第15章 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展

1、chapter 15page 1第十五章第十五章 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展chapter 15page 2第一節(jié)第一節(jié) 全球變化全球變化一、全球變化概述二、全球變化的生態(tài)后果三、減緩全球變化的途徑chapter 15page 3一、全球變化概述一、全球變化概述 全球變化:由于人類活動(dòng)直接或間接造成的，出現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的，異乎尋常的人類生態(tài)環(huán)境變化。如全球氣候變化全球氣候變化、環(huán)境污染、植被破壞、生物多樣性減小、土地退化等(一) 溫室氣體濃度的增加與工業(yè)革命前相比，大氣中二氧化碳、甲烷和氧化氮分別增加了30%、145%和15%。溫室氣體濃度的增加可能是導(dǎo)致全球變暖的關(guān)鍵原因cha

2、pter 15page 4根據(jù)南極冰芯中所含氣泡組成測(cè)定的16萬年間大氣二氧化碳和溫度變化的同步chapter 15page 5chapter 15page 6chapter 15page 7(二二)全球氣溫升高全球氣溫升高n自19世紀(jì)后半葉以來，全球地表年平均氣溫升高了0.30.6。chapter 15page 8(三)海平面上升：在過去的100年間全球海平面升高了1025cm。(四)土地利用和覆蓋變化土地覆蓋：陸地表面生態(tài)系統(tǒng)類型及其生物的和地理的特征土地利用：指對(duì)土地的利用方式(五)生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性的變化 igbp(國(guó)際地圈與生物圈計(jì)劃)的核心項(xiàng)目gcte(全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng))研

3、究陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化和大氣二氧化碳濃度升高的反應(yīng) 生物多樣性問題成為全球變化研究的重要內(nèi)容，生物多樣性是衡量生命力和持續(xù)性的重要指標(biāo)。chapter 15page 9二、全球變化的生態(tài)后果(一)影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、呼吸和分解過程影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、呼吸和分解過程溫度和生長(zhǎng)季長(zhǎng)度是制約高緯度和高海拔地區(qū)高緯度和高海拔地區(qū)植物生產(chǎn)力的主要因素。全球變暖使這些地區(qū)溫度升高，進(jìn)而提高植物生產(chǎn)力，同時(shí)也加速生物呼吸和分解進(jìn)程。(二二)調(diào)整生物群落的空間分布調(diào)整生物群落的空間分布生物群落由氣候決定，并受其他環(huán)境因素的影響，當(dāng)?shù)乇須鉁厣?3.5攝氏度，氣候帶將向高緯地區(qū)遷移1度，向高海拔遷移100

4、m，生物群落也要發(fā)生相應(yīng)的遷移和地理空間上的再分布。(三三)影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生物多樣性影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生物多樣性全球變化調(diào)整生物群落的空間分布，必將影響群落中的物種組成，不同物種由于對(duì)生境的適應(yīng)性不同，有些物種將淘汰，有些物種將保存下來，進(jìn)而影響群落的結(jié)構(gòu)、功能和生物多樣性。chapter 15page 10減緩全球變化的途徑一、減緩氣候變化一、減緩氣候變化控制溫室氣體的排放和顆粒物的形成。其核心是控制化石能源的消耗。途徑：提高化石能源的能效；開發(fā)其他形式的能源。二、進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)管理二、進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)管理擺正人在自然界中的位置；人類社會(huì)必須尋求有效的途徑，使其適應(yīng)并管理環(huán)境。

5、chapter 15page 11減緩全球變化的機(jī)制n技術(shù)：技術(shù)：提高燃燒效率，利用其他潛代能源n管理：管理：使技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，使自然資源得以合理利用，使環(huán)境破壞得以減少。n法律：法律：約束人類的行為n教育教育: : 提高公民的環(huán)境意識(shí)chapter 15page 12第二節(jié)第二節(jié) 生物多樣性保護(hù)生物多樣性保護(hù)一、生物多樣性的概念二、生物多樣性的空間格局三、生物多樣性的測(cè)度四、瀕危生物的評(píng)估與分級(jí)五、生物多樣性就地保護(hù)chapter 15page 13一、生物多樣性的概念一、生物多樣性的概念n生物多樣性是生物多樣性是“生命有機(jī)體及其賴以生存的生態(tài)綜合體的多樣化和變異性多樣化和變異性”n是生命形式

6、的多樣化多樣化，各種生命形式之間及其與環(huán)境之間的多種相互作用多種相互作用，以及各種生物群落、生態(tài)系統(tǒng)及其生境與生態(tài)過程的復(fù)復(fù)雜性雜性。n分為：遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)與景觀多樣性chapter 15page 14(一一)遺傳多樣性遺傳多樣性n指所有生物個(gè)體中所包含的各種遺傳物質(zhì)和遺傳信息，既包括同一種的不同種群的基因變異 ，也包括了同一種群內(nèi)的基因差異。n即指存在于生物個(gè)體內(nèi)、單個(gè)物種內(nèi)以及物種之間的基因多樣性。n基因多樣性，包括分子、細(xì)胞和個(gè)體三個(gè)水平上的遺傳變異度，因而成為生命進(jìn)化和物種分化的基礎(chǔ)。一個(gè)物種的遺傳變異愈豐富，它對(duì)生存環(huán)境的適應(yīng)能力便愈強(qiáng)；而一個(gè)物種的適應(yīng)能力愈強(qiáng)，則

7、它的進(jìn)化潛力也愈大。 chapter 15page 15(二二)物種多樣性物種多樣性n是指多種多樣性的生物類型及種類，強(qiáng)調(diào)物種的變異性。指動(dòng)植物及微生物種類的豐富性。n物種多樣性代表著物種演化的空間范圍和對(duì)特定環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性，是進(jìn)化機(jī)制的最主要產(chǎn)物。n物種是研究生物多樣性最適合的層次。chapter 15page 16(三三)生態(tài)系統(tǒng)和景觀多樣性生態(tài)系統(tǒng)和景觀多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性是指生態(tài)系統(tǒng)中生境類型、生物群落和生態(tài)過程的豐富度。景觀多樣性是指與環(huán)境和植物動(dòng)態(tài)聯(lián)系的景觀斑塊的空間分布特征。chapter 15page 17二、生物多樣性的空間格局二、生物多樣性的空間格局(一一)

8、空間分布格局空間分布格局緯度上，從赤道往兩極，物種數(shù)目有規(guī)律的降低；海拔高度，與緯度相似，生物多樣性隨海拔升高而降低；水分受限上，生物多樣性隨干旱程度的增加而降低。chapter 15page 18(二)分布格局的成因1、地質(zhì)歷史2、環(huán)境異質(zhì)性與資源多樣性3、島嶼生物地理學(xué)理論4、生物因素5、尺度問題(三)生物多樣性的有關(guān)學(xué)說1.進(jìn)化時(shí)間學(xué)說2.空間異質(zhì)性學(xué)說3.氣候穩(wěn)定學(xué)說4.中度干擾假說5.捕食學(xué)說chapter 15page 19三、生物多樣性的測(cè)度三、生物多樣性的測(cè)度物種多樣性的測(cè)度物種多樣性的測(cè)度三個(gè)范疇： -多樣性、 -多樣性和 -多樣性。 多樣性多樣性是在棲息地或群落中的物種多樣

9、性，即群落內(nèi)物種種類的測(cè)量 多樣性多樣性是度量在地區(qū)尺度上物種組成沿著某個(gè)梯度方向從一個(gè)群落到另一個(gè)群落的變化率?？啥x為沿著某一環(huán)境梯度，物種替代的程度或速率、物種周轉(zhuǎn)率等， 多樣性多樣性還反映了不同群落間物種組成的差異，不同群落或某環(huán)境梯度上不同點(diǎn)之間的共有種越少，共有種越少， 多樣性越大多樣性越大。chapter 15page 20測(cè)度群落 多樣性的重要意義：反映生境變化的程度或指示生境被物種分割的程度； 多樣性多樣性的高低可以用來比較不同地點(diǎn)的生境多樣性； 多樣性多樣性與 多樣性多樣性一起構(gòu)成了群落或生態(tài)系統(tǒng)總體多樣性或一定地段的生物異質(zhì)性。 多樣性多樣性反映的是最廣闊的地理尺度，指一

10、個(gè)地區(qū)或許多地區(qū)內(nèi)穿過一系列的群落的物種多樣性。chapter 15page 21豐富度指數(shù)不足之外是沒有考慮物種在群落中分布的均勻性，且常常是少數(shù)種占優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)實(shí)。且此指數(shù)會(huì)隨取樣面積的變化而變化。n豐富度指數(shù):以種的數(shù)目和全部種的個(gè)體總數(shù)表示的多樣性(d)2) margalef (1958) 指數(shù)3) odum (1960) 指數(shù)1) menhinnick (1946) 指數(shù)4) monk(1967) 指數(shù)lnlnssdnn或1lnsdnlnsdnsdn式中，s為物種數(shù)，n為全部種的個(gè)體總數(shù)，這類豐富度指數(shù)以margalef指數(shù)和menhinnick指數(shù)最為常用 多樣性多樣性chapter

11、15page 22多樣性指數(shù)多樣性指數(shù) 辛普森多樣性指數(shù)辛普森多樣性指數(shù)( simpson)( simpson) 辛普森多樣性指數(shù)是基于在一個(gè)無限大小的群落中，隨機(jī)抽取兩個(gè)個(gè)體，它們屬于同一物種的概率是多少這樣的假設(shè)而推導(dǎo)出來的。 式中：s為物種數(shù)目,ni為種i 的個(gè)體數(shù)，n為群落中全部物種的個(gè)體數(shù)。 221111()ssiiiindpn chapter 15page 23香農(nóng)香農(nóng)- -威納指數(shù)（威納指數(shù)（shannon-weiner indexshannon-weiner index） 香農(nóng)-威納指數(shù)是用來描述種的個(gè)體出現(xiàn)的紊亂和不確定性。不確定性越高，多樣性也就越高。其計(jì)算公式為： sii

12、ipph1lgs為物種數(shù)目， pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。h為物種的多樣性指數(shù)。 chapter 15page 24 -多樣性多樣性的測(cè)度方法可以分為兩類兩類：二元屬性數(shù)據(jù)測(cè)度法二元屬性數(shù)據(jù)測(cè)度法，即物種的存在和不存在的定性測(cè)度法數(shù)量數(shù)據(jù)測(cè)度法數(shù)量數(shù)據(jù)測(cè)度法，即每一物種有關(guān)信息的定量測(cè)度法。 二元屬性數(shù)據(jù)測(cè)度法：二元屬性數(shù)據(jù)測(cè)度法： whittaker -多樣性指數(shù)多樣性指數(shù) w=s/(ma-1) s為所研究系統(tǒng)記載的所有物種數(shù)目；ma為樣方(本)的平均物種數(shù) cody -多樣性指數(shù)多樣性指數(shù) c=g（h）+l（h）/2 g（h）是沿生境梯度h增加的物種數(shù)目；l（h）是沿生境梯度h

13、失去的物種數(shù)目，即在上一個(gè)梯度中存在的而在下一個(gè)梯度中沒有的物種數(shù)目chapter 15page 25 wilson和和shmida指數(shù)指數(shù) t t=g（h）+l（h）/ma 式中變量的含義與w和c相同。 數(shù)量數(shù)據(jù)的測(cè)度方法：數(shù)量數(shù)據(jù)的測(cè)度方法： bray-curtis指數(shù)指數(shù)cn cn =2nj/（na+nb）na為樣地a的物種數(shù)目，nb 為樣地b的物種數(shù)目，nj為樣地a和樣地b共有種中個(gè)體數(shù)目較小者chapter 15page 26四、瀕危生物的評(píng)估與分級(jí)四、瀕危生物的評(píng)估與分級(jí)n(一) mace和lande 評(píng)估系統(tǒng)chapter 15page 27(二二)世界自然保護(hù)協(xié)會(huì)系統(tǒng)世界自然保

14、護(hù)協(xié)會(huì)系統(tǒng)n根據(jù)生物多樣性元素在自然界的分布狀況，將物種分為五個(gè)等級(jí)：g1全球極度危機(jī)的物種。5次次記錄或1000個(gè)成熟個(gè)體(如：大熊貓)g2全球危機(jī)的物種。620次次記錄或10003000個(gè)成熟個(gè)體g3不常見但不危機(jī)的物種。21100次次記錄或300010000個(gè)成熟個(gè)體。g4較常見且非瀕危的物種。g5分布區(qū)內(nèi)具高豐富度，沒有瀕危危險(xiǎn)的物種。chapter 15page 28五、生物多樣性就地保護(hù)五、生物多樣性就地保護(hù)生物多樣性保護(hù)一般分為就地保護(hù)和遷地保護(hù)。就地保護(hù)即建立自然保護(hù)區(qū)。n保護(hù)區(qū)的規(guī)劃及建立保護(hù)生物多樣性的最有效方法就是保護(hù)生物群落及其生境，即要建立保護(hù)區(qū)。如何建立保護(hù)區(qū)？以下

15、為保護(hù)區(qū)建立的原則：chapter 15page 29n1、保護(hù)區(qū)面積：宜建立大保護(hù)區(qū)(種面積關(guān)系原則)n2、保護(hù)區(qū)形狀：應(yīng)減少有害邊界的影響，宜圓形保護(hù)區(qū)。n3、破碎化影響：應(yīng)減少破碎化影響，減少人為活動(dòng)造成的片斷，如道路、圍欄、農(nóng)田等。n4、優(yōu)先保護(hù)對(duì)象：n5、保護(hù)區(qū)之間的聯(lián)系：應(yīng)盡量避免使保護(hù)區(qū)處于完全孤立狀態(tài)。應(yīng)建立保護(hù)區(qū)之間的生境通道。n6、人為活動(dòng)的影響：盡量減少人為活動(dòng)對(duì)保護(hù)區(qū)的影響。n在保護(hù)區(qū)中劃分核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)chapter 15page 30n遷地保護(hù)是將野生生物遷移到人工環(huán)境中或易地實(shí)施保護(hù)。n動(dòng)物園、植物園、瀕危物種保護(hù)中心是通過人工繁育防止物種直接滅絕的手段。

16、 加洲兀鷹是在它們的數(shù)量很低的時(shí)候，用這種方式拯救出來的。原產(chǎn)我國(guó)的麋鹿自英國(guó)再引入后，在北京、鹽城等三地已經(jīng)獲得成功，建立起半野生的種群n遷地人工繁育的最后目的是再引入到野外。為了完全地利用已有的基因庫，盡量增加遺傳變異，常常把全世界動(dòng)物園飼養(yǎng)著的一個(gè)物種全部個(gè)體，作為一個(gè)種群來管理。理想的是，飼養(yǎng)的數(shù)量應(yīng)該達(dá)到最小可存活種群，性比保持 1:1，避免與本地的進(jìn)行近交。至于回放野外的成效，它取決于生境質(zhì)量、面積和保護(hù)免受人類干擾等因素。對(duì)于回放的動(dòng)物，可能還要教會(huì)它們?cè)鯓佑行У墨@取食物、逃避捕食者。遷地保護(hù)chapter 15page 31第三節(jié)第三節(jié) 可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展一、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展

17、二、生態(tài)恢復(fù)三、生態(tài)工程chapter 15page 32一、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展一、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展n可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展：是既滿足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展。包含了：公平性原則公平性原則: :對(duì)資源擁有量維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平，使當(dāng)代人與后代人有平等發(fā)展的機(jī)會(huì)(代際公平和代內(nèi)公平)。持續(xù)性原則：持續(xù)性原則：資源利用的可續(xù)性系統(tǒng)性原則：系統(tǒng)性原則：把人類賴以生存的地球或部地域看成是自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化組成的復(fù)合系統(tǒng)，以全局著眼，從系全局著眼，從系統(tǒng)的關(guān)系進(jìn)行綜合分析和宏觀調(diào)控。統(tǒng)的關(guān)系進(jìn)行綜合分析和宏觀調(diào)控。chapter 15page 33一、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展一、環(huán)

18、境與可持續(xù)發(fā)展n資源與可持續(xù)發(fā)展：可更新與不可更新資源利用方式調(diào)整n環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展：環(huán)境保護(hù)的實(shí)質(zhì)就是保護(hù)發(fā)展。a) 保護(hù)自然資源b) 大力開發(fā)可再生能源c) 倡導(dǎo)綠色（無污染）工業(yè)d) 提倡持續(xù)農(nóng)業(yè)e) 保護(hù)生物多樣性chapter 15page 34二、生態(tài)恢復(fù)二、生態(tài)恢復(fù)n生態(tài)恢復(fù)生態(tài)恢復(fù)就是恢復(fù)生態(tài)系合理的結(jié)構(gòu) 、高效的功能和協(xié)調(diào)的關(guān)系。n恢復(fù)生態(tài)學(xué)恢復(fù)生態(tài)學(xué)是應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理、方法，對(duì)人為干擾引起的群落或生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的改變進(jìn)行恢復(fù)的科學(xué)，它是生態(tài)學(xué)的一門分支科學(xué)。chapter 15page 35主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、干擾與致?lián)p干擾：自然干擾與人為干擾在致?lián)p因子的研究基礎(chǔ)上劃分受損類型 、受損強(qiáng)度及評(píng)估指示體系，是恢復(fù)生態(tài)學(xué)的最基本工作內(nèi)容。2、受損機(jī)理與受損過程了解受損機(jī)理