环境学原理

人类活动对生物圈的影响生物圈指地球表层中生物栖居的范围，包括生物本身以及赖以生存的自然环境。

生物圈是地球上生物与环境共同进化的产物，是生物与无机环境相互作用而形成的统一整体。

生物圈中有多种类型的生态系统，典型的如森林、灌丛、草原、湿地和海洋等。

各种类型的生态系统为不同的动物、植物和微生物提供着独特的生存和繁衍的条件。

完整的生态系统中有四大角色：生产者、消费者、分解者和无生命物质，在这四大角色的作用下，整个生态系统始终发生着物质和能量的循环与交流。

作为地球上最大的生态系统，生物圈的结构和功能能够长期维持相对稳定的状态，这一现象称为生物圈的稳态。

那么，生物圈为什么能够维持自身的稳态呢？首先，从能量角度来看，源源不断的太阳能是生物圈维持正常运转的动力。

太阳能转变为生物能够利用的化学能是通过绿色植物的光合作用实现的。

这是生物圈赖以存在的能量基础。

第二，从物质方面来看，大气圈、水圈和岩石圈为生物的生存提供了各种必需的物质，生物圈内生产者、消费者和分解者所形成的三极结构，接通了从无机物到有机物，经过各种生物的多级利用，再分解为无机物重新循环的完整回路。

生物圈可以说是一个在物质上自给自足的生态系统，这是生物圈赖以存在的物质基础。

第三，生物圈具有多层次的自我调节能力，例如，大气中二氧化碳含量增加时，会使植物加强光合作用，增加对二氧化碳的吸收；一种生物绝灭后，生物圈中起相同作用的其他生物就会取代它的位置；某种植食性动物数量增加时，有关植物种群和天敌种群的数量也随之变化，从而使这种动物种群的数量得到控制。

生物圈虽然具有自我维持稳态的能力，但是，这种能力是有限度的，人类活动在许多方面对生物圈造成的影响已经超过这种限度，对生物圈的稳态构成严重威胁。

人类生存繁衍的历史可以说是人类社会与生物圈相互作用、共同发展的历史。

人类所需的物质和能量都要从生物圈中获得，生物圈是人类生存和发展的物质基础。

在人类社会的初期，人们靠采集和渔猎生活，生产力水平很低，活动范围狭窄，对生物圈的影响较小。

进入农业社会以后，人类已经能够改变局部地区的自然生态系统，如将森林和草原开垦为农田，饲养家畜等，这就使人类的食物来源在很大程度上摆脱了对野生动植物的依赖，但是，也造成了水土流失、土地沙漠化等地区性的环境问题。

进人工业社会以后，随着科学技术的发展，人类向生物圈索取资源的数量和速度急剧增加，向环境中排放的废物也远远超过生物圈的自净能力，使生物圈的稳态受到破坏，造成了全球性的资源危机和环境危机。

从能量方面来说，人类除了为满足生理上的需要而摄取有机物中的能量之外，还大量动用生物圈经过漫长的岁月积存起来的化石能源——煤炭、石油和天然气。

这就使得生物圈中能量的消耗大于能量的固定，使能量的收支失去平衡。

从物质循环方面来说，人类大规模的生产活动，使生物圈中大量的物质资源被快速消耗，却得不到相应的补充和恢复，结果导致严重的资源危机；人类活动产生的废弃物，大多是直接排放到无机环境中，其中有许多物质是难以分解的，或者难以在短时间内分解，这样就在一定程度上阻断了生物圈物质循环的回路，并且造成严重的环境污染。

在与其他生物的关系方面，人类活动造成森林、草原等自然生态系统受到严重破坏，物种灭绝速率大大加快，生物多样性蒙受巨大损失，生物圈的自动调节能力也因此受到很大影响。

一、人类活动对生产者的影响生态系统中的生产者是指能将太阳能这类的无机能转化为有机能的生物体。

包括绿色植物，能够进行光合作用的蓝藻，能够进行化能合成作用的细菌。

在不同的生态系统里，生产者或许不同，但是它们都有一个特点，就是能将无机能转化为有机能，而且在生态系统里生产者是第一营养级，一般生产者的数量在各个生态系统中是最多的。

生产者可以为整个生态系统提供能量，是生态系统的最主要成分，是地球上生物的物质和能量根本来源。

a、绿色植物绿色植物是人类所参与的生态系统中与人类有着最直观联系的生产者。

千百年来人类活动无时无刻不在影响着绿色植物，同时也受绿色植物的影响。

植物与人类关系可以归纳为：（1）植物是第一生产者，在光合作用中放出氧气，这是人类赖以生存的首要条件。

（2）植物吸收大气中二氧化碳及一些有害气体，释放出氧气，净化环境，为人类的生存提供了必备条件。

（3）植物进行光合作用制造出碳水化合物,供给人类各种食物、营养物质、药品和木材。

正是因为人类与绿色植物存在着千丝万缕的联系，导致人类活动对绿色植物的影响更为直接和广泛。

第一，人类对森林的砍伐，人类城市化步伐的加快导致森林面积锐减。

第二，工业的发展以及汽车尾气问题导致的酸雨，大量毁坏森林。

第三，人类农业的发展，必然导致了森林生态系统，草原生态系统向农田生态系统的转变，这也就必然导致了绿色植物多样性锐减。

第四，转基因农作物的出现给植物基因库带来改变，从基因水平给绿色植物带来了重大的影响。

第五，人为导致的物种入侵现象，严重影响绿色植物物种多样性。

另外，由于绿色植物在生态系统中的作为生产者的重要地位，人类活动对绿色植物的影响又进一步影响了生态系统其他物种。

b、蓝绿藻人类活动产生的含磷生活污水以及流经农田后融入了大量农肥的雨水排向江河湖泊中，导致总磷含量升高，从而导致水体富营养化现象，使得蓝绿藻大量繁殖生长，大面积覆盖水面，进一步造成水体缺氧，水生生物大量死亡，厌氧菌分解水生动植物尸体，使水体发出恶臭，水体变黑，并释放出有毒有害物质，进一步对水生生物造成毒害作用，最终导致该水域种群种类数量发生变化，生物多样性水平降低，造成生态系统稳定性降低。

c、光能、化能合成细菌某些细菌由于进行光能或化能合成有机物，也作为生产者存在于生态系统中。

人类活动对这一类微生物的影响与对其他微生物的影响大致相同。

化能合成细菌中与人类关系最为密切的菌种之一便是硝化细菌，人类活动排放到环境中的有毒有害物质对硝化菌起到毒害作用，进一步影响了生态系统氮循环，对整个生态圈的物质循环，能量流动都有影响。

萝卜素等，而呈现淡粉红色，光合细菌能在厌氧和光照的条件下，利用化合物中的氢并进行不产生氧的光合作用。

光合细菌可以在某种污染环境下生存，并担负着重要的净化水质的角色。

但只有在生存生存环境和污染物质符合其生理、生态特性时，才会发挥其作用，人类活动通过改变水体成分，会影响到光合细菌的正常代谢。

二、人类活动对消费者的影响世界每20秒就有一个物种灭绝，等不到人类研究和发现就消失了，人类的工业化是物种的自然灭亡进程加快了1000倍，如果再不阻止，几个世纪后剩下的就没多少物种了。

原因：生境破坏或破碎，生境退化和环境污染，资源过度利用，外来物种引入1、生境破坏和破碎破碎化限制了生物活动范围，碎片面积可能小于物种所需的最小巢区或领域面积。

生境破碎化导致小种群的产生。

破碎化导致了边缘效应。

生境破碎显著增加了边缘与内部生境的相关性，异质性的消失导致一些需要几种栖息地类型才能生存的物种灭绝。

另外，由于外来物种容易在森林边缘建立种群，破碎化加速了外来物种入侵。

2、次生灭绝即扰乱群落内很多重要的生态学相互作用，包括捕食者－被捕食者、寄生生物－寄主、植物－传粉者的关系以及互惠共生，这些关系的破坏将导致物种灭绝，并称之为次生灭绝。

3、生物资源过度开发生物资源的过度开发，超过生物本身的更新能力，不仅导致该种生物资源的枯竭，还对整个生态系统造成巨大破坏。

4、外来物种引入科学的外来物种引入可以丰富本地物种多样性，培育优良物种，促进人类发展和生态保护。

有些外来物种适应当地环境条件，在新的环境中没有天敌，其种群密度能迅速增大并蔓延成灾，与本地物种竞争养分、水分、生存空间等；也可能捕食当地物种，直至它们灭绝，或者改变生境以至许多当地物种不能生存，严重威胁到本地的生态系统的结构和功能，导致生物多样性的丧失和生境的丧失，被称为外来物种入侵。

三、人类活动对分解者的影响分解者又称“还原者”。

指生态系统中细菌、真菌和放线菌等具有分解能力的生物,也包括某些原生动物和腐食性动物。

它们能把动、植物残体中复杂的有机物，分解成简单的无机物，释放在环境中，供生产者再一次利用。

土地利用、覆被变化、耕作方式和管理措施的改变是当前人类影响生态系统分解者的主要活动。

由于土地利用、覆被、耕作和管理措施的变化，改变了土壤微生物原有的生存环境，土壤微生物的种群组成、数量也相应发生变化。

土地的开垦，如自然生态系统转化为更低使土壤有机质失去保护暴露于空气，加上土壤孔性、湿度和温度等条件得到改善提高土壤微生物，加快了有机质的降解。

研究表明，沼泽湿地开垦为农田，会使湿地的冷湿效应减弱甚至丧失，土壤环境由厌氧向好氧转变，土壤好氧微生物活性增高导致湿地由碳汇转变为碳源。

草地开垦为农田后会使土壤中碳素量减少30%-50%，毁林或改变林地利用现状都会造成20%-50%的有机碳损失。

另外，土壤污染物和沙漠化等也会对分解者产生较大影响。

在生态系统中，土壤是运动着的物质、能量系统，是绝大多数植物生长的基础。

土壤为植物提供了成长的基础。

植物是第一性的生产者、能量的积累者，在生态系统中主宰着能量、水分、微量营养元素等的流动和循环。

土质的好坏决定植物的生长状况，而植物的生长状况又直接决定草食动物的生长状况，即土壤对草食动物的生长有制约作用。

肉食动物主要以草食动物为食，肉食动物的生存需要足够的草食动物作为基础，草食动物又决定着肉食动物的兴衰。

因此，土质的好坏对动物的生长有制约作用。

动物又影响分解者的生存状况。

首先，动物的残体和排泄物是分解者的食物来源之一,再者，分解者广泛地寄生或共生在植物和动物的身上，而草食动物对肉食动物的数量和植物生长状况都有直接或间接的影响，进而对分解者产生一定的影响。

水体污染使细菌多样性降低特殊功能微生物类群富集水体受到污染程度越高，微生物多样性越低。

研究表明各种污染物大量排放均能降低自然生态系统中微生物的多样性。

这正如在运行废水处理反应器时启动期微生物的多样性是最高的，但随着不断使用单一底物驯化微生物多样性逐渐降低，与废水处理相关的某些微生物类群得以富集。

可见在水体污染治理过程中首先要杜绝高浓度污染物的排放。

在高度污染水体中部分特殊微生物类群将过度富集造成生态失衡。

再者对已经出现污染迹象的水体可暂时富集部分与污染物降解相关的微生物类群，当有机污染物被降解完成后由于底物限制合理的群落结构将会重新建立。

生物圈的保护和人类社会的可持续发展人类只有一个地球，只有一个生物圈。

人类的生存和发展不可能脱离生物圈。

地球和生物圈的危机，实际上就是人类的危机。

为了摆脱这种危机，许多国家的政府和人民都积极行动起来，认真研究生物圈的现状和发展趋势，总结以往的经验教训，为保护生物圈的稳态，实现可持续发展而努力。

生物圈的稳态是人类社会和经济持续发展的基础。

为了维持生物圈的稳态，人类应当改变自己的生产和生活方式。