着物种演化的空间范围和对特定环境的生态适应性，是进化机制的最主要产物。n物种是研究生物多样性最适合的层次。1718(三三)生态系统和景观多样性生态系统和景观多样性
7、生态系统多样性生态系统多样性是指生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富度。景观多样性是指与环境和植物动态联系的景观斑块的空间分布特征。1920二、生物多样性的空间格局二、生物多样性的空间格局(一一)空间分布格局空间分布格局纬度上，从赤道往两极，物种数目有规律的降低；海拔高度，与纬度相似，生物多样性随海拔升高而降低；水分受限上，生物多样性随干旱程度的增加而降低。21(二)分布格局的成因1、地质历史2、环境异质性与资源多样性3、岛屿生物地理学理论4、生物因素5、尺度问题(三)生物多样性的有关学说1.进化时间学说2.空间异质性学说3.气候稳定学说4.中度干扰假说5.捕食学说22三、生物多样性的
8、测度三、生物多样性的测度物种多样性的测度物种多样性的测度三个范畴：-多样性、-多样性和-多样性。多样性多样性是在栖息地或群落中的物种多样性，即群落内物种种类的测量 多样性多样性是度量在地区尺度上物种组成沿着某个梯度方向从一个群落到另一个群落的变化率。可定义为沿着某一环境梯度，物种替代的程度或速率、物种周转率等，多样性多样性还反映了不同群落间物种组成的差异，不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，共有种越少，多样性越大多样性越大。23测度群落 多样性的重要意义：反映生境变化的程度或指示生境被物种分割的程度；多样性多样性的高低可以用来比较不同地点的生境多样性；多样性多样性与 多样性多样性一起
9、构成了群落或生态系统总体多样性或一定地段的生物异质性。多样性多样性反映的是最广阔的地理尺度，指一个地区或许多地区内穿过一系列的群落的物种多样性。24丰富度指数不足之外是没有考虑物种在群落中分布的均匀性，且常常是少数种占优势的现实。且此指数会随取样面积的变化而变化。n丰富度指数:以种的数目和全部种的个体总数表示的多样性(D)2)Margalef(1958)指数3)Odum(1960)指数1)Menhinnick(1946)指数4)Monk(1967)指数lnlnSSDNN或1lnSDNlnSDNSDN式中，S为物种数，N为全部种的个体总数，这类丰富度指数以Margalef指数和Menhinnic
10、k指数最为常用 多样性多样性25多样性指数多样性指数 辛普森多样性指数辛普森多样性指数(Simpson)(Simpson)辛普森多样性指数是基于在一个无限大小的群落中，随机抽取两个个体，它们属于同一物种的概率是多少这样的假设而推导出来的。式中：S为物种数目,Ni为种i 的个体数，N为群落中全部物种的个体数。221111()ssiiiiNDPN 26香农香农-威纳指数（威纳指数（Shannon-Weiner indexShannon-Weiner index）香农-威纳指数是用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性。不确定性越高，多样性也就越高。其计算公式为：siiiPPH1lgS为物种数目，Pi为
11、属于种i的个体在全部个体中的比例。H为物种的多样性指数。27-多样性多样性的测度方法可以分为两类两类：二元属性数据测度法二元属性数据测度法，即物种的存在和不存在的定性测度法数量数据测度法数量数据测度法，即每一物种有关信息的定量测度法。二元属性数据测度法：二元属性数据测度法：Whittaker -多样性指数多样性指数 w=S/(ma-1)S为所研究系统记载的所有物种数目；ma为样方(本)的平均物种数 Cody-多样性指数多样性指数 c=g（H）+l（H）/2 g（H）是沿生境梯度H增加的物种数目；l（H）是沿生境梯度H失去的物种数目，即在上一个梯度中存在的而在下一个梯度中没有的物种数目28 Wi
12、lson和和Shmida指数指数 T T=g（H）+l（H）/ma 式中变量的含义与w和c相同。数量数据的测度方法：数量数据的测度方法：Bray-Curtis指数指数CN CN =2Nj/（Na+Nb）Na为样地A的物种数目，Nb 为样地B的物种数目，Nj为样地A和样地B共有种中个体数目较小者29四、濒危生物的评估与分级四、濒危生物的评估与分级n(一)Mace和Lande 评估系统30(二二)世界自然保护协会系统世界自然保护协会系统n根据生物多样性元素在自然界的分布状况，将物种分为五个等级：G1全球极度危机的物种。5次次记录或1000个成熟个体(如：大熊猫)G2全球危机的物种。620次次记录或
13、10003000个成熟个体G3不常见但不危机的物种。21100次次记录或300010000个成熟个体。G4较常见且非濒危的物种。G5分布区内具高丰富度，没有濒危危险的物种。31五、生物多样性就地保护五、生物多样性就地保护生物多样性保护一般分为就地保护和迁地保护。就地保护即建立自然保护区。n保护区的规划及建立保护生物多样性的最有效方法就是保护生物群落及其生境，即要建立保护区。如何建立保护区？以下为保护区建立的原则：32n1、保护区面积：宜建立大保护区(种面积关系原则)n2、保护区形状：应减少有害边界的影响，宜圆形保护区。n3、破碎化影响：应减少破碎化影响，减少人为活动造成的片断，如道路、围栏、农
14、田等。n4、优先保护对象：n5、保护区之间的联系：应尽量避免使保护区处于完全孤立状态。应建立保护区之间的生境通道。n6、人为活动的影响：尽量减少人为活动对保护区的影响。n在保护区中划分核心区、缓冲区和实验区33n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。n动物园、植物园、濒危物种保护中心是通过人工繁育防止物种直接灭绝的手段。加洲兀鹰是在它们的数量很低的时候，用这种方式拯救出来的。原产我国的麋鹿自英国再引入后，在北京、盐城等三地已经获得成功，建立起半野生的种群n迁地人工繁育的最后目的是再引入到野外。为了完全地利用已有的基因库，尽量增加遗传变异，常常把全世界动物园饲养着的一个物种全部个体
15、，作为一个种群来管理。理想的是，饲养的数量应该达到最小可存活种群，性比保持 1:1，避免与本地的进行近交。至于回放野外的成效，它取决于生境质量、面积和保护免受人类干扰等因素。对于回放的动物，可能还要教会它们怎样有效的获取食物、逃避捕食者。迁地保护34第三节第三节 可持续发展可持续发展一、环境与可持续发展二、生态恢复三、生态工程35一、环境与可持续发展一、环境与可持续发展n可持续发展可持续发展：是既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。包含了：公平性原则公平性原则:对资源拥有量维持在相对稳定的水平，使当代人与后代人有平等发展的机会(代际公平和代内公平)。持续性原则：持续性原
16、则：资源利用的可续性系统性原则：系统性原则：把人类赖以生存的地球或部地域看成是自然、社会、经济、文化组成的复合系统，以全局着眼，从系全局着眼，从系统的关系进行综合分析和宏观调控。统的关系进行综合分析和宏观调控。36一、环境与可持续发展一、环境与可持续发展n资源与可持续发展：可更新与不可更新资源利用方式调整n环境保护与可持续发展：环境保护的实质就是保护发展。a)保护自然资源b)大力开发可再生能源c)倡导绿色（无污染）工业d)提倡持续农业e)保护生物多样性37二、生态恢复二、生态恢复n生态恢复生态恢复就是恢复生态系合理的结构、高效的功能和协调的关系。n恢复生态学恢复生态学是应用生态学原理、方法，对
17、人为干扰引起的群落或生态系统的结构和功能的改变进行恢复的科学，它是生态学的一门分支科学。38主要内容：主要内容：1、干扰与致损干扰：自然干扰与人为干扰在致损因子的研究基础上划分受损类型、受损强度及评估指示体系，是恢复生态学的最基本工作内容。2、受损机理与受损过程了解受损机理与受损过程才能为受损生态系统的恢复过程提代理论和技术支持。393、恢复措施及恢复途径利用群落演替的手段对受损生态系统进行恢复、改建和重建。受损生态系统的恢复可遵循两个模式：a)当生态系统受损不超过负荷并是可逆可逆的情况下，压力和干扰被移去，恢复可在自然过程自然过程中发生；b)另一种是生态系统的受损超过负荷，并发生不不可逆可逆
18、变化，依靠自然过程已不能使系统恢复，必须依靠人人的帮助。40三、生态工程三、生态工程 生态工程生态工程这一名词由美国生态学家H.T.Odum（1962）首先提出，并定义为“为了控制生态系统，人类应用来自自然的能源作为辅助能对环境的控制。”我国生态学家马世骏（1984）为生态工程下的定义是：“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。”41n生态工程原理生态工程原理:整体、协调、自生、再生循环等n生态工程目标生态工程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。n生态工程与环境工程区别生态工程与环境工程区别1.生态工程是考虑生态系统自我设计特点，是有利于人类和自然两者的设计；2.环境工程是利用一系列科学原理去净化或防治环境污染。42
