第一章环境生态学

第一章环境生态学第1页，共50页，2023年，2月20日，星期一《环境生态学》参考书ChapinFC,etal.,PrinciplesofTerrestrialEcosystemEcology.Springer,2011;RobertE.Ricklefs著；孙儒泳等译.《生态学》.高等教育出版社,2004.孙儒泳等.《基础生态学》.

高等教育出版社,2003.金岚主编.《环境生态学》.高等教育出版社,1992.Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde.《Ecology》.BiosScientificPublishersLimited,1999;(Mackenzie,A.,A.S.Ball,S.R.Virde著,孙儒泳,李庆芬,牛翠娟,娄安如译.《生态学》.

科学出版社BiosScientificPublishers,2000).第2页，共50页，2023年，2月20日，星期一孙儒泳.《动物生态学原理》(第三版).北京师范大学出版社,2001.曲仲湘,吴玉树,王焕校,姜汉桥,唐廷贵编.《植物生态学》(第二版).高等教育出版社,1983.蔡晓明编著.《生态系统生态学》.科学出版社,2000.尚玉昌,蔡晓明编.《普通生态学》.北京大学出版社,1992.李博主编.

《生态学》.高等教育出版社,2000.Molles,M.C.

生态学:概念与应用Ecology:ConceptsandApplications.科学出版社,2000.Chapman,J.L.,M.J.Reiss.《生态学：原理与应用Ecology:principlesandapplications》.清华大学出版社，CambridgeUniversityPress,2001.李振基,陈小麟,郑海雷,连玉武.《生态学》.科学出版社,2001．张金屯,李素清《应用生态学》.科学出版社,2003.罗勃.德赛尔,本内德.谢尔沃特.《生态与进化研究中的分子方法》.科学出版社,2001.(何田华译,何田华,葛颂校)RichardB.Primack.《保护生物学概论》湖南科学技术出版社,1996(祁承经译).其它参考书第3页，共50页，2023年，2月20日，星期一《生态学》期刊《Ecology》[EcologicalSocietyofAmerica,1920]《JournalofEcology》[1913]《EcologyMonorgraphs》[1931]《JournalofAnimalEcology》[1932]《GlobalChangeBiology》《GlobalBiogeochemicalCycles》《AMBIO--人类环境杂志》[瑞典皇家科学院，1972]《生态学报》[中国生态学会，1982]《生态杂志》[中国生态学会，1982]《应用生态学报》[中国生态学会，1990]《生物多样性》[中国科学院濒危物种委员会，1993]《植物生态学报》[中国植物学会，中国科学院植物研究所，1955]第4页，共50页，2023年，2月20日，星期一全球性三大生态环境问题+人类面临的五大危机:第5页，共50页，2023年，2月20日，星期一1.臭氧层破坏第6页，共50页，2023年，2月20日，星期一1.臭氧在大气环境中的作用第7页，共50页，2023年，2月20日，星期一2.大气中臭氧的空间分布垂直分布第8页，共50页，2023年，2月20日，星期一/csd/assessments/水平空间分布第9页，共50页，2023年，2月20日，星期一第10页，共50页，2023年，2月20日，星期一第11页，共50页，2023年，2月20日，星期一HalleyBay,AntarcticaThegraphtotheleftshowsthemeasuredtotalozoneabovetheHalleyBaystationinAntarctica.EachpointrepresentstheaveragetotalozoneforthemonthofOctober.Notethesuddenchangeinthecurveafterabout1975.By1994,thetotalozoneinOctoberwaslessthanhalfitsvalueduringthe1970s,20yearsprevious.Thisdramaticfallinozonewascausedbytheuseofman-madechemicalsknownas'halocarbons'whichincludethewell-knownCFCscommonlyusedinfridgesandsoon.OzonedepletionismostmarkedintheAntarcticSpring,aroundOctober.第12页，共50页，2023年，2月20日，星期一臭氧洞为何仅在南极形成？-78℃第13页，共50页，2023年，2月20日，星期一含Cl的气体含Br的气体第14页，共50页，2023年，2月20日，星期一第15页，共50页，2023年，2月20日，星期一第16页，共50页，2023年，2月20日，星期一第17页，共50页，2023年，2月20日，星期一第18页，共50页，2023年，2月20日，星期一第19页，共50页，2023年，2月20日，星期一WhatIsBeingDone?ThefirstglobalagreementtorestrictCFCscamewiththesigningoftheMontrealProtocolin1987ultimatelyaimingtoreducethembyhalfbytheyear2000.Tworevisionsofthisagreementhavebeenmadeinthelightofadvancesinscientificunderstanding,thelatestbeingin1992.Agreementhasbeenreachedonthecontrolofindustrialproductionofmanyhalocarbonsuntiltheyear2030.ThemainCFCswillnotbeproducedbyanyofthesignatoriesaftertheendof1995,exceptforalimitedamountforessentialuses,suchasformedicalsprays.第20页，共50页，2023年，2月20日，星期一南极臭氧洞会消失吗？第21页，共50页，2023年，2月20日，星期一2.温室效应第22页，共50页，2023年，2月20日，星期一历史时期地球大气中CO2浓度-冰芯记录地球大气的碳第23页，共50页，2023年，2月20日，星期一第24页，共50页，2023年，2月20日，星期一碳循环工业革命后第25页，共50页，2023年，2月20日，星期一第26页，共50页，2023年，2月20日，星期一GlobalCarbonCycle(BillionMetricTonsCarbon)Concentrationsofcarbondioxideintheatmospherearenaturallyregulatedbynumerousprocessescollectivelyknownasthe“carboncycle”.Themovement(“flux”)ofcarbonbetweentheatmosphereandthelandandoceansisdominatedbynaturalprocesses,suchasplantphotosynthesis.Whilethesenaturalprocessescanabsorbsomeofthenet3.2billionmetrictonsofanthropogeniccarbondioxideemissionsproducedeachyear(measuredincarbonequivalentterms),anestimated3.1billionmetrictonsisaddedtotheatmosphereannually.TheEarth’spositiveimbalancebetweenemissionsandabsorptionresultsinthecontinuinggrowthingreenhousegasesintheatmosphere.大气CO2浓度通过碳循环来调控.第27页，共50页，2023年，2月20日，星期一3.酸雨问题第28页，共50页，2023年，2月20日，星期一Processesinvolvedinaciddeposition(notethatonlySO2andNOxplayasignificantroleinacidrain).TreeskilledbyacidrainEffectofacidrainonstatues中国的酸雨问题：日本酸雨问题：东南亚酸雨问题：第29页，共50页，2023年，2月20日，星期一第30页，共50页，2023年，2月20日，星期一Sweeterrain.Thankstocontrols,precipitationinmuchoftheeastislessacid,asseeninthepercentchangefrom1983to1994.SOURCE:JAMESA.LYNCH/PENNSTATEUNIVERSITYScience6November1998:

Vol.282.no.5391,p.1024

DOI:10.1126/science.282.5391.1024NewsFocusENVIRONMENT:

AcidRainControl:SuccessontheCheapRichardA.KerrDistributionofrainfallpHintheeasternUnitedStates第31页，共50页，2023年，2月20日，星期一第一章绪论第32页，共50页，2023年，2月20日，星期一1.生态学（Ecology）定义Ecology源希腊词“Oikos”和“logos”，前者表示住所和栖息地，后者表示学科，原意是研究生物栖息环境的科学.OikosisajournalissuedbytheNordicEcologicalSocietyandisoneoftheleadingpeer-reviewedjournalsinecology.Oikospublishesoriginalandinnovativeresearchonallaspectsofecology,definedasorganism-environmentinteractions.Paperscancontributetonewdevelopmentsinecologybyreportingnoveltheoryorcriticalempiricalresults.WepublishstandardpapersandshortpapersintheForumsectionthataimtostimulatediscussionbypromotingideasandsynthesisofhighnovelty.Forumpapersshouldstrivefornovelty.ImpactFactor:3.393第33页，共50页，2023年，2月20日，星期一著名生态学家的定义：(1)

研究生物(organism)与环境(environment)间相互关系的科学（E.Haeckel,1866）。德国动物学家首次提出定义.(2)

研究科学的自然历史（C.Elton,1927）。(3)

研究生物形态、生理和行为上的适应（Кашкаров（克什卡洛夫）,1954）。(4)

研究有机体的分布和多度的科学（Andrewartha,1954）。研究有机体与生活之地相互关系的科学（环境生物学:

EnvironmentalBiology）（Smith,1966）(5)

研究决定有机体的分布与多度相互作用的科学(Krebs,1972,1978,1985)。(6)研究生态系统的结构和功能的科学（E.P.Odum,1956）；综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学（E.P.Odum,1997）。(7)

研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学（马世骏，1980）。第34页，共50页，2023年，2月20日，星期一(8)

生态学是研究生物和人与环境之间的相互关系,研究自然生态系统和人类生态系统的结构和功能的一门科学.第35页，共50页，2023年，2月20日，星期一生物圈景观种群群落生态系统个体系统组织器官分子细胞生态科学生物科学生命科学经典生态学2.生态学层次与分支第36页，共50页，2023年，2月20日，星期一生态学研究的最高组织层次.第37页，共50页，2023年，2月20日，星期一生态学的研究对象及分支学科分子（molecular）个体（individual）种群（population）群落（community）生态系统（ecosystem）景观（landscape）生物圈（biosphere）经典生态学研究的内容近代生态学研究的内容近代生态学研究的内容第38页，共50页，2023年，2月20日，星期一经典的生态学按组织层次（levelsoforganization）划分：个体生态学(Individualecology):研究重点是个体对生物和非生物环境的适应（adaptation）；种群生态学(Populationecology):丰度(abundance)和种群动态（populationdynamics）；群落生态学(Communityecology):决定群落组成和结构的生态过程（ecologicalprocesses）；生态系统生态学(Ecosystemecology):能流（energyflow）、食物网（foodweb）和营养循环（nutrientcycling）。景观生态学:景观层次全球生态学:生物圈第39页，共50页，2023年，2月20日，星期一按应用领域划分：农业生态学城市生态学资源生态学环境生态学保护生态学恢复生态学旅游生态学污染生态学等等按生物栖息环境划分：水生生态学淡水生态学河口生态学海洋生态学陆地生态学湿地生态学等等按生物类群划分：动物生态学植物生态学微生物生态学人类生态学昆虫生态学鱼类生态学鸟类生态学等等第40页，共50页，2023年，2月20日，星期一3.生态学的发展史生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪）生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）现代生态学时期（20世纪60年代至今）第41页，共50页，2023年，2月20日，星期一生态学的萌芽时期（公元16世纪以前）（1）人类为了衣食住行、狩猎、捕鱼等各项活动，必须熟悉生物的活动规律和它们与环境的关系；（2）四五千年前，我国的神农氏；（3）希腊最早的医药学家Hipporates(公元前460~377年)：《空气、水和草地》，指出必须研究植物与季节变化之间的关系；（4）Aristotle(公元前384~322)在《自然史》一书中，曾描述了生物与环境之间的相互关系以及生物之间的竞争；他的学生Theophrastus(公元前370~285)在《PlantCommunity》一书中，研究了陆地及水域中植物群落及植物类型与环境的关系，被后人认为是最早的一位生态学家．蒙城尉迟寺遗址的生态考察.第42页，共50页，2023年，2月20日，星期一生态学的建立时期（公元17世纪至19世纪）欧洲文艺复兴时期开始，崇尚科学调查与科学实验．一些生态学的理论开始形成．Boyle，1670年低气压效应实验；Reaumur(1683~1757):写了6卷的《昆虫自然史》：广泛涉及到昆虫生态学知识，他也是研究昆虫积温现象的先驱；Buffon(1707~1788)在44卷《生命律》中，主要描绘了生物与环境的关系，他认为动物的习性与对环境的适应有关；第43页，共50页，2023年，2月20日，星期一Humboldt(1764~1859)于1799~1804年出版了26卷巨著《植物地理学》Malthus于1803年出版了《人口论》(EssayonPopulation)Darwin(1809-1882)于1859年出版了他的名著《物种起源》，该书对生态学和进化论做出了巨大贡献．1866年Heackel提出Ecology一词，并首次明确生态学的定义.第44页，共50页，2023年，2月20日，星期一生态学的巩固时期（20世纪初至20世纪50年代）这一时期是生态学理论形成、生物种群和群落由定性向定量描述、生态学实验方法发展的辉煌时期。形成几个著名的生态学派（四大学派）。北欧学派：由瑞典乌普萨拉（Uppsala）大学的R.Sernauder创建。以注重群落分析为特点。法瑞学派：代表人为J.Braun-Blanquet.把植物群落生态学称为“植物社会学”，用特征种和区别种划分群落类型，建立严密的植被等级分类系统。常被称为植被区系学派。1953年后，与北欧学派合流，被称为西欧学派或大陆学派。英美学派：代表人为F.E.Clements和A.G.Tansley,以研究植物群落演替和创建顶极群落著名。前苏联学派：注重建群种和优势种，重视植被生态、植被地理与植被制图工作。第45页，共50页，2023年，2月20日，星期一现代生态学时期（1）研究层次上向宏观和微观两极发展：生态学的研究层次已囊括了分子、基因、个体直到整个生物圈。（2）研究手段的更新：同位素示踪、稳定性同位素、“3S”（全球定位系统GPS、遥感RS与地理信息系统GIS)、生态建模，系统论引入生态学。（3）研究范围的拓展：结合人类活动对生态过程的影响,从纯自然现象研究扩展到自然-经济-社会复合系统的研究.（4）多种分支学科的产生与划分．第46页，共50页，2023年，2月20日，星期一第47页，共50页，2023年，2月20日，星期一执行期间:六十年代初到七十年代中期，是生态系统研究一个十分重要的发展阶段。由国际科学联合会(ICSU)组织，70多个国家参加。许多国家都组织了以生态系统为研究对象的大型综合研究计划: