环境保护与可持续发展-课件2.ppt

1、第二章第二章 生态系统退化生态系统退化第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念是一定空间内由是一定空间内由生物成分生物成分和和非生物成分非生物成分组组成的一个生态学功能单位。成的一个生态学功能单位。从人类的角度理解，生态系统包括人类本身和人类的从人类的角度理解，生态系统包括人类本身和人类的生命支持系统生命支持系统大气、水、生物、土壤和岩石，这大气、水、生物、土壤和岩石，这些要素也在相互作用构成一个整体，即人类的自然环些要素也在相互作用构成一个整体，即人类的自然环境。除了上述自然生态系统以外，还存在许多人工生境。除了上述自然生态系统以外，还存在许多人工生态系统，例如，农田、果园等以及宇

2、宙飞船和用于生态系统，例如，农田、果园等以及宇宙飞船和用于生态学试验的各种封闭的微宇宙（亦称微生态系统，例态学试验的各种封闭的微宇宙（亦称微生态系统，例如美国的生物圈一号）。如美国的生物圈一号）。森林生态系统海洋生态系统草原生态系统湖泊生态系统城市生态系统农田生态系统第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念。生态生态系统内能量的流动通常是单向的，不可逆转。但物质的流系统内能量的流动通常是单向的，不可逆转。但物质的流动是循环式的。信息传递包括物信息、化学信息、营养信动是循环式的。信息传递包括物信息、化学信息、营养信息和行为信息，构成一个复杂的信息网。息和行为信息，构成一个复杂的信息网。

3、生态系统受到外力的胁迫或破坏，生态系统受到外力的胁迫或破坏，在一定范围内可以自行调节和恢复。系统内物种数目越多，在一定范围内可以自行调节和恢复。系统内物种数目越多，结构越复杂，则自我调节能力越强。结构越复杂，则自我调节能力越强。任何生态系统都有其发生和发展的过任何生态系统都有其发生和发展的过程，经历着由简单到复杂，从幼年到成熟的过程。程，经历着由简单到复杂，从幼年到成熟的过程。v 首次将能量和物质输入生态系统的同化过程称为初级生产，以首次将能量和物质输入生态系统的同化过程称为初级生产，以简单无机物为原料制造有机物的自养者称为初级生产者。简单无机物为原料制造有机物的自养者称为初级生产者。第一节第

4、一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念v 消费者和分解者都依赖初级生产提供的能量和养分通消费者和分解者都依赖初级生产提供的能量和养分通过代谢作用构成自身和其生物量形成的生产称为过代谢作用构成自身和其生物量形成的生产称为次级次级生产生产，作为异养生物被统称为次级生产者。在健康的，作为异养生物被统称为次级生产者。在健康的生态系统中，物质在各组分之间有序循环，能量在各生态系统中，物质在各组分之间有序循环，能量在各组分之间迅速流动。组分之间迅速流动。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 生态系统可根据地理条件的不同而分为两大类：生态系统可根据地理条件的不同而分为两大类：水生生态水生生

5、态系统和陆地生态系统系统和陆地生态系统。水生生态系统：海洋生态系统和淡水生态系统。水生生态系统：海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态系统：流水生态系统和静水生态系统等。淡水生态系统：流水生态系统和静水生态系统等。陆地生态系统：森林、草原、荒漠、高山、冻原等生态系陆地生态系统：森林、草原、荒漠、高山、冻原等生态系统。统。森林生态系统：热带、亚热带、温带和寒温带森林等生态森林生态系统：热带、亚热带、温带和寒温带森林等生态系统。系统。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念：各种生物之间存在着取食和被取食的关系。：许多食物链经常互相交叉，形成一张无形的网络，把许多生物包括在内，这种复杂的捕

6、食关系就是食物网。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念食物网越复杂，生态系统就越稳定。因为食物网中某个环节（物种）缺失时，其他相应环节能起补偿作用。相反，食物网越简单，则生态系统越不稳定。例如，某个生态系统中只有一条食物链：林草鹿狼。如果狼被消灭，没有天敌的鹿大量繁殖，超过林草的承载力，草地和森林遭到破坏，鹿群也被饿死，结果是整个生态系统的破坏。这正是美国亚利桑那州一个林区曾经发生的情况。如果当地还存在另一种食肉动物，鹿群的大量增长就能刺激这种食肉动物的繁殖，从而减少鹿群的数量，使健康的生态系统得以维持。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 捕食食物链：以活的动植物

7、为起点 碎屑食物链：以死的生物或腐屑为起点 陆地生态系统和许多水生生态系统中，能量流动主要通过碎屑食物链，净初级生产量中只有很少一部分通向捕食食物链。只有在某些水生生态系统中，例如在一些由浮游藻类和滤食性原生动物组成食物链的湖泊中，捕食食物链才成为能量流动的主要渠道。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 某个营养级就是食物链某个环节上一切生物种的总和，是某个营养级就是食物链某个环节上一切生物种的总和，是处在某一营养层次上一类生物和另一营养层次上另一类生处在某一营养层次上一类生物和另一营养层次上另一类生物的关系。物的关系。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 当能量在

8、食物网中流动时，其转移效率是很低的。下面营养级所储存的能量只有大约10能够被其上一营养级所利用。其余大部分能量被消耗在该营养级的呼吸作用上，以热量的形式释放到大气中去。这在生态学上被称为10定律或1/10律。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 地球是一个开放系统，存在着能量的输入和输出。能量输入的根本来源是太阳能，食物是光合作用新近固定和储存的太阳能，化石燃料则是过去地质年代固定和储存的太阳能。光合作用是植物固定太阳能的惟一有效途径，其总反应式：6CO212H2OC6H12O6+6O26H2O第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念生态系统中的能量流动都是按照热力学第

9、一定律和第二定律进行的。：能量可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中，能量既不会消失，也不会增加，这就是能量守恒原理。能量的流动总是从集中到分散，从能量高向能量低的方向传递。在传递过程中总会有一部分能量成为无用能被释放出去。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念太阳能约30被反射回去，19被大气吸收，其余的51到达地面地球表面上大部分地区没有植物，到达绿色植物上的太阳辐射只有10左右植物叶面又反射一部分，能被植物利用太阳能的只有1左右草食性动物肉食性动物 微生物分解把复杂的有机物转化为简单的无机物，同时把有机物中储存的能量释放到环境中去。生产者、消费者和分解者的呼吸作用也要消

10、耗部分能量，被消耗的能量也以热量的形式释放到环境中。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 有机体中几乎可以找到地壳中存在的全部90多种天然元素。但是，生物学研究表明，对生命必须的元素只有大约24种，即碳、氧、氮、氢、钙、硫、磷、钠、钾、氯、镁、铁、碘、铜、锰、锌、钴、铬、锡、钼、氟、硅、硒、钒，可能还有镍、溴、铝和硼。上述元素中的四种，即碳、氢、碳、氢、氧和氮氧和氮，占生物有机体组成的99以上，在生命中起着最关键的作用，被称为“关键元素”或“能量元素”。碳是构成生物体的基本元素，占生物总质量约25。在无机环境中，以二氧化碳和碳酸盐的形式存在。生态系统中碳循环的基本形式是大气中的C

11、O2通过生产者的光合作用生成碳水化合物，其中一部分作为能量为植物本身所消耗，植物呼吸作用或发酵过程中产生的CO2通过叶面和根部释放回到大气圈，然后再被植物利用。碳水化合物的另一部分被动物消耗，食物氧化产生的CO2通过动物的呼吸作用回到大气圈。动物死亡后，经微生物分解产生CO2也回到大气中，再被植物利用。这是碳循环的第二种形式。生物残体埋藏在地层中，经漫长的地质作用形成煤、石油和天然气等化石燃料。它们通过燃烧和火山活动放出大量CO2，进入生态系统的碳循环。这是碳循环的第三种形式。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念氮是形成蛋白质、氨基酸和核酸的主要成分，是生命的基本元素。大气中含量

12、丰富的氮绝大部分不能被生物直接利用。大气氮进入生物有机体的主要途径有四：生物固氮（豆科植物、细菌、藻类等）；工业固氮（合成氨）；岩浆固氮（火山活动）；大气固氮（闪电、宇宙线作用）。其中第一种能使大气氮直接进入生物有机体，其他则以氮肥的形式或随雨水间接地进入生物有机体。地球中的硫大部分储存在岩石、矿物和海底沉积物中，以黄铁矿、石膏和水合硫酸钙的形式存在。大气圈中天然源的硫包括H2S、SO2和硫酸盐。H2S来自火山活动、沼泽、稻田和潮滩中有机物的嫌气（缺氧）分解等途径；SO2来自火山喷发的气体；大气圈中硫酸盐（如硫酸铵）则来自海浪花的蒸发。大气圈中硫的1/3（包括硫酸盐的99）来自人类活动，其中的

13、2/3来自含硫化石燃料（煤和石油）的燃烧，其余来自炼油和冶金工业和其他工业过程。进入大气圈的H2S和SO2均可氧化成SO3，进一步与水汽反应生成硫酸。SO2和SO3也可与大气圈中的其他化学品反应生成亚硫酸盐和硫酸盐。这些硫酸和硫酸盐都是酸沉降的组成部分。生态系统中的磷具有不同于上述元素的特点。第一，它全部来源于岩石的风化作用，经破碎、溶解在土第一，它全部来源于岩石的风化作用，经破碎、溶解在土壤水中，被植物吸收。壤水中，被植物吸收。但生态系统中可利用的磷很少，因为磷酸盐难溶于水，地球上含磷的岩石也不多。因此，在许多土壤和水体中，缺磷常常是植物生长的限制性因素。另一方面，水体中磷的过度增加又可能引

14、起富营养化。第二，它在循环过程中和微生物的关系不像碳和氮那样大。第二，它在循环过程中和微生物的关系不像碳和氮那样大。生物死亡后，躯体中的磷酸盐逐渐释放出来，回到土壤和海洋中去。第三，磷不进行大气迁移，因为在地表的温度和压力下，第三，磷不进行大气迁移，因为在地表的温度和压力下，磷及其化合物不以气态存在。磷及其化合物不以气态存在。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念物理信息物理信息：物理信息由声、光和颜色等构成。化学信息化学信息：化学信息由生物代谢作用产物（尤其是分泌物）组成的化学物质。营养信息营养信息：营养信息由食物和养分构成。通过营养交换的形式，可以将信息从一个种群传递给另一个种

15、群。食物网和食物链就是一个营养信息系统。行为信息行为信息:无论是同一种群还是不同种群，它们的个体之间都存在行为信息的表现。不同的行为动作传递不同的信息。例如，某些动物以飞行姿势和舞蹈动作传递觅食和求偶信息，以鸣叫和动作传递警戒信息等。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 任何一个正常、成熟的生态系统，其结构与功能，包括其物种组成，各种群的数量和比例，以及物质与能量的输出、输入等方面，都处于相对稳定状态。就是说，在一定时期内，系统内生产者、消费者和分解者之间保持着一种动态平衡，系统内的能量流动和物质平衡在较长时期内保持稳定。这种状态就是生态平衡，又称自然平衡。第一节第一节 生态系统

16、的基本概念生态系统的基本概念如果生态系统中物质与能量的输入大于输出，其总生物量增加，反之则生物量减少。在自然状态下，生态系统的演替总是自动地向着物种多样化、结构复杂化、功能完善化物种多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展。如果没有外来因素的干扰，生态系统最终必将达到成熟的稳定阶段。那时生物种类最多，种群比例最适宜，总生物量最大，系统的内稳性最强。第一节第一节 生态系统的基本概念生态系统的基本概念 影响生态平衡的因素既有自然的，也有人为的。自然因素如火山、地震、海啸、林火、台风、泥石流和水旱灾害等常常在短期内使生态系统破坏或毁灭。受破坏的生态系统在一定时期内有可能自然恢复或更新。人为因素包括人

17、类有意识“改造自然”的行动和无意识造成对生态系统的破坏。例如，砍伐森林、疏于沼泽、围湖围海（垦殖）和环境污染等。这些人为因素都能破坏生态系统的结构与功能，引起生态失调，直接或间接地危害人类本身。所谓的“生态危机”大多是指人类活动引起的此类生态失调。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化海岸线向海陆两侧扩展一定距离的海岸海岸线向海陆两侧扩展一定距离的海岸带状区域和附近的海域，地处水圈、岩石圈、大气圈和生带状区域和附近的海域，地处水圈、岩石圈、大气圈和生物圈交汇的生态过度带，兼备海洋生态系统和陆地生态系物圈交汇的生态过度带，兼备海洋生态系统和陆地生态系统两者的特征。统两者的特征。包括海

18、岸生态系统、近海海洋生态系统、陆地生包括海岸生态系统、近海海洋生态系统、陆地生态系统和海洋湿地系统。态系统和海洋湿地系统。我国研究人员常把海岸带生态系统划分为我国研究人员常把海岸带生态系统划分为9 9个生态类型：个生态类型：海湾、河口、草滩湿地、海藻（草）床、红树林、珊瑚礁、海湾、河口、草滩湿地、海藻（草）床、红树林、珊瑚礁、海岛、一般浅海和养殖生态系。海岛、一般浅海和养殖生态系。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化全球沿海地区的平均人口密度是全球平均人口密度的全球沿海地区的平均人口密度是全球平均人口密度的2 2倍。倍。其中其中1 1亿多人口生活在海拔高度不超过亿多人口生活在海拔

19、高度不超过1m1m的地方。世界上的地方。世界上3333个大都市中有个大都市中有2121个位于沿海地区。个位于沿海地区。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 海岸带地区的高度城市化进程，引起了海岸线退化，红树海岸带地区的高度城市化进程，引起了海岸线退化，红树林珊瑚礁等面积减退，对近海岸生态系统健康造成巨大的林珊瑚礁等面积减退，对近海岸生态系统健康造成巨大的胁迫。对海岸线的开发，使海滨、沙丘、湿地、红树林、胁迫。对海岸线的开发，使海滨、沙丘、湿地、红树林、礁岛和暗礁等能减弱自然灾害的缓冲地带激剧减少。礁岛和暗礁等能减弱自然灾害的缓冲地带激剧减少。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生

20、态系统的退化 人类活动带来的海岸带生态系统结构的剧烈变化，人类活动带来的海岸带生态系统结构的剧烈变化，使该系统提供自然资源和支持环境的能力严重退化，使该系统提供自然资源和支持环境的能力严重退化，系统脆弱性和敏感性进一步加剧。系统脆弱性和敏感性进一步加剧。近岸海域污染导致赤潮频繁爆发，生物多样性减少，近岸海域污染导致赤潮频繁爆发，生物多样性减少，引起渔业资源衰退，海岸侵蚀与淤积导致海岸线后引起渔业资源衰退，海岸侵蚀与淤积导致海岸线后退，严重干扰了海岸地区的生态安全。退，严重干扰了海岸地区的生态安全。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 我国海岸带生态系统退化主要体现在海岸线后我国海

21、岸带生态系统退化主要体现在海岸线后退，红树林和珊瑚礁生态系统局部退化，海岸退，红树林和珊瑚礁生态系统局部退化，海岸带防护林破碎化，海岸带土地局部出现沙化和带防护林破碎化，海岸带土地局部出现沙化和贫瘠化等方面。贫瘠化等方面。组成海岸带生态系统的近海海域，也出现了退组成海岸带生态系统的近海海域，也出现了退化状态。化状态。生物多样性下降，生物多样性下降，1970-20001970-2000海洋生物种减少了海洋生物种减少了30%30%。商业鱼种在个体大小和总群数量上，已经受到了商业鱼种在个体大小和总群数量上，已经受到了严重威胁。严重威胁。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 水资源减少和

22、用水量的增加：水资源减少和用水量的增加：全球可利用的淡水资源有限，且分布不均。不同区域自然地全球可利用的淡水资源有限，且分布不均。不同区域自然地理条件的差异，导致不同的降水、径流和水文状况，从而形理条件的差异，导致不同的降水、径流和水文状况，从而形成水资源量在空间上的不同分布。成水资源量在空间上的不同分布。水资源量不仅仅取决于河流径流量，以及与河流径流量相关水资源量不仅仅取决于河流径流量，以及与河流径流量相关的大气降水量和蒸发量，还和人类用水量息息相关。的大气降水量和蒸发量，还和人类用水量息息相关。从工业从工业革命到现在，世界农业用水量增加了革命到现在，世界农业用水量增加了7 7倍，工业用水量

23、增加倍，工业用水量增加了了2020倍，且将以每年倍，且将以每年4%-8%4%-8%的速度持续增加。的速度持续增加。自然水量的减少和人类用水量的不断增加，在两个自然水量的减少和人类用水量的不断增加，在两个方面减少着淡水生态系统的基质，成为淡水生态系方面减少着淡水生态系统的基质，成为淡水生态系统维持系统的健康、保持系统服务功能的巨大压力。统维持系统的健康、保持系统服务功能的巨大压力。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化：农业施肥、城市废水和城区径流等污染物，加：农业施肥、城市废水和城区径流等污染物，加剧了水质下降。目前，全世界每年排放污水约剧了水质下降。目前，全世界每年排放污水约42

24、604260亿吨，亿吨，造成造成5500055000亿立方米的水体受到污染，约占全球径流量的亿立方米的水体受到污染，约占全球径流量的14%14%以上。以上。淡水资源的过度开发和水质不断下降，给淡水生物种群带淡水资源的过度开发和水质不断下降，给淡水生物种群带来了巨大的压力。来了巨大的压力。许多水生的珍稀和濒危物种，也面临灭绝的威胁。许多水生的珍稀和濒危物种，也面临灭绝的威胁。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 农业生态系统是基于人类满足自身生存需要，通过积极干农业生态系统是基于人类满足自身生存需要，通过积极干预自然所形成的具有自然、社会双重属性，生态、经济、预自然所形成的具有自然

25、、社会双重属性，生态、经济、社会多种功能的社会多种功能的半自然复合生态系统半自然复合生态系统。它包括人类生产的。它包括人类生产的农田系统和生活的村落环境。农田系统和生活的村落环境。农田面积减少农田面积减少：工业化和城市化的加快：工业化和城市化的加快 沙漠化和荒漠化沙漠化和荒漠化 土壤退化：土壤退化：指在各种自然和认为因素影响下所发生的导致指在各种自然和认为因素影响下所发生的导致土壤自然生产力和环境调控潜力持续下降甚至完全丧失的土壤自然生产力和环境调控潜力持续下降甚至完全丧失的物理、化学和生物学过程。物理、化学和生物学过程。高度集约经营的现代农业，在加大农药化肥地膜投入的高度集约经营的现代农业，

26、在加大农药化肥地膜投入的基础上，增加了农业产出，但导致了农田土壤退化，土基础上，增加了农业产出，但导致了农田土壤退化，土地自然生产力衰竭，农业生态系统功能降低。地自然生产力衰竭，农业生态系统功能降低。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 种植物种单一化：种植物种单一化：现代农业都是以特定物种为现代农业都是以特定物种为主导的单元化经营，增加了受天敌侵害的可能主导的单元化经营，增加了受天敌侵害的可能性。性。外来物种入侵：外来物种入侵：由于高产品种的推广，使很多地方种消失。由于高产品种的推广，使很多地方种消失。生物入侵是在农田生态系统中引进新物种的一个生态生物入侵是在农田生态系统中引进

27、新物种的一个生态风险。由于入侵物种缺乏必要的制约因素，容易大量风险。由于入侵物种缺乏必要的制约因素，容易大量繁殖，迅速扩散，对农业生产和环境保护造成巨大危繁殖，迅速扩散，对农业生产和环境保护造成巨大危害。害。第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 种植物种单一化：种植物种单一化：外来物种入侵外来物种入侵第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 草原生态系统是以多年生草本植物为主要生产者的陆地生草原生态系统是以多年生草本植物为主要生产者的陆地生态系统。全球气候变暖和不合适的草地开发利用，使全球态系统。全球气候变暖和不合适的草地开发利用，使全球约约50%50%的草地退化和处于

28、退化状态，威胁着草地生态系统的草地退化和处于退化状态，威胁着草地生态系统健康。健康。植被结构改变：植被结构改变：气候变暖，气温升高造成气候变暖，气温升高造成 能量不平衡：能量不平衡：过度放牧干扰了草地生态系统内的植被关系过度放牧干扰了草地生态系统内的植被关系和能量平衡，减少了群落的物种多样性。和能量平衡，减少了群落的物种多样性。自我调节功能减弱自我调节功能减弱 草场退化：草场退化：草原开垦，发展农业生产草原开垦，发展农业生产第二节第二节 自然生态系统的退化自然生态系统的退化 森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和微生物）及其非生

29、物环境物和微生物）及其非生物环境(光、热、水、气、土壤等）光、热、水、气、土壤等）综合组成的动态系统，是陆地生态系统中组成结构最复杂，综合组成的动态系统，是陆地生态系统中组成结构最复杂，生物种类最丰富，生物量最大，生产力最高，自我调节能生物种类最丰富，生物量最大，生产力最高，自我调节能力最强，稳定性最大以及功能最完善的有机部分。力最强，稳定性最大以及功能最完善的有机部分。森林面积减少森林面积减少：大量砍伐森林，用于出口木材，或者改造：大量砍伐森林，用于出口木材，或者改造为农业用地。为农业用地。森林结构简单森林结构简单：森林破坏后，常常自然形成次生林，或者：森林破坏后，常常自然形成次生林，或者通

30、过人工种植形成人工林。通过人工种植形成人工林。次生林中幼林比例升高，种类成分单纯，群落层次结构简单，稳定次生林中幼林比例升高，种类成分单纯，群落层次结构简单，稳定性差，生态系统结构和功能趋于简单。性差，生态系统结构和功能趋于简单。人工林种类组成单一，结构简单，易受干扰，自我调节能力差。人工林种类组成单一，结构简单，易受干扰，自我调节能力差。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 概念：城市生态系统是城市居民与周围环境相概念：城市生态系统是城市居民与周围环境相互作用形成的网络结构，是人类在改造和适应互作用形成的网络结构，是人类在改造和适应自然环境的基础上，建立的特殊人工生态系统。

31、自然环境的基础上，建立的特殊人工生态系统。在时空分布上，城市是人类生产和生活活动集在时空分布上，城市是人类生产和生活活动集中的较大场所。在功能上，城市是经济实体、中的较大场所。在功能上，城市是经济实体、社会实体、科学文化实体和自然实体的有机统社会实体、科学文化实体和自然实体的有机统一。一。自然及物理子系统是城市自然及物理子系统是城市赖以生存的基础，各部门赖以生存的基础，各部门经济活动和代谢过程子系经济活动和代谢过程子系统是城市生存和发展的活统是城市生存和发展的活力和命脉，人的社会行为力和命脉，人的社会行为及文化观念子系统是城市及文化观念子系统是城市演替与进化的动力泵。他演替与进化的动力泵。他们

32、互为环境，相辅相成，们互为环境，相辅相成，相克相生，导致了城市这相克相生，导致了城市这个高度人工化生态系统的个高度人工化生态系统的矛盾运动。矛盾运动。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 自然系统：城市居民赖以生存的基本物质环境，如太自然系统：城市居民赖以生存的基本物质环境，如太阳、空气、森林、气候、岩石、土壤、动物、植物、阳、空气、森林、气候、岩石、土壤、动物、植物、微生物、矿藏以及自然景观等。微生物、矿藏以及自然景观等。经济系统：设计生产、分配、流通与消费的各个环节，经济系统：设计生产、分配、流通与消费的各个环节，它以

33、物资从分散向集中的高密度运转，能量从低质向它以物资从分散向集中的高密度运转，能量从低质向高质的高强度集聚，信息从低序向高序的连续积累为高质的高强度集聚，信息从低序向高序的连续积累为特征。特征。社会系统：城市居民及其物质生活和精神生活诸方面。社会系统：城市居民及其物质生活和精神生活诸方面。社会系统产生于人类的自身活动，主要存在于人于人社会系统产生于人类的自身活动，主要存在于人于人之间的关系上，存在于意识型态领域中。之间的关系上，存在于意识型态领域中。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市生态系统的结构：城市生态系统的结构：空间结构空间结构：城市由各类建筑群、街道、绿地等：城

34、市由各类建筑群、街道、绿地等构成，形成一定的空间结构。城市空间结构往构成，形成一定的空间结构。城市空间结构往往取决于城市的地理条件、社会制度、经济状往取决于城市的地理条件、社会制度、经济状况、种族组成等因素。况、种族组成等因素。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 社会结构社会结构：包括人口、劳动力和智力结构。城：包括人口、劳动力和智力结构。城市人口是城市的主体，其数量往往决定着城市市人口是城市的主体，其数量往往决定着城市的规模和等级。的规模和等级。经济结构经济结构：由生产系统、消费系统、流通系统：由生产系统、消费系统、流通系统几部分组成。各部分的比例因城市不同而已，几部分组

35、成。各部分的比例因城市不同而已，主要取决于城市的性质和职能。主要取决于城市的性质和职能。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 营养结构营养结构：城市生态系统是以人类为中心成分的复合生态：城市生态系统是以人类为中心成分的复合生态系统，系统中生产者绿色植物的量很少，主要消费者是人，系统，系统中生产者绿色植物的量很少，主要消费者是人，而不是其他动物；分解者微生物也少。因此城市生态系统而不是其他动物；分解者微生物也少。因此城市生态系统不能维持自给自足的状态，需要从外界供给物质和能量，不能维持自给自足的状态，需要从外界供给物质和能量，从而形成不同于自然生态系统的倒三角营养结构。从而形成

36、不同于自然生态系统的倒三角营养结构。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化由于空气组成成分和下垫面改变等原因，由于空气组成成分和下垫面改变等原因，导致太阳短波反射、反射率、长波辐射、大气温度等不同导致太阳短波反射、反射率、长波辐射、大气温度等不同于乡村自然生态系统，出现城市于乡村自然生态系统，出现城市“热岛热岛”现象，即随着人现象，即随着人口密度、建筑物密度等由城市内向外逐渐降低，城市气温口密度、建筑物密度等由城市内向外逐渐降低，城市气温呈现由中心向外递减的现象。呈现由中心向外递减的现象。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化指直接受到下垫面建筑物和人类活指直接

37、受到下垫面建筑物和人类活动的影响，内部流场结构被改变的地面至建筑动的影响，内部流场结构被改变的地面至建筑物顶层的大气层。城市冠层作为城市边界层的物顶层的大气层。城市冠层作为城市边界层的最底层部分，表现为内部风温特征复杂，湍流最底层部分，表现为内部风温特征复杂，湍流运动紊乱，风速降低。运动紊乱，风速降低。城市化使市区由过去的城郊非均匀下垫面转变城市化使市区由过去的城郊非均匀下垫面转变成城市粗糙下垫面，市区建筑群相应增多、增成城市粗糙下垫面，市区建筑群相应增多、增密和增高，使得下垫面的动力学粗糙程度相应密和增高，使得下垫面的动力学粗糙程度相应增大，当地的流场结构发生了根本的改变。增大，当地的流场结

38、构发生了根本的改变。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市建设中大量兴建的房屋和道路，城市建设中大量兴建的房屋和道路，扩大了不扩大了不透水的地面面积透水的地面面积，使大部分天然植被消失，形，使大部分天然植被消失，形成生态学上的成生态学上的城市沙漠城市沙漠。城市沙漠的干旱化，。城市沙漠的干旱化，使降水的云下蒸发过程加强，从而减少降水量。使降水的云下蒸发过程加强，从而减少降水量。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 降落到地面的水，因为城市地表透水性的改变，降落到地面的水，因为城市地表透水性的改变，无法渗入地下补充地下水无法渗入地下补充地下水，绝大部分成为地

39、表，绝大部分成为地表水，携带着地表污染物，沿城市下水管网直接水，携带着地表污染物，沿城市下水管网直接排入城市附近水域，污染城市流域地表水。排入城市附近水域，污染城市流域地表水。城市水渠和下水管道，还缩短了汇流时间，增城市水渠和下水管道，还缩短了汇流时间，增大了径流曲线的峰值，弱化了城市抵御洪水的大了径流曲线的峰值，弱化了城市抵御洪水的能力，增加了城市生态系统的脆弱性。能力，增加了城市生态系统的脆弱性。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化到武汉看海到武汉看海第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市水资源是指一切可以被城市的居民生活和工农业生产城市水资源是指一

40、切可以被城市的居民生活和工农业生产利用的水源，包括当地的天然淡水资源、外来饮水资源和利用的水源，包括当地的天然淡水资源、外来饮水资源和经处理过的污水。经处理过的污水。为了满足城市经济活动过程中的大量需水，为了满足城市经济活动过程中的大量需水，地下水成为城地下水成为城市的主要补充水源市的主要补充水源。地下水的过度开采，将导致地下水位。地下水的过度开采，将导致地下水位下降，在城市形成地下水区域性降落漏斗。下降，在城市形成地下水区域性降落漏斗。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市生产和生活排放的污水，导致了城市流域的水城市生产和生活排放的污水，导致了城市流域的水污染。城市区域

41、内云集着工矿企业，工业生产的高污染。城市区域内云集着工矿企业，工业生产的高度发展，推动着城市经济。而工业生产产生的大量度发展，推动着城市经济。而工业生产产生的大量污水，污染着城市内和城市周边的水域。污水，污染着城市内和城市周边的水域。随着城市人口的不断增加，人们生活水平不断提高，随着城市人口的不断增加，人们生活水平不断提高，城市生活污水排放量逐渐增加。城市生活污水排放量逐渐增加。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市面源污染就是指在降水的条件下，雨水和径流城市面源污染就是指在降水的条件下，雨水和径流冲刷城市地面，使污染物进入受纳水体引起的环境冲刷城市地面，使污染物进入受纳

42、水体引起的环境问题。问题。城市污水排放量和面源污染量的不断增加，使城市城市污水排放量和面源污染量的不断增加，使城市供水系统处于脆弱状态。供水系统处于脆弱状态。太湖蓝藻爆发导致水危机太湖蓝藻爆发导致水危机第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 人类活动对土壤的践踏或重物积压，改变土壤团粒结构，人类活动对土壤的践踏或重物积压，改变土壤团粒结构，减弱土壤透水性，破坏了城市自然水系。减弱土壤透水性，破坏了城市自然水系。酸雨造成城市土壤的酸雨造成城市土壤的pHpH比自然生态系统的比自然生态系统的pHpH低；低；土壤由于尘埃、垃圾和废水的污染，出现富营养化和碱化。土壤由于尘埃、垃圾和废水的

43、污染，出现富营养化和碱化。城市生活垃圾的增加，尤其有毒有害固体废弃物的增加，城市生活垃圾的增加，尤其有毒有害固体废弃物的增加，加速了城市生态系统土壤质量的恶化。加速了城市生态系统土壤质量的恶化。食品安全？食品安全？第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 植物：城市的植物区系中，植物：城市的植物区系中，一方面是乡土植物一方面是乡土植物种类的减少，另一方面和人布植物的增多种类的减少，另一方面和人布植物的增多；动物：城市化过程使自然环境发生深刻的改变，动物：城市化过程使自然环境发生深刻的改变，不可避免地会引起野生动物种类和数量发生变不可避免地会引起野生动物种类和数量发生变化。化。城市

44、野生动物种类减少：开阔空间的丢失，以城市野生动物种类减少：开阔空间的丢失，以及作为食物来源与隐蔽条件的植被受到破坏，及作为食物来源与隐蔽条件的植被受到破坏，人类活动的强烈干扰，污染和交通噪声。人类活动的强烈干扰，污染和交通噪声。第三节第三节 城市生态系统的脆弱化城市生态系统的脆弱化 城市生态系统是一个开放性的系统，其系统的城市生态系统是一个开放性的系统，其系统的运作依赖外界系统的能量补充。能量在系统内运作依赖外界系统的能量补充。能量在系统内通过人类生产、消费实现流通转化，逐级消耗，通过人类生产、消费实现流通转化，逐级消耗，使城市成为能量单向性流动的生态系统。未消使城市成为能量单向性流动的生态系

45、统。未消耗的能量，以废物形式排入环境。没有完整的耗的能量，以废物形式排入环境。没有完整的食物链，无法完成完整的营养元素循环。使城食物链，无法完成完整的营养元素循环。使城市生态系统成为偏离自然平衡点的非稳态平衡市生态系统成为偏离自然平衡点的非稳态平衡系统。系统。第四节第四节 生态系统退化对可持续发展生态系统退化对可持续发展的影响的影响 生态系统通过第一性生产与初级生产，合成与生产了生态系统通过第一性生产与初级生产，合成与生产了人类生存所必需的有机质和产品。人类生存所必需的有机质和产品。生态系统退化，减少了生态系统的产出，对于直接依生态系统退化，减少了生态系统的产出，对于直接依赖于生态系统生存的发

46、展中国家的发展，影响尤为严赖于生态系统生存的发展中国家的发展，影响尤为严重。重。由健全的生态系统所维持的野生物种，是人类潜在食由健全的生态系统所维持的野生物种，是人类潜在食物的来源，也是农作物品种改良与新的抗逆品种的基物的来源，也是农作物品种改良与新的抗逆品种的基因来源。生物多样性的减少，必将恶化人类生存环境，因来源。生物多样性的减少，必将恶化人类生存环境，限制人类生存与发展机会的选择。限制人类生存与发展机会的选择。第四节第四节 生态系统退化对可持续发展生态系统退化对可持续发展的影响的影响 生态系统的退化，减弱了对自然灾害的调控能生态系统的退化，减弱了对自然灾害的调控能力，增加了可持续发展的不

47、稳定性。力，增加了可持续发展的不稳定性。：生物在全球气候的调节中，：生物在全球气候的调节中，起着非常重要的作用，缓解着气候变化对人类起着非常重要的作用，缓解着气候变化对人类发展的冲击。发展的冲击。第四节第四节 生态系统退化对可持续发展生态系统退化对可持续发展的影响的影响 生态系统维持自身平衡和协调的基本功能，为生态系统维持自身平衡和协调的基本功能，为人类发展提供了稳定的大气、水域和土壤环境，人类发展提供了稳定的大气、水域和土壤环境，使人类的发展具有稳定和可持续的环境。使人类的发展具有稳定和可持续的环境。第四节第四节 生态系统退化对可持续发展生态系统退化对可持续发展的影响的影响 人类在生存和发展中，除了对物质的需求，还有精神愉悦和灵魂抚慰的需求。生态系统具有的非物质服务功能，为人类的持续发展提供了精神保障。生命支持系统的维持：支持和维持人类生存环境和生命支持系统的功能。精神生活的享受：生态系统为人类提供娱乐休闲与美学享受。