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第五部分 应用生态学

第五部分 应用生态学. —— 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. 15 应用生态学. 15.1 全球变暖与环境污染 15.2 人口与资源问题 15.3 农业生态学 15.4 生物多样性与保育 15.5 生态系统服务 15.6 收获理论 15.7 有害生物的防治. 15.1 全球变暖与环境污染. 全球变化 (global change ) ： 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， 简称 全球变化 。 全球变暖 最早引起人们对 气候变化 的广泛关注。

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第五部分 应用生态学

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Presentation Transcript

  1. 第五部分 应用生态学 ——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

  2. 15 应用生态学 15.1 全球变暖与环境污染 15.2 人口与资源问题 15.3 农业生态学 15.4 生物多样性与保育 15.5 生态系统服务 15.6 收获理论 15.7 有害生物的防治

  3. 15.1 全球变暖与环境污染 • 全球变化(global change)：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，简称全球变化。 • 全球变暖最早引起人们对气候变化的广泛关注。 • 目前，全球变化研究主要是以气候变化为核心。

  4. 15.1 全球变暖与环境污染 15.1.1 全球变暖与温室效应 15.1.2 臭氧层的破坏 15.1.3 污染问题 小结 主要概念 思考题

  5. 15.1.1 全球变暖与温室效应 • 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。 • 原因：主要是人类活动。如： • 化石燃料的燃烧 • 植被破坏 • 农田扩展 • 图片

  6. 温室效应 • 温室效应：由大气层的气体引起的全球变暖。

  7. 温室气体 • 温室气体是指一些对长波辐射有强烈吸收作用的气体。 • 如：水蒸气（H20）、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、六氟化碳(CF6)、氟氯碳化物(CFCs)、氢氟碳化物(HFCs)等

  8. GREENHOUSE EFFECT 饲育场 烷 交通工具释放的废气 烷 氟氯化碳 氧化氮 • Incoming sunlight warms the surface of the Earth and is radiated back to atmosphere. Greenhouse gases absorb some of this heat, trapping it in the atmosphere. 辐射 陷阱

  9. 15.1.1 全球变暖与温室效应 15.1.1.1 温室气体与全球气温升高 15.1.1.2 全球变暖的影响 15.1.1.3 减少温室气体排放的途径

  10. 亚马逊雨林1985至2004年间森林砍伐年度统计（单位：平方英里）亚马逊雨林1985至2004年间森林砍伐年度统计（单位：平方英里） 15.1.1.1 温室气体与全球气温升高温室气体增加的途径 • 化石燃料（煤、石油和天然气）的使用 • 雨林采伐 也是导致二氧化碳排放的一个重要原因 • 其他温室气体的体积分数明显增加，如甲烷增加145%，氧化氮增加15%（与工业革命前比） • 图片 巴西雨林的采伐

  11. CO2浓度

  12. Carbon accumulation • CO2 has increased from its pre-industrial level • data: recent records plus older data such as ice cores • mostly fossil fuel burning

  13. 海平面上升，世界第二小国-图卢瓦 国被大海吞噬 陆地面积缩小 玉珠峰冰川融化的场景 南极冰架崩塌 玉珠峰 15.1. 1.2 全球变暖的影响 • 冰川融化 • 海平面上升 • 陆地面积缩小

  14. 15.1. 1.2 全球变暖的影响 • 全球频繁出现气候异常。 • 气候带向极地方向迁移，乃至极地和高山生物的灭绝； • 生物群落会形成气候顶级，乃至出现演替；

  15. 15.1.1.2 全球变暖的影响 • 造成某些疾病发病率的升高； • 影响食物生产的分布和稳定性，影响农业生产力和贸易； • 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。

  16. 孵化的温度将决定鳄鱼的性别。 26～30℃ →♀； 34～36 ℃ →♂。

  17. 全球变暖导致北冰洋海域的冰原融化、面积缩小，影响了海象的生存环境 ，因此，海象移居美国阿拉斯加州西北海岸。海象迁移是为了觅食，否则，就将面临饥饿、灭绝。 • 全球变暖导致气候带北移，使湿润区和干旱区重新配置。

  18. 15.1.1.2 全球变暖的影响厄尔尼诺与拉尼娜现象 • 圣婴兄妹——厄尔尼诺和拉尼娜 • 厄尔尼诺现象是指从10月至第二年的3月东太平洋洋面在赤道处的海水偶尔变暖的现象。 • 拉尼娜现象是指从10月至第二年的3月东太平洋洋面在赤道处的海水偶尔变冷的现象。

  19. 厄尔尼诺与拉尼娜现象对全球气候的影响 • 厄尔尼诺现象常会带来全球气候异常：它将影响北太平洋、北美洲和北大西洋的广大地区乃至全球范围内的天气特点。 • 它将导致风力风向异常，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。 • 拉尼娜现象也会显著影响全球气候。拉尼娜的效应基本上与厄尔尼诺相反，只是破坏力较弱。

  20. 15.1.1.3 减少温室气体排放的途径 • 减缓全球变暖的关键：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以下途径： • 改进能源结构 • 禁止烧煤过冬取暖，并控制汽车尾气排放。 • 大力开发非化石能源，如水能、核能、太阳能和地热能等。 • 提高能源利用效率。 • 提倡植树种草，保护和发展森林资源，提高森林覆盖面积，增加“碳汇”，改善生态环境。

  21. 太阳能取暖器 太阳能灶 太阳能路灯 太阳能热水工程

  22. 宁夏爆破拆除高耗能小火电厂

  23. 15.1.2 臭氧层的破坏 • 臭氧（O3）是3个氧原子通过电子吸引结合在构型中的分子。 • 臭氧是一种有毒物质，又是地球不可缺少的。 • 近地面，臭氧是一种污染物。臭氧活性很大，会引起活体生物的细胞损伤。 • 而在大气层上部，距地球表面25~40km大气平流层中，臭氧是地球的保护层。

  24. 臭氧的反应需吸收紫外辐射 • 臭氧形成： O2+紫外光（180~240nm）=＞O+O O+O2＞ =O3 • 臭氧分解 O3+紫外光（200~320nm） =＞ O2+O O+O3 =＞ O2+O2

  25. 臭氧层破坏的危害 • 过强的紫外辐射中断DNA复制，致使繁殖失败和死亡。 • 紫外辐射少量增加会使DNA复制过程发生突变，导致癌变。 • 紫外光对光合系统破坏极大，减少初级生产力，从而影响整个地球生态系统。 • 会对空气质量及全球变暖有影响。 • 会加速建筑、喷漆、包装及电线电缆等高分子材料的降解和老化变质。 • 臭氧层是陆生生物存在的先决条件。

  26. 臭氧层损缺来源：人类活动。如： • 含氯氟烃（CFCS）作为超制冷剂（氟里昂）、烟雾剂、杀虫剂被广泛应用 • 氮氧化物（工业废气、汽车尾气等） • 对策： • 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； • 减少化石燃料的使用； • 对工业废气进行净化处理或再循环利用等。

  27. 南极上臭氧空洞形成机理 • 冬季南极上空平流层中冰晶上吸附CFCS和臭氧分子，春天气温的上升，冰晶形成水蒸气， CFCS和臭氧分子被释放， CFCS很快降解臭氧。 • 在紫外光下， CFCS易发生解离，释放出高活性的原子态的氯原子，一旦再遇到一个臭氧分子，从臭氧分子中夺取一个氧原子，从而导致臭氧分解。

  28. 氧原子与氯原子反应，臭氧因而减少 ClO 氧原子与氯原子反应 O2 Cl O3 O2 紫外线 释放出氯原子 CFCS 氟原子 碳原子 氯原子 氯原子 氧原子 氟原子 碳原子 • 氯原子裂解臭氧分子反应式： Cl+O3= ClO+O2 ClO+O3=ClO2+O2 ClO2+紫外光 =Cl+O2 • 一个氯原子能裂解100 000个臭氧分子 • 南极和北极臭氧层报道

  29. 1993年10月，南极臭氧层减少了70%。

  30. 美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布，南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万km2。美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布，南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万km2。 2000年9月6日南极上空臭氧空洞 

  31. 2006年10月20日，一幅由美国宇航局提供的卫星图片显示，代表臭氧空洞的蓝色区域正日益扩大。2006年10月20日，一幅由美国宇航局提供的卫星图片显示，代表臭氧空洞的蓝色区域正日益扩大。 

  32. 1994年4月，北极臭氧层减少了10%~ 20% • 2008年3月11日新民网报道：北极臭氧层空洞还将扩大

  33. 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 由于有机污染造成缺氧引起溪流中鱼类全部死亡。 石油泄漏最常见于海洋（下图） (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。 15.1.3 污染问题

  34. 二十世纪的十大污染事件 一、1930年马斯河谷烟雾事件 二、1943年洛杉矶光化学烟雾事件 三、1948年多诺拉烟雾事件 四、1952年伦敦烟雾事件 五、1953至1956年水俣病事件 六、1955至1972年骨痛病事件 七、1968年日本米糠油事件 八、1984年印度博帕尔事件 九、1986年切尔诺贝利核泄漏事件 十、1986年剧毒物污染莱茵河事件

  35. 污染类型（按污染源分） • 废气、烟尘造成的空气污染 • 化肥的施用、杀虫剂、除莠剂的使用、过多有机物及工厂废水的随意排放造成的水污染和土壤污染 • 石油污染 • 核废料的核污染

  36. 2000年6月25日，一艘载有1400吨原油的轮船在罗本岛附近海域沉没，几只企鹅在南非罗本岛海岸上清理满身的油污。2000年6月25日，一艘载有1400吨原油的轮船在罗本岛附近海域沉没，几只企鹅在南非罗本岛海岸上清理满身的油污。

  37. 15.1.3 污染问题 15.1.3.1 空气污染 1、烟尘与光化学烟雾 2、酸雨 15.1.3.2 水污染 15.1.3.3 土壤污染 15.1.3.4 垃圾等固体废物污染 15.1.3.5 有毒物质与核污染 15.1.3.6 噪声污染

  38. 15.1.3.1 空气污染 • 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影响： • 对人类造成心理影响； • 使环境不舒适，腐蚀雕塑，破坏公共财物。 • 妨碍人类和其他生物的健康 • 改变气候以及土壤、湖泊和河流的化学性质

  39. 1、烟尘与光化学烟雾烟尘 • 1952年伦敦烟雾事件：雾天中硫酸型烟尘污染。 • 原因：燃煤→SO2、CO、烟尘颗粒及Fe2O3 H2SO4硫酸型烟尘或雾滴。 相互作用 雾

  40. 烟尘的危害： • 刺激和毒害人体 • 吸附有害气体和金属粉尘及致癌物质 • 有的烟尘还是某些化学反应的催化剂 • 诱导雾霾天气的形成，影响太阳光的辐射，使杀菌作用减弱，使某些疾病易于传染和流行。

  41. 1、烟尘与光化学烟雾光化学烟雾(photochemical smog) 光化学烟雾的成因及危害示意

  42. 光化学烟雾的形成条件 • 污染源条件(物质要素)：氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（CxHy）等。 ①工厂排气 ②汽车排气（以石油为燃料） • 气象条件： ①强烈光照 ②低风速、低湿度、逆温天气 • 地理条件： ①主要取决于太阳的高度、太阳辐射强度的日变化 ②纬度、海拔高度、季节、天气等

  43. 光化学烟雾的主要危害 • 损害人和动物的健康 • 影响植物生长 • 影响材料质量 • 降低大气能见度 • 图片

  44. １９９９年，智利圣地亚哥市上空烟雾缭绕

  45. 酸雨：被大气中存在的酸性气体污染，pH值小于5.65的雨叫酸雨。 也称“酸降” 。 出现酸雨主要原因： 二氧化硫污染：主要来源于化石燃料的燃烧及炼矿等 氮的氧化物污染：主要来源于发电厂和冶炼厂的高温燃烧。 酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3。 2、酸雨(acid rain)

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