《生态学》课程教学资源（PPT课件）应用生态学（应用生态概论）

21世纪人类面临的最大生态学挑战工业革命以来，人类的社会、经济、科学技术和人口都在迅猛地发展，人类活动的空间不断扩大，需求日益增加，为人类创造了巨大的财富。但是就在同时，人类对地球资源的消耗、环境的破坏也越来越大，即人类对地区上各种生态系统的影响越来越大。人们发现：地球环境正在全面恶化中，甚至于威胁人类自身的生存当今，人类活动对于环境或地球生态系统的影响问题已经上升为现代生态学的焦点而全面、充分了解各种生态系统的生态过程是科学确定环境对策的关键

21世纪人类面临的最大生态学挑战: 工业革命以来，人类的社会、经济、科学技术和人口 都在迅猛地发展，人类活动的空间不断扩大，需求日益增 加，为人类创造了巨大的财富。但是就在同时，人类对地 球资源的消耗、环境的破坏也越来越大，即人类对地区上 各种生态系统的影响越来越大。人们发现： 地球环境正 在全面恶化中，甚至于威胁人类自身的生存。 当今，人类活动对于环境或地球生态系 统的影响问题已经上升为现代生态学的焦点 ， 而全面、充分了解各种生态系统的生态过程 是科学确定环境对策的关键

地球环境变化的主要表现1998年美国《科学》279（5350）：491-497刊登了美国生态学会秘书长J.Lubchenco《进入环境世纪》的文章介绍，提出了下列6结论：①从工业革命以来大气的二氧化碳浓度提高了30%；②人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量③人类利用的地表淡水，已经超过可用总量的二分之一④近二千年来，地球上大概有四分之一的鸟类物种已经灭绝；5有三分之一到二分之一的陆地面积已经被人类活动所改变；③接近三分之二的海洋渔业资源已经过捕或耗尽

一、地球环境变化的主要表现 1998年美国《科学》279 (5350） :491-497刊登了美国生态学会秘书长 J. Lubchenco 《进入环境世纪》的文章介绍， 提出了下列6 结论： ①从工业革命以来大气的二氧化碳浓度提高了30%； ②人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量； ③人类利用的地表淡水，已经超过可用总量的二分之一 ④近二千年来，地球上大概有四分之一的鸟类物种已经 灭绝； ⑤有三分之一到二分之一的陆地面积已经被人类活动所 改变； ⑥接近三分之二的海洋渔业资源已经过捕或耗尽

最引人注目的化学的、物理的和生物的变化有：①全球气候的变化②臭氧层的破坏③生物多样性的丧失④地球上各种生态系统的结构和功能的改变

最引人注目的化学的、物理的和生物的变化有： • ①全球气候的变化。 • ②臭氧层的破坏。 • ③生物多样性的丧失。 • ④地球上各种生态系统的结构和功能的改 变

（一）大气的二氧化碳浓度与全球气候变暖280260二氧化碳240+2.522002002.5180MM5.07.5温度变化10.016012080400距现在的时间（千年）根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16万年间大气二氧化碳和温度变化的同步

根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16万年间大气二氧化碳和温度变化的同步。 （http：//www.epa,gov/globalwarming/climate/index.html ) （一）大气的二氧化碳浓度与全球气候变暖

温室效应是指大气中二氧化碳和甲烷等污染物导致全球气温上开的理论。因为大气中的温室气体能够吸收入射的太阳热量，但是又阻止地球热量的全部散失，从而能使地球的气温上升。大气中二氧化碳含量上升的主要原因是化石燃料的燃烧和地球表面植被的破坏空气中二氧化碳浓度的准确测量和记录已持续近120年，这段时间里，二氧化碳水平增加，同时全球温度上升0.4-0.7℃。根据模型的预测，如果将大气中的二氧化碳浓度在现有水平上翻倍，气温将继续上升3.5℃左右。温室效应引起的影响将是深远的，如极地的冰会融化，海洋会因热而膨胀，海平面上升，最终导致全球气候的大规模变化。另外全球变暖会引起生物的迁移，这种迁移或者是为寻求适宜的温度，或者是为适应变化的环境，或者是面临灭绝的反应。生物的这种迁移会引发热带病，生境由温带气候变成热带气候就有可能导致这类病（如疮疾）的流行（C.Harvelletal,2002SCIENCE,296(5576)：2158-2162）（鸟疮疾传染媒介Culexmosquitoes图）

温室效应是指大气中二氧化碳和甲烷等污染物导致全球气温上升 的理论。 因为大气中的温室气体能够吸收入射的太阳热量，但是又 阻止地球热量的全部散失，从而能使地球的气温上升。大气中二氧 化碳含量上升的主要原因是化石燃料的燃烧和地球表面植被的破坏。 空气中二氧化碳浓度的准确测量和记录已持续近120年，这段时间 里，二氧化碳水平增加，同时全球温度上升0.4-0.7℃。根据模型的 预测，如果将大气中的二氧化碳浓度在现有水平上翻倍，气温将继 续上升3.5℃左右。 温室效应引起的影响将是深远的，如极地的冰会融化，海洋会因 热而膨胀，海平面上升，最终导致全球气候的大规模变化。另外， 全球变暖会引起生物的迁移，这种迁移或者是为寻求适宜的温度， 或者是为适应变化的环境，或者是面临灭绝的反应。生物的这种迁 移会引发热带病，生境由温带气候变成热带气候就有可能导致这类 病（如疟疾）的流行(C.Harvell et al, 2002,SCIENCE,296(5576):2158-2162) （鸟疟疾传染媒介Culex mosquitoes图）

厄尔尼诺厄尔尼诺现象是当今人类最具挑战性问题，它对于海洋生物种群造成了巨大的生态后果，例如曾经是世界海洋鱼类产量最高的秘鲁鱼，其产量曾在1982-1983年由特大EINino而崩溃。在常年中，南美西海岸海洋表面温度较低，上升流将营养物质从海底带到海洋上层。但在EINino出现时，它阻挡了上升流，上层的营养物质供应大量减少，其影响达到大部分食物链。浮游植物初级生产力剧烈下降，上层吃浮游植物的鱼及其捕Weaktradewinds食者种群生物量就大为降低。thannormalatmosphericpressureovorTahiti

厄尔尼诺厄尔尼诺 现象是当今人类最具挑战性问题，它 对于海洋生物种群造成了巨大的生态后果，例如曾经是世 界海洋鱼类产量最高的秘鲁鯷鱼，其产量曾在1982-1983 年由特大El Nino 而崩溃。在常年中，南美西海岸海洋表 面温度较低，上升流将营养物质从 海底带到海洋上层。但在El Nino 出 现时，它阻挡了上升流，上层的营养 物质供应大量减少，其影响达到大部 分食物链。浮游植物初级生产力剧烈 下降，上层吃浮游植物的鯷鱼及其捕 食者种群生物量就大为降低

TotalandAnnularSolarEclipsePaths:2161-21802173Ar122178Jun162178Jun162177.an2g2166Aug2560°N2173Aor122169Jun22169Jun252175Aug16S2164Mar232162Nov072162Nov072180Noy1730°N2172A022172Apr232164Mr222165Se0052179.akP12161May252168dul052171Oct292171Oct292168.tan.102176Aug042178Feb10O22176Aug04F2161Nov17.2165Mar122171May52179NoV2821720121Mayc52154Sep162175Fpb2130°S2168Dec292180May242162May142167Jul1660°S21780ec092166Mar022109Dec182173Ot072166Mar02180°W150°W120°W90eW600W30°W030°E60°E90°E120°E150°E180°ELongitudeTotalEclipseL0200040006000800010000AnnularEclipseKilometersHybrid EclipseFredEspenak,NASA/GSFC-2002Julysunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html

拉尼娜现象La Nina不规则，但平均来说，约每四年一次秘鲁海域表面水温太平洋海水异常偏高3-6C周期相反的情形鱼类因缺少食物而大量死亡厄尔尼诺现象赤道附近的水温西高东低后果EI Nino2西太平洋的热带风暴、台风活动次数少地图减弱东部涌升流（底层冷水）40N南、北赤道曦流热带地区降水出现异常变化20 N暴风雨、洪水千旱20S厄瓜多尔、秘鲁、智利、加利福尼亚印度尼西亚、菲律宾、澳大利亚40SNDAA自然地理120E180120W精品课程

（二）臭氧层破坏臭氧存在于大气上层，它吸收短波太阳辐射（特别是200-300nn范围）形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。不幸的是某些物质，特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃（CFCs）即氟里昂，其中的氯原子，破坏臭氧分子。同温层臭氧降低50%以上，就形成所谓的臭氧空洞，它已经在两个半球的高纬度地区观察到了。紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。因为DNA也吸收280-320nm波长的紫外辐射，危害DNA分子，所以地球表面紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合作用，能导致初级生产力下降。臭氧空洞威胁很大，国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定（1985）和蒙特利尔协议（1987），同意在20世纪未停止使用CFCs欧洲社会则在1997年。近来也有报道预期，这个行动将使我们已经制造的危害逆转，或许在一个世纪之内，使大气臭氧回到它自然平衡水平

（二）臭氧层破坏 臭氧存在于大气上层，它吸收短波太阳辐射（特别是200-300 nm 范围）形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。不幸的是某些物 质，特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃 （CFCs）即氟里昂，其中的氯原子，破坏臭氧分子 。 同温层臭氧 降低50%以上，就形成所谓的臭氧空洞，它已经在两个半球的高纬 度地区观察到了。 紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。因为DNA 也吸收280-320nm波长的紫外辐射，危害DNA分子，所以地球表面 紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合 作用，能导致初级生产力下降。 臭氧空洞威胁很大，国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定 （1985）和蒙特利尔协议（1987），同意在20世纪末停止使用CFCs, 欧洲社会则在1997年。近来也有报道预期，这个行动将使我们已经 制造的危害逆转，或许在一个世纪之内，使大气臭氧回到它自然平 衡水平

南极臭氧空洞（根据NASA提供的9年0月3日的假彩色卫星象

南极臭氧空洞（根据NASA 提供的 19 99年 10月3日的假彩色卫星象）