第15章-环境保护与可持续发展 全球变化

第

十五

章环境保护与可持续发展第一节全球变化目前地球上在进行什么样的过程？例子全球气候变化酸雨污染及有毒物质扩散生物污染扩散这些是如何发生的？是什么推动力在他们后面？全球变化的原因这些改变背后的推动力是什么

人类本身！

土地覆盖—大气的相互作用

生物地球化学大气化学水与能量

生物多样性

生态系统的结构与功能物种与基因多样性土地覆盖的破碎化

可持续性问题

土壤利用与侵蚀速率土壤养分的保持水资源利用农业–生态潜力/承载容量农村规划/环境与发展国家与国际政策对全球气候变化的响应

对气候变化的土地敏感性减缓气候变化的土地利用综合建模与评价

全球变化专题性研究中所需的信息全球气候变化气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环境问题提了出来。80年代，随着对人类活动和全球气候关系认识的深化，随着几百年来最热天气的出现，这一问题开始成为国际政治和外交议题。1992年联合国里约环发大会上，通过并开放签署《气候变化框架公约》。气候变化问题直接涉及经济发展方式及能源利用的结构与数量，正在成为深刻影响21世纪全球发展的一个重大国际问题。

全球气候变化全球气候变化1950－1995年全世界化石燃料燃烧产生的碳排放量

全球气候变化序号国家二氧化碳排放量（百万吨）人均排放量（吨）1美国488119.132中国26682.273俄罗斯210314.114日本10938.795德国87810.966印度7690.887乌克兰61111.728英国5669.789加拿大41014.9910意大利4087.0311法国3626.3412波兰3428.2113墨西哥3333.7714哈萨克斯坦29817.4815南非2907.29全球气候变化—影响和危害

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，给各国造成了巨大经济损失。发展中国家抗灾能力弱，受害最为严重，发达国家也未能幸免于难，1995年芝加哥的热浪引起500多人死亡，1993年美国一场飓风就造成400亿美元的损失。80年代，保险业同气候有关的索赔是140亿美元，1990到1995年间就几乎达500亿美元。这些情况显示出人类对气候变化，特别是气候变暖所导致的气象灾害的适应能力是相当弱的，需要采取行动防范。

厄尔尼诺现象

厄尔尼诺在西班牙语中意为“圣婴”，主要指太平洋的热带海洋和天气发生异常，使整个世界气候模式发生变化，造成一些地区干旱而另一些地区又降雨量过多。这种气候现象通常在圣诞节前后开始发生，往往持续好几个月甚至1年以上，影响范围极广。

海平面上升影响农业和自然生态系统

加剧洪涝、干旱及其他气象灾害

影响人类健康全球气候变化—影响和危害20,000yearsago2200?(+5meters)

Ecologicaleffectsofenvironmentalchange:riseinsealevel

控制气候变化的国际行动和对策1992年联合国环发大会通过《气候变化框架公约》1997《京都议定书》

2009年丹麦首都哥本哈根世界气候大会2010年墨西哥坎昆大会控制气候变化的国际行动和对策从当前温室气体产生的原因和人类掌握的科学技术手段来看，控制气候变化及其影响的主要途径是制定适当的能源发展战略

从各国政府可能采取的政策手段来看，一是实行直接控制，包括限制化石燃料的使用和温室气体的排放，限制砍伐森林；二是应用经济手段，包括征收污染税费，实施排污权交易（包括各国之间的联合履约），提供补助资金和开发援助；三是鼓励公众参与，包括向公众提供信息，进行教育、培训等。

控制气候变化的国际行动和对策从今后可供选择的技术来看，主要有节能技术、生物能技术、二氧化碳固定技术等。面对全球气候变化问题，发达国家己把开发节能和新型能源技术列为能源战略的重点。到90年代，美国能源部已把开发高效能源技术和减排温室气体列为中心任务，致力于开发各种先进发电技术及其他面向21世纪的远景能源技术。

皮肤癌和白内障患者增加，损坏人的免疫力，使传染病的发病率增加。破坏生态系统

过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。

臭氧层破坏和损耗臭氧层破坏和损耗消耗臭氧层物质消费趋势

人类的生存离不开其他生物。地球上多种多样的植物、动物和微生物为人类提供了不可缺少的食物、纤维、木材、药物和工业原料。它们与其物理环境之间相互作用所形成的生态系统，调节着地球上的能量流动，保证了物质循环，从而影响着大气构成，决定着土壤性质，控制着水文状况，构成了人类生存和发展所依赖的生命支持系统。物种的灭绝和遗传多样性的丧失，将使生物多样性不断减少，逐渐瓦解人类生存的基础。

生物多样性减少寒武纪：包括许多三叶虫在内，总科数达50%泥盆纪：包括无颌类、盾皮类和许多三叶虫类动物，总科数达30%二叠纪：包括超过95%的海洋物种在内，总科数达50%；众多的树种、两栖类，大多数苔藓动物和腕足动物，所有三叶虫三叠纪：包括许多爬行动物和海洋软体动物，总科数达35%白垩纪：爬行类（恐龙）、包括有孔动物和软体动物在内的许多海洋物种更新世：大型哺乳类和鸟类从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度或许是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。在1600－1950年间，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍。自1600年以来，大约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850到1950年间，鸟类和哺乳动物的灭绝速度平均每年一种。90年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的一个结论是：在可以预见的未来，5％至20％的动植物种群可能受到灭绝的威胁（见表2－7）。国际上其他一些研究也表明，如果目前的灭绝趋势继续下去，在下一个25年间，地球上每10年大约有5－10％的物种将要消失。生物多样性减少生物多样性的丢失

和遭受到的威胁Homeothermslooseheattotheenvironment?也有人认为目前是物种最多的时候

-以前没有发现(认知水平);-新的物种是适应环境的结果,对人类的生存可能不利.

受威胁物种的现状

灭绝濒危渐危稀有未定全球受威胁总数植物384332530226749559819078鱼类23811358321343两栖类299201050爬行类2137394132170无脊椎动物982212341886141355鸟类113111671226241037哺乳类831721413764497拥有全球50％物种的栖息地的热带雨林，比原有面积减少一半；温带森林1/3已被砍伐；温带雨林已成为濒危生态系统；澳大利亚、新西兰、美国加利福尼亚的湿地已消失一半；亚洲、拉丁美洲、西非的红树林损失严重，印度、巴基斯坦、泰国至少有3/4的红树林受到损害。在中国，2000年前森林覆盖率达50％，现在只约有13.8％。热带森林大部分被橡胶园和热带作物园取代，老龄的落叶阔叶林已消失，现存的主要为中龄的次生落叶阔叶林，常绿阔叶林是生物物种最丰富的一个森林类型，同样遭到严重破坏，保存较好的呈片断化分散在不同的山地上的。

由于过渡放牧，退化草场占可利用草场面积的1/4，由于各种原因引起的土地沙化面积达1.26亿公顷。

土地利用模式的改变使物种栖息地斑块化，造成了许多交错带，产生了边界效应(edgeeffect)，引起生物多样性的变化。

我国内蒙古草原过去放牧时85亩一头羊，目前是8亩一头羊！

CCTV2004.5.现今大熊猫地理种群的分布关键地区的丢失：灭绝的热点地区热带雨林中有14个：另外4个在地中海生物圈中金狮狨

GoldenLionTamarin物种灭绝的原因

类群每一种原因的%生境消失过渡开发物种引进捕食控制其它还不清楚哺乳类1923201136鸟类2011220237爬行类532420021鱼类354300448土地荒漠化各大洲荒漠化况

土地总面积（万平方公里）退化面积和比例（万平方公里）（％）非洲1432.591045.8473.0亚洲1881.431341.7071.3澳洲701.21375.9253.6欧洲145.5894.2864.8北美洲578.18428.6274.1南美洲420.67305.8173.7森林植被破坏

按地区统计的全球森林现状90

地区森林及其他林地（百万公顷）年变化量（千公顷）人均森林（公顷）森林占土地比例工业地区2064-791.127欧洲195+1910.327前苏联942＋512.235北美749－3171.725亚洲大洋洲178－40.59发达国家

发展中国家3057－98740.526非洲1137－28280.98亚太660－9990.219拉美和加勒比1260－60472.248所有地区5120－99530.627林败水成灾。毁林无疑是“砸锅买铁”，吃子孙饭。应“治水先治山，治山先治林”

不能再砍了！

水资源危机和海洋资源破坏

世界各洲水资源开采量95

总量（立方公里）人均占有（立方米）年开采量（立方公里）人均开采量（立方米）部门开采量（％）生活工业农业非洲3996.05488145.141997588欧洲6234.68576455.29626145531北美洲6443.715369608.44145194249中美洲

南美洲9526.029788106.21332182359亚洲*13206.738191633.855426985大洋州1614.35654316.7358664234世界**41022.071763240.0064582369酸雨污染主要发达国家二氧化硫和氮氧化物排放情况万吨

二氧化硫氮氧化物

198019901993198019901993美国237821062062214721372100英国490375319240273235德国

563390

303290加拿大464333303196200194法国335120122165149152日本12688

162148

意大利321168

159204

西班牙338221

95125

前苏联1280893

317441

(欧洲部分)

波兰410321273

128112世界化石燃料燃烧排放的

二氧化硫（1950－1993）

自然生态环境的破坏

森林植被破坏严重土地占用、污染、流失、沙化农业生态受到严重干扰

人口问题

人口问题

人口问题

世界和我国人口的增长

地球上的人口正以前所未有的速度急剧增长。预计到2000年，世界人口完全可能突破60亿大关。而到2803年，世界总人口将达天文数字中国人口密度分布图人口增长的影响

对土地资源的压力对能源需求的压力对水资源的压力降低生活水平城市中风沙迷漫

城市环境污染

宁夏陕山西河南西内蒙古北京河北内蒙古北京河北山东苏江韩国日本蚕食耕地埋压村庄道路加剧贫困北京建筑工地裸土风沙灾害加剧人起主导作用天

气候干燥多大风

地

表层富沙土

生

天然植被衰退人工植被错季人经济落后穷—垦—穷70’1560km2/年80’2100km2/年90’2400km2/年沙化土地

局部治理整体恶化风沙灾害形势严峻

沙化

1.58亿亩草地150万亩林地埋压

2.4万个村庄1400公里铁路3万公里公路5万多公里的灌渠沙害

年损失540亿元生态损失难以估计93.5.5黑风暴

116人丧生264人受伤直接损失5.6亿元滥牧草地沙化过程10年植被恢复与重建历程

20-30年滥垦滥采封育保护合理利用流沙固定飞播、种草退耕还林草农田防护林带

美国大平原地区农田土壤风蚀防治条带耕作风障小麦秸秆还田（一）国外经验与教训澳大利亚沙区利用经验林地封育保护

舍饲畜牧业风能利用草地动态监测以色列沙区集约化节水农业集水农业地膜覆盖咸水灌溉的花卉产业节水灌溉型人工草地以色列沙区植被建设与防护体系灌木防护体系稀树草原化工程集水造林防护林建设前苏联(现中亚五国和俄罗斯)的"世纪工程"背景行动后果启示改造沙漠建造长绒棉基地咸海每年蒸发掉500亿方水换取150万吨优质棉花50年代引阿姆河水建造卡拉库姆运河咸海流域水浇地620万公顷产棉800多万吨区域盐碱化，产量急剧下降“白风暴”(含盐分的风暴)增多咸海面积缩小干旱区大规模区域性调水工程土地开发导致生态灾难非洲萨哈尔带的"打井援助计划"背景行动后果启示70年代萨哈尔干旱国际社会广泛关注发展畜牧解决人畜饮水国际资助6.25亿美元钻出大量深水井建立固定的生活区由游牧转为定居同心圆状的土地沙化绿色植物丧失国际组织1987年中止了该计划

在半干旱干旱地区人畜高度集中导致土地沙化

节水：比传统方法节约70-80%成活率高：造林成活率达到85-90%以上新疆绿洲外围流动沙丘节水造林配套技术荒漠绿洲生态农业模式草方格沙障和田绿洲衬膜水稻沙漠葡萄园宁夏广夏（银川）模式－治沙工程产业化沙丘

葡萄园葡萄酒发酵厂麻黄基地内蒙科尔沁沙地立体开发沙地樟子松

庭院生态经济模式开沟造林防风保水

沙地农田防护林体系

中国生态环境状况总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。

水土流失严重沙漠化迅速发展

草原退化加剧森林资源锐减

生物物种加速灭绝

地下水位下降，湖泊面积缩小

水体污染明显加重

大气污染严重

废渣存放量过大，垃圾包围城市环境污染向农村蔓延

生态指标恶化

中国生态环境状况水土流失严重

建国初期，全国水土流失面积为116万平方公里。据1992年卫星遥感测算，中国水土流失面积为179.4万平方公里，占全国国土面积的18.7%。中国水土流失特别严重的地区（从北到南）主要有：西辽河上游，黄土高原地区，嘉陵江中上游，金沙江下游，横断山脉地区，以及部分南方山地丘陵区。

中国生态环境状况水土流失严重

建国初期，全国水土流失面积为116万平方公里。据1992年卫星遥感测算，中国水土流失面积为179.4万平方公里，占全国国土面积的18.7%。中国水土流失特别严重的地区（从北到南）主要有：西辽河上游，黄土高原地区，嘉陵江中上游，金沙江下游，横断山脉地区，以及部分南方山地丘陵区。

中国生态环境状况沙漠化迅速发展

中国是世界上沙漠化受害最深的国家之一。北方地区沙漠、戈壁、沙漠化土地已超过149万平方公里，约占国土面积的15.5%。80年代，沙漠化土地以年均增长2100平方公里的速度扩展。近25年共丧失土地3.9万平方公里。目前约有5900万亩农田，7400万亩草场，2000多公里铁路以及许多城镇、工矿、乡村受到沙漠化威胁。

中国生态环境状况草原退化加剧中国生态环境状况70年代，草场面积退化率为15%，80年代中期已达30%以上。全国草原退化面积达10亿亩，目前仍以每年2000多万亩退化速度在扩大。由于草原退化，牧畜过载，牧草产量持续下降。

森林资源锐减

中国许多主要林区，森林面积大幅度减少，昔日郁郁葱葱的林海已一去不复返。全国森林采伐量和消耗量远远超过林木生长量。若按目前的消耗水平，绝大多数国营森工企业将面临无成熟林可采的局面。森林赤字是最典型的生态赤字，当代人已经过早过多地消耗了后代人应享用的森林资源。

中国生态环境状况生物物种加速灭绝

中国的植物物种中约15-20%处于濒危状态，仅高等植物中濒危植物就高达4000-5000种。近30多年来的资料表明，高鼻羚羊、白鳍豚、野象、熊猫、东北虎等珍贵野生动物分布区显著缩小，种群数量锐减。属于中国特有的物种和国家规定重点保护的珍贵、濒危野生动物有312个种和种类，正式列入国家濒危植物名录的第一批植物有354种。

中国生态环境状况地下水位下降，湖泊面积缩小

多年来，由于过分开采地下水，在北方地区形成8个总面积达1.5万平方公里的超产区，导致华北地区地下水位每年平均下降12厘米。1949年以来，中国湖泊减少了500多个，面积缩小约1.86万平方公里，占现有面积的26.3%，湖泊蓄水量减少513亿立方米，其中淡水量减少340亿立方米。

中国生态环境状况水体污染明显加重

据1987年典型城市监测调查，有42%的城市饮用水源地受到严重污染；63%的城市受到不同程度的污染。在调查的532条河流中，有82%的河流受到不同程度的污染。全国约有7亿人口饮用大肠杆菌超标水，约有1.7亿人饮用受有机物污染的水。

中国生态环境状况大气污染严重

中国大气污染属于煤烟型污染，北方重于南方；中小城市污染势头甚于大城市；产煤区重于非产煤区；冬季重于夏季；早晚重于中午。目前中国能源消耗以煤为主，约占能源消费总量的四分之三。煤是一种肮脏能源，燃烧产生大量的粉尘、二氧化碳等污染物，是中国大气污染日益严重的主要原因。近年来，被称为“空中死神”的酸雨不断蔓延，不仅影响中国大陆，而且也影响港澳和邻近国家。中国生态环境状况废渣存放量过大，垃圾包围城市

中国废渣年产生量已超过5亿吨，处理能力赶不上排放量。1988年全国积存量为66亿吨，人均6吨废渣。据统计，全国城市生活垃圾为6000万吨/年，比10年前增加了一倍。在380个城市中，至少有三分之二的城市处在垃圾包围之中。仅北京三环、四环路之间就有50米以上的垃圾山4500多座。

中国生态环境状况环境污染向农村蔓延

乡镇企业迅速发展成为农村工业化的重要方向，以及二元经济结构向现代经济结构转变的中介。与此同时，也给农村带来生态环境更大范围的污染，对农业资源、矿产资源造成更为严重的浪费。1978年以前，农村环境污染主要是化肥、农药等，1978年以后乡镇企业成为农村主要污染源。

中国生态环境状况人口压力:中国现代人口数量异常迅猛增长，既成为中国现代化进程的最大障碍，又成为中国生态环境的最大压力。迫于生存，人们毁林开荒，围湖造田，乱采滥挖，破坏植被，众多人口的不合理活动超过了大自然许多支持系统的支付能力、输出能力和承载力。

中国生态环境面临的三大压力工业化压力:中国发动工业化时间晚，发展起点低，又面临赶超发达国家的繁重任务，不仅以资本高投入支持经济高速增长，而且以资源高消费、环境高代价换取经济繁荣，重视近利，失之远谋；重视经济，忽视生态，短期性经济行为为中国生态环境带来长期性、积累性后果。

中国生态环境面临的三大压力市场压力:中国正处在市场经济转型过程中。市场经济本身会产生许多外部经济效应或者外部不经济效应，环境污染就是最明显的例子。

中国生态环境面临的三大压力当代中国环境问题之一

——环境污染

大气污染水污染

固体废物污染噪声污染当代中国环境问题之二

——生态恶化

森林资源贫乏

草地退化严重

耕地质量下降

荒漠化现象严重生物物种减少

当代中国环境问题之三

——自然灾害地震灾害

干旱灾害

洪涝灾害

水土流失灾害滑坡灾害泥石流灾害生物灾害

第二节生物多样性保护一、生物多样性的概念生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性。（一）遗传多样性：指所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息。成因：复杂的起源和多种生物起源重要性：对物种维持和繁衍生命、适应环境、抵抗不良环境与灾害。（二）物种多样性：多种多样的生物类型及种类，强调物种的变异性（三）生态系统多样性和景观多样性1、生态系统多样性：生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富程度。2、景观多样性：与环境和植被动态相联系的景观斑块的空间分布特征。三、生物多样性的空间格局（一）空间分布格局与纬度、海拔、水分分布有关（二）分布格局成因1、地质历史2、岛屿生物地理学理论3、异质种群理论4、最小生存理论5、生物因素6、尺度问题三、生物多样性的测度（一）各种生物多样性指标的测定1、遗传多样性的测定1）种群内的遗传多样性测定：丰富度：同一种群内在一个位点上等位基因的数目。均匀度：一个种群内第i个等位基因的频度

πi=fi/2N

2)Meta-种群内亚种群内遗传多样性的测定Fst=(HT-Hs)/HT2、物种和群落或生态系统水平上生物多样性的测定1）a多样性：用于测量群落内生物种类数量以及生物种类间相对多度的一种测量。

α)物种丰富度：是对一个群落中所有实际物种数目的测量。D=S/N 实际工作中用样本来估计总体，公式如下：D=(S-1)lgNb)Shannon-Wiener指数：

也可表示为：

c)Simpson指数

2)β多样性：用来表示生物种类对环境异质性的反应。a)Whittaker指数

b)Cody指数c)Wilson和Shmida指数

d)Bray-Curtis指数3)r多样性：r多样性高的地区一般出现在地理上相互隔离但彼此相仿的生境中。用于描述生物进化过程中的生物多样性。3、景观生物多样性的测定类似性分析：以种为列、样地为行的数据矩阵进行统计分析。最后将来自于某一景观的实际格局与计算机模拟原始数据而产生的期望格局进行比较。产生的结果为缀块多样性或β多样性在多维梯度上的扩展。（二）快速生态学评估是一套有关生物多样性数据收集和分析的方法。四、濒危生物的评估与分级五、生物多样性的经济价值六、生物多样性就地保护（一）保护区的规划及建立1、保护区的面积；2、保护区的形状；3、破碎化影响4、优先保护对象5、保护区之间的联系6、人为活动的影响（二）自然保护区与持续发展可持续发展

观点的由来全球环境面临威胁和挑战

重要的环境会议可持续发展的涵义

第三节可持续发展可持续发展的涵义可持续发展

(sustainabledevelopment)

既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展人与自然协调

经济、社会、自然环境多因素共同发展

开放的社会

公民有社会整体观和地球责任感

自然资源的持续利用包括

土地资源水资源生物资源气候和工业自然资源等土地资源土地资源定义

•人类栖息和生物生存空间

•土地具有生产性

现状

•土地资源趋于缩减

•土壤流失

•沙漠化合理利用土地发挥土地生产潜力，防止沙化，沙漠再利用综合利用土地资源科学开垦宜农、宜林、宜牧荒地加强土地管理，保护耕地人类环保措施废水防治技术

物理法、化学法、生物法其他污染防治技术

无害化处理等中国的环保策略计划生育，提高人口质量合理开发利用自然资源保护耕地提高能源利用率依靠科技,使经济、人口、资源和