生态系统的进化

生态系统的进化第六组本章内容一.生物圈二.生态系统的组成三.生态系统中的物种进化四.生态系统在时间尺度上的进化五.生态系统的进化与人类一.生物圈生物圈〔Biosphere〕是指地球上所有生态系统的统合整体，是地球的一个外层圈，其范围大约为海平面上下垂直约10公里。它包括地球上有生命存在和由生命过程变化和转变的空气、陆地、岩石圈和水。从地质学的广义角度上来看生物圈是结合所有生物以及它们之间的关系的全球性的生态系统，包括生物与岩石圈、水圈和空气的相互作用。生物圈是一个封闭且能自我调控的系统。地球是整个宇宙中唯一的有生物生存的地方。一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来的。1.简介2.定义〔1〕地球上所有的生物与其环境的总和就叫生物圈。〔2〕生物圈是所有生物链的一个统称，他包含了生物链和所有细微的生物和生态环境，生态系统等。〔3〕生物圈是地球上最大的生态系统，也是最大的生命系统。3.范围生物圈包括海平面以上约10000米至海平面以下10000米处，包括大气圈底部〔可飞翔的鸟类、昆虫、细菌等〕，岩石圈的外表〔是一切生物的“立足点〞〕，水圈的全部〔距离海平面150米内的水层〕。4.生物圈存在的条件第一、必须获得来自太阳的充足光能。因一切生命活动都需要能量，而其根本来源是太阳能，绿色植物吸收太阳能合成有机物而进入生物循环。第二、要存在可被生物利用的大量液态水。几乎所有的生物全都含有大量水分，没有水就没有生命。第三、生物圈内要有适宜生命活动的温度条件，在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。第四、提供生命物质所需的各种营养元素，包括O2、CO2、N、C、K、Ca、Fe、S(氧气、二氧化碳、氮、碳元素、钾元素、钙元素、铁元素、硫元素)等，它们是生命物质的组成或中介。总之，地球上有生命存在的地方均属生物圈。生物圈的要领是由奥地利地质学家休斯〔E.Suess〕在1875年首次提出的，是指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。生物的生命活动促进了能量流动和物质循环，并引起生物的生命活动发生变化。生物要从环境中取得必需的能量和物质，就得适应环境，环境发生了变化，又反过来推动生物的适应性，这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。生物圈二号

1991年9月26日，建造在美国亚利桑那沙漠中的“生物圈2号〞实验室开始启用，4名男科学家和4名女科学家将在这个密封世界中生活两年，过一种近乎与世隔绝的自给自足的生活。这项试验的目的是通过研究植物、动物、昆虫、空气、土壤、人类和一个大型空气调节系统在这座温室中的相互作用及影响，更好地了解地球生物圈的运作规律。生物圈2号〔Biosphere2〕是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统，因把地球本身称作生物圈1号而得此名，它由美国前橄榄球运发动约翰·艾伦发起，并与几家财团联手出资，委托空间生物圈风险投资公司承建，历时8年，耗资1.5亿美元。生物圈2号方案设计在密闭状态下进行生态与环境研究，帮助人类了解地球是如何运作，并研究在仿真地球生态环境的条件下，人类是否适合生存的问题。为了尽量贴近自然环境，该圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理区间，通过一定的人工处理再利用。例如，实验用的海水是将运进来的海水和淡水按照适当比例配制而成的。这个实验为什么会失败呢？科学家对此做出了总结：除了二氧化碳多、氧气少、水循环失调等原因以外，生物种类关系的失调也是重要的原因。原来，设计者虽然在“生物圈II号〞内模拟了多种生态系统，但引进的生物却主要是生产者，动物、真菌和细菌的种类和数量都较少。传粉的昆虫死去了，有些植物就只开花不结果了。由于动物的种类和适量减少了，植物很少恐怕还有比例不对的原因，在真的生物圈中平均每人所对应的大气、水、植物等是那么的广阔，而二号呢？环境资源与人的比例严重偏小，就那点大气、水、植物等,哪怕就是生活一个人也已严重不够了，更何况是几个人。生物圈2号实验室5.人类与生物圈人是生物圈中占统治地位的生物，能大规模地改变生物圈,使其为人类的需要效劳。然而，人类毕竟是生物圈中的一个成员，必需依赖于生物圈提供一切生活资料。人类对生物圈的改造应有一定限度，超过限度就会破坏生物圈的动态平衡，造成严重后果。在地球上出现人类以后大约300万年的时期里,人类与其周围的生物和环境处于合理的平衡之中。人在生物圈中的地位，从对生物圈能施加的影响而言，并不明显地超过其他动物。食物缺乏以及疾病等因素限制着人口密度。〔1〕粮食问题20世纪60年代以来，人口的膨胀、世界资源的相对短缺和大范围的环境污染，迫使人们从生物圈的角度考虑问题和解决问题。如：开矿、挖煤、采油、伐林、垦荒、捕捞等规模迅速扩大，生物圈的面貌发生了极大变化。〔2〕环境污染环境污染现已成为世界性问题。如：工业排放含硫氧化物和氮氧化物的烟雾而造成酸雨；燃烧油、煤及翻耕土地排出的CO弥散于全球大气中，有可能因向下反射地表的红外辐射而提高气温。......生物圈是一个统一的整体，是地球上最大的生态系统，是所有生物共同的家园。我们必须明白，人也是生态系统中扮演消费者的一员，人的生存和开展离不开整个生物圈的繁荣。因此，保护生物圈就是保护我们自己。所以，从现在开始，关心保护你身边的生态环境，共同营造我们的绿色家园吧！二.生态系统的组成1.生物圈演化

生物圈演化是指地球生物圈在漫长地质年代所发生的变化。生物圈是地球上有生命存在的特殊圈层。它的存在是从地球上生命的产生开始。它的演化是指生物进化和生物与环境相互作用的进化，以及由此引起的生物圈状况的进化。生物圈进化可以用生态系统进化来描述。①生命在地球上产生，单极生态系统出现。它是由原始异养生物和原生环境〔原始海洋和原始大气〕构成的自然生态系统。②单机生态系统演化为二级生态系统。20亿年前绿色藻类产生，标志自养生物的出现，单极生态系统演化为具有自养和异养两种生物的生态系统。它导致地球大气中氧的出现，氧化性大气的形成，原生生物圈开展为次生生物圈。③三级生态系统的出现。6亿多年前多细胞动物出现，完成了二级生态系统向三级生态系统的开展，形成生产者〔植物〕、消费者〔动物〕和转化者〔微生物〕的三级结构，奠定了生态系统演化的根本格局。④人类产生是地球生物圈演化的质变。人通过自己的活动把天然生态系统百年为人工生态系统，人类的智慧及智慧指导下的劳动，导致生物圈的根本变化，人称为生物圈演化的重要因素。这是生物圈向智慧圈的开展。2.生态系统〔1〕简介生态系统简称ECO，是ecosystem的缩写，指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。生态系统的范围可大可小，相互交错，最大的生态系统是生物圈；最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统，人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。生态系统是开放系统，为了维系自身的稳定，生态系统需要不断输入能量，否那么就有崩溃的危险；许多根底物质在生态系统中不断循环，其中碳循环与全球温室效应密切相关，生态系统是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。生态系统是由生物群落与环境组成的复合体。这是由英国植物生态学家阿瑟·乔治·斯坦利〔，1871—1955〕于1935年提出的。他认为,“生态系统的根本概念是物理学上使用的‘系统’整体.这个系统不仅包括有机复合体,而且包括形成环境的整个物理因子复合体〞.“我们对生物体的根本看法是,必须从根本上认识到,有机体不能与它们的环境分开,而是与它们的环境形成一个自然系统.〞“这种系统是地球外表上自然界的根本单位,它们有各种大小和种类.〞强调了生物和环境是不可分割的整体。强调了生态系统内生物成分和非生物成分在功能上的统一，把生物成分和非生物成分当做一个统一的自然实体，这个自然实体就是生态系统。〔2〕生态系统的成分生态系统的组成成分可以概括为两大局部，即非生物环境和生物有机体。无机环境是生态系统的非生物组成局部，包含阳光以及其它所有构成生态系统的根底物质：水、无机盐、空气、有机质、岩石等。阳光是绝大多数生态系统直接的能量来源，水、空气、无机盐与有机质都是生物不可或缺的物质根底。生物有机体是由生命物质构成的生物群落。可以分为三大根本功能类群：a.生产者〔producer〕：在生物学分类上主要是各种绿色植物，也包括化能合成细菌与光合细菌，它们都是自养生物，植物与光合细菌利用太阳能进行光合作用合成有机物，化能合成细菌利用某些物质氧化复原反响释放的能量合成有机物，比方，硝化细菌通过将氨氧化为硝酸盐的方式利用化学能合成有机物。生产者在生物群落中起根底性作用，它们将无机环境中的能量同化，同化量就是输入生态系统的总能量，维系着整个生态系统的稳定，其中，各种绿色植物还能为各种生物提供栖息、繁殖的场所。生产者是生态系统的主要成分。生产者是连接无机环境和生物群落的桥梁。b.消费者〔consumer〕:消费者指以动植物为食的异养生物，消费者的范围非常广，包括了几乎所有动物和局部微生物〔主要有真细菌〕，它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量，其中，以生产者为食的消费者被称为初级消费者，以初级消费者为食的被称为次级消费者，其后还有三级消费者与四级消费者，同一种消费者在一个复杂的生态系统中可能充当多个级别，杂食性动物尤为如此，它们可能既吃植物〔充当初级消费者〕又吃各种食草动物〔充当次级消费者〕，有的生物所充当的消费者级别还会随季节而变化。c.分解者〔decomposer〕:又称“复原者〞它们是一类异养生物，以各种细菌〔寄生的细菌属于消费者，腐生的细菌是分解者〕和真菌为主，也包含屎壳郎、蚯蚓等腐生动物。分解者可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质〔尸体、粪便等〕分解成水、二氧化碳、铵盐等可以被生产者重新利用的物质，完成物质的循环，因此分解者、生产者与无机环境就可以构成一个简单的生态系统。分解者是生态系统的必要成分。分解者是连接生物群落和无机环境的桥梁。关系图〔3〕生态系统的类型〔4〕生态系统的组织化水平生态系统的组织化生态系统内生物与生物，生物与环境之间的相互作用是一个组织化的整体。生态系统是一个自控制，自反响，自维持的组织化信息系统。生态系统通过内部各个局部之间的相互作用而到达某种状态，同时获得信息。生态系统组织化的表现：a.系统内的信息表现为控制机制。b.能量输入和内部能量消耗的有序性。生态系统的组织化水平生态系统的总趋势是复杂性和有序性增加，即系统的组织化水平提高。生态系统的组织化水平的表现形式有：a.系统的物质b.能量利用效率c.系统内结构层次或物质d.能量转换环节的复杂程度e.系统内物种的多样性f.系统的相对稳定程度不同的生态系统之间，同一生态系统不同组成局部之间组织化水平的差异决定了能量与信息的流动方向。能量与信息从组织化水平低的系统向组织化水平高的系统流动。三.生态系统中的物种进化1.进化

指物质由无序到有序、从同质到异质、由简单到复杂的变化过程。2.生态系统进化

生态系统在生物与环境的相互作用下产生能流和信息流，并促成物种的分化和生物与环境的协调。其在时间向度上的复杂性和有序性的增长过程称为生态系统的进化。3.物种进化

在自然界中，生物种是生态系统中的功能单位，任何物种都处于一定的生态系统的构架之中，自然界中不存在脱离生态系统的孤立物种，也不存在孤立的物种进化。生态系统内生物之间、生物与其环境之间的复杂关系构成了物种进化的背景，某一物种的进化受生态系统内其他物种和环境因素的制约，因此，物种在生态系统内的进化，表现为该物种与其他相关物种及环境的协进化。(1)物种在生态系统中的地位和作用一个物种的不同种群可能存在于不同生态系统或同一系统的不同组成局部之中。物种是生态系统中物质循环和能量流动的根本环节，是系统内的功能单位。一个种群占据一定的生态位。生态位〔ecologicalniche〕：是指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。生态位又称生态龛，小生境。表示生态系统中每种生物生存所必需的生境最小阈值。内容包含区域范围和生物本身在生态系统中的功能与作用。在自然环境里，每一个特定位置都有不同种类的生物，其活动以及与其它生物的关系取决于它的特殊结构、生理和行为，故具有自己的独特生态位。如每一种生物占有各自的空间，在群落中具有各自的功能和营养位置，以及在温度、湿度、土壤等环境变化梯度中所居的地位。一个种的生态位，是按其食物和生境来确定的。如：海星〔pisasterochraceus〕在北美洲太平洋沿岸居于主要捕食者的龛位。按竞争排斥原理，任何两个种一般不能处于同一生态龛。在特定生态环境中赢得竞争的胜利者，是能够最有效地利用食物资源和生存空间的种，其种群以出生率高、死亡率低而有较快的增长。有着相似食物或空间要求的数群近缘种，因处不同生态位，彼此并不竞争。实例：麦克阿瑟(R.H.MacArthur)的研究发现，北美洲东北部有5种鸣禽在针叶林里一起生活，都属于林莺属(Den-droica)，均以昆虫为食，对营巢地点也有相似要求，但每一种鸣禽在取食和营巢行为上显示了复杂的差异和各自占据的生态位，至少在食物丰富时防止了竞争。盖亚(Gaia)假说盖亚假说〔Gaiahypothesis〕是由英国大气学家詹姆斯·洛夫洛克〔JamesE.lovelock〕在20世纪60年代末提出的。后来经过他和美国生物学家马古利斯〔Lynnmargulis〕共同推进，逐渐受到西方科学界的重视，并对人们的地球观产生着越来越大的影响。同时盖亚假说也成为西方环境保护运动和绿党行动的一个重要的理论根底。简单地说，盖亚假说是指在生命与环境的相互作用之下，能使得地球适合生命持续的生存与开展。盖亚假说至少包含5个层次的含义：一.认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成；二.地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化；三.各种生物与自然界之间主要由负反响环连接，从而保持地球生态的稳定状态；四.认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈；五.认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件。前两层被称为弱盖亚学说，后三层为强盖亚学说。盖亚假说的核心思想是认为地球是一个生命有机体。启示盖亚假说作为一种新的地球系统观的意义在于，它能直接或间接地帮助答复当今人类所面临的生态问题和世界观问题。首先，全球生态环境恶化是人类当今面临的最严重的问题之一。盖亚假说启示人们，环境问题是涉及整个地球生态系统的问题，要解决这个问题不仅需要用系统的或整体的观点和方法来认识人类生产和生活方式对生态环境影响，而且需要人类共同行动。同时，盖亚假说也从道义上启示人们，包括人类在内的所有生物都是地球母亲的后代，人类既不是地球的主人，也不是地球的管理者，只是地球母亲的后代之一。因此，人类应该热爱和保护地球母亲，并与其他生物和睦相处。〔2〕竞争，协同进化与共存竞争与共存典型实例：达尔文在加拉帕戈斯群岛上观察到地雀食性的分异和特化。协同进化与共存协同进化的结果：一定的物种组合占有和利用同一生境中的物资资源，能源，空间〔共存〕和生态系统的相对稳定的结构与状态。实例：麦克阿瑟与威尔逊的“岛屿平衡〞。红王后假说自然选择只导致生物当前的适应，进化功能那么是潜在的适应或未来的适应能力。目前有两种假说可以或多或少地解释具有进化功能的遗传结构的进化，即红皇后假说〔TheRedQueenHypothesis〕和物种选择〔SpeciesSelection〕说。RedQueenhypothesis是根据爱丽丝奇遇记中的故事由美国芝加哥大学进化生物学家范瓦伦〔L.vanValen〕于1973年提出的假说。理论：生态上密切相关的物种的相互关联地进化叫做协进化或协同进化〔coevolution〕。协同进化的结果是相互适应〔coadaptation〕。物种之间形成非常复杂的相互作用、相互依存的关系。这种关系是除了物理的环境条件之外的另一种重要的外环境。在物理环境条件相对稳定的情况下，物种之间的关系构成驱动进化的选择压。一个物种的任何进化改进可能构成对其他相关物种的竞争压力，所以，即使物理环境不变，种间关系也可能推动进化。在通常的环境下，物种之间保持着一种动态的平衡。物种间的生态关系的牵制作用使得物种在其生存期间绝灭的风险相对恒定：后代与祖先，新物种与老物种绝灭的时机几乎是相同的。这就是红皇后假说所要解释的现象。一个分类群的对数形式的生存曲线是线性的，绝灭概率是相对恒定的。自然界中的物种生存状况就像路易斯卡罗〔LewisCarroll〕描写的爱丽丝梦游仙境故事中的红皇后所言的情景：“你必须尽力地不停地跑，才能使你保持在原地〞。用中国话说就是“逆水行舟，不进那么退〞。在逆水中要保持在原来的地方，也要不停地尽力地划。或者更形象地比喻为鱼儿在急流中逆水而游，它们尽力地游才能不被水冲走，但要越过浅滩或暗礁，那么要跳跃。种间关系的牵制作用使得物种要获得显著的进化改变相当困难，这是因为在生态系统中物种的进化是相互制约的，物种都在进化。从短期来看，只要跟得上就能生存下去。但从长远看，一个物种要在生态系统中获得有利地位就要比别的物种跑得更快。一个物种假设具有较大的进化潜力，就等于在进化赛跑中有超常的速度与耐力。从长远来看，竞争的胜利者不是看当前的适应，而是看能否获得超出其他物种的进化能力。竞争的胜利者是那些获得超出其他物种的进化能力的。当前的适应并不能保证未来的成功，具有大的进化潜力的物种才能获得长远的成功。红皇后假说与物种选择说结合起来，可以解释具有进化功能的遗传结构起源。红皇后假说强调了物种生存环境中的生物学因素，但忽略了物理环境因素。这个假设尚需进一步验证。四.生态系统在时间尺度上的进化1.生态系统的发育生态系统和生物有机体一样，具有从幼期到成熟期的发育过程。2.生态系统的开展变化，其实质是一个生态系统在时间尺度上的运动。从相对短的时间尺度上考察————小周期从相对中等的时间尺度上来考察————演替从长的时间尺度上来考察————进化〔1〕生态系统在短时间尺度上的变化———小周期生态系统的小周期是生态系统在相对短的时间尺度上的开展变化。所表现的完整周期性变化包括：外貌上的变化和内部种类组成及结构状况的变化。〔2〕生态系统在中等时间尺度上的变化——生态演替生态演替是生态系统在中等时间尺度上的变化。生态系统从幼期到成熟期的过程，往往是结构趋于复杂，多样性增加，功能完善和稳定性增加。生态系统演替的原因：a.外因：引起生态系统演替的外因有自然因素和人为因素。海陆变迁、火山喷发、气候演变、雷击火烧、风沙肆虐、山崩海啸、虫、鼠灾害、外地动植物侵入等属于自然因素，砍伐森林、开垦草地、捕捞鱼虾、狩猎动物、撒药施肥等属于人为因素。这些因素或是单一作用或是多个综合作用于生态系统。b.内因：内因是生态系统内部各组成成分之间的相互作用，它是生态系统演替的主要动因。以内因为动因的演替，称为内因演替。外因是外界加给生态系统的各种因素。以外因为动因的演替称为外因演替。外因演替虽然是由外界因素引起的，但演替过程本身是一个生物学过程，即外因只能通过使生能系统各组成成分及其相互关系发生改变，进而使系统发生演替。〔3〕生态系统在长时间尺度上的变化——生态系统的进化生态系统的进化是系统在地质时间尺度上的变化。生态系统的进化是非周期性，不可逆的变化。生态系统进化的总趋势是复杂性和有序性增加，对物理环境控制或内部稳定性加大，以及外界干扰对生态系统的影响到达最小。Ⅰ.生态系统进化的概述：生态系统进化和其小周期，演替的区别一般来说，给定相同的初始条件和变化环境，小周期是周期性的，演替至少在理论上可以重演，但生态系统的进化原那么上说是不可能重演的。Ⅱ.生物圈早期进化的8个主要阶段〔P297〕：〔4〕生态系统进化的动力环境的变迁〔灾变〕新物种的出现〔替代〕

环境变迁和新物种的出现打破原有生态系统的稳定，且不再恢复到原来状态。环境变迁和生物钟的大规模替代往往是相伴发生的，其结果是生态系统的大改变。〔5〕地质史上生态系统进化的主要阶段原始生态系统——异养原始细菌初级生态系统——原始动物次级生态系统——陆生生态系统出现人工生态系统——人类的出现

不同地质时期的生态系统的特点是明显的，根据古生生物、古环境以及与现代类似环境的生态系统的比较研究所提供的资料可以概略地划分出五个生态系统进化阶段：太古宙早期(38～35亿年前)生命起源和最早的以化学自养细菌的化学合成为根底的微生物生态系统的建立阶段。太古宙至元古宙早期〔35～20亿年前〕以光合细菌为主体的、以不生氧的光合作用(光合系统Ⅰ)为根底的浅海底栖微生物席生态系统的建立和开展阶段。元古宙中期〔20～8亿年前〕大规模的蓝菌〔即蓝藻〕叠层石礁生态系统和浮游生态系统的建立和开展阶段。元古宙晚期(8～6.5亿年前)浅海底栖多细胞后生藻类植物和后生无脊椎动物为主体的生态系统的建立和开展、以单细胞真核藻类植物和原生动物为主体的浮游生态系统的开展阶段。显生宙(6.5亿年前至现代)以陆地植物为根底的陆地生态系统与海洋生态系统并列开展阶段。五.生态系统的进化与人类1.生态系统的进化趋势①随着生态系统内生物的进化，生态系统的物质能量利用效率逐步提高，表现为初级生产力的提高和能量转换率的提高，从而导致生物量对初级生产的比值的逐步上升。②生态系统的复杂程度逐步提高，表现在随着物种分异度的增高而造成生态系统内生态关系复杂化，系统内物质、能量的转换层次增多。③生态系统所占据的空间逐步扩展：由半深海底到浅海有光带、到海洋表层水域、到陆地及陆上水体和空中。④生态系统内物种占据的小生境由“不饱和〞状态逐步到达“饱和〞状态。表现在物种之间竞争逐步加剧,物种寿命缩短,绝灭速率和种形成的速率提高。2.生态平安及气候异常对人类的影响生态平安：是生态系统完整性和健康的整体水平，尤其是指生存与开展的不良风险最小以及不受威胁的状态。狭义的生态平安概念是指自然和半自然生态系统的平安，即生态系统完整性和健康的整体水平反映。健康系统是稳定的和可持续的，在时间上能够维持它的组织结构和自治，以及保持对胁迫的恢复力。假设将生态平安与保障程度相联系，生态平安可以理解为人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度，包括饮用水与食物平安、空气质量与绿色环境等根本要素。广义生态平安概念以国际应用系统分析研究所(IIASA，1989)提出的定义为代表：生态平安是指在人的生活、健康、安乐、根本权利、生活保障来源、必要资源、社会次序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态，包括自然生态平安、经济生态平安和社会生态平安，组成一个复合人工生态平安系统。生态平安具有整体性、不可逆性、长期性的特点。〔1〕生态环境恶化森林植被的破坏：随着人类社会的开展，森林面积迅速减少，热带雨林植被的破坏最为严重。森林是地球上最大的陆地生态系统，是维持生态平衡的枢纽。淡水资源的短缺：随着人口的增长，生产的开展，对淡水的需求量不断增加，供需之间必然形成锋利矛盾。水污染更使已经紧缺的水资源形势雪上加霜。我国缺水的类型有3种：资源型缺水，水质型缺水和工程性缺水。〔2〕气候异常主要表现：带来洪水，水灾和饥荒的喷射气流异常；“云反响〞加剧全球气候变暖；飓风和台风灾害；厄尔尼诺与拉尼娜现象以及太空天气。云反响〔cloudfeedback〕：指外部气候扰动造成的云辐射效应的变化。总的云反响等于云量、云高和云反照率三者变化的共同结果。厄尔尼诺现象：厄尔尼诺一词源自西班牙文ElNiño，原意是"小男孩"或"小女孩"，也指圣婴，即耶稣，用来表示在南美洲西海岸(秘鲁和厄瓜多尔附近)向西延伸，经赤道太平洋至日期变更线附近的海面温度异常增暖的现象。拉尼娜现象：拉尼娜是西班牙语“LaNiña〞——“小女孩，圣女〞的意思，是厄尔尼诺现象的反相，指赤道附近东太平洋水温反常下降的一种现象，表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。太空天气：是在地球周围的太空环境条件改变的观念。它与行星大气内的天气观念不同，涉及太空中的等离子、磁场、辐射和其他物质。"太空天气"经常隐藏性的意味着在地球附近的磁层，但是它也是在星际间(并且经常是星际空间)的研究。在我们自己的太阳系内，太空天气受到太阳风的密度和速度，还有太阳风携带的等离子造成的行星际磁场(IMF)很大的影响。不同的物理现象与太空天气有关，包括地磁风暴和次风暴、范艾伦辐射带的活动、电离层的扰动和闪烁、极光和在地球外表的地磁的诱导电流。日冕物质抛射和它们关联的冲激波经由压缩磁层和触发地磁风暴也是导引太空天气的重要驱动力。最著名的太空天气事件例子是发生在1989年3月13日魁北克水力的电力网络因为地球感应电流瓦解的事件。这个事件开始于一个变压器出现故障，然后导致大规模普遍的断电，至少持续了9小时，并有600万人受到影响。造成这个磁爆发生的事件是1989年3月9日的日冕物质抛射，太阳抛出了一些物质。3.人类对生态系统的影响〔1〕碳排放与温室效应〔2〕臭氧层破坏的潜在危险〔3〕世界各地普降酸雨〔4〕骇人听闻的白色污染〔1〕碳排放与温室效应

温室效应(英文:GreenhouseEffect)，又称"花房效应"，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列极其严重问题，引起了全世界各国的关注。①温室有两个特点：a.温度室内高;b.不散热。②形成原因：温室效应加剧主要是由于现代化工业社会燃烧过多煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间反射，其结果是地球外表变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是：氟氯烃〔CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。温室效应形成图③环境影响:全球变暖地球上的病虫害增加海平面上升气候反常土地沙漠化④解决方法:为减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电〔因为发电烧煤〕，少开汽车。另一方面保护好森林和海洋，比方不乱砍滥伐森林，不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林，减少使用一次性方便木筷，节约纸张〔造纸用木材〕，不践踏草坪等等行动来保护绿色植物，使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。(2)臭氧层破坏的潜在危险臭氧〔O3〕是一种有臭味的气体，常温下为浅蓝色。在大气圈的平流层中，距地面15～35公里的高度上有一个臭氧含量较高的臭氧层，它好似一个巨大的过滤网，可以吸收和滤掉太阳光中有害的紫外线，有效地保护地球生物的生存。1985年，英国科学家首次发现，南极上空在9至10月平均臭氧含量减少50％左右，并周期性出现。北极臭氧层耗损也很明显。高空臭氧层是保护层，但近地低空中的臭氧却是一种污染物。低层臭氧含量的增加可以引起光化学烟雾，危害森林、作物、建筑物等，臭氧还会直接引起人的机体失调和中毒。臭氧层耗损对人类健康及其生存环境的主要危害是：大量的紫外线直接辐射地面，导致人类皮肤癌、白内障发病率增高，并抑制人体免疫系统功能；农作物受害减产，影响粮食生产和食品供给；破坏海洋生态系统的食物链，导致生态平衡破坏。科学家认为，臭氧减少是由于人类活动向大气中排入氯氟烃〔如氟里昂〕和含溴卤化烷烃〔哈龙〕等气体引起的。氟里昂在自然界不会自己产生，而是人类在工业生产过程中制造、扩散出来的。它用于制冷装置的冷冻剂、气溶胶、有机溶剂和泡沫发泡。哈龙用于作灭火剂。目前，我国及世界各国正采取措施，逐步淘汰氟里昂和哈龙等破坏臭氧层的有害物质。一位美国的环境科学家曾预测：人类如果不采取措施，到2075年，全世界将有1.5亿人患皮肤癌，其中有300多万人死亡；将有1800多万人患白内障；农作物将减产7.5%；水产品将减产25％；材料损失将达47亿美元；光化学烟雾的发生率将增加30％。臭氧层破坏是当前全球面临的环境问题之一。自70年代以来就开始受到世界各国的关注。从1995年起，每年的9月16日被定为“国际保护臭氧层日〞。〔3〕世界各地普降酸雨①酸雨的根本信息：酸雨正式的名称是为酸性沉降，指pH值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。它可分为“湿沉降〞与“干沉降〞两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水形态而落到地面者，后者那么是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。全球有三大块酸雨地区：西欧，北美和东南亚。酸雨〔acidrain〕属于空气污染，是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨水被大气中存在的酸性气体污染。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是