生态学理论与应用-课件

生态学理论与应用报告分为两个部分第一部分：生态学理论与绿色湖南建设第二部分：长期生态学与数据分析模拟第一部分：生态学理论与绿色湖南建设生态学与生态系统服务12生态建设与生态文明3绿色湖南实践及对策4绿色湖南内涵和思路需要构建新的知识体系，分析和解决社会问题生态学理论基础绿色湖南实践过程生态文明指导思想什么样的逻辑结构能把这些问题穿帮起来？自然界生命生生不息……

形态纷繁多彩……一、生态学与生态系统服务（一）从我们生活中的一些现象看生态中国古代的风水：“左青龙，右白虎；前朱雀，后玄武”，找一个景观比较好的地方;《三国演义》中马谡失街亭，关键是什么原因？没有水，缺乏生态系统的功能。

讨论一个地方好还是不好？1868年Reiter提出生态学一词，oikos表示住所或栖息地，logos代表研究。生态学是关于居住环境的科学。

一、生态学与生态系统服务（一）从我们生活中的一些现象看生态“螳螂捕蝉，黄雀在后”，生物之间关系（食物链）;“橘生淮南则为橘，橘生淮北则为枳”，说明物种有一定的分布范围（生态幅）;“人间四月芳菲尽，山峙桃花始盛开”，植物对环境的反应（物候）。

1869年Haeckel：研究有机体与其周围环境（生物、物理）相互关系的科学。

一、生态学与生态系统服务（二）“生态”概念的泛化与误用，其中的合理性？“生态”一词被广泛使用，称为泛化；“生态”在学术界、商业界、行政部门（领导）都在使用，如开发房地产，采用“生态社区”，建筑称“生态材料”，餐饮“生态食品”的帽子，生态县、生态省等等。“吃生态饭、喝生态汤、睡生态觉”。被人称为“乱用、滥用”，我这里用中性词“误用”。有其合理的因素，宣传生态学，但要把握真正的内涵。

一、生态学与生态系统服务（三）生态概念和内涵美国生态学会（ESA）：生态学是一门研究有机体与过去、现在、将来环境之间关系的科学。这些关系包括个体的生理反应、种群的结构和动态、群落中物种之间的关系和组织、生态系统能量和物质流动过程。马世骏（1980）：生态系统与环境系统之间相互作用及其机理的科学。

一、生态学与生态系统服务生物系统植物动物微生物人类环境系统无机环境生物环境社会环境适应与改善、改造（三）生态概念和内涵

1、生态是一种关系协同进化调控

一、生态学与生态系统服务（三）生态概念和内涵

2、生态是一种结构制约、过程和关系平衡Producers(rootedplants)Producers(phytoplankton)Primaryconsumers(zooplankton)Secondaryconsumer(fish)SedimentDecomposers(bacteriaandfungi)HeatHeatHeatHeatHeat

一、生态学与生态系统服务（三）生态概念和内涵

3、生态是一种自然资源、与自然的和谐。如旅游资源、听到瀑布的响声，看到湘江的风光。

一、生态学与生态系统服务（三）生态概念和内涵

4、生态是一种文化和政治运动。原生态唱法，北方人粗旷，江南秀美。绿色和平组织，退耕还林工程等。

一、生态学与生态系统服务

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

1、生态系统：指由植物、动物及微生物群落，与其无机环境相互作用而构成的一个动态、复合的功能单位。人是生态系统的重要组成部分。生态系统可分为：森林生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、草原生态系统、城市生态系统、河流生态系统、海洋生态系统等类型。生态系统有一定的结构和功能。

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

2、生态系统服务：当生态系统的功能满足人类的需求，具有社会属性时，涉及到生态服务。指人类从生态系统获得的所有惠益，包括：供给服务（如提供食物和水）、调节服务（如控制洪水和疾病）、文化服务（如精神、娱乐和文化收益）以及支持服务（如维持地球生命生存环境的养分循环）。生态系统产品和服务是生态系统服务的同义词。

LinkwildnaturetohumanwelfareBroadenarguments&financeforconservationComplementsusualarguments

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

4、供给服务（Provisioningservices）：由生态系统生产的或提供的服务食物、农作物、家畜、捕鱼、水产养殖、野生生物、纤维、原木、棉花、大麻、蚕丝、薪柴；遗传资源；生物化学品；淡水。等等……

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

5、调节服务（Regulatingservices）:由生态系统过程的调节功能所得到的益惠，包括调节大气质量、调节气候。该服务在全球尺度（吸收CO2）、区域和局地尺度（减轻侵蚀、净化水质、调节疾病、调节病虫害、授粉作用、调节自然灾害）。

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

6、文化服务（Culturalservices）：由生态系统获取的非物质益惠精神和宗教价值、知识系统、教育价值、灵感、审美价值；社会联系；地方感（Senseofplace）；休闲和生态旅游。

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

7、支持服务（Supportingservices）：生态系统为提供其它服务（如供给服务、调节服务和文化服务）而必需的一种服务功能，例如生产生物量、生产大气氧气、形成和保持土壤、养分循环、水循环以及提供栖息地。

一、生态学与生态系统服务（四）生态系统服务

8、人类福祉（humanwell-being）：贫困的反义词。是一种以环境和情形而定的状态，其组成要素包括满足高质量生活标准的基本物质需求、自由与选择、健康、良好的社会关系以及安全等。9、生物多样性（Biodiversity）：

地球上所有生命形式的总和，包括物种的遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。（四）生态系统服务

一、生态学与生态系统服务10、生态足迹（Ecologicalfootprint）:

指对于生活上处于特定物质水平的特定人群来讲，用于生产使用的物资和吸收排放的废弃物而需要的具有生产力的陆地或者水生生态系统的面积，它们可能位于地球上陆地的任何位置。

生态承载力（Ecologicalcarryingcapacity）：是满足人类活动的环境容量。

生态赤字=生态承载力—生态足迹（四）生态系统服务

一、生态学与生态系统服务工业革命人类改变自然的能力巨大……

人类需要智慧来解决生态问题……二、生态建设与生态文明（一）人类面临系列生态问题

人类在生产和生活中，不合理利用、改造自然过程出现了环境问题，分为两大类。

环境问题环境污染：大气、水、土壤等污染物质超过自然净化的能力。生态破坏：不合理利用自然资源，导致长时间、大范围的生态退化、自然灾害等。

二、生态建设与生态文明（一）人类面临系列生态问题

案例分析（1）

1998年7-8月长江洪水泛滥，降雨量没有1954年大，灾情却比1954年大得多，水灾损失上千亿元。

案例分析（2）非洲在ZambesiRiver筑坝，水温升高，毒蚊滋生，造成牛群发病，患昏睡病的人增多，渔业生产力骤降。（三峡工程的生态问题？1700多亿元

）

案例分析（3）

全球气候变化（CO2浓度升高，温室效应）

二、生态建设与生态文明（一）人类面临系列生态问题

IPCC报告：近100年地球平均气温已升高0.740C，中国0.5-0.80C。1961-2007年湖南0.70C，将会出现极端的气候和自然灾害。

二、生态建设与生态文明（二）生态平衡与大地女神假说

二、生态建设与生态文明

46亿年前地球的形成，35亿年前生命的开始，4亿年前绿色植物的登陆，地球上生命有什么样的作用，为什么一个物种的灭绝对人类来说非常重要？

地球自我调节理论—Gaiahypothesis：1961年从火星大气组成的平衡状态分析，认为其上不可能存在生命。1969年第一次提出Gaia假设。地球上所有的生物都在起着调空作用，地球生态系统保持稳定性是一种进化系统，是一种整体论。研究火星上种植地衣，开辟人类新的居住空间。（二）生态平衡与大地女神假说

二、生态建设与生态文明（三）人类生态觉醒1962年R.Carson《寂静的春天》1972年1987年1992年RomeClub《增长的极限》联合国人类环境会议WEDC《我们共同的未来》联合国环境与发展会议《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》、《气候变化公约》1997年《京都协议》（2008-2012年排放量限制，1990年的92-110%）

二、生态建设与生态文明1973年第一次全国环境保护会议1979年1998年2003年《中华人民共和国环境保护法》（试行）长江特大洪水、北京沙尘暴，实施6大生态工程中共中央、国务院9号文件，提出生态建设、生态安全、生态文明2009年哥本哈根前（2020年单位GDP的碳排放下降40-45%）？

二、生态建设与生态文明（三）人类生态觉醒生存：与自然作斗争。生活：机械化、电气等使人类社会改造自然能力增加，追求巨大的物质财富和经济效益。生态：优美的环境，人与自然的和谐。

二、生态建设与生态文明（四）生态建设

2003年中共中央、国务院9号文件提出“生态建设、生态安全和生态文明”。目前国内开展“生态城市、生态区、生态省、生态示范区、生态县等生态建设的研究与实践。马世骏：“生态建设的实质是把生态学的整体协调、循环再生的原理应用到工农业生产建设及自然资源管理中去，通过多级的物质循环利用，充分发挥物质的生产潜力，化废为宝，使新产品不断增加，保持自然活力的物质不断地得到补充。”

二、生态建设与生态文明（四）生态建设

从两个方面理解生态建设：

EcologicalConstruction(restoration,rehabilitationorremedy)：实质是生态修复，运用生态学原理来进行建设、生态恢复、修复或重建等，如退化生态系统的修复，人工生态系统建设。与广义生态规划相对应。

EcosystemConstruction：以人类某类期望为目标，建设或修复生态系统，生态系统是一个建设对象，如人工林、湿地、生态工业园。与狭义生态规划相对应。

二、生态建设与生态文明（四）生态建设

1、生态建设的对象：生态系统。运用生态学原理，以空间合理利用、系统关系协调为目标，使人与人、人与环境、系统内部结构与外部环境的关系相协调，创造一个安全、舒适、清洁的生活和工作环境。

2、生态建设的约束：人类社会的行为。在对环境容量和承载力（生态足迹）正确认识的基础上，有计划、系统地、有组织地安排人类相当长时段活动范围和强度的行为。

二、生态建设与生态文明（四）生态建设

3、生态建设的内容：由系统现实存在的生态问题所决定的，涉及到社会、经济、自然等各方面。合理适宜人口容量的确定，土地利用适宜程度的评价，产业结构模式的调整和演进，污染防治、生物多样性保护和资源利用效率的提高。

4、生态建设的步骤：生态规划、生态设计和生态管理（实践）组成。生态建设是在生态规划的基础上进行具体实施生态规划内容的建设性行为。生态规划是基础和依据。

二、生态建设与生态文明生态建设生态规划生态设计生态管理

二、生态建设与生态文明（五）生态文明（用人类智慧解决生态问题）《十七大报告》第一次明确提出了建设生态文明的目标，与“物质文明、精神文明、政治文明”建设一起，作为全面建设小康社会的奋斗目标之一。“两型社会建设”，调整产业结构、转变经济增长方式和消费模式。新能源开发、污染排放控制、生态环境质量改善。生态观念和意识树立、加强。

二、生态建设与生态文明（五）生态文明（用人类智慧解决生态问题）

从生态学和人文科学来解释：生态意识的树立、生态价值观念的构建、生态伦理道德自觉。人与自然和谐相处：认识到自然的价值和权利、生态系统服务功能（精神文化、维持地球生命过程、生物多样性、经济、历史、游憩等）、改变不良的行为和需求。可持续发展：任何人、地区和国家都不能以损害别人、地区和国家为代价来取得自身的发展，公正地对待后代人的利益。

二、生态建设与生态文明农业文明工业文明生态文明生存：与自然作斗争。生活：机械化、电气等使人类社会改造自然能力增加，追求巨大的物质财富和经济效益。生态：优美的环境，人与自然的和谐。

二、生态建设与生态文明机器：蒸气机的发明。电气：电动机的发明。电脑：信息、知识经济。第一次工业革命第二次工业革命第三次工业革命第四次工业革命能源：绿色、低碳经济。

二、生态建设与生态文明人类智慧能创造美好家园…….

政策+技术+……，实现可持续发展…….三、绿色湖南内涵和思路（一）绿色的象征不同颜色代表不同的含义，黄色代表土地和收获，蓝色代表海洋，灰色代表建筑等…..。人类发展过程中，经历黄色文明（东方文化，中国的黄土高原）、蓝色文明（西方文化，航海技术）、绿色文明。绿色表示“保护地球生态环境的活动、行为、计划、思想和观念”等，核心是环境保护和可持续发展。

三、绿色湖南内涵和思路（二）绿色设施绿色设施（Greeninfrastructure)：世界发达国家的土地保护和利用中广泛使用的一个名词术语。在不同的场合，绿色设施有表达不同的含义。如可以指城市区域的提供生态效益的树木，也可以是规划设计的环境友好的水管理和处理设施。具体指相互连接的绿色空间网络（包括自然景观、公共绿地、具有保护价值区域和其他保护区域），规划用来保护自然资源价值及收益。

三、绿色湖南内涵和思路

三、绿色湖南内涵和思路

三、绿色湖南内涵和思路（三）绿色湖南的内涵从生态系统的角度来看，湖南省是以“四水（湘、资、沅、澧）一湖”构成的一个流域（或区域），由森林、农田、河流、湖泊、城市、乡村等生态系统构成的景观格局。绿色湖南从自然属性来思考，对各生态系统合理布局、保护和利用，目的是建设“青山、绿水、蓝天”的家园。一个狭义的思考。

三、绿色湖南内涵和思路（三）绿色湖南的内涵绿色湖南从生态建设与生态文明的角度来思考，就是一个综合性很强的问题，涉及社会、经济、文化、技术、管理，范围覆盖城市和乡村。绿色湖南体现湖南自然景观特征、湖湘文化特征，充满生机和活力，人民生活富裕、安居乐业，社会经济实力强劲可持续发展的高度概括和形象表达。一个广义的思考。

三、绿色湖南内涵和思路文化经济技术生态政策（三）绿色湖南的内涵绿色湖南包括5个方面：绿色自然、绿色经济、绿色技术、绿色人文、绿色管理。

1）绿色自然：是湖南的青山、绿水、蓝天，自然景观的环境保护。

2）绿色经济：以循环经济为指导，建立在生态环境良性循环基础上的、生态与经济协调的可持续发展的经济。

三、绿色湖南内涵和思路（三）绿色湖南的内涵

3）绿色技术：新型能源（太阳能、生物质能源）、新型材料（吸收重金属活性碳、水污染处理的材料等）的技术开发和使用。

4）绿色人文：全民形成环境保护的理念和精神。

5）绿色管理：一个部门、地区或行业为环境保护和可持续发展制定的政策、法规、监督、组织和实施等系列活动，形成一种环境保护的制度。

三、绿色湖南内涵和思路（四）绿色湖南定位和指导思想国内外背景：国际上后危机时代的技术革命，表现在经济危机、技术和生产方式等方面的危机，出现低碳革命（新能源）、地缘政治（国与国之间的关系）的改变。国内经济发展和转变，“调结构、转方式、保增长”，制定规划，重点突破。湖南省的举措：“四化两型”、“四个湖南”的定位。其中“两型社会”是绿色湖南的一张名片。

三、绿色湖南内涵和思路（四）绿色湖南定位和指导思想指导思想：以科学发展观为指导，正确处理经济发展与生态建设的关系，形成绿色与发展的良性互动，全面推进湖南又好又快发展。基本思路：建设湖湘文化，树立绿色理念，引领“绿色湖南”建设；加强科技创新，带动结构转型，支撑“绿色湖南”体系；突出绿色管理，健全监督制度，保障“绿色湖南”建设。

三、绿色湖南内涵和思路人与自然和谐相处……

可持续发展的经济模式……四、绿色湖南实践及对策（一）建设绿色湖南应对的一些矛盾生产与生态的矛盾：各地区经济发展不平衡，相对经济落后地区，人民的生产、生活主要依靠自然资源，对破坏环境的代价高。城市和发展较快的地区，土地扩张快，自然景观容易吞噬，企业追求最大利益，污染物排放不承担责任。长期与短期的矛盾：公共管理部门存在一个政绩观，短期经济发展成为考核的主要指标，长期发展难以一时体现出来。

四、绿色湖南实践及对策

（一）建设绿色湖南应对的一些矛盾分治与协调的矛盾：在一个流域，土地利用、生产管理等分别由不同部门和地区管理，一些大的环境问题，如湘江重金属污染的综合治理，需要协调统一的措施才能完成。观念与转型的矛盾：公众的环境意识需要加强，存在一些与环境保护相悖的观念，需要通过宣传、教育来转变，当目前宣传、教育中没有这些内容。

四、绿色湖南实践及对策

（二）建设绿色湖南对策建立绿色湖南的评价体系：用哪些关键的指标来评价？生态县、文明城市有指标来考核，绿色湖南如何考核？进行绿色湖南建设的规划：根据湖南的自然生态景观特征、人文特征，通过规划，进行产业和绿色湖南的布局，如长株潭城市群区（绿色工业）、洞庭湖区（绿色农业）、湘西（绿色旅游）、湘南（？）。

四、绿色湖南实践及对策

（二）建设绿色湖南对策建立绿色湖南保障体系：在制度上下功夫，加大环境保护的力度，用一些制度来约束企业、部门和个人对环境的破坏；建立环境补偿制度，明确破坏环境与保护环境的成本和代价补偿。技术创新和产业调整：发展能耗低、污染少的新型产业。根据湖南省存在的重点环境问题，进行技术攻关，如重金属污染。

四、绿色湖南实践及对策

（二）建设绿色湖南对策绿色人文环境构建：在教育和人才培养中，把绿色湖南纳入教育内容。加强社区的绿色行动，打造绿色社区、宜居社区。在政府制定绿色规划中，加强公众参与，增强公众绿色意识。实施绿色领引工程：在重点生态区域、重点建设区域、公众关注区域建立一些具有特色的绿色工程，推进全省的绿色建设。

四、绿色湖南实践及对策

美化、绿化和香化满足生态功能生态安全和生态文明生态需求层次

四、绿色湖南实践及对策

四、绿色湖南实践及对策

四、绿色湖南实践及对策

（三）绿色品牌寻找发展机遇中央政府已提出了“科学发展观、和谐社会、建设社会主义新农村”方针政策，为生态建设提供了实践的空间。我们可以利用政策做好文章来寻求新的区域发展机遇。湖南省“两型社会”建设的改革试验区；长株潭城市群的生态建设；长沙市“宜居城市、创业之都、幸福家园”的生态文明城市。

四、绿色湖南实践及对策

（三）绿色品牌寻找发展机遇

部门和产业也在概念上、生态或环境保护上做文章，争取国家的政策支持，带动了发展。铁路部分利用“提速”这一概念来争取到了国家的支持，保持了“铁（路）、公（路）、机（场）”建设的鼎立局面；一些企业利用“低碳”环保的概念，来发展城市交通（电动公交车）、电器，发展太阳能和风能产业；房地产、旅游开发等利用生态的概念打出品牌。

四、绿色湖南实践及对策

我们可以从不同的角度来观测任何事物，可是常常被我们的习惯性的思维所束缚（如图）。如果我们要解决某些问题，需要转换我们看问题的角度。第二部分：长期生态学与数据分析模拟会同杉木林站观测研究内容12观测数据的整合分析3模拟、长期和区域尺度预测未来观测研究的设想4一、会同杉木林站观测研究内容

（一）生态站基本情况

1、位于我国杉木中心产区会同县广坪镇境内（站址位置为109o45’E，6o50’N），离县城15km，长沙市630km。属中亚热带气候区，云贵高原向长江中下游过渡地带。

2、与站址一河之隔，相距1km左右，有18.2ha长期试验基地，8个面积约为2ha小集水区径流场综合试验区，有完善的观测设施设备，可开展平行的对比试验研究。一、会同杉木林站观测研究内容人工林结构、功能及长期生产力维持生态学机理科学问题阔叶林生物多样性与生态功能关系森林结构、功能对环境变化响应模拟与预测观测内容森林群落结构演替动态森林生产力森林气象CO2/H2O通量水文学过程生物地球化学

（二）观测研究内容气象、能量观测塔碳通量铁塔测定大气降水一、会同杉木林站观测研究内容地下径流、地表径流测流堰树干流测定穿透水测定一、会同杉木林站观测研究内容二、数据的整合分析

（一）同一地点1、2代杉木林生产力比较

1、从1976年开始，测定不同年龄杉木林生物量，比较不同地域、林龄杉木林生产力。

2、根据测定数据，观测第1代杉木林7、11、14、18和21年的生物量。

3、1987进行皆伐，对应观测第2杉木林生物量。对观测数据进行整合分析，比较1、2代杉木林生产力动态变化和差异。二、数据的整合分析DalunTian,WenhuaXiang,XiaoyongChen,WendeYanetal.2012.Along-termevaluationofbiomassproductioninfirstandsecondrotationsofChinesefirplantationsatthesamesite.Forestry,84(4):411-418

（一）同一地点1、2代杉木林生产力比较二、数据的整合分析

（一）同一地点1、2代杉木林生产力比较二、数据的整合分析DalunTian,WenhuaXiang,XiaoyongChen,WendeYanetal.2012.Along-termevaluationofbiomassproductioninfirstandsecondrotationsofChinesefirplantationsatthesamesite.Forestry,84(4):411-418

（一）同一地点1、2代杉木林生产力比较二、数据的整合分析

（二）不同林龄杉木林水文过程比较

1、1984年，采用小集水区径流场观测技术(smallwatershedtechnique)，建立4个小集水区水文观测设施。

2、1988年起，获得林冠外降水、林冠截留、穿透水、树干茎流、地表径流和地下径流等水文学完整数据。

对20年水文学观测数据进行整合分析，比较不同年龄杉木林水文学过程动态变化。二、数据的整合分析

（二）不同林龄杉木林水文过程比较降水特征（降水量、强度和时间）：1984-2006年间，3176次降水，降水总量为27045mm，每年的4-8月的降水量占全年的62%。二、数据的整合分析DalunTian,WendeYan,XiaoyongChenetal.2008.VariationinrunoffwithageofChinesefirplantationsinCentralSouthChina.HydrologicalProcess,22:4870-4876三、模拟、长期和区域尺度预测

（一）不同年龄杉木生产力及固碳模拟

MeifangZhao,WenhuaXiang,ChanghuiPengetal.2009.Simulatingage-relatedchangesincarbonstorageandallocationinaChinesefirplantationgrowinginsouthernChinausingthe3-PGmodel.ForestEcologyandManagement,