《环境生物学》论文 - 环境生态学的进展与展望

1、环境生态学的进展与展望摘要:通过简述环境问题的产生与发展, 提出了“可持续发展”战略。 而环境问题和生 态问题制约着社会的可持续发展, 因此为了解决生态问题, 保证社会的可持续发展, 人们对 环境生态学的研究越来越重视, 对它的发展趋势越来越关注。 本文对现阶段环境生态学研究 领域进行了综合分析和论述, 总结了现在环境生态学的研究进展, 并展望了未来环境生态学 研究方向 。关键词:环境问题 环境生态学 可持续发展 生物监测 生物净化 保护生态学环境是以人类为主体的外部世界,是人类赖以生存和发展的基本条件和物质基础 1。 人类是环境发展到一定阶段的产物, 同时又是环境的改造者。 人口的增加使得人

2、类的生活活 动对环境的影响越来越大, 科技的发展使得人类的生产活动对环境的影响越来越大, 继而人 类与环境的关系发生了巨大的变化, 从依赖环境到利用环境, 再到改造环境, 由人类活动造 成的环境问题也越来越明显和突出。 环境问题分一般可以分为两大类, 一类是由人类向自然 环境过度排放而引起的环境污染,如气候变暖、臭氧层破坏、酸雨、有毒物质污染等,另一 类是因人类对自然资源过度索取而引起的生态破坏,如植被破坏、水土流失、土壤沙漠化、 资源缺乏等。一、 环境问题的产生与发展人类社会处于农业文明阶段时, 人类采取刀耕火种的耕作方式, 对环境的影响是局部的 暂时的,并没有影响到自然生态系统的恢复能力和

3、正常功能,因此造成的环境问题不严重, 没有危害到人类和生物的生存和发展。人类社会处于工业文明阶段时, 科技的发展改变了人类的生产力和生产方式, 对环境的 影响大大增强。例如 18世纪后半叶开始,第一次产业革命发生,人类进入了蒸汽机时代, 在工业生产过程中向环境排放污水、废气、废渣,这个时期环境问题主要表现是环境污染, 但当时的环境污染还没有引起大多数人的高度注意和重视。 19世纪 30年代以后,第二次产 业革命发生, 人类进入了电气时代, 这个时期环境问题主要表现是生态破坏, 原因是大规模 的开发严重破坏了生态系统乃至生物圈的结构和功能, 降低了其自净能力和恢复能力。 此外 与大工业相伴而来的

4、都市化、 工业化、 城市化引发了许多环境问题, 使人类的生存环境进一 步恶化。 从 20世纪 30年代的比利时马斯河谷事件开始, 震惊世界的环境八害事件相继发生, 人类安全受到了威胁,经济发展受到了影响。到了 20世纪 50年代,环境问题成为全球性重大问题,如 1962年美国生物学家R卡逊 写的科普作品寂静的春天,描述了滥用化学农药造成的生态破坏。 1972年瑞典斯德哥 尔摩召开了第一次人类环境会议,认识到当前环境污染问题的严重性。 70年代下半期以后, 人们认识到环境问题不再仅仅是排放污染物所引起的人类健康问题, 还包括自然保护和生态 平衡,以及维持人类生存的资源问题 2。人类针对复杂的日益

5、恶化的环境问题进行深刻反 思,提出了可持续发展战略。可持续发展是社会、经济、人口、资源、环境的协调发展和全 面发展, 以保护自然资源和自然环境为基础, 改善人类生活环境和提高人类生活质量为目的, 呼吁人们改弃传统的高消费、高增涨、高污染的生产方式,采用清洁生产、 生态养殖的生产 方式 3。目前困扰中国环境的十大问题分别是:1, 大气污染问题2, 水环境污染问题3, 固体废弃物污染问题4, 土地荒漠化和沙灾问题目前 , 中国国土上的荒漠化土地已占国土陆地总面积的 27.3%,而且 , 荒漠化面积还以每 年 2460平方公里的速度增长 . 中国每年遭受的强沙尘暴天气由 50年代的 5次增加到了 9

6、0年代的 23次 . 土地沙化造成了内蒙古一些地区的居民被迫迁移他乡 .5, 水土流失问题中国全国每年流失的土壤总量达 50多亿吨 , 每年流失的土壤养分为 4000万吨标准化肥 (相当于全国一年的化肥使用量 . 自 1949年以来 , 中国水土流失毁掉的耕地总量达 4000万亩 , 这对中国的农业是极大损失 .6, 旱灾和水灾问题20世纪 50年代中国年均受旱灾的农田为 1.2亿亩 ,90年代上升为 3.8亿亩 .1972年黄 河发生第一次断流 ,1985年后年年断流 ,1997年断流天数达 227天 . 有关专家经调查推测 :未 来 15年内中国将持续干旱 . 而长江流域的水灾发生频率却明

7、显增加 ,500多年来 , 长江流域共 发生的大洪水为 53次 , 但近 50年来 , 每三年就出现一次大涝 ,1998年的大洪水造成了巨大的 经济损失 .7, 生物多样性破坏问题中国是生物多样性破坏较严重的国家 , 高等植物中濒危或接近濒危的物种达 4000-5000种 , 约占中国拥有的物种总数的 15%-20%,高于世界 10%-15%的平均水平 . 在联合国 国际濒危 物种贸易公约列出的 640种世界濒危物种中 , 中国有 156种 , 约占总数的 1/4.中国滥捕乱 杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重 , 屡禁不止 .8, WTO与环境问题中国加入 WTO 将面临两方面新

8、的环境问题 . 一方面是国际上的 " 绿色贸易壁垒 ". 由于中 国目前的环境标准普遍低于发达国家的标准 , 中国的食品 , 机电 , 纺织 , 皮革 , 陶瓷 , 烟草 , 玩具 , 鞋业等行业的产品将在出口贸易中受到限制 . 另一方面 , 由于国际市场对中国的矿产 , 石材 , 药用植物 , 农产品 , 畜牧产品的大量需求 , 可能会加重中国的生态 , 环境和自然资源的破坏 . 同 时 , 中国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和大量的国外工业废物 " 来料加工 " 的地点 , 这将极大地加重中国的环境问题 .9, 三峡库区的环境问题三峡工程是中国

9、目前正在实施的巨大的水利工程 . 该工程于 2003年开始发电 . 三峡建成 后对地质环境 , 水资源环境 , 生态环境 (涉及库区两岸和整个上游地区 的影响 , 以及如何有效 防治库区污染是目前摆在三峡建设者面前的大课题 . 三峡工程已成为世界瞩目的环境问题 . 10, 持久性有机物污染问题二 、环境生态学的研究对象、目的、任务环境生态学,是指以生态学的基本原理为理论基础,结合系统科学、物理学、化学、仪 器分析、 环境科学等学科的研究成果, 研究生物与受人干预的环境相互之间的关系及其规律 性的一门科学。从学科发展上看,环境生态学的理论基础是生态学,它由生态学分支而来, 但同时又不同于生态学。

10、 从学科体系上看, 环境生态学是环境科学的组成部分, 但按现代生 态学的学科划分,它又是应用生态学的一个分支, 目前尚处于发展、完善阶段。环境生态学 是个新兴的、综合性很强的学科,是一门运用生态学理论,研究人为干扰下,生态系统内在 的变化机制,规律和对人类的反效应,寻求受损生态系统恢复,重建和保护对策的科学。1、环境生态学的研究对象环境生态学的研究对象是污染的环境对整个生态系统 (以生物为主 的影响。 它是研究 生态系统中的生物与污染的环境两者之间作用与反作用、 对立与统一、 相互依赖与相互制约、 物质的循环与代谢等一系列相互作用的规律, 以及支配这些规律的内在机理。 生命系统与人 为干预的环

11、境系统两者之间的相互作用, 可以表现为各级水平, 所以, 环境生态学的研究对 象既包括从宏观上研究环境中污染物和人为干预的环境对生物的个体、 种群、 群落和生态系 统产生影响的基本规律, 也包括从微观上研究污染物和人为干预的环境对生物的分子、 细胞 和组织器官产生的毒害作用及其机理。环境生态学研究重点是环境污染的生态学原理和规 律、环境污染的综合治理、自然资源的保护和利用、废弃物的能源化和资源化技术,2、环境生态学的研究目的环境生态学的研究目的是指导人与自然、 资源与环境的协调与发展, 改善不断恶化的生 态环境,达到资源的永续利用,促进经济、环境和社会的可持续发展3、环境生态学的研究任务环境生

12、态学是一门新兴的边缘学科, 其内容和体系尚在不断地发展之中, 其研究内容主 要包括以下几个方面:(1自然资源的合理利用与保护。 (2环境污染的生物效应。 (3环 境污染的综合治理。 (4环境污染的监测与评价。 (5环境污染对生态系统的结构与功能 的影响。三、 环境生态学的研究进展环境问题和生态问题制约着社会的可持续发展, 因此为了解决环境问题和生态问题, 保 证社会的可持续发展, 人们对生态学、 环境学、 环境生物学和环境生态学等相关学科的研究 越来越重视, 对它们的发展趋势越来越关心。 环境生态学作为环境科学的一门重要分支学科, 其研究内容及其发展趋势是值得我们关注的。 总体上来说, 环境生

13、态学的发展趋势是充分利 用生态学原理和生物技术, 在环境质量的监测和评价、 环境污染的净化和治理、 自然资源的 开发和利用等几个方面进行研究,进一步认识环境问题, 解决环境问题,控制环境污染,由 污染治理转向污染控制,由后治理转向先预防,以“清洁生产”代替 “末端治理”。例如 在一些反应过程中采用高效率、 无污染的生物酶制剂代替化学催化剂, 提高反应效率, 减少 副产品对环境的压力和污染。目前的的进展主要表现在以下几个方面:1、生态毒理学的研究生态毒理学是研究环境压力对生态系统的种群和群落的生态学和毒理学效应, 有毒物质 的转移途径, 以及有毒物质与环境相互作用的规律。 生态毒理学是由化学、

14、生态学和毒理学 等学科交叉而发展起来的。 20世纪 70年代化学品毒性生物测试得到快速发展,建立了生物 个体、种群的毒性试验标准。 70年代后期发展的群落效应研究应用了微宇宙法研究了化学 品在环境的迁移、转化、降解和归宿。 80年代运用发光菌对污染物标记的方法将污染物的 生物监测推向了标准化和商品化。 目前又发展了分子生态毒理学或生物标志物的研究, 其特 点是采用现代分子生物技术研究污染物及代谢产物与细胞内大分子包括蛋白质、 核酸、 酶的 相互作用,找出作用的靶位或靶分子,并揭示其作用原理,从而对在个体、种群、生态系统水平上的影响作出预报。 总之, 环境生物学正向宏观和微观两个方向发展。 在宏

15、观领域主要 研究对象已经由个体、 种群和群落转移到生态系统和景观生态。 在微观领域, 则采用分子生 物学、 细胞学、 遗传学、生理学等生物学方法和技术,研究污染物及其代谢产物与生物大分 子及细胞的相互作用,以及与生物遗传和代谢的关系,揭示其作用原理,从而对在个体、种 群、生态系统水平上的影响作出预报。2、环境污染的生物净化环境污染的净化方法有物理方法、 化学方法和生物方法, 其中生物方法是最重要的, 也 是最常用的污染处理方法。 目前废水生物处理技术发展趋势主要体现在如下几个方面:开 发各种具有高生物浓度、 高传质速度的反应器, 以及高负荷条件下的运转方式。 将好氧与 厌氧过程在同一反应器中进

16、行, 明显改进生物去除难降解物质和氮、 磷营养物质的能力, 提 高生物去除污染物的能力。 微生物的悬浮生长和附着生长相结合, 以维持微生态系统中的 生物多样性。 研究开发对高浓度有机废水、 生物难降解物质、 氮磷营养物质等能有效去除 的新工艺和新方法。3、环境生物技术的发展环境生物技术是指应用于认识环境问题和解决环境问题过程的生物技术, 主要涉及到环 境质量的监测、 评价、 控制以及环境污染的净化、 处理过程中的生物学方法和技术的发展和 应用,即包括环境质量监测与评价的生物技术和环境污染净化与处理的生物技术。环境质量监测与评价的的生物技术发展趋势:在环境中低浓度污染和沉积物中污染物 的研究方面

17、, 除了继续根据具有指示种、 耐污种、 敏感种特点的生物来监测环境质量的变化 外, 还可以针对一些生物对环境污染很敏感的现象, 因此可以利用生物传感器监测其形态指 标、行为指标、生理指标、生化指标等的变化,为发现污染起到警报作用。目前,生物传感 器的应用已向微型化、智能化和专业化方向发展。环境污染净化和受损环境修复的生物技术发展趋势:利用基因工程、 细胞工程、 酶学 工程和发酵工程改变微生物的遗传特性, 使之能够适应各种被污染的环境, 并以污染物作为 营养物质,将污染物进行分解和转化,从而进一步提高了微生物降解污染物的能力。此外, 自 50年代开始研究的生态工程,如污水稳定塘处理、土地处理、固

18、体废弃物处理方法和技 术在环境污染处理方面起到很大作用,对土地、湿地、湖泊、 河流的生态系统进行修复与重 建。4、保护生态学保护生态学包括自然保护生物学和恢复生态学。 自然保护生物学目前已经由珍稀物种及 其栖息地保护发展到生物多样性,包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性的保护。 在自然保护技术和措施方面, 已经由自然保护区的建立发展到生物圈保护区的建立。 而恢复 生态学则研究生态系统的退化机制、 物种进入和生长及群落聚集过程的限制因子、 群落结构 与生态系统功能之间的关系,制定生态系统的恢复方案。四、环境生态学的研究方向1. 从静态的结构研究到动态的功能研究;2. 从描述现状的定性研究到预报未来的定量研究;3. 野外调查和室内实验相结合;4. 宏观研究和微观研究相结合;5. 生物学与地理 , 化学 , 物理和数学互相渗透;6. 运用自动化测试 , 计算机和遥感技术等现代化实验手段;7. 开展国际协作;8. 环境生态学与生态学的区别;9. 以人为中心来