生态学学习重点总结

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流失(水土流失、泥石流)风险等;

4库区蓄水造成淹没土地使土地资源丧失,清除植被使生物资源和生物多样性损失;人口搬迁;地质问题(水浸导致塌方、滑坡,库厂库周地下水位升高等),诱发库区地震;库周土壤浸该与盐渍化;淹没历史文化遗迹或矿产资源;水温分层问题;污染物积聚等;

5水文、水质变化导致水生生态影响、改变河流沉态对鱼类的影啊等;

6下游地区陆生生态影响;

7施工队伍住区建设造成植被破坏、土地占用及污染问题,施工人员偷猎盗伐滥采对自然资源和生物多样性的威胁,施工人员引入疫源性疾病等。

三.通过水利水电工程生态效应和生态影响分析,下列基本要点应予注意:

1明确特别生态环境保护目标:

水利水电项目的库坝工程大部分在山区,有的甚至在人迹罕至的高山峡谷地带。这些地区往往在生态学上有重要价值的保护目标。特别生态环境保护目标是指:特别生态系统与生境、自然保护区、稀有或重要的资源、自然与历史文化遗迹以及其他值得特别保护的对象。这类目标,有的可能在库区,有的可能在流域内,有的可能在周边。由于水电水利工程的建设,使这些保护目标可能受到直接或间接的影响,或增加潜在的威胁。对于此类特别生态目标,若直接受影响者皆需作专门评价;若距离较远、影响间接者,应作宏观分析.指明其保护价值相与本工程的关系。

2关注特别问题:

①水库的安全与风险问题。水库控制的流域面积,流域内和周边极端气象与水情信息,流域内环境状况与特点,区域的地震、地质构造、地质灾害历史等,都是作此类分析必不可少的资料。

②移民生计问题。山区耕地少,最好的土地是山间的平坝地和阶地,最密的人口也集中在这里。水利水电工程为以有限的投资获得最大的库容积,也都倾向选择平坝地作库区。竞争性利用土地的结果,往往是平坝地作了淹没区,居民搬迁他处。居民由闭塞的山区搬到山外,理论上讲他们的生活应得到改善,但实际上,在人稠地窄的我国,到处都已人满为患,很少有集中的土地供这些人安居乐业,而分散安置则会有各种社会文化问题存在。由于多方面的压力和低素质人口的适应能力低,最终使迁出来的人口又发生回流,于是发生诸如陡坡开垦、乱砍山林、破坏库区生态环境之类的事情。现在,在无处可迁的地方,实行“后靠”式人口安置,其对库区和库周生态环境的影响是不言而喻的。因此,从生态环境保护出发,必须重视移民的生计和动向。

③建设项目效益和功能保护问题。调水、输水工程以及许多水库兼具供水、发电、灌溉的综合功能,都要求保证其水质。因此,防止外界的污染影响常成为一些水利工程的特殊问题。应以流域为单元,调查污染源及污染物排放情况,并提出控制污染的要求。大江大河上的水库往往还兼有航运的功能、而运输石油或有害有毒化学品,会对水库其他功能带来巨大的风险,对此应有防止污染的限制性措施。此外,水库开展旅游、养殖,也与供水功能有悖。在诸多功能的平衡协调中,应以保证主功能为主,适当限制其他功能。

三、 试分析当今全球生物多样性变化的特征

答:《生物多样性公约》指出,生物多样性“是指所有来源的形形色色的生物体,这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体;它包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”在漫长的生物进化过程中会产生一些新的物种,同时,随着生态环境条件的变化,也会使一些物种消失。所以说,生物多样性是在不断变化的。而当今世界上的生物多样性则在不断下降。

生物多样性常常被理解为植物、动物和微生物的广泛变化。迄今为止,大约175万个物种被鉴定,主要是小型生物如昆虫,科学家推测大约有1300万个物种,虽然估计的范围是300万到1亿个物种。生物多样性也包括物种间的遗传差异,例如,谷物和家畜品种的差异,染色体、基因和DNA这些构成生命个体和物种独特性的单位。生物多样性的另一方面是生态系统的变化,诸如沙漠、森林、湿地、山地、湖泊、河流和农业生态系统。在生态系统中栖息着包括人类的许多生物,从而形成了群落,它们之间并且与周围的空气、水和土壤进行着相互作用。

近百年来,地球上的各种生物及其生态系统受到了极大的冲击,生物多样性也受到了很大的损害。物种的丧失曾经是一种自然现象,但物种灭绝的步伐由于人类活动而急剧地加速了。有关学者估计,物种已经以50倍于自然灭绝的速度消失,世界上每年至少有5万种生物物种灭绝,根据这个趋势,估计有34000种植物、5200种动物,其中包括1/8的鸟类面临绝种,平均每天灭绝的物种达140个,估计到21世纪初,全世界野生生物的损失可达其总数的15%~30%。并且,大约30%的主要农业家养动物高度濒危。当物种个体的丧失引起人类的关注时,森林、湿地、珊瑚礁和其它生态系统的碎化、退化和完全丧失带给生物多样性毁灭性的威胁。从生态系统类型来看,最大规模的物种灭绝发生在热带森林,其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带森林占地球物种的50%以上。据科学家估计,按照每年砍伐1700万公顷的速度,在今后30年内,物种极其丰富的热带森林可能要毁在当代人手里,大约5~10%的热带森林物种可能面临灭绝。另外,世界范围内,同马来西亚面积差不多大小的温带雨林也消失了。整个北温带和北方地区,森林覆盖率并没有很大变化,但许多物种丰富的原始森林被次生林和人工林代替,许多物种濒临灭绝。总体来看,大陆上66%的陆生脊椎动物已成为濒危种和渐危种。海洋和淡水生态系统中的生物多样性也在不断丧失和严重退化,其中受到最严重冲击的是处于相对封闭环境中的淡水生态系统。同样,历史上受到灭绝威胁最大的是另一些处于封闭环境岛屿上的物种,珊瑚礁是包含最丰富生物多样性的生态系统,10%的珊瑚礁已经被毁坏,而且1/3的幸存者将在未来的10到20年间面临崩溃。海岸的红树林是无数物种生死攸关的生命摇篮,现在已经变得脆弱并有一半已经消失。岛屿上大约有74%的鸟类和哺乳动物灭绝了。目前岛屿上的物种依然处于高度濒危状态。在未来的几十年中,物种灭绝情况大多数将发生在岛屿和热带森林系统。

生物多样性的丧失常常会减少生态系统的生产力,因而减少自然界向人类提供物质和服务的能力,生物多样性的丧失动摇了生态系统,弱化了生态系统抵御洪水,旱灾和暴风雨等自然灾害及污染、气候改变等人为压力的能力,人类已经花费了大量的金钱抗御由于采伐森林加剧的洪水和暴风雨,这些损失被认为并将随着全球变暖而增加。

生物多样性的下降也在其它方面损害了人类。生态系统正在碎化或消失,无数的物种数量正在减少或已经灭绝,我们正在制造自6500万年前灭绝恐龙的自然灾难以来最大的灭绝危机,这种灭绝是不可逆转的,并且正降临在粮食作物、药品和其它生物资源上,给人类健康带来威胁。如果不明白人类生命的支持系统正在逐步地瓦解,那将是鲁莽的;把其他的生命推向灭绝的边缘是不道德的,也剥夺了当代人和子孙的生存和发展。

生物多样性衰减的原因是多方面的,有自然过程、人为因素、社会因素。

(一).自然过程

在自然条件下,某些物种由于遗传外的特点,具有对环境适应的脆弱性,或分布区狭窄,导致遗传物质(基因纯化)即基因多样性降低,而处于濒危状态,只要自然环境有压力,这些

低遗传多样性的物种就会绝灭,另一方面,高度特化的物种易于濒危绝灭。根据r-K理论,K类有机体,如大型脊椎动物常生活在较稳定的环境中,这种稳定的环境逐渐促使K类有机体特化,越是高度特化(如食性专一,生境狭窄等),越不适应变化的环境,只要狭窄的环境一旦破坏,该类生物就会处于濒危状态,如大熊猫,长臂猿等属此类。

(二).人为因素

在今天,生物多样性衰减的主要原因是人为因素,人类对生物多样性的影响,主要表现在对生态环境的破坏和对物种的过度掠夺。

生态环境的破坏表现在二方面:一是森林资源的破坏,二是对环境的污染,主要有:

1.不断扩张的边缘农业是森林消失的主要原因,使栖息地丧失、切割、劣化。

2.资源过度利用:森林过度开发、农渔业资源过度收获。

3.土壤、水和大气的污染:污染物沿着食物链不断产生危害,使敏感种族群减少或灭绝。

4.气候变化:物种的再分布跟不上预期的气候变化,生态系的结构和功能可能发生更激烈的改变。

5.工业化的农业和林业:现代化的育种程序及提高生产力的作业方式,使得农场上的作物多样性迅速减少。

6.引进外来种:把有害生物和病原体引入农业。

臭氧的减少和气候的改变等大气层的变化也给生物多样性带来压力。较稀薄的臭氧层使更多的紫外线到达地球表面损害活体组织;全球变暖已经改变物种的栖息地和分布,科学家警告,甚至全球平均气温快速地上升1度,也会把许多物种推向死亡的边缘,人类的食物生产系统也可能被严重的毁坏。

(三).社会因素

生物多样性的迅速降低与社会因素有很大的关系;

1.现有的经济体系已刺激了那些对生物资源的破坏者,或称为以生物资源谋取暴利的人。他们只要从生物多样性中获得利益,而不需为生物多样性付出应有的代价和补偿。这种现象普遍存在,对生物多样性威胁甚大。

2.保护生物多样性的效益,通常很少体现在代价-效益分析中,因为保护生物资源的社会效益经常是无形的,广泛分布的,并不能完全反映在市场价格上。相反,开发自然资源所获得的利益是容易测算的,因此,在代价-效益分析中过低估计了保护的净效益,过高估计了开发的净效益,导致了“管山不如砍山”的现象。

3.政策不完善,管理不力 4.国家财政预算时,未把生物资源的贮备下降和资源消耗纳入预算,没有把资源的耗竭(即财富的损失)当成净支出。

《生态学》思考题与答疑

题目:试分析生物(动物或植物选一)适应逆境(温度,水或其它辐射,盐或碱,营养,重

金属或其它污染等任选一)的机制。

答:逆境(stress)是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称,包括温度,水,辐射,盐碱,营养,重金属或其它污染等。从达尔文的自然选择学说来看,逆境对变异的物种进行自然选择,能够适应各种逆境的物种得以保存,不能适应逆境的物种被自然淘汰。换句话说,能够存活下来的生物都有一套能够适应逆境的机制。

生物适应逆境的方式可以分为两大类:一是逆境逃避(stress avoidance),指由于生物通过各种方式摒拒逆境的影响,不利因素并未进入组织,故组织本身通常不会产生相应的反应;二是逆境忍耐(stress tolerance) 指生物组织虽经受逆境对它的影响,但它可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤害,使其仍保持正常的生理活动。[1]

我现在通过海洋动物适应重金属污染这个逆境来说明生物的抗逆性问题。重金属污染是指汞、铬、砷、硒、铅、镉、铝等重金属离子或其它重金属有机物化合物等。伴随着工业革命的展开,化工产业迅速崛起,造成沿海地区重金属离子及重金属有机物含量上升,对沿海地区的海洋动物的生存造成了危害。海洋生物通过上述两大类方法来适应重金属污染的危害。

第一,逆境逃避。这种方式对于动物来说特别常见,动物不同于植物的最大特点就是动物可以主动逃避危害,打不过还躲不过吗?伴随着近海水越来越严重的重金属水污染,许多海洋生物都消失了,其中有些物种是灭绝了,还有些物种迁徙到了别的海域。像人类一样,动物都有求生的本能,面对不利的生存环境,它们中间有许多选择了逃避。

第二,逆境忍耐。然而并不是所有的近海动物都选择了逃避,许多的海洋动物最后还是留了在了它们祖祖辈辈赖以生存的海域,那么海洋生物是怎样适应重金属污染的海水呢?海洋动物在三个水平上对重金属污染作出反应。

首先,在形体功能水平上。在浓度偏高的水环境中,海洋动物的形体和生理功能会发生相应的变化。相关学者对近海动物的研究发现,在海水重金属污染严重的地区,牡蛎的性别会发生紊乱,这里我还不明白,这是否有利于抵抗重金属污染,但可以肯定这是重金属污染造成的反应。

其次,在蛋白质水平上。金属硫蛋白是一种能被重金属诱导的富含半胱氨酸的低分子量蛋白质。当环境存在着诸如汞、银、铅、镉等重金属时,便能诱导生物体内金属硫蛋白的合成,且在一定浓度范围内成正比。金属硫蛋白对重金属离子有很强亲和力含丰富的半胱氨酸(约1/3)不含芳香族氨酸和组氨酸的低分子量蛋白质。它遍存于自然界,细菌、植物、动物以及人类机体中。鱼类的金属硫蛋白是1971年在镉和汞对鱼类致毒实验中首次发现的。金属硫蛋白含有大量的巯基(-SH),能与Cu、Hg、Cd、Ag与金属离子结合掩蔽金属的毒性。对细胞内的金属离子有重要的解毒作用。重金属对于蛋白质、多肽、辅酶和氨基酸的-SH有很高的反应性,金属能诱导生物体内低分子量、富含-SH的蛋白质的合成。生物适应重金属污染的一个可能机理是合成金属硫蛋白。在许多鱼类和贝类中已发现这个低分子量富含-SH的蛋白质与一些金属结合。[2]

最后,是在遗传的水平上。目前直接从核酸水平进行抗性进化研究尚少见报导,然而国内外众多学者已对此研究引起了高度重视。一般认为生物抗性分化进化具有可遗传性并表现出明显数量遗传特性。生物抗性进化一方面由于污染引起基因碱基的缺失、插入、重复从而引起遗传结构上的变异;另一方面环境饰变也作了不同程度的贡献。对于遗传结构变异引起的性状进化机理不同学者又有较大的分歧。Macnair (1991)通过大量深入的理论推导认为,抗性进化性状是受某一主基因控制;而大多学者则认为植物抗性性状是由众多微效多基因控制,环境污染诱导了群体内众多不同基因的差异表达。这些基因有些来自\中性基因\;有些抗性基因原来以极低的频率存在,在污染选择下它能在短短几个世代内迅速扩大基因频率,从而提高了群体对污染的高抗性。目前对生物体重金属抗性的研究已经获得一些成果,有些学者已经找到了一些典型的基因,例如铜抗性基因(Cur),锌抗性基因(Znr),镉抗性基因(Cdr)。

这些抗性基因能产生一些可与重金属相结合的蛋白质,从而从环境中除去重金属。[3]

在当今这个工业迅速发展的时代,人类的行为改变了的许多其他生物的生存环境,在今后的一段时间内,生物的抗性进化将成为进化的主流,具有对污染抗性的物种将在废墟中顽强的生存下来。同时,人类也将成为这种进化的受害者,许多生物对污染的适应并不能从根本上消除,动物对重金属的适应仅仅是暂时将重金属元素以无毒的形式保存起来,这种污染物将在海洋动物的体内定向积累。这种污染将沿着食物链积累,最终的受害者还是造成污染的人类。这就是我们要呼吁环境保护的原因,保护环境也是在保护我们人类自己

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