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包括食浮游生物的各种 鱼类、海 豹 等。深 海 水域 一 般在 200m以 下,干式恒温器光 照 强 度 低,无法进行光合作用,生物群落组 成基 本上是 一些 能自 养的终 生浮 游生物,如 蓝细菌和固氮蓝藻,还包括海参、乌贼、鲸以及原生动物等。 湖泊生物按区域划分为沿岸 带、敞水 带和 深水带 生物。 沿岸带 生物 包括 生 产者,主要是挺水植物、漂浮植物、沉水植物以及一些绿藻、蓝藻,还包括消费者, 如一些轮虫、蜻蜓稚虫 和 水螅 等。 敞水 带 生物 包 括 硅藻、绿藻、枝角 类 动物 等。 到了深水带,则基本上 没有 光线 能够 到达,生 物群 落 主要 由 水和 淤 泥中 间 的 细 菌、真菌和无脊椎动物组成。 由上可见,水域生态系统在不同的水域深度具有不同的生物群落分布,与陆 地生态系统相似,仍然表现出一定的水平和垂直分布特征。 2.5 小 结 自然环境是人类赖以生存和发 展的 基础,地 球独特 的环 境为人 类提 供了 适 宜的生存环境。对于是地球的环境 条件 创造了 人类 及其 他生物,还 是人 类及 其 他生物创造了现今的地球环境条件,目前还没有定论,本章简单介绍了目前部分 被肯定的 Gaia假说。希望通过对自然环境各圈层基本 情况的介 绍,以 及对自 然 环境中物质、能量和信息的交换和循环过程的描述,能使读者对自然环境有一个 宏观的了解和把握,特别加深对自然 环境 的物质、能 量循 环和 信息流 动的 理解, 为后续内容的学习打好 基础。 原理 的论 述 和讨 论 详
见 第 2篇环 境 科学 的 理 论 基础。 问题与讨论 1.Gaia假说的主要论点是什么?你是否赞同此假说的观点?你的科 学依据是什 么?若 不赞同,你对地球如何形成现今的环境条件有何看法? 2.你认为人类开发利用化石燃料和矿石原料对环境造成了哪些影响? 3.为保护生物圈和维持生态系统的平衡,你认为人类在利用和改 造自然上应 该怎么做? 对现在出现的某些局部不平衡现象(如全球性的环境问题)人类应该如何挽救? 4.自然生态系统的三大功能是什么?对人类及地球的意义如何? 5.结合实际说明有哪些信息传递的方式。 阅读资源 1 蔡晓明 .生态系统生态学 .北京:科学出版社,2000 阅 读 资 源 43 2 钱易 .环境保护与可持续发展 .北京:高等教育出版社,2000 3 William P,MaryAnn.PrinciplesofEnvironmentalScience———InquiryandApplications.Boston: McGraw HillHigherEducation,2002 44 第 2章 自 然 环 境 第 3章 人 工 环 境 图 3 1 不同类型环境系统的组成结构示意图 (a)自然 环境;(b)城 市环境 ;(c)农村 环境 人工环境是在自然物质的基础上,通过人类长期有意识的社会劳动,加工和 改造自然物质,创造物质生产体系,积累物质文化等所形成的环境体系,如城市、 农田、工厂等。人工环境与自然环境 在形成、发 展、结构 与功 能等方 面存 在一 定 的差异。由于人类活动的范围越来越大,在地球上纯粹的、没有受到人为影响的 自然环境已经很少,而人工环境的分 布却越 来越 广泛,从 地球深 处的 矿井、油 井 和水井,深海航行的潜水艇,到地表上的城市、乡镇、农村、寺庙、交通线路和水利 工程,乃至空中各种各样的飞行器,如航天卫星、飞机乃至宇宙太空舱。因此,人 工环境是一个相对于自然环境的概 念,通常 意义 上的人 工环 境与自 然环 境的 最 大区别在于:在一定的时 空范 围 内,人作 为主 导 因子 影响 着周 围 的环 境 (图 3 1)。这一主导因子的影响程度和范围是可以 变化的,这 种变 化使得 人工 环境 中 人工要素和自然要素的比例发生变化,在人 工环 境中,两 者比例 越大,人 与自 然 的矛盾就越激化,生态环境就越脆弱,环 境问题 产生 的可 能性就 越大,解 决环 境 问题的难度也就越大。 3.1 人工环境的类型及特点 3.1.1 人工环境的类型 人工环境根据空间特征可分为: 点状环境:以人类聚集地为中心的环境,如城市环境、乡镇环境、城郊过渡带 和农村。 面状环境:农业和林业等大面积 的人工 工程,如 农田 环境、人工 森林 环境 和 水利环境。 线状环境:公路环境和铁路环境等交通线路。 根据人类控制的程度高低,人工环境可 分为:完全 人工环 境(如 空中 的飞 行 器和深海潜艇)和不完全人工环境(如城 市建筑 物等人类 居住环 境、工 厂化的 养 殖和种植基地以及自然名胜中的人文景观)。 人类为了满足自身生存繁衍的需要,通过有意识、有目的的认识和改造世界 的活动作用于自然环境,以达到满足 其自身 需要 的目 的
,由于目 的不 同,形成 了 不同的人工环境,实现了人工环境和自然环境的综合。随着科学技术的进步,人 类控制环境的能力增强,常常忽视了自然环境要素的重要性,由此产生了一系列 影响人类生存或生活质量的环境问题。本章重点介绍人类活动影响较大且环境 问题较严重的人工环境类型。 3.1.2 人工环境的特点 (1)人类作为主导因子,环境人工化明显 任何人工环境从建造之初,就是为了满足人类各种各样的需求,这是人类对 环境产生影响的内在动力,是人类主 观意 志的 反映。当 自然 界提供 的物 品不 足 以满足人类的需要时,人类利用自然环境和自身智慧产生了巨大的创造力,改造 自然环境或创造新的环境来满足其需求。 例如,为了安全和舒适,人类需 要建 造住房、乡镇和 钢筋 与混凝 土筑 就的 城 市;为了出行方便和快捷,人类需要 各种 各样的 交通 工具 和建设 交通 网络,从 海 上、陆地和空中形成了复杂的交通网 络;为了满 足对 神秘 太空的 探索,人 类又 创 46 第 3章 人 工 环 境 造了各种天文望远镜、太空站,实现 了登 月的梦 想,现在 又开 始了对 火星 的探 险 …… (2)人工环境的多样化 由于人类不仅在物质需求上具 有多 样性,而 且在精 神需 求和创 造力 方面 具 有多样性,随着人类驾驭自然的能力 的提 高,人类影 响环 境的 力度也 不断 加强, 范围不断扩大,使得人工环境的多样性加大,如图 3 2所示。 图 3 2 人工环境的类型 (a)大连中 山广 场;(b)中国 江南农 村;(c)天 津公 路;(d)葛洲 坝水利 枢纽 工程; (e)北京 八达 岭长城 ;(f)北京 故宫 以人工建筑物为例,从人类告别 了天然 洞穴,建 造了 原始的 茅草 屋开始,建 3.1 人工环境的类型及特点 47 筑物不仅为人类提供居住的场所,还 为人 类的 各种社 会活 动提供 场地。 中国 的 长城、故宫,古罗马的斗兽场、万神庙,雅 典的卫 城和 古巴 比伦的 空中 花园,为 人 类留下了丰富的文化遗 产。现 代 风 格各 异 的城 市、乡 村、城 堡、广 场、绿 地 和 雕 塑,充分展示了人类的创造性和文化的多元性。 (3)人工环境的脆弱性 对于人工环境来说,越是现代化,越是复杂,人工化程度越高,系统内外和系 统内部各因素之间的相关性和依赖 性就 愈强,自 然环境 在系 统中所 占的 比例 就 越小,环境系统就越脆弱。一旦有一个环节发生问题,将会使整个环境系统失去 平衡。 例如,早在公元前 2世纪,楼兰 就是 西域最 繁华 的地 区之一,古 楼兰 国有 人 口 14000余,士兵近 3000,由于自然和人为多方面的复杂原因,特别是人为的干 扰,导致河流改道,风沙侵袭,从而使 古城 被掩 埋于大 漠中。 当现代 化城 市供 电 发生故障时,会造成工厂停产、给排水停顿、城市交通混乱、影响居民生活和其他 行业的正常运转,以及由此可能带来的一系列连锁反应。 (4)环境污染严重 人类在利用、改造自然,形成人 工环 境的同 时,也向 自然 排出了 大量 的人 工 污染物;自然界本身有 一定 的净 化能 力,并 在 物质 和 能量 循 环中 保 持动 态 的 平 衡。但这一净化能力并不是无限大的,而是存在一个阈值,当人类排放的人工污 染物超过一定限度时,就会导致严重 环境 污染。 人工环 境往 往是产 生各 种环 境 污染的中心。影响全球环境变化的 环境 问题,往 往和人
类高 密度聚 集区 联系 在 一起。如城市、工业区、农业区以及交通网络。 随着生产力的提高,城市范围不断扩大,人口也日益集中,生产、生活所排放 的污染物随之增加,环境污染也越来越严重。以城市大气污染为例,汽车数量不 断增加,成为城市大气污 染的 主要 污 染源,造 成 CO、NOx、碳 氢化 合物 和光 化 学 烟雾等污染严重,且不易解决,大气污染的范围已逐渐扩展为区域乃至全球性污 染,出现了一系列的大气环境问题,如 酸雨、温 室效应 及臭 氧层破 坏等。 全球 大 气监测网监测结果显示,我国北京、沈阳、西 安、上海、广 州 5座城市 的大 气中 总 悬浮颗粒物日均浓度都在 200~500mg/m3 之间,是 世界卫生 组织标 准的 4~10 倍。 (5)危害人类健康的因素增多 拥有中央空调的建筑物、计算机控 制的 人工 种植和 养殖 基地以 及自 动化 的 工厂等,这些似乎表明人类对环境的控制能力越来越强,人工可控因子也越来越 多;然而与此同时,影响人类健康的隐患与不确定因素也越来越多。 例如,农药、化肥的大量使用,工业“三废 ”的大量 排放,导致大 气污染、水 体 污染和土壤污染日益严重,有害物质 在土壤 和水 体中 富集,并进 入农 作物,导 致 48 第 3章 人 工 环 境 食品污染,危及人们的健康。近年来,让人恐惧和不安的疯牛病、口蹄疫、禽流感 和 SARS等无一不和人工环境的安全有关,对人类自身 生存和发 展影响之 大,足 以引起全世界人们的重视。 3.2 城市环境 3.2.1 城市 (1)城市(city) 城市是以人为中心的,以一定的 环境条 件为 背景、以 经济为 基础 的社会、经