生态平衡与生态失调.pptx

6-1生態平衡的特質生態平衡的特質成熟穩定的生態系一般具有下列幾項特質:一一.有有多樣化的組成成分多樣化的組成成分二二.有複雜化的傳遞途徑有複雜化的傳遞途徑三三.有平衡性的能量進出有平衡性的能量進出四四.有自我修復的調節能力有自我修復的調節能力一一.有有多樣化的組成成分多樣化的組成成分n一個穩定、平衡的生態系，其內部的生物成分是多樣化的，且彼此之間的協調適應，都會呈現出相當程度的依附和共生現象。n至於非生物方面，成熟的生態系會比發展中的生態系具有更多的有機物總量，也有較多的無機物從環境流入生物體內儲存，另外，在生態空間運用上，成熟的生物體系有更豐富的垂直分層與水平分布變化。二二.有複雜化的傳遞途徑有複雜化的傳遞途徑n生態系中的傳遞功能表現在三種作用上：第一是能量流動能量流動；第二是物質循環物質循環；第三是信息傳信息傳遞遞。n在穩定的生態系中，由於錯綜複雜的食物網，以及同一營養階層中有多樣的族群組合，所以即使在生態系中的物種略有變動時，也會因為代償功能的發揮而維持住物質與能量傳遞的穩定性。n越複雜豐富的信息傳遞，表示有越多不同的族群組合，且族群內的連繫、互動狀況也越好。三三.有平衡性的能量進出有平衡性的能量進出n生態系自外輸入的能量與向外輸出的接近平衡生態系成熟後其內部的營養循環更傾向封閉型態所以在物質輸出與輸入方面就近乎相等了。四四.有自我修復的調節能力有自我修復的調節能力n緣於複雜的食物網、食物鏈關係，也基於各類多變的傳遞途徑，一個成熟穩定的生態系會具有較高的抗干擾能力，會經由自身的調節能力而達到自我修復的功能。6-2 生態系的調節機制生態系的調節機制一一.輸出與輸入的調節輸出與輸入的調節二二.負回饋控制調節負回饋控制調節三三.生物與環境間的適應調節生物與環境間的適應調節四四.抵抗力調節抵抗力調節五五.恢復力調節恢復力調節一一.輸出與輸入的調節輸出與輸入的調節n物質與能量的輸出、輸入平衡，是生態系平衡所具備的特質，如果一個生態系中輸入的能量減少，那他就會降低總生產量來因應。二二.負回饋控制調節負回饋控制調節n生態系中的某一成分發生變化時，由於食物鍊或其他傳遞途徑等因素會使生態系內的相關成分也引發一連串的因應性改變但最終的產生的結果是：回過頭來抑制最初的變化不要再繼續下去這就是所謂的負回饋控制(negative feedback)。三三.生物與環境間的適應調節生物與環境間的適應調節n生物應付環境變動的部份來看，一般生物會以改變自身生理、形態或行為等來調節自己與環境的關係。n相對的，非生物環境也會受到生物分不或活動的影響而發生變化，例如在森林群落的演替過程中，土壤所含的成分、濕度，甚至局部性的氣候條件，都會隨著群落組合的變動而有顯著的不同，這即是環境對生物的適應現象。四四.抵抗力調節抵抗力調節n生態系承受外來干擾的耐受度稱為抵抗力。構造越複雜、發展越成熟的生態系，就會表現出越強的抵抗力來。五五.恢復力調節恢復力調節n生態系如果遭受強力的干擾，原有的平衡狀態可能被嚴重破壞，甚至整個生態系的既成相貌也都完全改變，但某些生態系經過一段時間之後，仍然可以回復其原來的樣子，這就是生態系的恢復力。6-3 生生態失調的徵兆態失調的徵兆一一.組成成分缺損組成成分缺損二二.結構比例失衡結構比例失衡三三.能量流動受阻能量流動受阻四四.物質循環中斷物質循環中斷一一.組成成分缺損組成成分缺損n生態失調的第一種徵兆是構成生態系的某種成分消失了，成份缺損可能引發生態系嚴重的生存危機。二二.結構比例失衡結構比例失衡n指穩定的營養階層遭受干擾，使底層多於上層的比例關係發生變化。三三.能量流動受阻能量流動受阻n能量流動受阻經常伴隨食物鏈破壞或營養階層比例失衡而出現。四四.物質循環中斷物質循環中斷n許多人為干擾下，物質循環中斷是目前常見的生態失調徵兆。6-4 現現存的生態失調問題存的生態失調問題n隨著人類科技文明的發展，以及活動領域不斷擴張，生態問題有更多、更複雜的傾向。n以問題的核心來區分，全球性的生態失調問題有人口人口、糧食糧食、水水、大氣大氣、海洋海洋、土壤土壤、物種滅絕物種滅絕與物理污染物理污染等八大項。一一.人口問題人口問題n人口問題是依竊生態問題的禍源，只是人口問題牽涉到許多社會和政治層面，問題的本質也不僅只是“量的增加”而已，它還伴隨著其他人口老化、素質下降等現象這都是在討論人口問題當中不可忽略的。(一一)世界的人口成長趨勢世界的人口成長趨勢(二二)人口增長的區域性差異人口增長的區域性差異(三三)人口素質的隱憂人口素質的隱憂(四四)人口傾向老齡化人口傾向老齡化(一一)世界的人口成長趨勢世界的人口成長趨勢目前2007年的全球總人口數，正在逼近63億人。(二二)人口增長的區域性差異人口增長的區域性差異n全世界人口增加最快的地區是非洲和拉丁美洲，其次是亞洲，而歐洲、北美地區是增長率最低的。(三三)人口素質的隱憂人口素質的隱憂n所謂人口素質，是指人民健康狀況、文化水平、知識道德、生產技能等綜合表現。n已開發國家中的教育、收入較高的家庭，其子女期望數也普遍低於中低收入家庭，因此，人口素質是否會因而劣化，是人口問題的另一項隱憂。(四四)人口傾向老齡化人口傾向老齡化n一個國家或地區，其60歲以上人口佔總人口數10%以上，或65歲以上人口佔總人口數7%以上，則稱該區域為老齡化社會。n人口結構逐漸老齡化是全世界的共同趨勢。二二.糧食問題糧食問題n糧食問題攸關耕地面積與人口數量，糧食產量與人口分布是不成正比的。n在歐美、加拿大等地區糧食產量佔全球的二分之一，但總人口數只有30%，所以地球另外70%的人口，其實只能只分享剩餘的另一半糧食。n估計目前全球仍有三分之二的人口居住在糧食生產不足的地區，而有五分之一的人口仍處於營養不良的狀態。三三.水的問題水的問題(一一)水源不足水源不足n全球實際可供動、植物以及人類使用的水，只佔總水量的0.65%而已。n水源不足、分布不均是人類苦惱已久的問題，再加上近代水污染的情況日益嚴重，如何獲得乾淨而足夠的淡水已經變成全人類的艱困任務。三三.水的問題水的問題(二二)水污染水污染(Water Pollution)n1.優養化優養化 是指水體被過多的氮、磷、鉀等有機營養物所污染，導致水中的藻類大量增殖。n2.毒性污染毒性污染 會對造成水體造成毒性污染的污染源主要是重金屬及有機毒物，其來源大都是農藥和工、礦廢水。三三.水的問題水的問題(二二)水污染水污染(Water Pollution)n3.地下水超量抽取地下水超量抽取 在水源不足又加上汙染普遍存在的情況下，為了滿足用水需求，某些地區會以鑿井抽取地下水的方式來解決問題。四四.大氣的問題大氣的問題目前大氣的問題，包括下列五個層面n(一一)空空氣污染氣污染n(二二)酸雨酸雨n(三三)大氣溫室效應大氣溫室效應n(四四)臭氧層破壞臭氧層破壞n(五五)逆溫層加重空氣污染的嚴重性逆溫層加重空氣污染的嚴重性(一一)空空氣污染氣污染n指在某一區域內，空氣中被輸入一種或多種的污染物，並持續一段時間足以對動、植物和人類產生危害的現象。n空氣污染物可分為以下六種:粉塵粉塵、光化學光化學煙霧煙霧、二氧化硫二氧化硫、氮氧化物氮氧化物、一氧化碳一氧化碳、氟化氫氟化氫(一一)空空氣污染氣污染n1.粉塵粉塵 粉塵來自燃燒以及機械震動所產生的微粒，而依其粒徑又可分為落塵及懸浮微粒兩種，粉塵可以進入人體的呼吸系統而導致疾病，也會和二氧化氮、二氧化硫結合成刺激性及強的酸霧危害人體健康。n2.光化學煙霧光化學煙霧 光化學煙霧(photochemical smog)是燃燒作用所產生的碳化氫和氮氧化物被陽光的紫外線照射後，轉化成一種半透明的有毒煙霧，其成分為臭氧、醛類、烷基硝酸鹽。(一一)空空氣污染氣污染n3.二氧化硫二氧化硫 是空氣中最主要的汙染氣體，它的來源是從煤、石油燃燒所產生的。n4.氮氧化物氮氧化物 指一氧化氮和二氧化氮，主要來源也是燃燒作用，但部分氮肥廠、石化廠也會排出含氮廢氣。(一一)空空氣污染氣污染n5.一氧化碳一氧化碳 約80%的一氧化碳是由汽車所排放的，它可以引發貧血、心臟病、呼吸道疾病等，嚴重時則立刻死亡。n6.氟化氫氟化氫 主要汙染源來自肥料廠及電解廠的製造過程，氟化氫對呼吸道有腐蝕作用，會導致鼻中隔穿孔、肺炎、肺水腫等嚴重傷害，對養蠶業及果樹栽培也有威脅。(二二)酸雨酸雨npH值低於5.0的雨水是所謂酸雨(acid rain)。n酸雨的破壞性是多面化的，它會讓農、林、養殖業減產，也會使淡水魚的授精卵及幼魚中毒而降低族群量，另外，在土壤方面也會影響微生物的群落構造，使分解者、還原者作用降低而減弱生產力。n最近還有研究顯示，伴隨酸雨而來的汞、鎘等重金屬，會隨著食物鏈進入人體而危及人類健康。(三三)大氣溫室效應大氣溫室效應n地球的平均溫度在二十世紀上升了0.56，推測到2050年時，可能還要再上升2.22。n溫室氣體指的是二氧化碳、甲烷、臭氧等其中最主要的是二氧化碳。n造成大氣溫室效應的四個過程：大氣溫室氣大氣溫室氣體增加體增加 短波光穿透溫室氣體進入地球短波光穿透溫室氣體進入地球 長長波輻射被溫室氣體截留波輻射被溫室氣體截留 氣層溫度提高氣層溫度提高。(四)臭氧層破壞臭氧層破壞n臭氧存在大氣底下的對流層，它是一種污染氣體，對生物有害且會增強大氣溫室效應；但弱存在距離地面2540公里上空的平流層，卻可以隔離過量的太陽紫外線到達地球表面，對生物有重要的保護功能。n破壞臭氧層的氣體主要是氟氯碳化物(CFCs)。(五)逆溫層加重空氣污染的嚴重性逆溫層加重空氣污染的嚴重性n夾在上下兩層冷空氣間的一層熱空氣，即是氣象學中所稱的逆溫層(inverse layer)。五五.海洋的問題海洋的問題海洋的問題可歸納為：n(一)海域污染n(二)海岸線破壞n(三)資源枯竭n(四)遊憩活動影響海洋環境(一一)海域污染海域污染n造成海域污染的原因極為複雜，許多陸地上的污染源會隨著河流而注入海洋，這些被額外加入的有毒或有機物都可能導致何口生態改變，而更嚴重的油污染則來自海上油井與油輪的意外事故，這類事件所引發的大面積海域污染，經常使得生物棲地遭受嚴重破壞，甚至造成海洋生物大量死亡。n核能發電廠的冷卻水所造成的熱污染，以及核子試爆或核能動力船件意外事故的輻射污染等，對海洋生物與生態均有深遠的影響。(二二)海岸線的破壞海岸線的破壞n人類經常因為經濟或安全的理由而與海爭地，例如以填土方式將沿海濕地改變成工業區或修築堤防、闢建港口等，將河口、海岸大量水泥化，如果這些人為設施缺乏正確的生態評估，往往會使海洋環境造成不可回復的傷害。(三三)資源枯竭資源枯竭n由於人類漁撈科技的改進，以及漁獲努力量增加，造成全球性的過漁(overfished)現象。且漁業上的選擇性捕撈行為，往往使同一種海洋生物急遽減少，導致海洋生態系的群落結構失衡。(四四)遊憩活動影響海洋環境遊憩活動影響海洋環境n隨著經濟情況改善，與海洋相關的遊憩活動與日俱增，但某些海上遊憩活動對海域環境造成負面影響。六.土壤的問題土壤問題可分成五方面n(一一)土壤污染土壤污染n(二二)土壤流失土壤流失n(三三)地層下陷地層下陷n(四四)沙漠化沙漠化n(五五)鹽鹽化化(一一)土壤污染土壤污染n1.重金屬 污染土壤的重金屬，常見的有汞、鎘、銅、鋅、鉛等，有少部分是源自工業廢氣溶於雨水後降落地面，大部分則是隨著水污染而來。n2.有毒物質 凡是會污染水源的有毒物質，大都會間接污染土壤，另外，有些農藥、除草劑等是直接的土壤污染源。(一一)土壤污染土壤污染n3.固體廢棄物 所謂的固體廢棄物包括農業廢物、礦業廢渣、工業廢物、建築棄土及生活垃圾等五大類。這些廢棄物不論是掩埋或堆置，都會降低土地的使用率，而且有些廢棄物中含有毒性物質，經雨水淋溶後會滲入土壤而造成污染。(二)土壤流失土壤流失 n不當開發導致土壤流失的嚴重災害時有發生，間接引發的糧食減產、社會損失等實在難以估計，另外，由於土壤流失導致河道淤積問題，更使許多人口密集的區域面臨洪水肆虐及河流改道的威脅。(三)地層下陷地層下陷 n造成地層下陷的原因有地殼變動和人為促成兩種。地殼變動一般都進行緩慢，必須經過很長的時間才可察覺，但人為促成的地層下陷，往往在幾年之間便出現嚴重的影響。n人為促成的地層下陷導因於超量抽取地下水，開採石油、天然氣、礦產等，其中以抽取地下水的影響最為顯著。(四四)沙漠化沙漠化n由於人類砍伐森林、過度耕作、過度放牧，再加上全球變暖及雨量減少等因素，使得地球原有的沙漠面積擴大，造成原有的耕地、牧地也完全喪失生產力。(五五)鹽化鹽化n鹽化是指土壤中堆積太多的鹽分，使得農作物不能生長而失去生產力。n造成鹽化的原因有三種：一是抽取含鹽的地下水灌溉，經長期累積後土壤的鹽分提高。二是沿海低窪或地層下陷區域被海水倒灌過所致。三是養殖漁業抽取海水到陸地養殖，長時間的抽、排水，使得附近土地遭受鹽化。七.物種滅絕的問題物種滅絕的問題 科學家推算，到西元2020年，全球大約1000萬種生物中，可能有1020%的物種要消失無蹤。造成地球物種日益減少的原因為：n(一)棲息地被破壞n(二)人為獵殺n(三)受外來種壓迫n(四)污染(一)棲息地被破壞n人類為了應付人口增加所需的糧食與住屋需求，必須大量開發自然資源，使得生物的棲息地快速消失。(二)人為獵殺n獵殺的原因有須多種，有些是為了食物需求，有些是被人類視為有害動物而被捕殺，但最嚴重的是牟利性的獵殺行為。(三)受外來種壓迫n在一個穩定的生態系中，由於人為或意外的因素引進外來種(exotice)，就會在環境中與相近物種發生排擠性的競爭作用，如果外來種可以存活下來，表示他的適應力強，而本土族群可能會因此減小甚至絕種。(四)污染n有些污染會直接殺死生物，還有一些是透過食物鏈在傳遞，使居於食物鏈末端的物種因生物累積作用(biological accumulation)而中毒或生理失調。八.物理污染物理污染物理污染包括n(一)噪音污染n(二)放射線污染n(三)熱污染n噪音對人體會造成聽覺障礙、血壓、心跳上升，以及精神緊張等。至於對動物的影響目前僅知某些物種會主動遠離噪音源，至於其他傷害如何則有待進一步研究。(一一)噪音污染噪音污染(Noise Pollution)(二二)輻射污染輻射污染n環境中的游離輻射污染源有醫療射線、核武試爆、核能工業以及核能發電等，目前已知，須多白血球病變、癌症都與輻射污染有關，最可怕的是，它會引起子代畸形等遺傳性病變。n至於非游離輻射，是指能量較低不會引發物質由離現象的輻射線，例如微波、電磁波、無線電波、雷達波等。(三三)熱污染熱污染n所謂的熱污染，是指環境中被加入一些無用的廢熱，導致氣溫、水溫因而升高，故又稱為熱能輸入。熱污染的來源可分為:n1.機械運轉廢熱n2.化石燃料廢熱n3.核能廢熱1.機械運轉廢熱n利用能源推動機械運轉的過程，有些能源會轉變成熱能釋出，還有因摩擦而產生的熱也會被排入環境裡，使局部性區域因吸收太多熱能而溫度升高，例如都市熱島效應就是一例。2.化石燃料廢熱化石燃料廢熱n煤、石油、天然氣等三種石化燃料，仍是目前人類主要能源，但燃燒這些物質的後果，除了會產生酸雨、溫室效應等生態問題外，有些未被充分運用的熱能也會逸散到大氣中而升高環境的溫度，像都市熱島效應，汽車燃燒汽油排放出的高溫氣體也是元兇之一。3.核能廢熱n冷卻核能發電設備的溫排水造成的熱污染。n熱污染對生態平衡的威脅性，必然會隨著科技文明的進展而日益嚴重。