《環(huán)境生物學(xué)》論文 - 環(huán)境生態(tài)學(xué)的進(jìn)展與展望

1、環(huán)境生態(tài)學(xué)的進(jìn)展與展望摘要:通過簡述環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展, 提出了“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略。 而環(huán)境問題和生 態(tài)問題制約著社會的可持續(xù)發(fā)展, 因此為了解決生態(tài)問題, 保證社會的可持續(xù)發(fā)展, 人們對 環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究越來越重視, 對它的發(fā)展趨勢越來越關(guān)注。 本文對現(xiàn)階段環(huán)境生態(tài)學(xué)研究 領(lǐng)域進(jìn)行了綜合分析和論述, 總結(jié)了現(xiàn)在環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展, 并展望了未來環(huán)境生態(tài)學(xué) 研究方向 。關(guān)鍵詞:環(huán)境問題 環(huán)境生態(tài)學(xué) 可持續(xù)發(fā)展 生物監(jiān)測 生物凈化 保護(hù)生態(tài)學(xué)環(huán)境是以人類為主體的外部世界,是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件和物質(zhì)基礎(chǔ) 1。 人類是環(huán)境發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物, 同時(shí)又是環(huán)境的改造者。 人口的增加使得人

2、類的生活活 動(dòng)對環(huán)境的影響越來越大, 科技的發(fā)展使得人類的生產(chǎn)活動(dòng)對環(huán)境的影響越來越大, 繼而人 類與環(huán)境的關(guān)系發(fā)生了巨大的變化, 從依賴環(huán)境到利用環(huán)境, 再到改造環(huán)境, 由人類活動(dòng)造 成的環(huán)境問題也越來越明顯和突出。 環(huán)境問題分一般可以分為兩大類, 一類是由人類向自然 環(huán)境過度排放而引起的環(huán)境污染,如氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨、有毒物質(zhì)污染等,另一 類是因人類對自然資源過度索取而引起的生態(tài)破壞,如植被破壞、水土流失、土壤沙漠化、 資源缺乏等。一、 環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展人類社會處于農(nóng)業(yè)文明階段時(shí), 人類采取刀耕火種的耕作方式, 對環(huán)境的影響是局部的 暫時(shí)的,并沒有影響到自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和

3、正常功能,因此造成的環(huán)境問題不嚴(yán)重, 沒有危害到人類和生物的生存和發(fā)展。人類社會處于工業(yè)文明階段時(shí), 科技的發(fā)展改變了人類的生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式, 對環(huán)境的 影響大大增強(qiáng)。例如 18世紀(jì)后半葉開始,第一次產(chǎn)業(yè)革命發(fā)生,人類進(jìn)入了蒸汽機(jī)時(shí)代, 在工業(yè)生產(chǎn)過程中向環(huán)境排放污水、廢氣、廢渣,這個(gè)時(shí)期環(huán)境問題主要表現(xiàn)是環(huán)境污染, 但當(dāng)時(shí)的環(huán)境污染還沒有引起大多數(shù)人的高度注意和重視。 19世紀(jì) 30年代以后,第二次產(chǎn) 業(yè)革命發(fā)生, 人類進(jìn)入了電氣時(shí)代, 這個(gè)時(shí)期環(huán)境問題主要表現(xiàn)是生態(tài)破壞, 原因是大規(guī)模 的開發(fā)嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)乃至生物圈的結(jié)構(gòu)和功能, 降低了其自凈能力和恢復(fù)能力。 此外 與大工業(yè)相伴而來的

4、都市化、 工業(yè)化、 城市化引發(fā)了許多環(huán)境問題, 使人類的生存環(huán)境進(jìn)一 步惡化。 從 20世紀(jì) 30年代的比利時(shí)馬斯河谷事件開始, 震驚世界的環(huán)境八害事件相繼發(fā)生, 人類安全受到了威脅,經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了影響。到了 20世紀(jì) 50年代,環(huán)境問題成為全球性重大問題,如 1962年美國生物學(xué)家R卡遜 寫的科普作品寂靜的春天,描述了濫用化學(xué)農(nóng)藥造成的生態(tài)破壞。 1972年瑞典斯德哥 爾摩召開了第一次人類環(huán)境會議,認(rèn)識到當(dāng)前環(huán)境污染問題的嚴(yán)重性。 70年代下半期以后, 人們認(rèn)識到環(huán)境問題不再僅僅是排放污染物所引起的人類健康問題, 還包括自然保護(hù)和生態(tài) 平衡,以及維持人類生存的資源問題 2。人類針對復(fù)雜的日益

5、惡化的環(huán)境問題進(jìn)行深刻反 思,提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略?？沙掷m(xù)發(fā)展是社會、經(jīng)濟(jì)、人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和全 面發(fā)展, 以保護(hù)自然資源和自然環(huán)境為基礎(chǔ), 改善人類生活環(huán)境和提高人類生活質(zhì)量為目的, 呼吁人們改棄傳統(tǒng)的高消費(fèi)、高增漲、高污染的生產(chǎn)方式,采用清潔生產(chǎn)、 生態(tài)養(yǎng)殖的生產(chǎn) 方式 3。目前困擾中國環(huán)境的十大問題分別是:1, 大氣污染問題2, 水環(huán)境污染問題3, 固體廢棄物污染問題4, 土地荒漠化和沙災(zāi)問題目前 , 中國國土上的荒漠化土地已占國土陸地總面積的 27.3%,而且 , 荒漠化面積還以每 年 2460平方公里的速度增長 . 中國每年遭受的強(qiáng)沙塵暴天氣由 50年代的 5次增加到了 9

6、0年代的 23次 . 土地沙化造成了內(nèi)蒙古一些地區(qū)的居民被迫遷移他鄉(xiāng) .5, 水土流失問題中國全國每年流失的土壤總量達(dá) 50多億噸 , 每年流失的土壤養(yǎng)分為 4000萬噸標(biāo)準(zhǔn)化肥 (相當(dāng)于全國一年的化肥使用量 . 自 1949年以來 , 中國水土流失毀掉的耕地總量達(dá) 4000萬畝 , 這對中國的農(nóng)業(yè)是極大損失 .6, 旱災(zāi)和水災(zāi)問題20世紀(jì) 50年代中國年均受旱災(zāi)的農(nóng)田為 1.2億畝 ,90年代上升為 3.8億畝 .1972年黃 河發(fā)生第一次斷流 ,1985年后年年斷流 ,1997年斷流天數(shù)達(dá) 227天 . 有關(guān)專家經(jīng)調(diào)查推測 :未 來 15年內(nèi)中國將持續(xù)干旱 . 而長江流域的水災(zāi)發(fā)生頻率卻明

7、顯增加 ,500多年來 , 長江流域共 發(fā)生的大洪水為 53次 , 但近 50年來 , 每三年就出現(xiàn)一次大澇 ,1998年的大洪水造成了巨大的 經(jīng)濟(jì)損失 .7, 生物多樣性破壞問題中國是生物多樣性破壞較嚴(yán)重的國家 , 高等植物中瀕?；蚪咏鼮l危的物種達(dá) 4000-5000種 , 約占中國擁有的物種總數(shù)的 15%-20%,高于世界 10%-15%的平均水平 . 在聯(lián)合國 國際瀕危 物種貿(mào)易公約列出的 640種世界瀕危物種中 , 中國有 156種 , 約占總數(shù)的 1/4.中國濫捕亂 殺野生動(dòng)物和大量捕食野生動(dòng)物的現(xiàn)象仍然十分嚴(yán)重 , 屢禁不止 .8, WTO與環(huán)境問題中國加入 WTO 將面臨兩方面新

8、的環(huán)境問題 . 一方面是國際上的 " 綠色貿(mào)易壁壘 ". 由于中 國目前的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)普遍低于發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn) , 中國的食品 , 機(jī)電 , 紡織 , 皮革 , 陶瓷 , 煙草 , 玩具 , 鞋業(yè)等行業(yè)的產(chǎn)品將在出口貿(mào)易中受到限制 . 另一方面 , 由于國際市場對中國的礦產(chǎn) , 石材 , 藥用植物 , 農(nóng)產(chǎn)品 , 畜牧產(chǎn)品的大量需求 , 可能會加重中國的生態(tài) , 環(huán)境和自然資源的破壞 . 同 時(shí) , 中國可能成為國外污染密集型企業(yè)轉(zhuǎn)移的地點(diǎn)和大量的國外工業(yè)廢物 " 來料加工 " 的地點(diǎn) , 這將極大地加重中國的環(huán)境問題 .9, 三峽庫區(qū)的環(huán)境問題三峽工程是中國

9、目前正在實(shí)施的巨大的水利工程 . 該工程于 2003年開始發(fā)電 . 三峽建成 后對地質(zhì)環(huán)境 , 水資源環(huán)境 , 生態(tài)環(huán)境 (涉及庫區(qū)兩岸和整個(gè)上游地區(qū) 的影響 , 以及如何有效 防治庫區(qū)污染是目前擺在三峽建設(shè)者面前的大課題 . 三峽工程已成為世界矚目的環(huán)境問題 . 10, 持久性有機(jī)物污染問題二 、環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究對象、目的、任務(wù)環(huán)境生態(tài)學(xué),是指以生態(tài)學(xué)的基本原理為理論基礎(chǔ),結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、儀 器分析、 環(huán)境科學(xué)等學(xué)科的研究成果, 研究生物與受人干預(yù)的環(huán)境相互之間的關(guān)系及其規(guī)律 性的一門科學(xué)。從學(xué)科發(fā)展上看,環(huán)境生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)是生態(tài)學(xué),它由生態(tài)學(xué)分支而來, 但同時(shí)又不同于生態(tài)學(xué)。

10、 從學(xué)科體系上看, 環(huán)境生態(tài)學(xué)是環(huán)境科學(xué)的組成部分, 但按現(xiàn)代生 態(tài)學(xué)的學(xué)科劃分,它又是應(yīng)用生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支, 目前尚處于發(fā)展、完善階段。環(huán)境生態(tài)學(xué) 是個(gè)新興的、綜合性很強(qiáng)的學(xué)科,是一門運(yùn)用生態(tài)學(xué)理論,研究人為干擾下,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在 的變化機(jī)制,規(guī)律和對人類的反效應(yīng),尋求受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù),重建和保護(hù)對策的科學(xué)。1、環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究對象環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究對象是污染的環(huán)境對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng) (以生物為主 的影響。 它是研究 生態(tài)系統(tǒng)中的生物與污染的環(huán)境兩者之間作用與反作用、 對立與統(tǒng)一、 相互依賴與相互制約、 物質(zhì)的循環(huán)與代謝等一系列相互作用的規(guī)律, 以及支配這些規(guī)律的內(nèi)在機(jī)理。 生命系統(tǒng)與人 為干預(yù)的環(huán)

11、境系統(tǒng)兩者之間的相互作用, 可以表現(xiàn)為各級水平, 所以, 環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究對 象既包括從宏觀上研究環(huán)境中污染物和人為干預(yù)的環(huán)境對生物的個(gè)體、 種群、 群落和生態(tài)系 統(tǒng)產(chǎn)生影響的基本規(guī)律, 也包括從微觀上研究污染物和人為干預(yù)的環(huán)境對生物的分子、 細(xì)胞 和組織器官產(chǎn)生的毒害作用及其機(jī)理。環(huán)境生態(tài)學(xué)研究重點(diǎn)是環(huán)境污染的生態(tài)學(xué)原理和規(guī) 律、環(huán)境污染的綜合治理、自然資源的保護(hù)和利用、廢棄物的能源化和資源化技術(shù),2、環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究目的環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究目的是指導(dǎo)人與自然、 資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)與發(fā)展, 改善不斷惡化的生 態(tài)環(huán)境,達(dá)到資源的永續(xù)利用,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會的可持續(xù)發(fā)展3、環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究任務(wù)環(huán)境生

12、態(tài)學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科, 其內(nèi)容和體系尚在不斷地發(fā)展之中, 其研究內(nèi)容主 要包括以下幾個(gè)方面:(1自然資源的合理利用與保護(hù)。 (2環(huán)境污染的生物效應(yīng)。 (3環(huán) 境污染的綜合治理。 (4環(huán)境污染的監(jiān)測與評價(jià)。 (5環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 的影響。三、 環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展環(huán)境問題和生態(tài)問題制約著社會的可持續(xù)發(fā)展, 因此為了解決環(huán)境問題和生態(tài)問題, 保 證社會的可持續(xù)發(fā)展, 人們對生態(tài)學(xué)、 環(huán)境學(xué)、 環(huán)境生物學(xué)和環(huán)境生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的研究 越來越重視, 對它們的發(fā)展趨勢越來越關(guān)心。 環(huán)境生態(tài)學(xué)作為環(huán)境科學(xué)的一門重要分支學(xué)科, 其研究內(nèi)容及其發(fā)展趨勢是值得我們關(guān)注的。 總體上來說, 環(huán)境生

13、態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢是充分利 用生態(tài)學(xué)原理和生物技術(shù), 在環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價(jià)、 環(huán)境污染的凈化和治理、 自然資源的 開發(fā)和利用等幾個(gè)方面進(jìn)行研究,進(jìn)一步認(rèn)識環(huán)境問題, 解決環(huán)境問題,控制環(huán)境污染,由 污染治理轉(zhuǎn)向污染控制,由后治理轉(zhuǎn)向先預(yù)防,以“清潔生產(chǎn)”代替 “末端治理”。例如 在一些反應(yīng)過程中采用高效率、 無污染的生物酶制劑代替化學(xué)催化劑, 提高反應(yīng)效率, 減少 副產(chǎn)品對環(huán)境的壓力和污染。目前的的進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、生態(tài)毒理學(xué)的研究生態(tài)毒理學(xué)是研究環(huán)境壓力對生態(tài)系統(tǒng)的種群和群落的生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)效應(yīng), 有毒物質(zhì) 的轉(zhuǎn)移途徑, 以及有毒物質(zhì)與環(huán)境相互作用的規(guī)律。 生態(tài)毒理學(xué)是由化學(xué)、

14、生態(tài)學(xué)和毒理學(xué) 等學(xué)科交叉而發(fā)展起來的。 20世紀(jì) 70年代化學(xué)品毒性生物測試得到快速發(fā)展,建立了生物 個(gè)體、種群的毒性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。 70年代后期發(fā)展的群落效應(yīng)研究應(yīng)用了微宇宙法研究了化學(xué) 品在環(huán)境的遷移、轉(zhuǎn)化、降解和歸宿。 80年代運(yùn)用發(fā)光菌對污染物標(biāo)記的方法將污染物的 生物監(jiān)測推向了標(biāo)準(zhǔn)化和商品化。 目前又發(fā)展了分子生態(tài)毒理學(xué)或生物標(biāo)志物的研究, 其特 點(diǎn)是采用現(xiàn)代分子生物技術(shù)研究污染物及代謝產(chǎn)物與細(xì)胞內(nèi)大分子包括蛋白質(zhì)、 核酸、 酶的 相互作用,找出作用的靶位或靶分子,并揭示其作用原理,從而對在個(gè)體、種群、生態(tài)系統(tǒng)水平上的影響作出預(yù)報(bào)。 總之, 環(huán)境生物學(xué)正向宏觀和微觀兩個(gè)方向發(fā)展。 在宏

15、觀領(lǐng)域主要 研究對象已經(jīng)由個(gè)體、 種群和群落轉(zhuǎn)移到生態(tài)系統(tǒng)和景觀生態(tài)。 在微觀領(lǐng)域, 則采用分子生 物學(xué)、 細(xì)胞學(xué)、 遺傳學(xué)、生理學(xué)等生物學(xué)方法和技術(shù),研究污染物及其代謝產(chǎn)物與生物大分 子及細(xì)胞的相互作用,以及與生物遺傳和代謝的關(guān)系,揭示其作用原理,從而對在個(gè)體、種 群、生態(tài)系統(tǒng)水平上的影響作出預(yù)報(bào)。2、環(huán)境污染的生物凈化環(huán)境污染的凈化方法有物理方法、 化學(xué)方法和生物方法, 其中生物方法是最重要的, 也 是最常用的污染處理方法。 目前廢水生物處理技術(shù)發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:開 發(fā)各種具有高生物濃度、 高傳質(zhì)速度的反應(yīng)器, 以及高負(fù)荷條件下的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。 將好氧與 厭氧過程在同一反應(yīng)器中進(jìn)

16、行, 明顯改進(jìn)生物去除難降解物質(zhì)和氮、 磷營養(yǎng)物質(zhì)的能力, 提 高生物去除污染物的能力。 微生物的懸浮生長和附著生長相結(jié)合, 以維持微生態(tài)系統(tǒng)中的 生物多樣性。 研究開發(fā)對高濃度有機(jī)廢水、 生物難降解物質(zhì)、 氮磷營養(yǎng)物質(zhì)等能有效去除 的新工藝和新方法。3、環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展環(huán)境生物技術(shù)是指應(yīng)用于認(rèn)識環(huán)境問題和解決環(huán)境問題過程的生物技術(shù), 主要涉及到環(huán) 境質(zhì)量的監(jiān)測、 評價(jià)、 控制以及環(huán)境污染的凈化、 處理過程中的生物學(xué)方法和技術(shù)的發(fā)展和 應(yīng)用,即包括環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)的生物技術(shù)和環(huán)境污染凈化與處理的生物技術(shù)。環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)的的生物技術(shù)發(fā)展趨勢:在環(huán)境中低濃度污染和沉積物中污染物 的研究方面

17、, 除了繼續(xù)根據(jù)具有指示種、 耐污種、 敏感種特點(diǎn)的生物來監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量的變化 外, 還可以針對一些生物對環(huán)境污染很敏感的現(xiàn)象, 因此可以利用生物傳感器監(jiān)測其形態(tài)指 標(biāo)、行為指標(biāo)、生理指標(biāo)、生化指標(biāo)等的變化,為發(fā)現(xiàn)污染起到警報(bào)作用。目前,生物傳感 器的應(yīng)用已向微型化、智能化和專業(yè)化方向發(fā)展。環(huán)境污染凈化和受損環(huán)境修復(fù)的生物技術(shù)發(fā)展趨勢:利用基因工程、 細(xì)胞工程、 酶學(xué) 工程和發(fā)酵工程改變微生物的遺傳特性, 使之能夠適應(yīng)各種被污染的環(huán)境, 并以污染物作為 營養(yǎng)物質(zhì),將污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化,從而進(jìn)一步提高了微生物降解污染物的能力。此外, 自 50年代開始研究的生態(tài)工程,如污水穩(wěn)定塘處理、土地處理、固

18、體廢棄物處理方法和技 術(shù)在環(huán)境污染處理方面起到很大作用,對土地、濕地、湖泊、 河流的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)與重 建。4、保護(hù)生態(tài)學(xué)保護(hù)生態(tài)學(xué)包括自然保護(hù)生物學(xué)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)。 自然保護(hù)生物學(xué)目前已經(jīng)由珍稀物種及 其棲息地保護(hù)發(fā)展到生物多樣性,包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的保護(hù)。 在自然保護(hù)技術(shù)和措施方面, 已經(jīng)由自然保護(hù)區(qū)的建立發(fā)展到生物圈保護(hù)區(qū)的建立。 而恢復(fù) 生態(tài)學(xué)則研究生態(tài)系統(tǒng)的退化機(jī)制、 物種進(jìn)入和生長及群落聚集過程的限制因子、 群落結(jié)構(gòu) 與生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系,制定生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)方案。四、環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究方向1. 從靜態(tài)的結(jié)構(gòu)研究到動(dòng)態(tài)的功能研究;2. 從描述現(xiàn)狀的定性研究到預(yù)報(bào)未來的定量研究;3. 野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合;4. 宏觀研究和微觀研究相結(jié)合;5. 生物學(xué)與地理 , 化學(xué) , 物理和數(shù)學(xué)互相滲透;6. 運(yùn)用自動(dòng)化測試 , 計(jì)算機(jī)和遙感技術(shù)等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)手段;7. 開展國際協(xié)作;8. 環(huán)境生態(tài)學(xué)與生態(tài)學(xué)的區(qū)別;9. 以人為中心來