《公路施工环保教材》第二篇 环境保护基础知识

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第二篇  环境保护基础知识
第二章
生态环境保护概述2.1
生态环境基础知识2.1.1
生物与环境
1、生物体与大气的生态关系
生物与大气的生态关系主要表现在氧、二氧化碳和风对生物的作用。
氧是动物生命活动的必需物。氧主要由植物光合作用产生，少量来自大气层的光解作用。二氧化碳则是植物光合作用的主要原料。氧和二氧化碳的平衡是生态系统能否进行正常运转的重要因素，而植物在调节大气中氧和二氧化碳的平衡中起重要作用。
大气的流动产生风。风对动植物的生长发育、繁殖、行为、数量、分布以及体内水分平衡都有影响。有些风媒植物靠风的作用传播花粉、种子和果实；很多小型活动力极差的动物靠风力被动迁移。适当速度的风促进植物生长，并有利于正常形态的建成，但强风也会引起风灾，造成损害。
2、生物体与光的生态关系
光的生态作用有四个重要方面，即全部能量都直接或者间接来自阳光；植物利用阳光进行光合作用，制造有机物，动物直接或者间接从植物中获取营养；光是生物的昼夜周期、季节周期的信号；光污染对生物和人类带来危害。
光质、光强和光照时间的不同对动植物的影响不同。可见光对动物的生殖、体色、迁徙、羽毛更换、生长发育和形态建成都有重要影响。不同光质对植物的光合作用、色素形成、形态建成不同。如红、橙光被叶绿素吸收最多，具有最大的光合活性；蓝光有利于蛋白质合成；红光有利于糖类的形成等。
适应于强光环境中生活的植物称阳性植物，如蒲公英、杨、槐、松等；适应于弱光环境中生活的植物称阴性植物，它们多生长在潮湿背阴的地方或密林内，很多药用植物如人参、半夏和细辛就属于阴性植物。半阴性植物（耐阴植物）有两个含义：a.在全日照下生长最好，也能忍耐一定荫闭的植物类群；b.在生活史的某些阶段（主要是苗期）需要适度弱光的类群，如青冈、红松，幼苗期不耐强光，适宜生活在上层树木的遮蔽之下，成年时树高到达林冠上层，成为阳性植物。
动物对光的适应也有三种：昼出性动物在强光下捕食和活动，适应高光度条件，如在日光充足的白天蝗虫群体迁飞，一旦乌云遮日则停止飞行；夜出性动物或晨昏性动物在夜晚、早晨及黄昏的弱光下活动，适应弱光度条件，如鼠类；全昼夜动物的活动不受光强的影响，白天和夜晚都可活动，适应全光度条件。
光污染有很多种，如夜间汽车照明灯、不适当的强闪光、紫外光等。严重污染环境的光化学烟雾，是工业废气、汽车尾气等污染物在强阳光作用下，发生光化学反应而形成的。它会刺激人的眼睛，并直接侵入呼吸道深处，引起支气管炎、肺气肿和气喘病等；对植物形态、结构也有不利影响，使植物叶、果等表现出各种伤害症状。
3、生物体与温度的生态关系
生物必须在一定的温度条件下生活。在适当的温度范围内，生物进行正常的生理活动，超出这个范围，生理活动异常，再过高或过低就导致死亡。
温度的昼夜变化，对植物的生长、发育和产物的质量有很大的影响。植物适应于温度的昼夜变化的现象称为温周期，温周期现象实际上是植物适应温度变化（变温）的结果。对于大部分植物来说，适当的变温是有利的，而变温幅度过大则有害。变温对植物有利作用主要是因为白天温度高促进光合作用，夜间温度低减弱呼吸作用，从而有利于植物体内物质的净积累。
温度对变温动物的影响与植物相似，如低温延缓代谢和生长速率，动物活动减弱，直至休眠。温度对于恒温动物的影响比较复杂，温度不仅影响生长速度，而且还影响体型大小和器官比例（如在低温下发育的哺乳动物的尾巴、四肢和外耳一般都较短），低温还会延缓性成熟，个体存活时间因而延长，体型更大。
温度还是生物发育的关键因子，生物需要在一定温度以上才能开始生长和发育，这个温度称为发育起点温度（即最低有效温度，也称生物学零度）。
种子萌发对温度有一定要求，如坡面绿化中，南方常用的狗牙根和北方常用的高羊茅，其适宜萌发的温度在白天分别为20-25℃和15-20℃。同时低温对某些植物的开花结果有一定的刺激作用，即春化作用。变温能提高种子萌发率，促使植物生长发育，增加开花数，果实丰满，品质好。
温度对动物胚胎发育有直接影响，并有极限性。适宜温区内，温度升高胚胎发育也随之加快。温度对动物的繁殖行为影响也很大，如鱼类繁殖洄游与水温有密切关系。
热污染。工业化社会能源消耗与日俱增，同时产生大量的二氧化碳、水蒸汽、热废水，引起环境增温。热污染多发生在人口稠密和能源消费量大的地区。
“城市热岛效应”。城市人口密集，建筑林立，内部产生的热能较多，加上一些建筑材料及深色的装饰，吸热性较强，因此城市成为一个利用能量加热周围环境的加热系统；同时城市上空的微尘云和大量二氧化碳，阻隔热量向外散发。当城市上空风速很弱时，热气流聚集在逆温层之下，是城市气温高于四周，往往形成“热岛”。一般情况白天城市气温要比农村高1-3℃，夜间则高3-5℃或更多。“热岛”现象加剧城市空气污染，而且空气中大量的尘埃和烟雾易形成雾，使空气冷却变慢，能见度降低；人们呼吸受影响，健康受到危害。
水体热污染。来源于热电站、冶金、造纸等工矿企业的高温废水或废热，导致水体温度升高，含氧量降低，并加速了其它污染物的化学反应，导致水质恶化，从而危害水生生态系统，进而影响人类。
4、生物体与水的生态关系
水是构成生命物质原生质的组成部分，参加体内一系列的新陈代谢反应。生物体内含水量约占体重的60-80%，有的高达90%以上。水也是多种物质的溶剂，如土壤中很多物质要先溶于水后，才能被植物吸收和运转；水也是植物光合作用制造有机体的原料。
植物消耗水分主要用于蒸腾作用，满足各种生理生化活动的需要。水是种子萌发的主要因素。根的发育与土壤水分含量有密切关系。土壤水分含量对植物的果实种子蛋白质、淀粉等成分含量等也有影响。根据植物生境中水分多少及其对水的依赖程度，可将植物分为水生植物和陆生植物两大类。水生植物可分为沉水植物、浮水植物和挺水植物；而陆生植物可分为湿生植物、中生植物和旱生植物。
水分和湿度对动物的形态、体色、生长发育、繁殖、分布代谢、活动和行为以及寿命都有影响。按栖息地划分，动物也可分为水生和陆生两大类，水生动物生活在水的包围之中，根据对水中含盐量的不同要求，水生动物可分为海洋动物、低盐水体动物和淡水动物；陆生动物对环境水量和湿度的要求也不相同，可再分为喜干、喜湿、喜雪、嫌雪等类型。
降水影响可直接作用于某种生物，也可间接地对其它生物和环境产生影响。如蝗虫的数量消长与雨水成负相关作用，如果雨水多温度低，则蝗虫发育迟缓，但却有利于其天敌蟾蜍、寄生蜂、线虫等生长，使蝗害减少。
5、生物体与土壤的生态关系
土壤是岩石圈表面的疏松表层，是生物生活的基质，它提供生物生活所必须的矿物质元素和水分。因此，它是生态系统中物质与能量交换的重要场所；同时，它本身又是生态系统中生物部分和无机环境部分相互作用的产物。
土壤是由固体（无机体和有机体）、液体（土壤水分）和气体（土壤空气）组成的三相复合系统。每个部分都具有自身的理化性质，相互间处于相对稳定或变化状态。土壤固相中的无机部分由一系列大小不同的无机颗粒所组成，有机部分主要包括有机质。适于植物生长的土壤按容积计，固体部分的矿物质占土壤容积的38%；有机质占12%；空隙（土壤水分和土壤空气）约占50%。
此外，每种土壤都有其特定的生物区系，例如，细菌、真菌、放线菌等土壤微生物以及藻类、原生动物、轮虫、线虫、环虫、软体动物和节肢动物等动植物。这些生物有机体的集合，对土壤中各种组分以及它们之间的关系，影响着土壤的性质和肥力，从而影响生物生长。肥沃的土壤能同时满足生物对水、肥、气、热的要求，是生物正常生长发育的基础。
植物对于长期生活的土壤会产生一定的适应特征，从而形成各种以土壤为主导因子的植物生态类型。根据植物对土壤酸度的反应，可以把植物划分为酸性土植物、中性土植物和碱性土植物；根据植物对土壤中矿质盐类（如钙盐）的反应，可以把植物划分为钙质土植物和嫌钙植物。
6、物候现象
动植物长期适应于一年中温度、水分的节律性变化，形成的与之相适应的发育节律称为物候。高等植物的发芽、生长、现蕾、开花、结实、果实成熟、落叶、休眠，以及动物的冬眠、出蛰、交配、产仔（产卵）、换毛、迁移（迁徙及洄游）等生长发育阶段，均称为物候阶段，即物候期。某个物候现象或物候期出现的日期为物候日期。如燕始飞、飞柳絮的时间在北京分别为4月19日和5月1日，而在南京则为4月3日和4月22日。
7、生物体对综合环境因素的趋同适应
生物在进化过程中，一些类群以相似的方式来适应相似的生态环境，表现出相似的外貌、结构、体积、行为和寿命等，据此划分的形态类型称为生活型。
生活型是生物对综合环境条件的长期适应，亲缘关系很远的生物可能有相似的外貌，这种方式称为趋同适应。如新大陆的仙人掌与旧大陆的大戟科和萝摩科的一些植物都具有“似仙人掌”的外部形态，以适应干热的生境；在高寒山区和极地生长的许多垫状植物分属不同的科；海生哺乳类与鲨鱼外形的趋同等。
8、环境受生物的影响
生物的生命活动，不断从环境中吸取营养，并占据一定范围作为栖息地，同时将代谢产物排放到环境中去，植物的枯枝落叶和动物尸体作为资源的补偿归于自然。因此，生物也在改变和影响周围的环境。
生物与环境、生物与生物之间无时无刻不在相互影响，总体保持着相对的稳定和平衡。一旦受到外来的强烈干扰，就可能造成生态平衡失调。例如黄河流域远在3000多年前有良好的森林和草原，直到唐朝，泾水、渭水清澈，航运繁忙。大约经过2000年，由于人口激增、毁林开荒，地面失去植被保护，黄土疏松，不能涵养水分，造成严重的水土流失；水分循环系统的破坏，使湿度降低，雨量减少，干旱频繁，沙化土地日益扩大，灾害频繁发生。
2.1.2
生物种群和群落
1、生物种群
种群是在一定的时间和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。种群占有一定的领域，其个体间通过种内