第八章 生态管理及生态监测
§ 1 环境污染及其监测
§ 2 生物资源管理
§ 3 生态环境规划与管理
§ 1 环境污染及其监测
?环境污染
?环境监测和风险评价
环境污染
? 环境污染（ environmental pollution）是指人类活动使环境
要素或其状态发生了变化，从而使环境质量恶化，扰乱和
破坏了生态系统的稳定性以及人类的正常生活条件的现象。
常见的环境污染有：
? 空气污染 (air pollution)
? 酸雨 (acid rain)
? 水污染 (water pollution)
? 土壤污染
空气污染 (air pollution)
? 空气污染是由人类活动直接或间接引起天然与合成有害
物质向大气的排放。污染物直接排放到大气中称初级污
染物，在太阳电磁辐射的影响下，在空气中由其他污染
物制造出来，称次级污染物。主要的空气污染物有：二
氧化硫、固体颗粒、二氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳、
臭氧、硫化氢、氟化物、一氧化氮、铅、汞。
? 空气污染物对人及整个自然界有重要的影响。造成环境
不舒适，腐蚀雕塑，破坏公共设施；防碍人类和其他生
物的健康，同时改变气候以及土壤、湖泊和河流的化学
性质。
酸雨 (acid rain)
? 酸雨 ( acid rain )和酸沉降 (acid deposition),酸雨（ 1972，
英国化学家 R,A,Smith提出）是指雨水中含有一定数
量本性物质 (硫酸、硝酸、盐酸等 )的自然降水现象。大
气中形成酸的物质以雨、雪、雹和雾等形式从空气中
沉降下来，其 pH值一般都小于 5.6，这种现象称酸沉降。
? 酸沉降对动物、植物以及森林有明显的损害；改变了
土壤和湖泊的 pH值，同时本酸化会导致有毒金属（汞
和铝等）从土壤和沉积物中释放出来。
水污染 (water pollution)
? 水污染是指由于人类活动而排放的污染物进入水体，使
水体及其底泥的物理、化学性质或生物化学性质发生了
变化，从而防碍了对水体的利用，这种现象称水污染。
? 水体污染物可分为生物体、可溶性化学物质、不溶性化
学物质和热四类。
? 水污染危害：
? 有毒物对生物的直接毒害，不溶性固体降低水的质量；
? 水中有害生物导致水传播疾病的流行；
? 水中有机质引起水体的富营养化,引起水体生物耗氧
（ BOD）和化学耗氧量（ COD）增加；
? 水中有毒物质如重多属和多氯联苯等在食物链上的生物
放大作用，使生物体的酶活性受影响；
? 工业余热通过多种途径影响水生生物。
富营养化（ eutrophication）
? 富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、
磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，
引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下
降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水
体出现富营养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水
华，因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种
颜色，这种现象在海洋中叫赤潮。
? 多数学者认为氮和磷等营养物质浓度的升高是藻类大
量繁殖的原因，由于磷通常是水生生物生长的限制性
营养物，因此是引起水体富营养化的主要物质。
土壤污染
? 土壤污染是指人类活动所产生的物质通过多种途径进
入土壤，其数量特征和速度超过了土壤容纳的能力和
土壤净化速度的现象。
? 常见的土壤污染物有：物理类、化学类、生物类等，
其中以化学类最为普遍、严重和复杂。常见的化学污
染物有：无机污染物包括：重金属、放射物质和营养
物质等，有机污染物是化学农药，如有机氯类、有机
磷类、氨基甲酸酯类、苯酰胺类等；石油、多环芳烃、
多氯联苯、甲烷等；多聚物如尼龙、塑料和橡胶等。
物理污染物有工业废渣、城市垃圾等；生物污染物有
大肠肝菌、炭疽杆菌、蠕虫类。
环境监测和风险评价
? 生态监测的内容及特点
? 生态监测的原理和方法
? 风险评价
生态监测的内容及特点
? 环境监测 (environmental monitoring),研究和监测环境质
量。其手段有化学、物理学、生物学、生态学、地球物
理、地球化学等，因此其内容有化学监测、物理监测、
生物监测、生态监测、地球物理化学监测等。
? 生态监测 (ecological monitoring),利用生命系统各层次对
自然或人为因素引起环境变化的反应来判定环境质量。
? 生态监测的特点：
? 能综合地反映环境质量状况；
? 具有连续监测的功能；
? 具有多功能；
? 监测灵敏度高。
生态监测的原理和方法
? 生态监测的原理
? 生态监测的方法
生态监测的原理
? 生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进化。
? 生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长期发展
过程中形成的，生物的变化是某一区域内环境变化的
一个组成部分，因此，生态学上个体、种群、群落和
生态系统各组织层次的生物变化可以作为环境改变的
指示和象征。
生态监测的方法
? 个体和种群水平
?指示生物法（ indicator organism）
? 群落和生态系统水平
?污水生物系统法（ saprobien system）
?PFU(聚氨酯泡沫塑料块 )法 (polyurethane foam unit)
? 生物测试（ bioassay）
指示生物法
? 指示生物法是指用指示生物来监测环境状况的一种方法。
指示生物 (indicator organism)是一些对环境中的某些物质，
包括污染物的作用或环境条件的改变能较敏感和快速地
产生明显反应的生物。通过其所作的反应可了解环境的
现状和变化，起“预警”功能。
? 指示生物的基本特征：
? 对干扰作用反应敏感且健康；
? 具有代表性；
? 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高；
? 具有多功能。
? 常用的指示生物：紫花苜蓿（ SO2），地衣和苔藓（ SO2、
氟化物），菜豆、烟草 （ O3）等。
污水生物系统法
? 污水生物系统法是由 Kolkwiz 和 Marsson 1909
年提出，后经完善的一种用于河流污染、尤其
是有机污染的一种监测方法。
? 由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程
里会发生自净过程，即随着河水污染程度的逐
渐减轻，生物的种类组成也随之发生变化，在
不同的河段将出现不同的物种。
? 根据生物种类组成将河流划分为多污带,α-污
染带,β-污染带和寡污染带。各污染带都有各
自的物理、化学和生物的特征 。
? 亦可用群落中优势种群来划分污染带。
PFU法
? PFU法是用取氨酯泡沫塑料块采集水域中微生物和测
定其群集速度来监测和评价环境质量状况的一种方法。
1969年由美国弗吉尼亚工程学院和弗吉尼亚州立大学
环境研究中心的 Cairns 等人 1969年创立的。国内自 80
年代起将这种方法用于污染水体的监测和评价。
? PFU法的原理是岛屿生物学原理，即原生动物集群过
程实际上是集群速度随着种类上升而下降的过程，二
者的交叉点就是种数的平衡点。达到平衡点的时间取
决于环境条件。
? PFU法的优点：使监测水平提高到了群落层次，使监
测更符合客观事实和真实环境；简便易行。
生物指数法
? 生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变化，
以评价环境质量。常用的有：
? 生物指数（ BI）＝ 2nA+nB,n为底栖大型无脊椎动物的
种类数,A为敏感种类数,B为耐污染种类数。
? 污染生物指数＝颤蚓类的个体数量／底栖动物个体数
量＊ 100
? 硅藻指数＝（ 2A＋ B－ 2C）／（ A＋ B－ C）＊ 100,A
为不耐污染的种类数； B为对有机污染耐力强的种类数；
C为在污染区内独有的种类数。
生物测试
? 生物测试 又称生物测定或生物检试，是利用生物受到
污染物质的毒害所产生的生理机能等变化测试污染状
况的方法。
? 毒性试验
? 急性毒性试验
? 慢性毒性试验
? 致突变检测
? 微核技术,细胞分裂过程中染色体进行复制时，如果
受到外界诱变因子作用，就会产生一些游离的染色体
片断，形成包膜，变成大小不等的小球体，这就是微
核。利用细胞减数分裂四分体时期出现的微核来指示
环境污染的方法称微核技术。
生态风险评估
? 生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学的知
识，定量地确定环境危害对人类的负效应的概率及其
强度的过程。
? 生态风险评价的步骤
生态风险评估的步骤
生态风险评估
问题的形成
分析过程
风险源评估 效应评估
风险特征化
风险管理
§ 2 生物资源的管理
?生物多样性及其保育
?生物资源管理
?人口管理
生物多样性及其保育
? 生物多样性
? 生物多样性的价值
? 生物多样性的现状
? 生物多样性丧失的原因
? 生物多样性的保育对策
生物多样性
? 生物多样性 (biodiversity),生物多样性是生物及其与环境
形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。
它包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有
的基因以及它们与生存环境形成的复杂生态系统。
? 包括四个层次,
?遗传多样性（基因多样性）
?物种多样性
?生态系统多样性
?景观多样性
遗传多样性
? 指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群间和同
一种群内的遗传变异。
? 其测度包括三个方面，即染色体多态性、蛋白质多态
性和 DNA多态性。
物种多样性
? 指物种水平的多样性，即一个地区内物种的多样化，
主要是从分类学、系统学和生物地理学角度对一定区
域内物种的状况进行研究。
生态系统多样性
? 指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及
生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。
? 生态多样性指数可分为,
?α多性指数
?β多样性指数
?γ多样性指数
景观多样性
? 指不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间
结构、功能机制和时间动态方面的多样化或变异性。
生物多样性的价值
? 直接价值：为人类提供了基本食物、纤维、药物和燃料
和建材等
? 间接价值：表现在生态系统的服务，具体表现在以下几
个方面。
? 能量固定；
? 调节气候；
? 调节水文；
? 保护土壤；
? 贮存必须的营养元素，促进元素循环；
? 维持进化过程；
? 对污染物质吸收和分解作用；
? 娱乐－美学、社会文化、教育、精神及历史方面具有重
要价值。
生物多样性的现状
? 生物多样性的丰富程度：世界上的物种估计有 500万到
3000万种，已定名的为 140－ 170万种。中国是世界上
物种最丰富的国这之一，中国的物种数约占世界物种总
数的 10％。中国的特有种十分丰富，以维管植物、哺乳
类和鸟类计算，仅次于印度尼西亚，居亚洲第二。
? 生物多样性的受威胁现状,Schopf认为生物物种的寿
命是 20万年，地球上有 4000种哺乳动物，如果以 4000
个哺乳动物种作为平衡点，那么每 50年就有一个物种灭
绝。二十世纪内，每年灭绝 0.27种哺乳动物，每 4年有
一个物种。灭绝速率为自然灭绝的近 13倍。
生物多样性丧失的原因
? 引起生物多样性丧失的主要原因有：
? 栖息地丧失和片断化；
? 掠夺式的过度利用；
? 环境污染；
? 工业化的农业和林业；
? 外来种的引入；
? 全球气候变化。
生物多样性的保育对策
? 保护公约和立法
? 建立自然保护区和国家公园
? 迁地保护
? 种子库和基因资源库
? 退化生态系统的恢复
? 生物多样性的监测
保护公约
? 国际生物多样性保护公约,1992年 6月在巴西首都里约热
内卢召开了地球最高级会议，联合国环境与发展大会，通
过了国际生物多样性公约，确立了生物多样性保护的重要
地位,152个国家在公约上签字。 5月 22日世界生物多样性
日。
? 保育对策应该包括全球、国家、地区和地方的一系列不同
层次。
? 国际级对策保护全球受威胁生态系统，由 IUCN
(International Union for Conservation of Nature)牵头。成功
的措施是濒危野生动植物物种国际贸易公约（ CITES）以
及南极协议（ Antarctic Treaty,1992）。
? 国家级对策由政府组织安排和通过立法执行，如保护区的
建立。
生物资源管理
?有益生物种群的产量
?有害生物的防治与管理
有益生物种群的产量
? 最大持续产量原理：
dN/dt = rN(K-N)K
当 N＝ K／ 2时,dN/dt 最大，
d(K/2)/dt = rK/4
? Graham(1935)认为,在渔业生产中,dN/dt可以看成是
可供捕捞而不影响资源种群大小的“剩余生产”。要使
种群维持最大的产量（ MSY）,就应该使资源种群保
持在 N ＝ K／ 2的水平。此时,MSY ＝ rK/4。
? 最大持续生产量在生产实践具有重要的意义
最大持续产量原理
K／ 2 K／ 2B A
b a
N K N
dN／ dt
MSY MSY
dN／ dt
●
●●
●
NMSY
● ●● ●
最大持续生产量的生产实践意义
? 假如一个未受人类利用的资源种群数量是稳定的，那么在按最大持续
产量的策略进行捕猎前，首先要将种群的数量降低，降低以后才能使
种群增长率提高，才能有持续产量；
? 种群数量降低到每一水平，都有一个相应的持续产量，这个持续产量
等于该数量水平（ N）下的增加量 dN/dt;
? 每一个持续产量都有相应的两个种群数量能提供这个持续产量；
? 只有在一个种群数量水平下，才能有最大持续产量，理论上讲，这个
数量是 N=K/2水平；
? 按逻辑斯谛增长数学模型的原理，最大持续产量 MYS=rK/4,而能提供
最大持续产量的种群数量 N MYS ＝ K／ 2。
有害生物的防治与管理
? 有害生物 (pest)：与人类竞争食物或遮蔽所、传播病原
体、以人类为食或用不同的方法威胁人类健康、舒适
或安宁的生物。
? 防治的原理：防治有害生物的过程往往成为一个猎取
“持续产量”的过程，因此，如果每年去除一个“最
大待续产量”，那么既不能将危害动物种群消来掉，
也不能把它的数量压到 K／ 2的水平以下，所以，只有
当每年的去除数量大于“最大持续产量”，才能使种
群趋向灭亡。
? 防治目标：降低有害生物到某一水平，在这个水平上
进一步降低是无利可图的。
? 防治类型：化学防治、生物防治、基因防治、物理防
治、综合防治。
有害生物防治的利益和代价模型
成
本
或
价
值
有害生物密度
防治成本
作物价值
防治利益
§ 3 生态环境规划与管理
?环境规划
?生态规划
?生态环境治理
环境规划
? 环境规划也称环境保护规划，强调规划区域内
大气水体、噪声及固废等环境质量的监测、评
价和调控管理。
生态规划
? 生态规划的概念
? 生态规划的原则
? 生态规划的内容
? 生态规划的步骤
生态规划的概念
? 生态规划：强调运用生态系统整体优化观点，对规划区
域内城乡生态系统的 人工生态因子 （如土地利用状况、
产业布局状况、环境污染状况、人口密度和分布以及建
筑、桥梁、道路、城市管线基础设施分布等）和 自然生
态因子 （气候、水系、地形地貌、生物多样性、资源状
况等）的 动态变化过程和相互作用特征 都应给予相当的
重视,研究物质循环和能量流动的途径，进而提出资源
合理开发利用，环境保护和生态建设的规划对策 。其目
的在于区域与城市生态系统的良性循环，保持人与自然、
人与环境关系的持续共生，协调发展，追求社会的文明、
经济的高效和生态环境的和谐。
生态规划的原则
? 整体优化原则
? 趋适开拓原则
? 协调共生原则
? 区域分异原则
? 生态平衡原则
? 高效和谐原则
? 可待续发展原则
生态规划的内容
? 生态要素的调查与评价
? 环境容量和生态适宜度分析
? 评价指标体系的建立及规划目标的研究
? 生态功能区划与土地利用布局
? 环境保护规划
? 人口适宜容量规划
? 产业结构与布局调整规划
? 园林绿地系统规划
? 资源利用与保护规划
? 生态规划管理对策
生态规划的步骤 －－国外生态规划的技术路
线
? 资源管理生态规划 (F,Steiner,1960’s), ① 确定规划目标
→ ②资源数据清单和分析 → ③区域适宜度分析 → ④方
案选择 → ⑤规划方案实施 → ⑥规划执行 → ⑦方案评
价 。
? McHarg生态规划法（ I.L,McHarg,1969）：①确定规
划范围和规划目标 → ②广泛搜集规划区域的自然与人
文资料（包括地理、地质、气候、土壤、野生动物、
自然景观、土地利用、人口、交通、文化、人的价值
观调查），并分别描绘在地图上 → ③根据规划目标综
合分析，提取在第二步所收集的资料 → ④对各主要因
素及各种资源开发（利用）方式进行适宜度分析，确
定适应性等级 → ⑤综合适应性图的建立 。
生态规划的步骤 －－国内生态规划的技术路线
规划、环保业务部门 规划设计、筹备阶段 政府决策部门
气
象
水
文
地
形
地
貌
土
地
利
用
人
口
分
布
资
源
利
用
环
境
污
染
园
林
绿
化
生态要素调查、评价、预测
规划设计阶段
规划目标 (社会、经济、生态 )
规划对策 (生态功能区划、环保规划工程措施、
绿地系统规划、生态与环境管理措施 )
评审阶段 → 实施阶段
生态环境治理
?生态恢复 (ecological restoration)
?生态工程 (ecological engineering,ecoengineering)
生态恢复
? 指使受损生态系统恢复合理的结构、高效的功能和协
调的关系，恢复不等于复原。
? 受损生态系统的恢复可遵循两个模式：
? 当生态系统受损不超过负荷并是可逆的情况下，压力
和干扰被移去，恢复可在自然过程中发生；
? 另一种是生态系统的受损超过负荷，并发生不可逆变
化，依靠自然过程已不能使系统恢复，必须依靠人的
帮助。
生态工程
? 马世骏（ 1984）认为，生态工程是应用生态系统中物
种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，
结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利
用物质的生产工艺系统。
? 生态工程是考虑生态系统自我设计特点，是有利于人
为和自然两者的设计；
? 环境工程是利用一系列科学原理去净化或防治环境污
染。
复习思考题
1,全球气候变化可能难世界农业带来哪些有利和
不利的影响？
2.目前我国所面临的资源与环境问题主要包括哪
些？
3,何谓生物多样性？ 生物多样性的价值包括哪些
方面？
§ 1 环境污染及其监测
§ 2 生物资源管理
§ 3 生态环境规划与管理
§ 1 环境污染及其监测
?环境污染
?环境监测和风险评价
环境污染
? 环境污染（ environmental pollution）是指人类活动使环境
要素或其状态发生了变化，从而使环境质量恶化，扰乱和
破坏了生态系统的稳定性以及人类的正常生活条件的现象。
常见的环境污染有：
? 空气污染 (air pollution)
? 酸雨 (acid rain)
? 水污染 (water pollution)
? 土壤污染
空气污染 (air pollution)
? 空气污染是由人类活动直接或间接引起天然与合成有害
物质向大气的排放。污染物直接排放到大气中称初级污
染物，在太阳电磁辐射的影响下，在空气中由其他污染
物制造出来，称次级污染物。主要的空气污染物有：二
氧化硫、固体颗粒、二氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳、
臭氧、硫化氢、氟化物、一氧化氮、铅、汞。
? 空气污染物对人及整个自然界有重要的影响。造成环境
不舒适，腐蚀雕塑，破坏公共设施；防碍人类和其他生
物的健康，同时改变气候以及土壤、湖泊和河流的化学
性质。
酸雨 (acid rain)
? 酸雨 ( acid rain )和酸沉降 (acid deposition),酸雨（ 1972，
英国化学家 R,A,Smith提出）是指雨水中含有一定数
量本性物质 (硫酸、硝酸、盐酸等 )的自然降水现象。大
气中形成酸的物质以雨、雪、雹和雾等形式从空气中
沉降下来，其 pH值一般都小于 5.6，这种现象称酸沉降。
? 酸沉降对动物、植物以及森林有明显的损害；改变了
土壤和湖泊的 pH值，同时本酸化会导致有毒金属（汞
和铝等）从土壤和沉积物中释放出来。
水污染 (water pollution)
? 水污染是指由于人类活动而排放的污染物进入水体，使
水体及其底泥的物理、化学性质或生物化学性质发生了
变化，从而防碍了对水体的利用，这种现象称水污染。
? 水体污染物可分为生物体、可溶性化学物质、不溶性化
学物质和热四类。
? 水污染危害：
? 有毒物对生物的直接毒害，不溶性固体降低水的质量；
? 水中有害生物导致水传播疾病的流行；
? 水中有机质引起水体的富营养化,引起水体生物耗氧
（ BOD）和化学耗氧量（ COD）增加；
? 水中有毒物质如重多属和多氯联苯等在食物链上的生物
放大作用，使生物体的酶活性受影响；
? 工业余热通过多种途径影响水生生物。
富营养化（ eutrophication）
? 富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、
磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，
引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下
降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。水
体出现富营养化情况下，浮游藻类大量繁殖，形成水
华，因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面出现各种
颜色，这种现象在海洋中叫赤潮。
? 多数学者认为氮和磷等营养物质浓度的升高是藻类大
量繁殖的原因，由于磷通常是水生生物生长的限制性
营养物，因此是引起水体富营养化的主要物质。
土壤污染
? 土壤污染是指人类活动所产生的物质通过多种途径进
入土壤，其数量特征和速度超过了土壤容纳的能力和
土壤净化速度的现象。
? 常见的土壤污染物有：物理类、化学类、生物类等，
其中以化学类最为普遍、严重和复杂。常见的化学污
染物有：无机污染物包括：重金属、放射物质和营养
物质等，有机污染物是化学农药，如有机氯类、有机
磷类、氨基甲酸酯类、苯酰胺类等；石油、多环芳烃、
多氯联苯、甲烷等；多聚物如尼龙、塑料和橡胶等。
物理污染物有工业废渣、城市垃圾等；生物污染物有
大肠肝菌、炭疽杆菌、蠕虫类。
环境监测和风险评价
? 生态监测的内容及特点
? 生态监测的原理和方法
? 风险评价
生态监测的内容及特点
? 环境监测 (environmental monitoring),研究和监测环境质
量。其手段有化学、物理学、生物学、生态学、地球物
理、地球化学等，因此其内容有化学监测、物理监测、
生物监测、生态监测、地球物理化学监测等。
? 生态监测 (ecological monitoring),利用生命系统各层次对
自然或人为因素引起环境变化的反应来判定环境质量。
? 生态监测的特点：
? 能综合地反映环境质量状况；
? 具有连续监测的功能；
? 具有多功能；
? 监测灵敏度高。
生态监测的原理和方法
? 生态监测的原理
? 生态监测的方法
生态监测的原理
? 生物与环境之间相互依存、相互影响、协同进化。
? 生物与环境相互补偿、协同发展是在自然界长期发展
过程中形成的，生物的变化是某一区域内环境变化的
一个组成部分，因此，生态学上个体、种群、群落和
生态系统各组织层次的生物变化可以作为环境改变的
指示和象征。
生态监测的方法
? 个体和种群水平
?指示生物法（ indicator organism）
? 群落和生态系统水平
?污水生物系统法（ saprobien system）
?PFU(聚氨酯泡沫塑料块 )法 (polyurethane foam unit)
? 生物测试（ bioassay）
指示生物法
? 指示生物法是指用指示生物来监测环境状况的一种方法。
指示生物 (indicator organism)是一些对环境中的某些物质，
包括污染物的作用或环境条件的改变能较敏感和快速地
产生明显反应的生物。通过其所作的反应可了解环境的
现状和变化，起“预警”功能。
? 指示生物的基本特征：
? 对干扰作用反应敏感且健康；
? 具有代表性；
? 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高；
? 具有多功能。
? 常用的指示生物：紫花苜蓿（ SO2），地衣和苔藓（ SO2、
氟化物），菜豆、烟草 （ O3）等。
污水生物系统法
? 污水生物系统法是由 Kolkwiz 和 Marsson 1909
年提出，后经完善的一种用于河流污染、尤其
是有机污染的一种监测方法。
? 由于河流受污染后，在污染源下游的一段流程
里会发生自净过程，即随着河水污染程度的逐
渐减轻，生物的种类组成也随之发生变化，在
不同的河段将出现不同的物种。
? 根据生物种类组成将河流划分为多污带,α-污
染带,β-污染带和寡污染带。各污染带都有各
自的物理、化学和生物的特征 。
? 亦可用群落中优势种群来划分污染带。
PFU法
? PFU法是用取氨酯泡沫塑料块采集水域中微生物和测
定其群集速度来监测和评价环境质量状况的一种方法。
1969年由美国弗吉尼亚工程学院和弗吉尼亚州立大学
环境研究中心的 Cairns 等人 1969年创立的。国内自 80
年代起将这种方法用于污染水体的监测和评价。
? PFU法的原理是岛屿生物学原理，即原生动物集群过
程实际上是集群速度随着种类上升而下降的过程，二
者的交叉点就是种数的平衡点。达到平衡点的时间取
决于环境条件。
? PFU法的优点：使监测水平提高到了群落层次，使监
测更符合客观事实和真实环境；简便易行。
生物指数法
? 生物指数法是指用数学公式反映生物群落结构变化，
以评价环境质量。常用的有：
? 生物指数（ BI）＝ 2nA+nB,n为底栖大型无脊椎动物的
种类数,A为敏感种类数,B为耐污染种类数。
? 污染生物指数＝颤蚓类的个体数量／底栖动物个体数
量＊ 100
? 硅藻指数＝（ 2A＋ B－ 2C）／（ A＋ B－ C）＊ 100,A
为不耐污染的种类数； B为对有机污染耐力强的种类数；
C为在污染区内独有的种类数。
生物测试
? 生物测试 又称生物测定或生物检试，是利用生物受到
污染物质的毒害所产生的生理机能等变化测试污染状
况的方法。
? 毒性试验
? 急性毒性试验
? 慢性毒性试验
? 致突变检测
? 微核技术,细胞分裂过程中染色体进行复制时，如果
受到外界诱变因子作用，就会产生一些游离的染色体
片断，形成包膜，变成大小不等的小球体，这就是微
核。利用细胞减数分裂四分体时期出现的微核来指示
环境污染的方法称微核技术。
生态风险评估
? 生态风险评估是利用生态学、环境化学及毒理学的知
识，定量地确定环境危害对人类的负效应的概率及其
强度的过程。
? 生态风险评价的步骤
生态风险评估的步骤
生态风险评估
问题的形成
分析过程
风险源评估 效应评估
风险特征化
风险管理
§ 2 生物资源的管理
?生物多样性及其保育
?生物资源管理
?人口管理
生物多样性及其保育
? 生物多样性
? 生物多样性的价值
? 生物多样性的现状
? 生物多样性丧失的原因
? 生物多样性的保育对策
生物多样性
? 生物多样性 (biodiversity),生物多样性是生物及其与环境
形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。
它包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有
的基因以及它们与生存环境形成的复杂生态系统。
? 包括四个层次,
?遗传多样性（基因多样性）
?物种多样性
?生态系统多样性
?景观多样性
遗传多样性
? 指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群间和同
一种群内的遗传变异。
? 其测度包括三个方面，即染色体多态性、蛋白质多态
性和 DNA多态性。
物种多样性
? 指物种水平的多样性，即一个地区内物种的多样化，
主要是从分类学、系统学和生物地理学角度对一定区
域内物种的状况进行研究。
生态系统多样性
? 指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及
生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。
? 生态多样性指数可分为,
?α多性指数
?β多样性指数
?γ多样性指数
景观多样性
? 指不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间
结构、功能机制和时间动态方面的多样化或变异性。
生物多样性的价值
? 直接价值：为人类提供了基本食物、纤维、药物和燃料
和建材等
? 间接价值：表现在生态系统的服务，具体表现在以下几
个方面。
? 能量固定；
? 调节气候；
? 调节水文；
? 保护土壤；
? 贮存必须的营养元素，促进元素循环；
? 维持进化过程；
? 对污染物质吸收和分解作用；
? 娱乐－美学、社会文化、教育、精神及历史方面具有重
要价值。
生物多样性的现状
? 生物多样性的丰富程度：世界上的物种估计有 500万到
3000万种，已定名的为 140－ 170万种。中国是世界上
物种最丰富的国这之一，中国的物种数约占世界物种总
数的 10％。中国的特有种十分丰富，以维管植物、哺乳
类和鸟类计算，仅次于印度尼西亚，居亚洲第二。
? 生物多样性的受威胁现状,Schopf认为生物物种的寿
命是 20万年，地球上有 4000种哺乳动物，如果以 4000
个哺乳动物种作为平衡点，那么每 50年就有一个物种灭
绝。二十世纪内，每年灭绝 0.27种哺乳动物，每 4年有
一个物种。灭绝速率为自然灭绝的近 13倍。
生物多样性丧失的原因
? 引起生物多样性丧失的主要原因有：
? 栖息地丧失和片断化；
? 掠夺式的过度利用；
? 环境污染；
? 工业化的农业和林业；
? 外来种的引入；
? 全球气候变化。
生物多样性的保育对策
? 保护公约和立法
? 建立自然保护区和国家公园
? 迁地保护
? 种子库和基因资源库
? 退化生态系统的恢复
? 生物多样性的监测
保护公约
? 国际生物多样性保护公约,1992年 6月在巴西首都里约热
内卢召开了地球最高级会议，联合国环境与发展大会，通
过了国际生物多样性公约，确立了生物多样性保护的重要
地位,152个国家在公约上签字。 5月 22日世界生物多样性
日。
? 保育对策应该包括全球、国家、地区和地方的一系列不同
层次。
? 国际级对策保护全球受威胁生态系统，由 IUCN
(International Union for Conservation of Nature)牵头。成功
的措施是濒危野生动植物物种国际贸易公约（ CITES）以
及南极协议（ Antarctic Treaty,1992）。
? 国家级对策由政府组织安排和通过立法执行，如保护区的
建立。
生物资源管理
?有益生物种群的产量
?有害生物的防治与管理
有益生物种群的产量
? 最大持续产量原理：
dN/dt = rN(K-N)K
当 N＝ K／ 2时,dN/dt 最大，
d(K/2)/dt = rK/4
? Graham(1935)认为,在渔业生产中,dN/dt可以看成是
可供捕捞而不影响资源种群大小的“剩余生产”。要使
种群维持最大的产量（ MSY）,就应该使资源种群保
持在 N ＝ K／ 2的水平。此时,MSY ＝ rK/4。
? 最大持续生产量在生产实践具有重要的意义
最大持续产量原理
K／ 2 K／ 2B A
b a
N K N
dN／ dt
MSY MSY
dN／ dt
●
●●
●
NMSY
● ●● ●
最大持续生产量的生产实践意义
? 假如一个未受人类利用的资源种群数量是稳定的，那么在按最大持续
产量的策略进行捕猎前，首先要将种群的数量降低，降低以后才能使
种群增长率提高，才能有持续产量；
? 种群数量降低到每一水平，都有一个相应的持续产量，这个持续产量
等于该数量水平（ N）下的增加量 dN/dt;
? 每一个持续产量都有相应的两个种群数量能提供这个持续产量；
? 只有在一个种群数量水平下，才能有最大持续产量，理论上讲，这个
数量是 N=K/2水平；
? 按逻辑斯谛增长数学模型的原理，最大持续产量 MYS=rK/4,而能提供
最大持续产量的种群数量 N MYS ＝ K／ 2。
有害生物的防治与管理
? 有害生物 (pest)：与人类竞争食物或遮蔽所、传播病原
体、以人类为食或用不同的方法威胁人类健康、舒适
或安宁的生物。
? 防治的原理：防治有害生物的过程往往成为一个猎取
“持续产量”的过程，因此，如果每年去除一个“最
大待续产量”，那么既不能将危害动物种群消来掉，
也不能把它的数量压到 K／ 2的水平以下，所以，只有
当每年的去除数量大于“最大持续产量”，才能使种
群趋向灭亡。
? 防治目标：降低有害生物到某一水平，在这个水平上
进一步降低是无利可图的。
? 防治类型：化学防治、生物防治、基因防治、物理防
治、综合防治。
有害生物防治的利益和代价模型
成
本
或
价
值
有害生物密度
防治成本
作物价值
防治利益
§ 3 生态环境规划与管理
?环境规划
?生态规划
?生态环境治理
环境规划
? 环境规划也称环境保护规划，强调规划区域内
大气水体、噪声及固废等环境质量的监测、评
价和调控管理。
生态规划
? 生态规划的概念
? 生态规划的原则
? 生态规划的内容
? 生态规划的步骤
生态规划的概念
? 生态规划：强调运用生态系统整体优化观点，对规划区
域内城乡生态系统的 人工生态因子 （如土地利用状况、
产业布局状况、环境污染状况、人口密度和分布以及建
筑、桥梁、道路、城市管线基础设施分布等）和 自然生
态因子 （气候、水系、地形地貌、生物多样性、资源状
况等）的 动态变化过程和相互作用特征 都应给予相当的
重视,研究物质循环和能量流动的途径，进而提出资源
合理开发利用，环境保护和生态建设的规划对策 。其目
的在于区域与城市生态系统的良性循环，保持人与自然、
人与环境关系的持续共生，协调发展，追求社会的文明、
经济的高效和生态环境的和谐。
生态规划的原则
? 整体优化原则
? 趋适开拓原则
? 协调共生原则
? 区域分异原则
? 生态平衡原则
? 高效和谐原则
? 可待续发展原则
生态规划的内容
? 生态要素的调查与评价
? 环境容量和生态适宜度分析
? 评价指标体系的建立及规划目标的研究
? 生态功能区划与土地利用布局
? 环境保护规划
? 人口适宜容量规划
? 产业结构与布局调整规划
? 园林绿地系统规划
? 资源利用与保护规划
? 生态规划管理对策
生态规划的步骤 －－国外生态规划的技术路
线
? 资源管理生态规划 (F,Steiner,1960’s), ① 确定规划目标
→ ②资源数据清单和分析 → ③区域适宜度分析 → ④方
案选择 → ⑤规划方案实施 → ⑥规划执行 → ⑦方案评
价 。
? McHarg生态规划法（ I.L,McHarg,1969）：①确定规
划范围和规划目标 → ②广泛搜集规划区域的自然与人
文资料（包括地理、地质、气候、土壤、野生动物、
自然景观、土地利用、人口、交通、文化、人的价值
观调查），并分别描绘在地图上 → ③根据规划目标综
合分析，提取在第二步所收集的资料 → ④对各主要因
素及各种资源开发（利用）方式进行适宜度分析，确
定适应性等级 → ⑤综合适应性图的建立 。
生态规划的步骤 －－国内生态规划的技术路线
规划、环保业务部门 规划设计、筹备阶段 政府决策部门
气
象
水
文
地
形
地
貌
土
地
利
用
人
口
分
布
资
源
利
用
环
境
污
染
园
林
绿
化
生态要素调查、评价、预测
规划设计阶段
规划目标 (社会、经济、生态 )
规划对策 (生态功能区划、环保规划工程措施、
绿地系统规划、生态与环境管理措施 )
评审阶段 → 实施阶段
生态环境治理
?生态恢复 (ecological restoration)
?生态工程 (ecological engineering,ecoengineering)
生态恢复
? 指使受损生态系统恢复合理的结构、高效的功能和协
调的关系，恢复不等于复原。
? 受损生态系统的恢复可遵循两个模式：
? 当生态系统受损不超过负荷并是可逆的情况下，压力
和干扰被移去，恢复可在自然过程中发生；
? 另一种是生态系统的受损超过负荷，并发生不可逆变
化，依靠自然过程已不能使系统恢复，必须依靠人的
帮助。
生态工程
? 马世骏（ 1984）认为，生态工程是应用生态系统中物
种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，
结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利
用物质的生产工艺系统。
? 生态工程是考虑生态系统自我设计特点，是有利于人
为和自然两者的设计；
? 环境工程是利用一系列科学原理去净化或防治环境污
染。
复习思考题
1,全球气候变化可能难世界农业带来哪些有利和
不利的影响？
2.目前我国所面临的资源与环境问题主要包括哪
些？
3,何谓生物多样性？ 生物多样性的价值包括哪些
方面？
