第五章-生态监测与生态评价ppt课件

第五章第五章生态监测与生态评价生态监测与生态评价环境生态学环境生态学生态监测概述生态监测概述主要内容主要内容123生态环境影响评价概述生态环境影响评价概述生态环境影响评价方法生态环境影响评价方法1.1 生态监测的概念生态监测的概念生态监测生态监测：生态监测是指利用物理、：生态监测是指利用物理、化学、生化、生态学等技术手段，化学、生化、生态学等技术手段，对生态环境中的各个要素、生物对生态环境中的各个要素、生物与环境之间的相互关系、生态系与环境之间的相互关系、生态系统结构和功能进行监控和测试。统结构和功能进行监控和测试。生物监测生物监测：利用生物各个层次的状况：利用生物各个层次的状况和变化及其对环境污染或变化所和变化及其对环境污染或变化所产生的反应，阐明环境污染状况，产生的反应，阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。和评价提供依据。1.生态监测概述生态监测概述 1.2 生态监测技术类型生态监测技术类型(1)宏观生态监测宏观生态监测对象：对象：区域范围内各类生区域范围内各类生态系统的组合方式、镶嵌态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分特征、动态变化和空间分布格局等及其在人类活动布格局等及其在人类活动影响下的变化。影响下的变化。内容：内容：监测区域范围内具监测区域范围内具有特殊意义的生态系统的有特殊意义的生态系统的分布及面积的动态变化。分布及面积的动态变化。1.2 生态监测技术类型生态监测技术类型(2)微观生态监测微观生态监测n微观生态监测是指对一个或几个生态系统内各生态因子进微观生态监测是指对一个或几个生态系统内各生态因子进行的生物、物理和化学的监测。行的生物、物理和化学的监测。n对象：某一特定生态系统或生态系统对象：某一特定生态系统或生态系统聚合体聚合体的结构和功能的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化。特征及其在人类活动影响下的变化。n分类：分类：干扰性生态监测：对人类特定生产活动所造成的生态干干扰性生态监测：对人类特定生产活动所造成的生态干扰监测。扰监测。污染性生态监测：对农药及一些重金属污染物等在生态污染性生态监测：对农药及一些重金属污染物等在生态系统中食物链的传递及富集的监测。系统中食物链的传递及富集的监测。治理性生态监测：对破坏生态系统经人类的治理后生态治理性生态监测：对破坏生态系统经人类的治理后生态平衡恢复过程的监测。平衡恢复过程的监测。1.3 基本任务基本任务(1)对区域范围内重要生态问题的对区域范围内重要生态问题的发生面积及数量进行动态变发生面积及数量进行动态变化的监测。化的监测。(2)对人类的资源开发话动所引起对人类的资源开发话动所引起的生态系统的组成、结构和的生态系统的组成、结构和功能变化的监测。功能变化的监测。(3)环境污染物对生态系统的组成、环境污染物对生态系统的组成、结构和功能的影响监测及其结构和功能的影响监测及其在生物链中的传递。在生物链中的传递。(4)对破坏的生态系统在人类的治对破坏的生态系统在人类的治理过程中生态平衡恢复过程理过程中生态平衡恢复过程的监测。的监测。1.3 基本任务基本任务(5)通过监测数据的集积，研究上述通过监测数据的集积，研究上述各种生态问题的变化规律及发展各种生态问题的变化规律及发展趋势，建立数学模型，为预测预趋势，建立数学模型，为预测预报和影响评价打下基础。报和影响评价打下基础。(6)为政府部门制定有关环境法规，为政府部门制定有关环境法规，进行有关决策提供科学依据。进行有关决策提供科学依据。(7)寻求符合我国国情的资源开发治寻求符合我国国情的资源开发治理模式及途径，以保证我国生态理模式及途径，以保证我国生态环境的改善及国民经济持续协调环境的改善及国民经济持续协调地发展。地发展。(8)支持国际上一些重要的生态研究支持国际上一些重要的生态研究及监测汁划，如及监测汁划，如GEMS、MAB、IGBP等，加入国际生态监测网络。等，加入国际生态监测网络。GEMS：全称全称general execution-driven multiprocessor simulator，由，由winsconsin大学开发，它接触商业化的大学开发，它接触商业化的虚拟机在全系统的环境下虚拟机在全系统的环境下负责解释程序的执行。负责解释程序的执行。MAB：人与生物圈计划的简人与生物圈计划的简称，是联合国教科文组织科称，是联合国教科文组织科学部门于学部门于1971年发起的一项年发起的一项政府间跨学科的大型综合性政府间跨学科的大型综合性的研究计划。的研究计划。IGPB：是国际地圈生物圈计是国际地圈生物圈计划划(International Geosphere-Biosphere Program，IGBP)的英文名缩写的英文名缩写，IGBP与与IBP、MAB计划可以视为生态系统计划可以视为生态系统研究的三个阶段。研究的三个阶段。1 1.4 4 生态监测的特点生态监测的特点 (1)(1)综合性综合性 协同作用协同作用：一种污染物可以使另一种污染物的毒性增强。：一种污染物可以使另一种污染物的毒性增强。例如：SO2+NO2 SO2+O30.001 Cr mg/LAs Hg 综合性：环境中往往多种污染成分同时存在，理化监综合性：环境中往往多种污染成分同时存在，理化监测只能测定出它们的种类和含量，但不能说明它们对生测只能测定出它们的种类和含量，但不能说明它们对生物的影响，而生物是接受综合影响，所以生物能反映环物的影响，而生物是接受综合影响，所以生物能反映环境中多种污染成分综合作用的结果。境中多种污染成分综合作用的结果。什么是综合什么是综合性呢？性呢？拮抗作用拮抗作用：两种或两种以上污染物对生物的毒性小于它：两种或两种以上污染物对生物的毒性小于它们单独作用的毒性。们单独作用的毒性。例如：SO2+NH3(2)(2)长期性长期性 环境中污染物的浓度是变化的，理化监测环境中污染物的浓度是变化的，理化监测只能反映采样前后环境的情况，而生物由于只能反映采样前后环境的情况，而生物由于长期生活在该环境下，它能把采样前几年，长期生活在该环境下，它能把采样前几年，甚至几十年的情况都反映出来。甚至几十年的情况都反映出来。例如：树木的年轮例如：树木的年轮(3)(3)灵敏性灵敏性 有些生物对污染物的反映非常敏感，某些情况有些生物对污染物的反映非常敏感，某些情况下，甚至用精密仪器都不能测出的某些微量污染物下，甚至用精密仪器都不能测出的某些微量污染物对生物确有严重危害，通过生物监测就可以清楚地对生物确有严重危害，通过生物监测就可以清楚地反映出来。反映出来。例例1：0.29微克微克/升的升的马拉硫磷马拉硫磷在在48h内可以使内可以使隆腺蚤隆腺蚤（Daphnia carinata）死亡。）死亡。例例2：10-610-5mg/L的的有机磷有机磷农药会使鱼脑中的农药会使鱼脑中的乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制，使鱼类中毒。的活性受到抑制，使鱼类中毒。(4)(4)复杂性复杂性 外界各种因子容易影响外界各种因子容易影响生态监测结果。生态监测结果。生态监测在时间和空间生态监测在时间和空间上的巨大变异性，以及自上的巨大变异性，以及自然界中许多自然灾害如洪然界中许多自然灾害如洪水、干旱和火灾等所产生水、干旱和火灾等所产生的干扰作用很大。的干扰作用很大。生物生长发育、生理代生物生长发育、生理代谢状况等都会干扰生态监谢状况等都会干扰生态监测的结果。测的结果。生态监测网站设计、设生态监测网站设计、设置的工作复杂。置的工作复杂。(5)(5)累积性累积性 有些生物能从环境中吸收污染物质有些生物能从环境中吸收污染物质,并在体内并在体内累积累积,使其体内的浓度比环境中高很多倍，这种累使其体内的浓度比环境中高很多倍，这种累积作用只有通过生物监测才能反映出来。积作用只有通过生物监测才能反映出来。生物浓缩生物浓缩:生物从环境中吸收污染物质生物从环境中吸收污染物质,使其体内的浓度使其体内的浓度比环境中高很多倍。比环境中高很多倍。生物放大生物放大:污染物在生物体内的累积随着食物链中营养级污染物在生物体内的累积随着食物链中营养级的提高而在生物体内逐步增加的现象。的提高而在生物体内逐步增加的现象。例如例如浮游生物浮游生物0.04mg/kg0.04mg/kgDDTDDT水水0.000003mg/L0.000003mg/L小小 鱼鱼0.5mg/kg0.5mg/kg大大 鱼鱼2.0mg/kg2.0mg/kg水水 鸟鸟25mg/kg25mg/kg（1.31.3万倍）万倍）（1717万倍）万倍）（6767万倍）万倍）（833833万倍）万倍）(6)(6)分散性分散性 生态监测站点的选取往往相隔较远，监测网的分生态监测站点的选取往往相隔较远，监测网的分散性很大。散性很大。1.5 生态监测的基本要求样本容量应满足统计学要求样本容量应满足统计学要求要定期、定点连续观测要定期、定点连续观测综合分析综合分析要有扎实的专业知识和严谨的科学态度要有扎实的专业知识和严谨的科学态度1.6 生态监测的理论依据生态监测的基础生态监测的基础生命与环境的统一性和协同进化生命与环境的统一性和协同进化生态监测的可能性生态监测的可能性生物适应的相对性生物适应的相对性污染生态监测的依据污染生态监测的依据生物的富集能力生物的富集能力生态监测结果的可比性生态监测结果的可比性生命具有共同特征生命具有共同特征协同进化（协同进化（coevolution）：两个相互作用的物种）：两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化。在进化过程中发展的相互适应的共同进化。一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化类型。类型。例如一种植物由于食草昆虫所施加的压力而发生遗例如一种植物由于食草昆虫所施加的压力而发生遗传变化，这种变化又导致昆虫发生遗传性变化传变化，这种变化又导致昆虫发生遗传性变化。新大陆热带雨林中很多兰花完全依赖某一类蜜蜂传新大陆热带雨林中很多兰花完全依赖某一类蜜蜂传播花粉。播花粉。兰花不分泌花蜜，但可以从花瓣分泌细胞中释放香兰花不分泌花蜜，但可以从花瓣分泌细胞中释放香气。气。雄性蜜蜂落在分泌区雄性蜜蜂落在分泌区“沐浴沐浴”香气混合物，并带到香气混合物，并带到巢室中储存甚至发生化学反应。巢室中储存甚至发生化学反应。这种香气被用作雄蜂触角腺分泌的复杂激素的生化这种香气被用作雄蜂触角腺分泌的复杂激素的生化先遣物，而雄蜂分泌的激素本身则用于吸引雌性。先遣物，而雄蜂分泌的激素本身则用于吸引雌性。1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-协同进化的实例协同进化的实例1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-协同进化的实例协同进化的实例每次进入和离开兰花时，雄蜂落在唇瓣上，头部恰每次进入和离开兰花时，雄蜂落在唇瓣上，头部恰好触到花粉块基部的粘盘上；离开花朵时，便携带好触到花粉块基部的粘盘上；离开花朵时，便携带着一团胶状物和粘附其上的花粉块。着一团胶状物和粘附其上的花粉块。到另一朵花采蜜时，花粉块恰好又触到有粘液的柱到另一朵花采蜜时，花粉块恰好又触到有粘液的柱头上，于是为兰花完成了授粉作用。头上，于是为兰花完成了授粉作用。颇为有趣的是这些兰花对传粉动物的要求极其细致，颇为有趣的是这些兰花对传粉动物的要求极其细致，体形过大或过小的蜜蜂种类都不适合兰花的形状，体形过大或过小的蜜蜂种类都不适合兰花的形状，因而不能触及其生殖器官。因而不能触及其生殖器官。更耐人寻味的是不同种类的兰花分泌不同类型的香更耐人寻味的是不同种类的兰花分泌不同类型的香气，而不同种类的蜜蜂选择不同的芳香型，因此，气，而不同种类的蜜蜂选择不同的芳香型，因此，生活在同一区域的兰花各自吸引与其相对应的蜜蜂。生活在同一区域的兰花各自吸引与其相对应的蜜蜂。1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-生物适应的相对性生物适应的相对性生态监测的可能性生态监测的可能性生物适应的相对性生物适应的相对性适应性是指生物体与环境表现相适合的适应性是指生物体与环境表现相适合的现象。现象。适应性是通过长期的自然选择，需要很适应性是通过长期的自然选择，需要很长时间形成的。长时间形成的。应激性的结果是使生物适应环境，可见应激性的结果是使生物适应环境，可见它是生物适应性的一种表现形式。它是生物适应性的一种表现形式。但生物体的有些适应特征（如北极熊的但生物体的有些适应特征（如北极熊的白色、绿草地中蚱蜢呈绿色等等）是通白色、绿草地中蚱蜢呈绿色等等）是通过遗传传给子代的。过遗传传给子代的。并非生物体接受某种刺激后才能产生，并非生物体接受某种刺激后才能产生，这与应激性是不同的。这与应激性是不同的。1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-生物适应的相对性生物适应的相对性虽然生物对环境的适应是多种多虽然生物对环境的适应是多种多样的，但究其根本，都是由遗传样的，但究其根本，都是由遗传物质决定的。物质决定的。适应之所以具有相对性是由于遗适应之所以具有相对性是由于遗传基础的稳定性和环境条件的变传基础的稳定性和环境条件的变化相互作用的结果。化相互作用的结果。适应的相对性还表现在它是一种适应的相对性还表现在它是一种暂时的现象，而不是永久性的。暂时的现象，而不是永久性的。当环境条件出现较大的变化时，当环境条件出现较大的变化时，适应就变成了不适应，有时还成适应就变成了不适应，有时还成为有害的甚至致死的因素。为有害的甚至致死的因素。生物对环境的适应既有普遍性，生物对环境的适应既有普遍性，又有相对性又有相对性。1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-生物的富集能力生物的富集能力所有生物或大多数生物表现出的共同特征叫做生命所有生物或大多数生物表现出的共同特征叫做生命特征。特征。具有复制能力、能在复制过程中将遗传信息（它还具有复制能力、能在复制过程中将遗传信息（它还具有变异能力）传递给后代是生命最重要的特征。具有变异能力）传递给后代是生命最重要的特征。1.6 生态监测的理论依据生态监测的理论依据-生物具有共同特征生物具有共同特征1.7 生态监测的方法生物圈：生物圈：全球变暖的生物效应全球变暖的生物效应生态系统：生态系统：生态监测（地面、航空、卫星监测等）生态监测（地面、航空、卫星监测等）生物群落：生物群落：生物指数、群落结构、微宇宙法生物指数、群落结构、微宇宙法生物种群：生物种群：对种群动态、种间关系、种群进化（抗对种群动态、种间关系、种群进化（抗性种群）的影响，毒性实验性种群）的影响，毒性实验个体：个体：形态结构、生理生化、体内残留物形态结构、生理生化、体内残留物器官、组织：器官、组织：靶器官、生物标志物、蛋白质组学靶器官、生物标志物、蛋白质组学细胞、细胞器：细胞、细胞器：染色体结构和数目变异、遗传毒理染色体结构和数目变异、遗传毒理、微核实验、微核实验生物大分子：生物大分子：DNA损伤（彗星）实验、损伤（彗星）实验、DNA加合加合物测定物测定