全国成人高考专升本生态学基础应用生态学

文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 第六章应用生态学一、全球生态问题1全球气候变化在自然界中，任何物体只要其温度在绝对零度以上，就会有热辐射而散失热量。同时，不同温度的物体辐射波长是不同的，温度越高，辐射波长越短。太阳表面温度约为6000K，辐射的最强波段为可见光部分，地球表面温度为288K，辐射最强波段为红外部分。一般将前者称为太阳波辐射或短波辐射，后者称为红外辐射或长波辐射。大部分太阳短波辐射可以通过大气层到达地面，使地球表面温度升高，与此同时，大气能强烈地吸收地面放出的长波辐射，仅散失少量热辐射到宇宙空间中去。由于大气吸收热量多，散失少，使地球气温升高，形成了大气的“温室效应”。随着气温的升高和地面长波辐射的增强，散失到宇宙空间去的热量也随之增多。最终，地球接受到的太阳辐射热量和地球散失的长波辐射热量会达到平衡，形成地球上的平衡温度，即目前地球的平均气温。大气由许多气体组成，其中，氮、氧占了总体积的99，但主要影响温室效应的却是众多的微量气体，这些气体可以让太阳短波辐射自由通过，同时吸收地面发生的长波辐射，因此，当它们在大气中的浓度增加时，就会加剧“温室效应”，引起地球表面和大气层下沿温度升高。这些气体就被称为“温室气体”。它们主要有二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、一氧化氮等。引起气温变化的因子是多方面的，可分为自然因子和人为因子。自然因子包括太阳活动、陆地形态变化(如火山爆发)、地表反照率变化(如冰雪层、沙漠地、植被覆盖区和水面地表等反照率有明显差异)等；人为因子指人类社会活动对气候的影响，如城市化、森林砍伐、过度放牧、土地不合理利用，以及由于工业化引起的大气中二氧化碳和其他微量气体浓度的变化等。气候变化本身又可分为长期气候变化和短期气候变化。自然因子在短期内的变化是不显著的，而人为因子如二氧化碳和其他微量气体浓度的持续增加，会对短期气候尤其是区域性气候变化带来较显著的影响。目前，国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。从长期气候数据比较来看，在室温和二氧化碳之问存在显著的相关关系，在未来的气候变化中，二氧化碳的贡献率仍然很大。在过去的一个世纪里，全球表面平均温度已经上升了0306，全球海平面上升了l025cm。许多学者的预测表明，到21世纪中叶，世界能源消费的格局若不发生根本性变化，大气中的二氧化碳的浓度将达到560gg，地球平均温度将有较大幅度的增加。气候变暖产生的后果是严重的，也是无法挽回的，近年来世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大的经济损失。全球变暖对生态系统的影响主要体现在以下几个方面：第一，在能量供求方面，多数能量需求都在温带地区的发达国家，这些国家大部分能量都用于取暖和降温，所以，气温的变化影响着能量的需求。能量需求最大的地区一般是在年均218之间的等温线上，取暖的最大用量在年均l0的等温线附近。由于大气层环流能大量改变气候，使各地的降雨量、温度发生明显的变化。第二，气候变暖的两个最严重的后果是北冰洋飘浮海冰和南极西部冰山的融化。前一结果会大大提高海面温度并使主要气候带北移200km以上，海平面上升，使许多沿海和低洼地区受到淹没。预计如果二氧化碳浓度增加一倍全球将变暖4左右，在过去的l00年间全球海平面升高了l025cm，据预测，今后的l00年间海平面将继续升高大约50cm。第三，世界生物群落的分布主要取决于气候，尤其是温度和降雨。如果二氧化碳导致气候持续几十年变暖，一种生物群落会通过改变顶级结构来适应新的气候条件，从而达到新的平衡，并影响生态系统的物种组成和生物多样化。如果气候显著变化会持续l00年以上，就会演替成一种新的生物群落。气候的长期变化会对热带和北极冻土产生极大影响，在半干旱地区，树木对降雨量减少很敏感。在潮湿的森林里，树木易遭虫害，虫害的侵袭会受温度和降雨的影响。第四，由于沿岸和表层水温升高，造成海洋上升流减少，相应产生表层水体营养不足，可能造成秘鲁、加利福尼亚(美国)、纳米比亚、索马里、毛里塔尼亚沿海捕鱼量的急剧下降。第五，全球变暖可能造成某些疾病发病率的升高。如，血吸虫病、杆状痢疾、钩虫、霍乱，以及热带慢性皮肤传染病雅司病。当然，由于自然病史复杂，疾病还受环境条件的影响，诸如水质、饮食条件、食物卫生、废物处理及经济发展和教育水平的影响。第六，气候变暖将大大影响食物生产的分布和稳定性，农业生产力和贸易都可能受到影响。因为气候变暖会影响多雨地区农业温度与降雨量的相互作用，引起灌溉水利的变化，使北纬地区生长季节延长，加剧虫害对森林和农作物的侵袭等。2资源问题资源问题也和环境问题一样，和每个国家、每个人都有着密切的关系，也属于重大的全球性的问题。由于全世界人口的急剧增长，对自然资源的需求量日益增加，因而自然资源短缺的矛盾将日趋尖锐，如不正确处理势必影响国家的安定和社会的发展，因此资源问题受到全世界范围的严重关注。(1)能源问题能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，像太阳能、风力、水力、蒸气、化石燃料及核能、潮汐能等等均可称为能源。以便于利用的形式提供数量充足而价格合理的能源，是近代工业社会必要的基本条件，可以说每人平均的能源消耗量是衡量现代化国家人民生活水平的主要标准。但必须认识到，人们消耗大量能源的结果，不仅使环境付出了巨大的代价，而且还引起了地球上化石能源供给能维持多久的问题。何况在将来，能源的消耗肯定会更多，能源供应问题必定会愈加追切，而成为人类环境的重要问题之一。当代世界的能源危机，实质是指石油、天然气和煤等化石燃料的危机。随着世界人口的暴涨和平均消费水平的提高，人类对能源的依赖性也更强。现代人每年消耗的自然资源是祖先的九倍。而且，现代人一年中的消费，要比其祖先在一百万年中的消费还多。人类目前消费的能源中95是化石燃料。而且主要是煤、石油和天然气。近年来，人们意识到化石燃料的蕴藏量是有限的，而由于人口增长和消费水平的提高，能源消费量却随之猛增。这样，一方面导致现用能源在短期内可能趋于枯竭，另一方面又使大气污染急剧加重，并带来了酸雨、温室气体排放等一系列新的环境问题。目前全世界以煤为主的化石能源至少还可维持人类二三百年的需要，但如果铀-238中的核能利用技术得到解决，则现在能源可供全世界消耗二三万年；而所谓能源危机的悲观前景也就消失了。但是，可供人类消耗的能源，包括太阳能在内，实际上都是受到当时当地许多具体条件的制约，是不易做到随意供应的。因此，有必要慎重考虑人类在与自然界进行质能转换时，尽量降低不可再生能源的消耗速度；充分利用可再生能源以促进其循环再生；同时减少能源消耗对环境的危害，以达到人类对于自然资源的持续利用。(2)水资源问题水是自然资源的重要组成部分，是所有生物的结构组成和生命活动的主要物质基础。从全球范围讲，水是连接所有生态系统的纽带，自然生态系统既能控制水的流动又能不断促使水的净化和反复循环。因此水在自然环境中，对于生物和人类的生存来说具有决定性的意义。我国水资源总量虽然较多，但人均量并不丰富。水资源的特点是地区分布不均，水土资源组合不平衡；年内分配集中，年际变化大；连丰连枯年份比较突出；河流的泥沙淤积严重。这些特点造成了我国容易发生水旱灾害，水的供需产生矛盾，这也决定了我国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。水利部门调查，我国有测试数据的874条河流中，有l41条河流，近2万千米的河段受到严重污染；全国27条主河流中有15条受到比较严重的污染。据统计，全画鱼虾绝迹的河长达2400km，湖泊数量在30年间减少了543个，并且部分湖泊富营养化严重，每年由于水生态环境系统破坏，造成淡水鱼损失达8万吨。随着人口增长和经济的发展，如果不采取进一步措施，排入江河湖泊的污染物将进一步增加，这会降低水资源的利用，加重水资源短缺，因此，要重视水资源的保护和利用。(3)生物资源问题生物资源是自然环境的有机组成部分，具有再生的性质，能够根据自身的遗传特点不断繁殖后代，以更新种群、延续种族。但是任何生物的繁殖必须满足其必要的条件，人们要永续利用生物资源，必须保护生物及其再生条件，如果采取掠夺式的过度索取，资源将会受到破坏，甚至难以恢复。因此，要利用必须保护，保护是为了更合理的利用。可以说人类生活的一切需要，包括衣、食、住、行等都离不开生物资源。另外，生物资源还提供多种工业原料，药用生物资源与人类卫生保健事业有密切的关系。生物资源除直接和人类生活以及生产建设有关以外，在保持生存环境的稳定，维护自然生态平衡中起着重要的作用。例如，森林在维护人类的生存环境和改善陆地的气候条件上起着重大而不可取代的作用。具体地说，森林的生态效益有涵养水源、保持水土、防风固沙、保护农田、净化大气、防治污染等。毫不夸张地说，森林的生态效益(或称环保价值)大大超过它的直接产品的价值。据统计，日本有森林375亿亩，森林覆盖率占国土面积的68。在一年内贮存水量为2300亿吨，防止土壤流失量57亿立方米，林内栖息鸟类有8100万只，森林提供氧气5200万吨。按规定单价计算，其总价值相当于日本l972年全国的经费预算。芬兰森林环保价值为53亿马克，而木材价值不及其l3。美国的某些地区森林的环保价值为其木材及林副产品价值的3倍。由于多种原因，世界各地生物的栖息环境受到破坏，生物物种明显减少，因而引起国际社会的普遍关注。由国际与自然资源保护同盟、联合国环境规划署和世界野生生物基金会等组织编写出版的世界自然资源保护大纲，明确提出保护生物多样性的任务。生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。生物多样性是种内遗传多样性和物种多样性的复合体系，它们包括数以百万计的动物、植物、微生物物种和它们所拥有的基因，是人类赖以生存和发展的各种生命资源的总汇，是未来农业，医学和工业发展生命资源基础。有鉴于此，保护生物多样性的问题受到我国政府的重视，并建立了相应的组织，编写出版了中国自然保护纲要。并积极参与国际合作，履行国际公约，推动了自然保护事业的发展。在我国，生态资源问题重点体现在以下几个方面：森林资源我国森林面积为13370×104hm2，覆盖率为1392，森林类型众多，拥有各类针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林和热带林，以及它们的各种次生类型。在这多种类型的森林中，栖息着丰富多样的野生动物。据统计，我国有6347种脊椎动物，其中哺乳类581种，鸟类l244种，两栖类284种，爬行类376种，它们大部分栖息在森林中或林缘。这些动物中，许多为我国特有或主要分布在我国，如全世界有雉类276种，我国就有56种，占20，其中19种为我国所特有。其他如大熊猫、金丝猴、白唇鹿、羚羊、毛冠鹿等动物也为我国所特有。但是我国的森林生物多样性也正在受到各种威胁，这主要是由于毁林开荒、森林火灾、森林病虫害以及环境污染所造成的酸雨危害等诸多因素造成的。同时，栖息地碎裂化也直接影响森林野生动物生存。据中国林业部与世界野生动物基金会在19861988年联合调查，大熊猫栖息地不断缩小，与20世纪70年代相比，大熊猫分布区由45个县减少到34个县，栖息地面积减少了11×104km2，且变成不连续分布。栖息地分离、破碎，将大熊猫种群分离切割成24个亚群体，造成大熊猫近亲繁殖，致使遗传狭窄，种群面临直接威胁。显然，非法猎捕野生动物、药材和经济作物的过度采集也是森林多样性受威胁的重要原因。草原的利用我国草原面积约32×108hm2，约为现有耕地面积的3倍，在各类土地资源中占首位。根据地貌、水热条件和植被类型的区域差异，我国草原的基本生态类型可划分为：草甸草原类、干旱草原类、山地草丛类、荒漠草原类、疏林草原类、灌丛草原类、沼泽草甸类等。各种天然草地类型都具有独特的自然景观和动植物区系。我国草原的不合理开发和利用，已经对野