普通生态学
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普通生态学 ( 16 ). 云南大学生命科学学院. 第十六章 应用生态学. 16.1 应用生态学的概念和范围 16.2 应用生态学理论框架 16.3 应用生态学的研究方法 16.4 应用生态学涉及的学科. 16.1 应用生态学的概念和范围. 应用生态学的定义 理论生态学:研究生命系统、环境系统和社会系统相互作用的基本规律,建立关系模型、预测系统的发展变化 应用生态学:将理论生态学的基本规律和关系应用与生态保护、生态管理和生态建设中,使社会实践符合自然生态规律、使人和自然和谐相处、协调发展. 16.1 应用生态学的概念和范围 ( 续 ).

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普通生态学

(16)

云南大学生命科学学院


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第十六章 应用生态学

16.1 应用生态学的概念和范围

16.2 应用生态学理论框架

16.3应用生态学的研究方法

16.4 应用生态学涉及的学科


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16.1 应用生态学的概念和范围

  • 应用生态学的定义

    • 理论生态学:研究生命系统、环境系统和社会系统相互作用的基本规律,建立关系模型、预测系统的发展变化

    • 应用生态学:将理论生态学的基本规律和关系应用与生态保护、生态管理和生态建设中,使社会实践符合自然生态规律、使人和自然和谐相处、协调发展


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16.1应用生态学的概念和范围(续)

  • 应用生态学的研究内容

    • 产业生态学:农业生态学、森林生态学、草地(草原)生态学、工业生态学与清洁生产、旅游生态学

    • 管理生态学:城市生态学、环境生态学、有害动物管理生态学、恢复生态学与生态工程、资源生态学、灾害生态学、自然保护生态学、全球变化生态学、景观生态设计

    • 效益生态学:生态经济学、可持续发展生态学、人类生态学


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16.2 应用生态学理论框架

  • 个体生态学:生态因子相互作用原理、生物生长 定律、最小因子定律和耐受性定律

  • 种群生态学:种群密度和种群空间分布理论、种群增长与动态理论、种群竞争理论、生态位理论

  • 群落生态学:群落组成和结构、群落稳定性、多样性与边缘效应、群落演替理论


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16.2 应用生态学理论框架(续)

  • 生态系统生态学:生态系统结构与功能理论、食物链(网)理论、能量流动与物质循环理论、系统功能最优理论、系统(环境)承载力理论、生态平衡理论、生产力理论、生态经济效益理论

  • 景观生态学:景观斑块格局理论、景观异质性理论、景观配置理论


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16.3 应用生态学的研究方法

  • 科学实验方法

  • 调查统计分析方法

  • 系统分析方法

  • 资料分析方法


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16.4 应用生态学涉及的学科

16.4.1 农业生态学

16.4.2 森林生态学

16.4.3 草地生态学

16.4.4 环境生态学

16.4.5 景观生态学

16.4.6 全球变化生态学


16 4 1

16.4.1 农业生态学

  • 农业生态学概述

    • 农业生态学的概念

    • 农业生态系统的特点

    • 农业生态学的任务

  • 农业生态学的基本原理

    • 生态学原理:生克与互补原理、循环与再生原理、平衡与补偿原理

    • 生态经济学原理:生态经济结构合理性原理、农业系统的功能原理、农业系统的综合效益原理


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16.4.1 农业生态学(续)

  • 农业生态系统的结构

    • 农业生态系统的等级结构和层次结构

    • 农业生态系统的基本结构

    • 农业生态系统的时空结构

    • 农业生态系统的营养结构

  • 农业生态系统的功能

    • 农业生态系统的能量流动

    • 农业生态系统的物质循环

    • 农业生态系统的信息传递:物理、化学、营养、行为


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16.4.1 农业生态学(续)

  • 生态农业

    • 生态农业的概念

    • 生态农业的类型:

      • 立体复合型、物质循环型、生态环境综合治理型、病虫害防治型

    • 生态农业技术

      • 农业环境综合整治、农业资源的保护与增殖技术

      • 小流域综合治理技术

      • 立体种养、庭院资源综合利用技术

      • 再生能源利用、农业副产物再利用技术

      • 有害生物综合防治技术


16 4 2

16.4.2 森林生态学

  • 森林生态学的概念

  • 森林生态系统

    • 森林生态系统的分类

      问题:森林生态系统如何分类?

    • 森林生态系统的功能

      • 生产力和生物量 / 能量转化和物质循环

      • 木材和森林产品 / 涵养水源 / 调节气候 / 净化空气 / 减弱噪声 / 生物多样性保护


16 4 21

16.4.2 森林生态学(续)

  • 森林生态系统的生态研究

    • 树种研究

    • 林分研究:生态分析、结构分析

  • 森林生态系统的生态应用

    • 造林研究:适宜树种、密度配置、树种配置

    • 营林研究:抚育间伐、次生林改造、采伐与更新

  • 生态园林

    • 功能:调节气候、降低噪声、抗灾防火、美化环境

    • 生态分析:密度、生态位和种间关系、生物多样性

    • 配置:种类选择、种类配置


16 4 3

16.4.3 草地生态学

  • 草地分类

    • 天然草地

      • 草原

      • 草甸

      • 稀树草原

    • 半人工草地

    • 人工草地

      • 人工栽培草本植被

      • 草场

      • 草坪


16 4 31

16.4.3 草地生态学(续)

  • 草地的功能

    • 经济功能

    • 生态与社会功能

  • 草地生态系统

    • 组成和结构

    • 系统功能

    • 生态平衡


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16.4.3 草地生态学(续)

  • 草地畜牧业

    • 牧草:生长模式、化学组成、牧草质量及其变化

    • 草地动物:食草动物、肉食动物

    • 载畜量:

    • 草地畜产品:乳、肉、毛、皮

    • 草地畜牧业可持续发展

  • 草地退化与荒漠化

    • 草地退化

    • 荒漠化

    • 防治

  • 草地灾害及保护

    • 灾害:雪灾、火灾、沙尘暴、鼠害

    • 减灾对策


16 4 4

16.4.4 环境生态学

  • 概念及研究内容

    • 概念

    • 研究内容

      • 人类干扰下生态系统内在变化机理和规律

      • 生态系统受损程度判断

      • 生态系统的功能及保护措施研究

      • 解决生态问题的环境对策


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16.4.4 环境生态学(续)

  • 主要环境问题

    • 全球环境变化:气候变暖与海平面上升、臭氧层损耗、酸雨蔓延

    • 人口剧增

    • 资源短缺:土地资源、淡水资源、森林资源、生物多样性

    • 环境污染


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16.4.4 环境生态学(续)

  • 环境污染防治

  • 生态环境质量评价

  • 环境建设的生态设计和环境生态工程


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环境污染防治

  • 水体污染与废水处理的生物对策

  • 大气污染及其防治

  • 土壤污染及其防治

  • 固体废物的处理与资源化


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生态环境质量评价

  • 生态环境质量

  • 生态环境质量评价

    • 指标体系

    • 评价方法和模型

  • 生态环境质量预测


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16.4.5 景观生态学

  • 研究内容

    • 景观结构:景观组成、多样性及其空间关系

    • 景观功能:景观结构与生态学过程的相互作用

    • 景观动态:景观结构和功能随时间的变化


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景观生态学的基本原理

  • 基本原理

    • 景观结构与功能原理

    • 生物多样性原理

    • 物种流动原理

    • 营养再分配原理

    • 能量流动原理

    • 景观变化原理

    • 景观稳定性原理


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16.4.6 全球变化生态学

  • 全球变化:是关于区域及全球变化趋势、原因、机制和效应的研究

  • 全球变暖:指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升

  • 温室效应:大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层而导致温度上升


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全球变化的主要现象

  • 温室气体浓度增加

  • 全球气温升高

    • 自19世纪后半叶以来,全球地表年均温升高0.3-0.6度

    • 新的分析表明,二十世纪(1900年开始)是过去的1000年间最暖的世纪,90年代又是最暖的十年,1998年是最暖的年份


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工业革命以来,

地球环境发生的变化


Carbon accumulation

Carbon accumulation

  • CO2 has increased from its pre-industrial level


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工业时代以来,大气CO2同人口增长的比较


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不同地点采样表现的

大气CO2在不同时间尺度上的变化


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Montreal Protocol 限制的气体

在过去50年的增长


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1860-2000年全球温度的异常

20世纪是14世纪以来最暖的世纪


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相对于1961-1990年平均

1860-2000年

全球温度

的异常

20世纪90年代

是这个世纪中

最暖的十年


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全球变化的主要现象

  • 海平面上升:过去100年间全球海平面升高了10-25cm

  • 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

  • 生态系统及生物多样性的变化

    • IGBP的核心项目GCTE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


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温带森林-草原地带植被的退化

刀耕火种导致的热带雨林退化


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(1)

(2)

热带雨林

退化草地

(3)

(4)

南美毁林影响


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沙漠分布比较

100

110

120

130

80

90

70

末次盛冰期

戈壁

40

30

120

70

80

90

100

110

130

全新世

适宜期

40

110

30

70

80

90

100

110

120

130

现 今

沙漠

山脉

40

固定沙丘剖面

30


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黄土粒度分析的证据

近代黄土层的粒度较全新世土壤要粗的多,接近末次冰期的黄土粒度。显然, 这层黄土不是气候变化造成的,而是历史时期人类活动导致的沙漠扩张


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野外考察的证据

呼伦贝尔草原上正在翻耕的土地

全新世土壤

末次盛冰期的古风成砂

呼伦贝尔草原的黑土地与其下的末次冰期风成砂

呼伦贝尔草原的黑土地在很多地方已不足30cm厚


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全球变化的生态后果

  • 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植物生产力的主要因素。


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减缓全球变化的途径

  • 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的消耗。

  • 途径:提高化石能的能效;开发其他形式的能源。

  • 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。


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减缓全球变化的机制

  • 技术

  • 管理

  • 法律

  • 教育


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可持续发展

  • 环境与可持续发展

  • 资源与可持续发展

  • 环境保护与可持续发展


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环境与可持续发展

  • 可持续发展: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。

    • 公平性原则:即代际公平、代内公平

    • 持续性原则:调整人类的生活方式和对资源的要求,在生态系统可以保持相对稳定的范围内确定自己的消费标准。

    • 系统性原则:从全局着眼,从系统的关系进行综合分析和宏观调控。


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资源与可持续发展

  • 自然资源:在自然界中凡是能提供人类生活和生产需要的任何形式的物质。

  • 可耗竭资源:在地球演化进程中不同时期形成的、数量有限,如化石燃料;有的不合理利用而枯竭,适当利用就不断更新,如生物资源。

  • 非耗竭资源:供给稳定、数量丰富,不受人类活动的影响,不会因为利用而枯竭。如太阳、风。


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环境保护与可持续发展

  • 保护自然资源

  • 倡导无污染工业

  • 大力开发可再生资源

  • 提倡持续农业

  • 保护生物多样性


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