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本章重点
一、名词解释
1.生态环境2.生境4.限制因子5.趋同适应和趋异适应
3.生态幅(ecologicalamplitute):生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限,上下限之间是生物对这种生态因子的耐受范围,称为生态幅或生态价。
6.生活型和生态型:(1)趋同适应的生物,具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群称为生活型。(2)趋异适应的生物,分化形成的形态、生理和生态特性不同的基因型类群称为生态型。2013年成考HD高清课件全新上线
二、问答题
1.简述谢尔福德耐性定律。
2.简述利比希最小因子定律及其补充。
3.试述生态因子的作用特征。
答:(1)综合作用:环境中各种生态因子不是孤立存在的,而是彼此联系、互相促进、互相制约。任何一个因子的变化都会引起其他因子不同程度的变化。(2)主导因子作用(非等价性):在诸多生态因子中,必有一个对生物是起主要作用的,称为主导因子。(3)阶段性作用:生物在生长发育的不同阶段对生态因子的需求不同,因此生态因子对生物的作用也具阶段性。(4)不可替代性和补偿作用:不可替代性:生态因子虽非等价,但都不可缺少,一个因子的缺失不能由另一个因子来代替。补偿作用:但某一因子的数量不足,有时可以由其他因子来补偿。但只能是在一定范围内作部分补偿。(5)直接作用和间接作用:环境中的地形因子,它的坡度、坡向、海拔高度等对生物的作用不是直接的,但他们能影响光照、温度、雨水等因子的分布,因而对生物产生间接作用,这些地方的光照、温度、水分状况则对生物类型、生长和分布起直接作用。
4.简述环境因子、生态因子及生存因子之间的关系。
思考题
一、名词解释
1.内稳态2.实验驯化与气候驯化
二、问答题
1.根据不同分类标准,生态因子分为哪些种类?
2.简述生物与环境之间的相互作用。
3.生物对耐受性范围的调整方式有哪些?
1、具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为(B)
A.环境
B.生境
C.内环境
D.地球环境
2、简述环境因子与生态因子的区别与联系
环境因子是指生物有机体以外的所有环境要素。生态因子是指环境因子中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。生态因子是环境因子对生物起作用的因子,生态因子包括在环境因子中。
3、根据生态因子的稳定性程度可把生态因子分为稳定因子和(D)
A.气候因子
B.地形因子
C.外来因子
D.变动因子
4、按生态因子的性质,通常可将生态因子归纳为(气候因子)、(土壤因子)、(地形因子)、(生物因子)、(人为因子)。
5、生态因子中的温度、湿度、光、降水、风等称为()因子,捕食、寄生、竞争和互惠共生等称为()因子。气候,生物/非密度制约,密度制约/非生物,生物
6、根据生态因子的性质,可将其分为土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子和(A)
A.气候因子
B.地球因子
C.非生物因子
D.外来因子
7、举例说明生态因子中,什么是间接因子
生态因子中,有些因子直接对生物起作用,如光照、温度等。而地形因子,其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的,但它们能影响光照、温度、雨水等因子的分布,因而对生物产生间接作用,因此将地形因子称为间接因子。
8、氧气对水生动物来说,属于(D)
A.综合因子
B.一般生态因子
C.替代因子
D.限制因子
9、当光强度不足时,C02浓度的适当提高,则使植物光合作用强度不致于降低,这种作用称为(C)
A.综合作用
B.阶段性作用
C.补偿作用
D.不可替代作用
10、在诸多生态因子中,(BD)因子称为主导因子。
A.能替代少数其它因子
B.对植物生长有明显影响
C.把其它因子的直接作用变为间接作用
D.对其他因子有影响作用的因子
11、地形因子对生物的作用属于(B)
A.直接作用
B.间接作用
C.替代作用
D.补偿作用
12、试述生态因子的补偿性和不可替代性
当某个生态因子在数量上不足时,可以由其它因子来补偿,结果仍可获得相似的生态效应。例如光强减弱所引起的光合作用下降可以依靠CO2浓度的增加得到补偿,这也是森林林冠下幼苗能够存活生长的一个因素。但是,这种补偿作用不是没有限度的,它只能在一定的范围内作部分的补充,生态因子虽非等价,但都不可缺少,一个因子的缺失不能由另一个因子来替代。
13、生物与环境的相互作用包括(作用)(适应)和(反作用)。
14、简述李比希最小因子定律
植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素。
两点补充:
(1)Liebig定律只能严格地适用于稳定状态。
(2)是要考虑因子间的替代作用。
15、对于某种作物,当土壤中的氮可维持250k量,钾可维持350k量,磷可维持500k量,则实际产量一般会在(A)
A.250kg左右
B.350kg左右
C.500kg左右
D.大于500kg
16、用图形表示耐性定律,并简要说明各区域生物的特点。
17、一般来讲,某种生物的耐性限度达到最适时的温度、湿度条件组合状况为(C)
A.高温、高湿
B.高温、中湿
C.中温、高湿
D.中温、中湿
18、生物体对实验环境条件变化产生的适应性反应称为(C)
A.气候驯化
B.调节
C.实验驯化
D.适应
19、生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,其中限制生物的生存和繁殖的关键性因子称为(限制因子)。
20、判断:生物对环境只是被动地适应。(×)
21、判断:生物在生长发育的不同阶段需要的生态因子是不变的。(×)
22、判断:各个生态因子对生物所起的作用是同等重要的。(×)
23、判断:如果一种生物对某一生态因子的耐受范围很广,而且这种因子又非常稳定,那么这种因子就可能成为限制因子。(×)
24、判断:对所有生态因子耐受范围都很宽的生物,它的分布一般很广。(√)
25、同种乔林生于密森林中时其叶片比生于蔬林中时薄,这主要是哪种生态因子在起主导作用(A)
A.光照
B.温度
C.降水
D.大气
26、生活在沙漠中的仙人掌、霸王鞭,分属仙人掌科和大戟科,但它们都以小叶、肉质化的茎来适应干旱生境,这种现象称为(A)。
A.趋同适应
B.竞争
C.互利共生
D.趋异适应
1.以酸雨为例,说明人类的破坏性活动造成的环境污染对生物的危害。
2.设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。
3.培养学生的科学探究、创新实践、发散思维、合作交流等多种能力。
4.提高环保意识,增强关心爱护生物圈的情感。
[教学重点、难点]
1.设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。
2.培养学生的多种能力,增强环保意识,加深关心爱护生物圈的情感。
[课前准备]
1.学生准备
(1)搜集人类活动造成的环境污染对生物影响的图片、资料,有关酸雨的成因、危害的图片、资料,有关废电池的危害的图片资料。
(2)预习探究实验,小组成员合作,初步拟定本组探究方案。
2.教师准备
(1)搜集由人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,有关酸雨的知识、成因、危害的图片、视频资料,有关废电池的资料。
(2)设计并制作课件(图片、资料、酸雨形成动画、废电池造成危害的动画、探究提示、问题设置、诗句欣赏)。
(3)录像片段(国外有关酸雨的情况报道及治理方法)。
(4)为探究实验提供的材料用具(不同pH(pH=3.4.5)的模拟酸雨,清水,培养皿,标签,活小鱼。
[教学方法]探究解决式教学法。
[课时安排]
一课时
[教学过程]
(一)两分钟课前“热身”
利用两分钟课前准备时间,多媒体以新闻纪实方式展现一组对比强烈的图片或视频(美丽的地球家园和人为破坏情况),然后呈现“只有一个地球”的警示语,并伴有音响效果。通过视、听的感官刺激,一方面使学生认识到人类改变地球面貌已经成为毋庸置疑的事实,激发起学生的探究愿望,尽快进入学习状态,另一方面为本节课的探究主题创造意境。
(二)创设情境、激发探究兴趣
1)通过学生交流展示课前搜集的有关人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,提高了学生主动搜集信息、表达交流的能力,培养了学生关心爱护生物圈、关注社会的情感。教师予以评价、鼓励。
学生通过观察、辨析,达成共识:环境污染有多种类型(大气污染、水污染、土壤污染等),它们已经对生物造成了不同程度的伤害。
2)利用被腐蚀的佛像放大与原型的比较及佛像拟人化的问题“伤害我的元凶是谁”,创设了质疑情境,激发了学生探究酸雨对生物影响的浓厚兴趣。
(三)确定探究主题、制定探究方案
各小组成员根据探究主题,并从教师提供的多种供选用的材料用具中,自主选择本组所需的材料用具,同时对本小组感兴趣的探究主题初步制定探究计划,通过教师的探究提示,各组将探究计划补充和完善。探究提示内容如下:
1.你选用的材料用具有哪些?你为什么要这样选取?
2.是否需要设计对照实验?如果需要,你将怎样设计?对照组和实验组在材料和条件(如环境、管理、观察记录等)上有什么要求?
3.本实验是否需要数量统计?如果需要,尝试设计一种你认为简单明了的统计格式,以便记录观察实验的结果。
4.只做一组对照实验,实验结果可靠吗?你认为怎样做,实验结果才可靠,为什么?
(四)初步实施探究方案
各小组成员分工合作,初步实施探究方案。教师以多媒体提示实验的管理、记录等工作,以保证探究过程的连续性和完整性。
(五)分析结果、表达交流、教师评价
各小组组长代表全组同学在全班汇报交流探究报告,包括提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、分析结果、得出结论,同时展示实验前、后材料的变化情况以及各组的原始实验记录表。如果实验结果不支持假设,分析导致该结果的原因。其他同学可对各组的探究报告提出质疑,提问或发表自己的观点,使每个学生都拥有平等的发表自己见解的机会。在每组发言之后,教师及时对该组的探究情况予以客观评价,既要赏识鼓励,又要指出存在的问题。各组发言完毕,教师进行总结评价:肯定学生的科学探究、分析解决问题、自评互评、合作交流等能力的提高及实事求是的科学态度;总结实验中出现的在以后的探究实验中应引起足够重视的问题,如设置对照实验、设置重复组等,指出探究道路的坎坷,鼓励学生在漫长的科学探究的道路上知难而进,培养自己坚韧不拔的科学探究精神。
(六)进一步认识危害性,环保从我做起
酸雨危害的视频资料加深了学生对酸雨的成因及酸雨给生物造成的危害的了解;通过一组关于“环境的报复”的图片,使学生对环境污染给生物造成的危害有了更加深刻的了解,增强了学生环保的紧迫感和使命感;通过教师提示的问题“回想你和你周围的人有哪些行为习惯曾经或正在对环境造成污染”“作为生物圈中的一员,你打算为环保做些什么”,使学生在思考的同时,明确自己的环保责任和义务,加深关心爱护生物圈的情感。
(七)环境保护,从现在做起
提示学生慎重处理实验中用过的材料用具,环保从日常的身边事情做起。并播放一组经过人类的环保护卫活动而使环境得到改善的图片及废电池的污染数据(一节纽扣电池能污染60万升水,一节一号电池烂在地里能使一平方米的土地失去利用价值)鼓励学生保护环境从小事做起。
关键词:生物入侵;物种;遗传资源;经济
一、引言
生物入侵是一种恶劣的生物迁移,对生态环境以及国家经济带来了消极的影响,如何高效的防控生物入侵,已经成为棘手的问题。本文将针对生物入侵对物种及遗传资源影响的经济评估进行详细的分析。
二、生物入侵的概论
(一)生物入侵含义:生物入侵的主要内容是生物由于某些原因被带入到了一个全新的生长环境,并成为生态循环的一部分。由于新生物在自然环境中的定居、繁衍并扩散,导致了自然环境中原本的生物遭到破坏。生物多样性的危害是显著的,在自然环境中,生态是相对平衡的,物种分布也非常有规律。外来生物会直接或者间接的打破原有的生态平衡,改变物种分布范围。
(二)生物入侵形式:外来生物的入侵主要有三种形式,有意引入、无意引入以及自然扩散三种形式。有意引入的内容便是为了保持本地生态平衡,适当的针对外来物种加以控制引入。无意引入便是人们在实践活动中,在交通工具或者国际物品中不小心夹带了某些生物。自然扩散便是生物依靠风力、水流等途径进行的迁移。据不完全调查统计,当前侵入到我国的杂草多达i00多种,侵入到我国的害虫多达30多种,侵入到我国的病毒也多达20多种。例如,飞机草金钟藤、假高粱、澎琪菊、五爪金龙、意大利苍耳、刺萼龙葵等、美洲斑潜蝇、西花蓟马、稻水象甲、蔗扁蛾等。
三、生物入侵恶劣影响
(一)生物入侵对物种多样化影响的经济损失分析:在生态环境中,物种呈现出多样性的特点。平衡的生态系统中的生物链是非常稳定的,当外来物种摆脱了天敌的攻击,便会在新的自然环境中肆意繁殖,威胁了自然环境中原本的生物链结构,甚至会造成本地物种的灭绝。
入侵生物对于本土生物的影响有着多种形式,首先,是生物竞争。通过竞争使本土生物无法生长。其次,是通过竞食的形式抑制本土生物生存。再次,是通过分泌化学物质的手段影响本土植物生存。最后,通过大面积繁殖减少本区域生物多样性。例如,被喻为“紫色恶魔”的凤眼莲(Bichhorniacrassipes),原产于南美洲委内瑞拉,世界各国的游人认为其非常具有观赏性,便携带回国。但是凤眼莲(Bichhorniacrassipes)的繁殖能力非常强,墨西哥湾内陆河流水道受到凤眼莲(Bichhorniacrassipes)的入侵,不仅导致船只无法通行,而且导致鱼虾绝迹。我国也深受凤眼莲(Bichhorniacrassipes)的侵害,由于凤眼莲(Bichhorniacrassipes)降低了水中的溶解氧,致使水生动物死亡。据统计,我国每年都要人工打捞凤眼莲(Bichhorniacrassipes),仅浙江温州市和福建莆田市每年用于人工打捞水葫芦的费用分别为1000万元和500万元,为我国带来了严重的经--济损失。
(二)生物入侵对遗传资源影响的经济损失分析:遗传资源的内容便是针对自然环境中生物自身存在的遗传信息,不同生物之间遗传资源是存在差异的。在自然环境中,由于生物多样性使得不同生物之间的遗传资源存在差异。不同生物存在不同的颜色和形状,其染色体的数量以及结构分布、分子表现形式都存在差异。当外来生物进入到一种全新的生态环境中,会将本地物种遗传资源进行分割、包围或者渗透,导致了本地生物的遗传资源遭到破坏,最终演变成本地生物近亲繁殖和与遗传漂变。
由于生物入侵对本土生物遗传资源的破坏力是巨大的,造成了不可估量的经济损失。外来生物对我国农作物的遗传资源影响尤为显著,例如:“中华猕猴桃”是我国本土重要的生物资源,受到了国内外广泛的好评。近年来“中华猕猴桃”的出口产量直线下降,而“新西兰猕猴桃”的销量遥遥领先。其原因是新西兰为了维持和改良猕猴桃的品质,源源不断地向我国收集野生猕猴桃资源。而我国片面的重视猕猴桃产量,严重地影响了野生猕猴桃的品质,导致了我国野生猕猴桃遗传资源严重的损失甚至灭绝,不仅对我国经济带来了严重的损失,而且对我国自然系统带来的损失更是不可估量的。
四、防控生物入侵的策略
(一)科学利用物理、化学、生物的手段防加强防治:利用物理以及生物的手段来防治外来生物,已经成为当前防治生物入侵的主要手段。利用物理机械、物理器具的手段进行人工的防治,是治理生物入侵的有效形式。此外化学手段在生物治理工作中也存在一定的有效性。利用化学药物对生态环境中有害的生物进行处理,其高效性是其他手段无法比拟的。但是利用化学手段的弊端就是容易造成环境污染,虽然在很大程度上缓解了生物入侵状况,但也破坏了生态环境。在利用化学手段时,应该权衡、把握生态因素,慎重地进行使用。生物的手段是最为环保、最为科学的防治手段。其原理便是将入侵生物的天敌引入到生态环境中,形成一个新的食物链,以便于调解均衡生态系统。生物防治的弊端就是效果相对缓慢,并且实施起来具有一定的难度。在实施生物防治的同时,要全面的对引进生物进行思考,确保不会造成新的生态破坏。
(二)建立健全外来生物预警体系:生物的生长是需要一定的条件,外来生物在新环境下繁衍生长也需要具备一定的自然条件。据调查,生物生长的不同阶段,对于外界自然环境的需求存在差异。建立外来生物预警体系的原理,就是根据外来生物生长的薄弱环节,针对容易入侵到区域的生物进行检测。通过对大气、土壤、空气湿度、阳光、温度的把控,有指向性的对容易入侵到自然环境中的植物进行检测。通过对自身自然区域的分析以及容易入侵到自然区域中的生物进行详细的分析,通过提升测报水平,切实的防患于未然。
(三)完善生物入侵相关法律体系:当前我国对于生物入侵的相关法律法规并不完善,建立健全相关法律法規,才能够为预防外来生物入侵提供切实的保障。针对有毒、有害的生物物种的数量、分布、影响进行系统的研究调查,完善风险评估机制,切实的从法治角度去进行外来生物监控。积极地将防范意识传递给广大群众,提升广大群众的生物入侵防范意识。杜绝因为一己之力而破坏我国生态系统的现象发生,切实地将生物入侵问题上升到国家的层面上来,积极地将正确的思想意识进行推广,使群众意识到生物入侵带来的危害,切实的保障我国生态系统安全。
五、结束语
关键词:农业工程生态环境动态评估
农业工程是人类实施的历史最悠久、范围最广泛、对自身生存和发展贡献最卓著的工程。农业工程研究和实施的对象是生物及其赖以生存繁衍的土壤、水和空气。过去研究和实施农业工程,总是将注意力放在妨碍或危害生物生长的直接因素上,如虫子蚕食庄稼,就研究如何消灭虫子,而对吃虫子的生物会带来什么影响则研究不够,对由此而阻断的生物链及其对生
物多样性的影响则研究更不够,对形成生物多样性的母体———地球会造成什么样的破坏,甚至连关注都很少。以至于地球上的生物正在以惊人的速度灭绝,土地肥力大量流失,人类生存环境迅速恶化。
1 农业工程研究实施不当对生态环境的破坏
农业工程是典型的系统工程,但工程不系统,则会造成生态环境破坏,使人类失去赖以生存的自然资源。农业工程造成生态环境破坏,威胁人类健康和生存的事例很多。
1.1 大面积喷洒广谱农药破坏生态平衡
为消灭危害森林且蔓延很快的松毛虫,人类采用飞机喷洒农药,有效地消灭了松毛虫和其他害虫,可谓手段先进,效率极高。但是,喜食松毛虫的灰喜鹊却因吞下被药死的松毛虫,而二次中毒死亡,吞吃其他虫子的鸟儿命运亦如此。如此恶性循环,加害自身、贻害后世。
1.2 “黑风暴”使开垦者自尝苦果
19 世纪中叶,美国采取优惠的移民开荒政策,引导人们去开垦半干旱的中西部大草原。在强大的农业机械化手段支持下,中西部很快成为美国的粮仓,这在当时,无疑是开发与就业
双丰收的大系统工程。孰料因过度地掠夺性开垦和放牧,造成新垦地大面积沙化,逐渐成为沙尘暴的源头。
1.3 旋耕是精耕细作和破坏土壤结构及其生态的“双刃剑”
旋耕从表面上看是精耕细作,但事实上,旋耕不仅耕细了土壤,同时也严重破坏了土壤的团粒结构,不利于作物根系的发育和生长;旋耕把土壤中对作物生长非常有益的蚯蚓等大型土壤动物几乎斩尽杀绝,使人类失去了增加土壤孔隙度的天然助手;旋耕造成有利于土壤微生物生长的腐殖质大量流失,导致细菌减少、土壤分解有机物的能力大幅度下降。与此同时,由于旋耕破坏了植物生长的土壤生态环境,人们不得不采用化学方法来促进作物的生长。但无论土壤活性剂也好、化肥也好,长期使用,都会导致土壤板结、土地肥力下降。这就是旋耕间接带来的恶果。
2 农业工程研究实施与生态保护问题
2.1 农业工程研究与实施应当保护植物多样性
随着农业耕作方式的改变和植物生长环境的恶化,植物的遗传多样性正在逐步减少。植物多样性减少的损失不仅限于农业生产,而且还影响到人类的健康。目前美国 1/4 的药物是利
用从植物中提取的化学物质制造的,发展中国家大约有 35 亿人的医疗保健主要依靠草药。如果农业工程研究与实施,不充分注意到对植物多样性的保护,在采取一项措施时,导致其他植物的灭绝或生长环境的长久破坏,实质上就是断绝了相关的育种途径,透支了未来的食粮,破坏了人类的生存环境和健康,最终可能导致人类自身的灭绝。
2.2 农业工程研究与实施应当保护动物多样性
由于土壤动物是一生,或生命过程中有一段时间在土壤中度过的,一般不能直观地被觉察到,因此很容易受到各种农业工程措施的伤害,应当引起特别关注。在进行作用于土壤的农业工程研究和实施时,要深入研究对土壤生物的伤害和生存环境的破坏,尤其是对极易受到伤害的大型土壤动物的伤害。农业工程的研究实施,要让土壤动物成为增产的助手,而不能使
这些“助手”明显减少,更不能造成它们的灭绝。
2.3 农业工程研究与实施应当保护土壤微生物
由于土壤微生物是肉眼看不见的,因此,在农业工程研究与实施中很容易被忽视。
2.4 农业工程研究与实施应当保护人类生存环境
以往,农业工程研究与实施不同程度地破坏了人类的生存环境,过度开垦造成土地肥力流失,围湖造田造成湿
地锐减,等等。改造自然反而带来对自然的更大破坏,根源在于人们对农业工程的研究和实施与环境的关系认识不足,缺乏相应的与人类生存息息相关的生态环境的保护意识。
3 保证农业工程研究实施而不破坏生态环境的对策
既然农业工程研究与实施会带来生态与环境问题,就应当采取措施来避免或最大程度地减轻负面影响。可以采取的措施,主要包括建立法规、立项审查、工程评估、提高研究人员和
决策者的生态与环境意识。
3.1 强化农业工程研究与实施的立项审查
在农业工程的科研立项中,目前,已经注意到对环保的审查,但很少涉及对生态影响的审查。在工程实施立项中,我国对大型工程的生态与环境影响审查非常重视,如三峡工程对生态与环境影响的评估,成为立项评估的最重要因素之一。但在一般农业工程项目实施中,几乎没有生态与环境影响评估。建议在立项时,组织专家充分论证,实行生态环境评价过关制度,并建立某种形式的责任追究制度,保证评价的客观性和公正性。
关键词:生态保护;水利水电;建设;现状;影响
水利水电工程为防洪、灌溉、供水等提供了极大的便利,有着极大的经济效益和社会效益,但水电水利的大规模建设难免会对环境造成一定程度上的破坏,例如会引起水势变化、河道阻隔等问题的出现,对生态环境造成了极大影响。为了实现可持续发展,水利水电的建设要力求在避免对生态环境造成破坏的前提下进行,水利水电工程的建设要进行科学的规划和设计,做到与自然和谐共存,才能实现可持续发展的目的,让水利水电工程更长久为人类造福。
1我国水利水电工程建设现状
我国的水资源很丰富,黄河、长江以及许多大湖泊为我国储存了大量的水资源。但由于气候的影响我国的降水分布却很不均匀,因此为了使水资源能够得到充分利用和解决缺水地区用水难的问题,我国开始大规模进行水利水电工程建设。随着我国经济的发展,水电技术也得到很大的进步,水利水电建设的步伐也开始加快,规模逐渐加大,工程数量逐渐增多。但水利水电的发展也带来了对生态环境的破坏,另外移民、地震等因素也制约着我国水电水利建筑的发展。我国水利水电建设要想取得进一步的发展不仅要做好移民等工作,也要注重环境保护工作。
2水利水电建设对生态环境的影响
2.1水利水电建设对水生生态系统造成的破坏
水利水电工程的地理位置通常会选在面积较大的天然河流附近,而这些天然河流已经存在了很长时间,与周围环境一起形成了稳定的生态系统,水利水电工程的建设改变了生态系统,对水生生态系统的影响表现在水质、气候、水生物等多个方面。首先水利水电工程的建设会对原来神态系统的水温产生影响,工程会使水面加宽,水面加宽以后,水流速度会减慢,被太阳辐射后吸收的热量不容易散失,会导致水温比原系统的水温要高,这会直接影响原生态系统中的植物或者动物的正常生长。例如鱼类的产卵量会减少,导致鱼类数量减少甚至灭绝。水利水电工程对水质也有一定影响,水流速度减慢以后,会导致水中的含氧量减少,含氧量减少以后,水中的微生物的生长就会受到影响,微生物是生态系统中的分解者,对水生生态系统的平衡有着重要作用,一旦微生物的生长环境改变,那么就会直接影响它分解者的正常功能,系统的净化能力大大降低,污染会逐渐加重。另外水利水电工程的建设难免会留下难以分解的化学材料和重金属等物质,这都会导致水质变差。水利水电的工程也会对一定区域的气候产生影响。由于水面加宽,水的蒸发会使局域内水蒸气的量增加,降水量比之前大量增加,一定区域内的降水增加必定会导致其他区域的降水量减少。
2.2对陆生生态系统的影响
水利水电的建设不仅对水生生态环境有着影响,对陆生生态环境也有影很大的影响,对陆生生态系统的影响一般表现在动物、农田、植被以及周围区域内人的居住环境这些方面。首先是植被和农田方面的影响。水利水电建设是一项大的工程,难免会占用大量的土地,因此要被占用的土地上大量的植被和农田都会被清除。没有被占用的农田和植被区域也会受到影响,因为工程的建设产生的大量污染物和工业废水,直接破坏了植被和庄稼的生长环境,导致庄稼产量低甚至受到污染死亡。河流生态系统中由多种多样的生物组成,这些生物依赖植被生活,水利水电工程大量占用土地,植物被大量砍伐,这些动物的栖息地遭到破坏,导致大量动物因缺少食物致死,还有大量动物因环境的改变大规模迁移,严重破坏了生态系统生物的多样性。水利水电的建设除了对动物、植被、微生物造成影响,对工程区域的居民的生活也有很大影响。工建设需要占用大量的土地,不可避免会征用居民的农田、居住房屋、工厂、店铺等,会给居民带了一定经济损失。工程建成以后,如果遇到大量降水,水很容易超过警戒线,防洪排水工作一旦没有做好,就会导致洪水或者泥石流的事故突发,为工程周围居民的生命财产安全带来巨大威胁。另外,局域水量的增加改变了局域内的气候,降水量改变对农田的生长产生影响,也对周围居民的正常生活出行作息等都会产生影响。
3保护生态环境的基本措施
3.1增强对生态环境的保护意识
环境保护意识非常重要,水利水电的相关人员要充分重视对生态环境的保护,了解水利水电工程对生态环境可能会造成的影响。在工程的规划过程中,在施工、设计、调度等方面进行计划时要融入环保理念,要充分考虑到环境的因素,做到在保证工程质量的前提下,对环境的影响最小化,实现水利水电工程的最佳经济效益和环境效益。工程的相关负责人要制定出保护环境的相关规定,做好环境保护宣传工作,让环保意识深入人心,时刻提醒工程参与人员注意保护环境。
3.2实施生态补偿
生态补偿的含义是,在工程建设中如果对环境造成了一定的破坏,需要采取人工的补偿措施,来维护生态平衡。水利水电工程的施工单位可以在环境影响预测评价的基础上,使用一些措施来保护水生物。例如设置过鱼设施或者设置增殖放流的补偿措施,这样的做法也是对工程建设和水生物正常生活两者的协调,另外建立保护区、加强渔政、人工增殖等措施也是生态补偿的有效措施。在植被方面,由于水利水电工程的需要,会用到大量木料占用大量土地,因此植被会被大量砍伐,为了减少对环境的影响,可以实行补偿,如实施人工植树和植草,防止土地沙漠化,加强对植物的保护,禁止乱砍乱伐等。
3.3减少水利水电工程的施工对环境的破坏
在水电工程施工中加强环境保护很重要,需要从大气、噪音、水体等方面来展开检测工作,并且要充分了解施工期间的当地环境,对周围环境的状态及时掌握。根据环境的具体变化,做出及时相应的调整,在保护生态环境的情形下,保证工程施工的正常进行。由于水利水电工程规模大、施工难度大,复杂,难免会对环境造成一定破坏和污染。相关管理者需要严格控制施工中存在的污染问题,产生的污染应当及时处理,并注意对潜在的污染因素进行排除。例如,对施工中产生的废气、废水和剩余的化学原料都要进行相应的处理,能避免的污染,一定要避免,不能避免的要使污染最小化。工程完工后,做好对环境的绿化,对原有景观进行一定恢复。总之,施工时保护对生态环境保护有着很大作用。
3.4运行管理工作
水利水电工程运行的管理工作对生态保护也有很重要的作用,方案的制定要考虑到经济效益和环境效益。首先一点是要满足人民的正常的生活需要,生态用水要放在首要地位。另外在河道要留有充足的水量便于农田浇灌等。环境监测计划要严格按照工程标准和环境保护的基本要求去制定,并进行实时监测,在保障水电工程正常运行的基础上,对生态环境进行保护。
3.5完善和改进移民政策
为了尽可能减小水利水电工程的建设对居民的影响,对占用的房屋田地需要做出相应的评估,协调好开发商和移民之间的利益关系,让移民对工程起到一定的支持作用,让移民代表参与水利水电工程的决策,政府要妥善安排移民的新住处,处理好移民过程中的各种问题,充分为移民做好服务。
3.6水利水电工程建设后期的工作
在水利水电工程建设完成以后,还需要建立环境影响检测和反馈机制,用于对环境和工程的正运行进行实时检测,一旦发现异常情况,需要及时制定解决方案,采取有效措施,避免损失和破坏。工程完工后,采取科学的绿化方式进行土地绿化,对地表的植被的恢复最大化,加强对周边的土地的保护,例如砂石料场、取土场、临时用地等,防止水土严重流失。
4结语
水利水电工程的建设对生态环境的破坏是难以完全避免的,虽然不可避免,但是水利水电工程的建设中可以让对环境的破坏最小化,生态保护是整个工程中都要进行的,生态保护也成为水利水电建设的主要制约因素,生态保护也是当前水利水电建设中需要重视的问题。为了更好地进行水利水电建设,工程工作者必须要将生态环境保护放在首要位置,对实地环境进行考察,预测评估水利水电工程对生态环境造成的影响,强化环保意识,积极采取措施保护生态环境和对生态环境进行补偿。做好生态环境的保护工作才能实现可持续发展,让水利水电工程更高效的服务于社会。
参考文献:
[1]骆国庆.关于水利水电建设与生态保护分析[J].中国科技博览,2014(42):314-314.
[2]杨志凌.关于水利水电工程建设生态环境保护的思考[J].广西水利水电,2013(09):49-53.
关键词:生物多样性 原因 可持续利用 保护对策
引言
生物多样性是人类社会赖以生存和发展的环境基础,也是当今国际社会环境和发展的研究 热点问题之一。中国是全球生物多样性最丰富的家之一,它有的生物物种数量约占全球的十分之一,是全球生物多样性保护的重要地区。 但是由于自然、人为及制度方面的原因,中国的生物多样性正遭受着严重的损失和破坏,保护生物多样性已成为摆在人们面前的急中之急、重中之重的事情。本文旨在通过对这些原因的分析,提出建设性意见,以资探讨。
1.生物多样性概述
1.1 生物多样性的概念、含义
1992年6月召开的联合国环境与发展大会上各国签署的《生物多样性公约》第二条对生物多样性作如下解释:
所有来源的形形生物体,这些来源除其他外包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体。
1994年我国政府制订并公布的《中华人民共和国生物多样性保护行动计划》对生物多样性作如下概念:
所谓生物多样性就是地球上所有的生物、植物、动物和微生物及其所构成的综合体。
但上述对生物多样性的概念缺乏全面性、准确性和简练性,故本文将生物多样性定义为反映地球上所有生物及其生境和所包含的组成部分的综合体。
生物多样性包含三层含义,即遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。三者之间既有区别又有联系。遗传多样性是指某个物种内个体的变异性;物种多样性是指地球上生命有机体的多样性;生态系统多样性是指生物圈内生境、生态群落和生态过程的多样性以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。三者之中生态系统多样性是基础,而物种多样性是关键,遗传多样性含有的潜在价值最大。
1.2 生物多样性的意义
生物多样性与人类的生存和发展有着密切的关系,每个层次生物多样性的都有着重要的实用价值和意义。物种的多样性为人类提供了大量野生和养殖的植物、鱼类及动物产品;遗传多样性则对培育新品种、改良老品种有着重要的作用,如人们可利用一些农作物的原始种群、野生亲远种和地方品种培育高产、优质和抗病的作物。在生态系统中的最重要的作用就是改善生态系统的调节能力,维持生态平衡。因此生物多样性不仅能为人类提供丰富的自然资源,满足人类社会对食品、药物、能源、工业原料、旅游、娱乐、科学研究、教育等的直接需求,而且能维持生态系统的功能、调节气候、保持土壤肥力、净化空气和水,从而支持人类社会的经济活动和其它活动。此外生物多样性直接影响着中国的文化多样性.
1.3 我国生物多样性现状
我国在1987年公布的《中国珍稀濒危保护植物名录》第一期中,公布的濒危种类有121种,受威胁的158种,稀有的110种,共计389种,其中一类保护植物8种、二类的157种、三类的22种。另据中国红皮书的估计显示,超过1/10即500多种脊椎动物物种和15%~20%即400~500种高等植物已经受到威胁。而我国对境内的物种及其数量尚无确切的统计数字,尤其对濒危物种的调查尚不全面。出现的问题是有些国家未列入濒危物种名录的物种面临生存威胁,有的甚至濒临灭绝,而另一些则由于人为的保护、繁育、利用而使种群数量有所增减,因而有必要调整其保护级别或划出、划入保护之列,尤其值得一提的是药用动植物,如黄草,急待保护。
此外,近年来野生生物贸易已经对中国的生物多样性产生了较大影响。由于粮食、中医药、服装等对野生生物的需求日益增加,野生动植物的非法交易也急剧增长,对几种濒危动植物物种以及一些没有列入国家保护名单之内的动植物物种数量已经构成威胁。如:藏羚羊。
2.生物多样性损失的主要原因
生物多样性的丧失,既有自然发生的,也有因自然发生的,但就目前而言,人类活动(特别是近两个世纪以来)无疑是生物多样性的损失的最主要原因。此外制度特别是法律制度的不健全,则是引起损失的另一主要原因。
2.1 自然原因
一是物种本身的生物学特性。其一是物种的形成与灭绝是一种自然过程,化石记录表明,多数物种的限定寿命平均为100~1000万年。其二是物种对环境的适应能力或变异性、适应性比较差,在环境发生较大变化时难以适应,因此而面临灭绝的危险。如大熊猫,其濒危的原因除气候变化和人类活动以外,与其本身食性狭窄、生殖能力低等身体特征有关。二是环境突变(天灾),如地震、水灾、火灾、暴风雪、干旱等自然灾害。
2.2 人为原因
由于人类对生物多样性对人类的重要性认识不够,同时又过多的重视经济发展,而对生物多样性保护意识淡薄,从而导致生境破坏时有发生;对生物资源开发过度,有些甚至是掠夺式的开发;环境污染严重;对外来物种入侵问题重视不够以及制度的不健全,这些都是导致生物多样性减少的主要原因。
2.2.1 生境的丧失、片断化、退化
栖息地破坏和片段化已成为我国一些兽类数量减少、分布区缩小和濒临灭绝的主要原因。伐木和占地是中国生境被破坏的两大主要原因。天然林的大幅度减少直接威胁到从苔藓、地衣到高等物种的生存。此外伐木也是导致森林火灾的一个主要原因,中国在过去25年内因森林火灾共损失了860万公顷的森林。以农业和建设为目的的占用森林、湿地和草原则是生境破坏的另一个原因。据估计,中国目前农田的1/3本来是处女林,这一问题在中国热带地区尤为严重。而在过去的半个世纪里,沿海湿地的一半左右已经发生改变,高原湖泊周围的湿地也损失严重。另外,1950~1980年间中国湖泊面积减少1/10。
生境的片断化是指一个面积大而连续的生境被分割成两个或更多小块残片并逐渐缩小的过程。多种人类活动都可能导致生境的片断化。如铁路、公路、水沟、电话网络、农田以及其他可能限制--生物自由活动的分隔物,和自然保护区内修筑公路等人为设施。特别是由于这些人为设施的建立,使得动物的活动受到限制,从而影响其觅食、迁徙和繁殖,而且植物的花粉和种子的散布也会受到影响。因而引起动植物种群数量下降并引起局部灭绝。同时由于生境的片断化,阳光、温度、湿度及风的变化,也会导致一些物种濒危、甚至灭绝。另外生境的片断化有助于外来物种的入侵,进而威胁到原由物种的生存。
生境退化则是生境部分的失去原有功能,如由于经济发展、过度放牧等原因,使得草场退化严重,引起草原生物生理机能衰退,从而对其生存构成威胁。
草原的退化。
2.2.2 掠夺式的过度开发
许多生物资源对人类具有直接的经济价值。随着人口的增加和全球商业化体系的建立和发展,人类对之的需求随之迅速上升,其结果导致对这些资源的过度开发并使生物多样性下降。
而当商业市场对某种野生生物资源有较大需求,通常会导致对该种生物的过度开发。典型的实例是人类对海洋鲸类的猎捕活动与鲸类数量的消长之间的关系。我国许多药用植物,如人参、天麻、砂仁、七叶一枝花、黄草、罗汉果等,野生的植株都已经很有限了,如果仍不加限制必然导致灭绝。其中偷猎、滥挖走私野生动物行为对生物的多样性威胁最严重。
2.2.3 环境污染
2.2.3.1 水体污染
水体污染能够对水生生物(特别是鱼类)生命周期的任何发展阶段,产生亚致死或致死作用,影响他们的捕食、寻食和繁殖。其中亚致死的水体污染对水体生物多样性的影响更为突出、普遍、久远。在这种环境中的生物繁殖能力下降、生长缓慢或者死于环境胁迫有关的疾病。而水体富营养化能使水体生物多样性显著下降,昆明滇池即是一例。
2.2.3.2 土壤污染
土壤污染通常会使当地植被退化,甚至变成不毛之地,同时土壤动物也会变的稀少甚至绝迹,其生物多样性比未受污染区显著下降。如矿区、尾矿堆积地一、矿区废弃地以及垃圾填埋废弃地都少有树木生长。
2.2.3.3 空气污染
人类排放到大气中的各种有毒有害物质均能对生物体产生不同程度的损失,并对生态系统构成危害。经各种途径进入空气的二氧化硫、氨、臭氧等能直接杀死生物。来自冶炼厂废气中的有毒金属能直接毒害植物。而由于臭氧空洞、酸雨以及二氧化碳等温室气体的所引发的温室效应等造成的生物多样性损害、减少越来越受到国际社会关注和重视 ,特别是温室效应引起的全球变暖和酸雨对生物多样性的影响。
2.2.4 外来物种入侵
外来物种入侵对生物多样性造成了很大威胁。其入侵方式有三种:一是由于农林牧渔业生产,城市公园和绿化、景观美化、观赏等目的的有意引进或改进,如在滇池泛滥的水葫芦、转基因生物;二是随贸易运输旅游等活动传入的物种,即无意引进,如因船舶压仓水、土等带来得新物种;三是靠自身传播能力或借助自然力而传入,即自然入侵,如在西南地区危害深广的紫茎泽兰、飞机草。在全球濒危物种植物名录中,大约有35% ~46%是部分或完全有外来物种入侵引起的。2002年来自南美洲亚马逊河的食人鱼又名食人鲳在我国掀起轩然大波。其一旦流入某一水域达到一定规模时,可能会大量屠杀其他鱼类,给生态平衡和生物多样性带来危机,造成不可估量的损失。
2.3 制度原因
虽然我国在保护生物多样性方面取得一定成绩,但由于制度特别是法律制度的不健全,使生物多样性遭受了不必要的损失。主要表现在:虽然国家已把环境保护的成效纳入政绩考核之中,但有些地方政府并未把此真正纳入工作计划;对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构等)对此重视够,缺少相关具体实施细则、行动及专业人员。自然保护区是保护物种及其生境的有效方法,我国已建立数目众多的保护区,但相对与国土总面积而言是不够的,而且部分保护区管理混乱、土地权属不清等也需要完善。在法律制度方面,虽已实施《自然保护区条例》多年,但毕竟在法律效力上位阶较低,调整面窄,处罚力度不够,故需要进行新的立法以保护自然保护区、物种及其生境。而在外来生物入侵问题上,虽有一些法规涉及,如《进出境动物检疫法》但没有专门法规对此做相应调整,法律漏洞较大。
此外,由于经济发展;新的城镇、水坝、水库、矿区的开发、建设;旅游活动以及国际合作不充分也会对生物多样性构成威胁。
3.保护对策
保护生物样多性不仅需要加快治理环境污染,把保护工作纳入国民经济发展计划,更重要的是在生态系统水平上采取保护措施,传统的做法主要是建立自然保护,通过排除或减少人为干扰来保护生态脆弱区,在一般情况下,确是保护某些物种或生态系统的有效途径。但存在许多问题,需要加以完善,有必要通过立法的途径解决,主要是对自然保护区进行立法。鉴于外来物种对生物样多性的影响日益严重,而我国却没有专门立法保护措施,故建议建立外来物种管理法规体系。而且随着人口和用地的不断增长,被动的保护已很难真正达到保护的目的,为此提出可持续利用生物资源。同时生物多样性对全人类都有着深远的意义,需要各国政府和人民的积极参与,故特别强调国际合作和加强国民教育。
3.1 建立、完善自然保护区和制定《自然保护区立法》
自然保护区是具有保护自然环境和自然资源的双重性质,并且是一定的空间范围的区域。在我国指对有代表性的自然生态系统、珍惜濒危野生动植物物种的天然集中分布区和具有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在地的陆地水域和海域,依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。
据《世界资源》1997年的统计,全世界已建立较大面积的保护区1.04万个多,其无论在保有物种、遗传、生态系统的多样性还是在保护物种生境上都起了非常重要的作用,但各国也意识到,由于缺法相关法律保护,自然保护区建设、管理混乱,保护区内开发与保护矛盾突出,乱砍、滥挖偷猎行为时有不断,造成一些自然保护区破坏严重。
因此,许多国家对自然保护区和国家公园进行了专门立法。如,英国《国家公园和乡土利用法》,日本的《自然公园法〉澳大利亚的国家公园与野生生物保护法》 加拿大的《国家公园法》,韩国的《自然公园法》 等。另外,一些国家制定了自然保护区或生物多样性保护方面的综合性法律,并将自然保护区纳入其中。例如,日本的《自然保全法》、新西兰的《自然保护法》、韩国的《自然环境保护法》等。这些法在保护生物多样性上取得很大成效。
所以无论是按国际通行做法还是从我国国情出发,都有必要抓紧制定一部《自然保护区法》,对由于自然保护区的保护、建设、管理、开发和利用而产生和存在的社会关系进行调整。建议在原有法规中法律制度:如审批制度、分级分区制度、管理制度、检查应急制度的基础上,修改和完善相关法律制度,如分类性保护和管理制度、监督管理体制、投入保障制度,借鉴国外相关先进经验,创设新的法律制度,如功能区划制度和社会影响评价制度。
3.2 防止外来物种和建立外来物种管理法规体系
外来物种入侵不仅对当地生物构成威胁,同时对经济和人体健康带来不可估量的损失,因此一些国家对此进行了立法。如美国先后颁布或制修订了《野生动物保护法》、《外来物种预防和执行法》、《国家入侵生物法》、《外来有害生物预防和控制法》、《联邦有害杂草法》等;新西兰《生物安全法》等。
我国虽有一些法律法规涉及外来物种管理,如根据《野生动物保护法》(1988)农业 和林业局分别建立了水生和陆生野生动物引进审批制度;《野生植物保护条例》(1996)、《进出境动植物检疫法》、《动物防疫法》和《植物检疫条例》。但是目前尚无针对外来物种入侵的专门法规。《中国生物多样性保护行动计划》涉及到 外来入侵物种物种,但未制定专门针对外来物种入侵的行动计划,所以中国急待制定相关法律法规以确保生态安全和保护本国生物多样性。如设立引种许可证制度和环境影响评价制度,建立外来物种入侵预警机制。
另外,对外来物种进行普查和有计划清除,也很有必要。
3.3 在保护中持续利用生物资源
虽然全世界已建立众多自然保护区、国家公园等多形式保护方法方式,但相对于地球生物圈而言,其保护的生物多样性是有限的。因此人们认识到,有效和长期可信的保护生物多样性的方法是持续利用生物资源。指对生物资源的利用应以使生物多样性在所有层次上得以保护、再生和发展。对保护而言,没有合理利用也就没有保护。利用自然保护和发展旅游业就是一例。不但有经济效益,实际上也是宣传群众、教育群众,从而获得广大人民群众的广泛支持。这本身就是社会效益的体现,也是自然保护的价值体现。
另外建议对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构)制定生物多样性保护规划,并将其纳入他们的生产计划中,鼓励生物的资源利用方式的多样化。包括根据当地资源的实际情况实施传统的农业和林业措施;推进科研与教育;采取必要的办法使保护区免受人类活动的影响和进行迁地保护。
3.4 国家合作与行动
在生物多样性问题上,世界各国的共识是生物多样性问题不是局部的、地区的问题,而是全球性的问题。联合国有关组织、世界科学界和各国政府部门认为国际合作是推进生物多样性保护的重要方面。因此我国政府应积极的参与国际合作加入协定,联合打击跨国非法贸易与捕猎。加强科研协作,但要注意主权与产权问题。
我国已加入的公约协定有《濒危野生动植物国际贸易公约》、《国际捕鲸公约》、《生物多样性公约》、《热带木材协定》、《关于保护特别水禽的重要湿地公约》等等,为了更好的保护我国生物多样性,应积极的开展国际合作,并制定相关的实施计划与细则,在必要的情况下制定相关行政法规或法律。
3.5 加强环保教育
从整体和局部看,国民素质的高低直接关系到生态环境及生物多样性的好坏,大量资料表明,凡是受环保教育程度越低的国家和地区,通常生态环境破坏频率越高、程度越深、问题也越多。而对生物多样性的可持续发展这一社会问题来说,除发展外,更多的应加强民众教育,广泛、通俗、持之以恒地开展与环境相关的文化教育、法律宣传,培育本地化的亲生态人口。特别值得重视和提倡的是利用当地文化、习俗、传统、信仰、宗教和习惯中的环保意识和思想,如民族地区的龙山、凤水,进行宣传教育。另建议在中小学中专门开设环境课程或在自然、化学、生物、地理及中进行环保教育,尤其值得重视的是课外活动。
此外,加快对全国生物多样性的清查;根据实际情况变更动植物保护级别;恢复破坏的生态系统;及对一些重点珍稀濒危物种进行人工繁育和扩群工作,也很有必要。总之,一个物种的消亡往往不是单个因素作用的结果,而是多个因素综合作用的结果。所以,生物多样性的保护工作是一件综合性的工程,需要各方面的参与,不仅需要政府,更需要民众;不仅需要单个学科,更需要多学科;不仅是一个国家或地区,而是全球的共同参与与合作。 参考文献:
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光是一个十分复杂而重要的生态因子,包括光强、光质和光照长度。光因子的变化对生物有着深刻的影响。
1.光强的生态作用与生物的适应
(1)光强与植物
光对植物的形态建成和生殖器官的发育影响很大。植物的光合器官叶绿素必须在一定光强条件下才能形成,许多其他器官的形成也有赖于一定的光强。在黑暗条件下,植物就会出现黄化现象。在植物完成光周期诱导和花芽开始分化的基础上,光照时间越长,强度越大,形成的有机物越多,有利于花的发育。光强还有利于果实的成熟,对果实的品质也有良好作用。不同植物对光强的反应是不一样的,根据植物对光强适应的生态类型可分为阳性植物、阴性植物和中性植物(耐阴植物)。在一定范围内,光合作用效率与光强成正比,达到一定强度后实现饱和,再增加光强,光合效率也不会提高,这时的光强称为光饱和点。当光合作用合成的有机物刚好与呼吸作用的消耗相等时的光照强度称为光补偿点。阳性植物对光要求比较迫切,只有在足够光照条件下才能正常生长,其光饱和点、光补偿点都较高。阴性植物对光的需求远较阳性植物低,光饱和点和光补偿点都较低。中性植物对光照具有较广的适应能力,对光的需要介于上述两者之间,但最适在完全的光照下生长。
(2)光强与动物
光照强度与很多动物的行为有着密切的关系。有些动物适应于在白天的强光下活动,如灵长类、有蹄类和蝴蝶等,称为昼行性动物;另一些动物则适应于在夜晚或早晨黄昏的弱光下活动,如蝙蝠、家鼠和蛾类等,称为夜行性动物或晨昏性动物;还有一些动物既能适应于弱光也能适应于强光,白天黑夜都能活动,如田鼠等。昼行性动物(夜行性动物)只有当光照强度上升到一定水平(下降到一定水平)时,才开始一天的活动,因此这些动物将随着每天日出日落时间的季节性变化而改变其开始活动的时间。
2.光质的生态作用与生物的适应
(1)光质与植物
植物的光合作用不能利用光谱中所有波长的光,只是可见光区(400-760nm),这部分辐射通常称为生理有效辐射,约占总辐射的40-50%。可见光中红、橙光是被叶绿素吸收最多的成分,其次是蓝、紫光,绿光很少被吸收,因此又称绿光为生理无效光。此外,长波光(红光)有促进延长生长的作用,短波光(蓝紫光、紫外线)有利于花青素的形成,并抑制茎的伸长。
(2)光质与动物
大多数脊椎动物的可见光波范围与人接近,但昆虫则偏于短波光,大致在250-700nm之间,它们看不见红外光,却看得见紫外光。而且许多昆虫对紫外光有趋光性,这种趋光现象已被用来诱杀农业害虫。
3.光照长度与生物的光周期现象
地球的公转与自转,带来了地球上日照长短的周期性变化,长期生活在这种昼夜变化环境中的动植物,借助于自然选择和进化形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式,这就是生物的光周期现象。
(1)植物的光周期现象
根据对日照长度的反应类型可把植物分为长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。长日照植物是指在日照时间长于一定数值(一般14小时以上)才能开花的植物,如冬小麦、大麦、油菜和甜菜等,而且光照时间越长,开花越早。短日照植物则是日照时间短于一定数值(一般14小时以上的黑暗)才能开花的植物,如水稻、棉花、大豆和烟草等。日中照植物的开花要求昼夜长短比例接近相等(12小时左右),如甘蔗等。在任何日照条件下都能开花的植物是中间型植物,如番茄、黄瓜和辣椒等。光周期对植物的地理分布有较大影响。短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带;长日照植物大多数原产于温带和寒带,在生长发育旺盛的夏季,一昼夜中光照时间长。如果把长日照植物栽培在热带,由于光照不足,就不会开花。同样,短日照植物栽培在温带和寒带也会因光照时间过长而不开花。这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。
(2)动物的光周期现象
许多动物的行为对日照长短也表现出周期性。鸟、兽、鱼、昆虫等的繁殖,以及鸟、鱼的迁移活动,都受光照长短的影响。
二、温度的生态作用与生物的适应
任何生物都是在一定的温度范围内活动,温度是对生物影响最为明显的环境因素之一。
1.温度对生物生长的影响
生物正常的生命活动一般是在相对狭窄的温度范围内进行,大致在零下几度到50℃左右之间。温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度,即生物的三基点温度。当环境温度在最低和最适温度之间时,生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快,代谢活动加强,从而加快生长发育速度;当温度高于最适温度后,参与生理生化反应的酶系统受到影响,代谢活动受阻,势必影响到生物正常的生长发育。当环境温度低于最低温度或高于最高温度,生物将受到严重危害,甚至死亡。不同生物的三基点温度是不一样的,即使是同一生物不同的发育阶段所能忍受的温度范围也有很大差异。
2.温度对生物发育的影响棗有效积温法则
温度与生物发育的关系一方面体现在某些植物需要经过一个低温春化阶段,才能开花结果,完成生命周期;另一方面反映在有效积温法则上。有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过程中,必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育,而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。用公式表示:K=N·(T-T0)式中,K为有效积温(常数),N为发育历期即生长发育所需时间,T为发育期间的平均温度,T0为生物发育起点温度(生物零度)。发育时间N的倒数为发育速率。有效积温法则不仅适用于植物,还可应用到昆虫和其他一些变温动物。在生产实践中,有效积温可作为农业规划、引种、作物布局和预测农时的重要依据,可以用来预测一个地区某种害虫可能发生的时期和世代数以及害虫的分布区危害猖獗区等。
3.极端温度对生物的影响
(1)低温对生物的影响
温度低于一定数值,生物便会受害,这个数值称为临界温度。在临界温度以下,温度越低生物受害越重。低温对生物的伤害可分为寒害和冻害两种。寒害是指温度在0℃以上对喜温生物造成的伤害。植物寒害的主要原因有蛋白质合成受阻、碳水化合物减少和代谢紊乱等。冻害是指0℃以下的低温使生物体内(细胞内和细胞间)形成冰晶而造成的损害。植物在温度降至冰点以下时,会在细胞间隙形成冰晶,原生质因此而失水破损。极端低温对动物的致死作用主要是体液的冰冻和结晶,使原生质受到机械损伤、蛋白质脱水变性。昆虫等少数动物的体液能忍受0℃以下的低温仍不结冰,这种现象称为过冷却。过冷却是动物避免低温的一种适应方式。
(2)高温对生物的影响
温度超过生物适宜温区的上限后就会对生物产生有害影响,温度越高对生物的伤害作用越大。高温可减弱光合作用,增强呼吸作用,使植物的这两个重要过程失调;破坏植物的水分平衡,促使蛋白质凝固、脂类溶解,导致有害代谢产物在体内的积累。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性,使蛋白质凝固变性,造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。
4.生物对温度的适应
生物对温度的适应是多方面的,包括分布地区、物候的形成、休眠及形态行为等。极端温度是限制生物分布的最重要条件。高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡,其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。低温对生物分布的限制作用更为明显。对植物和变温动物来说,决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。温度对恒温动物分布的直接限制较小,常常是通过其他生态因子(如食物)而间接影响其分布。
物候是指生物长期适应于一年中温度的节律性变化,形成的与此相适应的发育节律。例如大多数植物春天发芽,夏季开花,秋天结实,冬季休眠。休眠对适应外界严酷环境有特殊意义。植物的休眠主要是种子的休眠。动物的休眠有冬眠和夏眠(夏蛰)。植物对低温的形态适应表现在芽及叶片常有油脂类物质保护,芽具有鳞片,器官的表面有蜡粉和密毛,树皮有较发达的木栓组织,植株矮小,常呈匍匐、垫状或莲座状;对高温的适应表现在有些植物体具有密生的绒毛或鳞片,能过滤一部分阳光,发亮的叶片能反射大部分光线,以及叶片垂直排列,减少吸光面积等。动物对温度的形态适应表现在同类动物生长在较寒冷地区的比生长在温热地区的个体要大,个体大有利于保温,个体小有利于散热。
三、水的生态作用与生物的适应
水是生物最需要的一种物质,水的存在与多寡,影响生物的生存与分布。
1.水的生态作用
水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分。各种生物的含水量有很大的不同。生物体的含水量一般为60~80%,有些水生生物可达90%以上,而在干旱环境中生长的地衣、卷柏和有些苔藓植物仅含6%左右。水是生命活动的基础。生物的新陈代谢是以水为介质进行的,生物体内营养物质的运输、废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程,都必须在水溶液中才能进行,而所有物质也都必须以溶解状态才能进出细胞。水对稳定环境温度有重要意义。水的密度在4℃时最大,这一特性使任何水体都不会同时冻结,而且结冰过程总是从上到下进行。水的热容量很大,吸热和放热过程缓慢,因此水体温度不象大气温度那样变化剧烈。
2.干旱与水涝对生物的影响
(1)干旱的影响
干旱对植物的影响:降低各种生理过程。干旱时气孔关闭,减弱蒸腾降温作用,抑制光合作用,增强呼吸作用,三磷酸腺苷酶活性增加破坏三磷酸腺苷的转化循环;引起植物体内各部分水分的重新分配。不同器官和不同组织间的水分,按各部位的水势大小重新分配。水势高的向水势低的流动;影响植物产品的质量。果树在干旱情况下,果实小,淀粉量和果胶质减少,木质素和半纤维素增加。植物受干旱危害的原因有能量代谢的破坏、蛋白质代谢的改变以及合成酶活性降低和分解酶活性加强等。
(2)水涝的影响
涝害首先表现为对植物根系的不良影响。土壤水分过多或积水时,由于土壤孔隙充满水分,通气状况恶化,植物根系处于缺氧环境,抑制了有氧呼吸,阻止了水分和矿物质的吸收,植物生长很快停止,叶片自下而上开始萎蔫、枯黄脱落,根系逐渐变黑、腐烂,整个植株不久就枯死。植物地上部分受淹,则使光合作用受阻,有氧呼吸减弱,无氧呼吸增强,体内能量代谢显著恶化,各种生命活动陷于紊乱,各种器官和组织变得软弱,很快变粘变黑、腐烂脱落。水涝对动物的影响,除直接的伤害死亡外,还常常导致流行病的蔓延,造成动物大量死亡。
3.生物对水分的适应
(1)植物对水分的适应
根据栖息地,通常把植物划分为水生植物和陆生植物。水生植物生长在水中,长期适应缺氧环境,根、茎、叶形成连贯的通气组织,以保证植物体各部分对氧气的需要。水生植物的水下叶片很薄,且多分裂成带状、线状,以增加吸收阳光、无机盐和CO2的面积。水生植物又可分成挺水植物、浮水植物和沉水植物。生长在陆地上的植物统称陆生植物,可分为湿生、中生和旱生植物。湿生植物多生长在水边,抗旱能力差。中生植物适应范围较广,大多数植物属中生植物。旱生植物生长在干旱环境中,能忍受较长时间的干旱,其对干旱环境的适应表现在根系发达、叶面积很小、发达的贮水组织以及高渗透压的原生质等。(2)动物对水分的适应。
动物按栖息地也可以分水生和陆生两类。水生动物主要通过调节体内的渗透压来维持与环境的水分平衡。陆生动物则在形态结构、行为和生理上来适应不同环境水分条件。动物对水因子的适应与植物不同之处在于动物有活动能力,动物可以通过迁移等多种行为途径来主动避开不良的水分环境。
四、土壤因子对生物的影响
土壤是陆地生态系统的基础,是具有决定性意义的生命支持系统,其组成部分有矿物质、有机质、土壤水分和土壤空气。具有肥力是土壤最为显著的特性。
1.土壤的生态学意义
土壤是许多生物的栖息场所。土壤中的生物包括细菌、真菌、放线菌、藻类、原生动物、轮虫、线虫、蚯蚓、软体动物、节肢动物和少数高等动物。土壤是生物进化的过渡环境。土壤中既有空气,又有水分,正好成为生物进化过程中的过渡环境。土壤是植物生长的基质和营养库。土壤提供了植物生活的空间、水分和必需的矿质元素。土壤是污染物转化的重要场地。土壤中大量的微生物和小型动物,对污染物都具有分解能力。
2.土壤质地与结构对生物的影响
土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统,其中固体颗粒是组成土壤的物质基础。土粒按直径大小分为粗砂(2.0-0.2mm)、细粒(0.2-0.02mm)、粉砂(0.02-0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)。这些大小不同的土粒的组合称为土壤质地。根据土壤质地可把土壤分为砂土、壤土和粘土三大类。砂土的砂粒含量在50%以上,土壤疏松、保水保肥性差、通气透水性强。壤土质地较均匀,粗粉粒含量高,通气透水、保水保肥性能都较好,抗旱能力强,适宜生物生长。粘土的组成颗粒以细粘土为主,质地粘重,保水保肥能力较强,通气透水性差。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙的数量和大小以及团聚体的大小和数量等。最重要的土壤结构是团粒结构(直径0.25-10mm),团粒结构具有水稳定性,由其组成的土壤,能协调土壤中水分、空气和营养物之间的关系,改善土壤的理化性质。
土壤质地与结构常常通过影响土壤的物理化学性质来影响生物的活动。
3.土壤的物理化学性质对生物的影响
(1)土壤温度
土壤温度对植物种子的萌发和根系的生长、呼吸及吸收能力有直接影响,还通过限制养分的转化来影响根系的生长活动。一般来说,低的土温会降低根系的代谢和呼吸强度,抑制根系的生长,减弱其吸收作用;土温过高则促使根系过早成熟,根部木质化加大,从而减少根系的吸收面积。
(2)土壤水分
土壤水分与盐类组成的土壤溶液参与土壤中物质的转化,促进有机物的分解与合成。土壤的矿质营养必需溶解在水中才能被植物吸收利用。土壤水分太少引起干旱,太多又导致涝害,都对植物的生长不利。土壤水分还影响土壤内无脊椎动物的数量和分布。
(3)土壤空气
土壤空气组成与大气不同,土壤中O2的含量只有10-12%,在不良条件下,可以降至10%以下,这时就可能抑制植物根系的呼吸作用。土壤中CO2浓度则比大气高几十到上千倍,植物光合作用所需的CO2有一半来自土壤。但是,当土壤中CO2含量过高时(如达到10-15%),根系的呼吸和吸收机能就会受阻,甚至会窒息死亡。
(4)土壤酸碱度
土壤酸碱度与土壤微生物活动、有机质的合成与分解、营养元素的转化与释放、微量元素的有效性、土壤保持养分的能力及生物生长等有密切关系。根据植物对土壤酸碱度的适应范围和要求,可把植物分成酸性土植物(pH<6.5)、中性土植物(pH6.5-7.5)和碱性土植物(pH>7.5)。土壤酸碱度对土栖动物也有类似影响。
五、生物因子对生物的影响
生物有机体不是孤立生存的,在其生存环境中甚至其体内都有其他生物的存在,这些生物便构成了生物因子。生物与生物因子之间发生各种相互关系,这种相互关系既表现在种内个体之间,也存在于不同的种间。生物之间的相互关系,可以概括为八种类型(表1)。
表1生物之间相互关系类型
类型AB特点类型AB特点
竞争--彼此互相抑制共生++彼此有利,分开后不能独立生活
捕食+-A杀死或吃掉B互惠++彼此有利,分开能独立生活
寄生+-A寄生于B,对B有害偏利+0对A有益,对B无影响
在规划时,工程的规模必须是在对工程所处环境进行了充分的调查之后指定的,水利水电对生态环境的影响因规模差别而各异,如果工程规模与环境相悖,产生的不利影响会更严重。然后是水利水电工程施工阶段对环境产生的影响,这一阶段的影响是多方面的:1、占用土地的影响。水利水电工程本身占地面积就很大,加上施工过程中产生的工程垃圾也要占用一定面积的土地,不仅会影响环境,还会造成一些不可逆转的破坏,如水土流失等。2、污染水和空气。施工工程中需要用到大量的水资源,使用过后是大量被污染的水,处理不当会污染周围的生活用水,甚至污染河流;同样,施工会产生大量的粉尘,包括建筑粉尘、施工机器的尾气及燃料燃烧的废气,这些会严重影响到空气质量。3、机器噪声污染和施工过程中爆破产生的噪声污染对在该环境中繁衍生息的生物影响是极其严重的。4、对人类身心健康造成威胁,空气、水、噪声等对施工人员是有很大影响的。
最后是建成后,在管理运行中影响生态环境。这一阶段产生的影响是很复杂的:一是水电站建成之后需要储水,储水时,蒸发导致水资源浪费是不可避免的。大量的储水,使该地区地壳结构发生改变,一定程度上会诱发地质灾害;由于上流水位的提高,河流宽度增大,水流的速度会极大地减缓,其携带沙子的能力会大大地下降,泥沙多的河流会导致河流淤积,泥沙被堵。同时水库由于有大量的泥沙,防洪能力会被大大地削减。另一方面,由于各种藻类的生长受到影响,水的自净能力受到极大的影响;水库蓄水水温结构发生变化,对河中的生物繁衍生息产生影响,而且,水库会占据陆上生物的生活土地,严重时会导致物种灭绝;同时,生态环境的气候会在一定程度上受到影响。三是开闸时水流对建筑会产生影响,持续的重力冲刷影响到建筑的稳定性,必须要按时检查建筑的情况并及时修补;四是工程占地迫使居民搬迁,动物迁移,也会造成一定的负面影响;最后,水库建成后,库区蓄满水时,周围的建筑包括珍贵文物会被破坏,这代价是惨重的。以上是关于水电水利工程对生态环境影响的总结,看得出水利水电工程对生态环境的影响是多方面、多层次的,其中有许多因素是无法预测的。
二、解决水利水电工程对生态环境不良影响的办法
水电水利工程对人类的发展具有重要的意义,虽然其对生态环境会产生不良的影响,但我们不应因此而放弃,应该积极地寻找解决的办法。
1、相关法律法规的出台。我国虽然已经出台了一些相关的法律法规,但是还不够完善,而对生态环境的保护需要从制度上开始,制度法律可以给相关部门提供参考的依据,为国家相关保护部门的评估工作提供标准。现在,我国的环境评审是以建设的内容还有施工过程对环境的影响为主要评价标准的,但是这个评定方法还没有与工程目标达成一致,因此我们应该通过法律法规调整环境评定的范围,使其扩大到对整个生态环境的影响评定,进而提出整体上的生态保护方法。
2、将开发的目标与对生态环境的保护统一,促进协调发展。通常情况下,在水利水电工程发展过程中,施工方总是追求百分之百的利用率,忽略了对生态环境的影响。为了保护生态环境我们应该综合水域的具体情况制订合适的开发目标,避免对生态环境造成不可逆转的破坏。
3、国家设立相关奖项鼓励施工方保护生态环境。设立相关奖项,如施工科技进步奖,奖项设立后,每五年或十年进行一次评选颁奖,选出对生态环境影响最小的工程并给予相应的荣誉,一方面给该行业树立了学习的榜样,另一方面,使该行业相关人员对生态环境的保护意识得到加强。
4、建立生态环境监测体系。目前,我国监测方面的技术比较落后,而建设完整的监视体系得花费很大一笔钱,所以建议在已有的体系上,选择中小流域进行试点工作,逐步改进,逐步完善。而我国将应建设一套完整的生态环境监测系统作为今后发展奋斗的目标。以上是从法律法规、规划目标、评定标准、监测技术四方面提出的关于保护生态环境、减少水利水电不利影响的一些建议。
三、总结