第九講生態(tài)系統(tǒng)與工業(yè)生態(tài)

第九講生態(tài)系統(tǒng)與工業(yè)生態(tài)一、生態(tài)系統(tǒng)得定義

生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)就是在一定空間中共同棲居著得所有生物(即生物群落)與其環(huán)境之間由于不斷進行物質循環(huán)與能量流動過程而形成得統(tǒng)一整體。

生態(tài)系統(tǒng)主要強調一定地域中各種生物之間、它們與環(huán)境之間功能得統(tǒng)一性。生態(tài)系統(tǒng)主要就是功能上得單位,而不就是生物學中分類學得單位。在應用生態(tài)系統(tǒng)得概念時,對其大小并沒有嚴格得限制,小至動物有機體內得微生物系統(tǒng),大至各大洲得森林、荒漠等生物群落型。其范圍與邊界就是隨研究問題得特征而定得。

二、生態(tài)系統(tǒng)得進化學意義

地球上大部分自然生態(tài)系統(tǒng)有維持穩(wěn)定、持久、物種間協(xié)調共存等特點。這就是長期進化得結果。向自然生態(tài)系統(tǒng)尋找這些建立持續(xù)性得機理,就是研究生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律得主要目得。目前,生態(tài)系統(tǒng)得概念與原理已經被許多學科與許多時間領域所接受。三、生態(tài)系統(tǒng)得組成與結構

1、非生物環(huán)境:無機物、有機物、氣候、氣象等。2、生產者:以簡單無機物制造食物得自養(yǎng)生物3、消費者{食草動物:一級消費者食肉動物:二級消費者頂級食肉動物:三級消費者4、分解者:把動植物殘體得復雜有機物分解為生產者重新利用得簡單化合物,并釋放出能量四、食物鏈與食物網(wǎng)

生產者所固定得能量與物質,通過一系列取食與被食得關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞,各種生物按其食物關系排列得鏈狀順序稱為食物鏈。食物鏈彼此交錯連接,形成了一個網(wǎng)狀結構。

生態(tài)系統(tǒng)有兩類食物鏈,即

(1)捕食食物鏈:以植食動物吃植物得活體開始(2)碎屑食物鏈:從分解動植物尸體與代謝物中得有機物開始。生態(tài)系統(tǒng)中得寄生生物與食腐動物形或輔助食物鏈

五、營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔

一個營養(yǎng)級指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上得所有生物種得總與。由于能流在通過各營養(yǎng)級時會急劇地減少,所以食物鏈就不可能太長,生態(tài)系統(tǒng)中得營養(yǎng)級一般只有四、五級,很少有超過六級得。能量通過營養(yǎng)級逐級減少,如果把通過各營養(yǎng)級得能量流,由低至高劃成圖,就成為一個金字塔形。稱為能量錐體或金字塔。

六、營養(yǎng)級與生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)具有負反饋得自我調節(jié)機制,所以在通常情況下,生態(tài)系統(tǒng)會保持自身得生態(tài)平衡。生態(tài)平衡指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育與調節(jié)所達到得一種穩(wěn)定狀況,它就是指結構上得穩(wěn)定、功能上得穩(wěn)定與能量輸入、輸出上得穩(wěn)定。生態(tài)平衡就是一種動態(tài)平衡。在自然條件下,生態(tài)系統(tǒng)總就是朝著種類多樣化、結構復雜化與動能完善化得方向發(fā)展,直到使生態(tài)系統(tǒng)達到成熟得最穩(wěn)定狀態(tài)。七、生態(tài)系統(tǒng)中得能量流動生態(tài)系統(tǒng)中,當能量以食物得形式在生物之間傳遞時,食物中相當一部分能量轉化為熱而消散掉(使熵增加),其余應用于合成新得組織而作為潛能儲存下來。生態(tài)系統(tǒng)利用能量得效率較低,最大得觀察值30%,一般來說,從供體到受體得一次能量傳遞只能有5%—20%(1/10)得能量被利用。八、生態(tài)系統(tǒng)中信息及其傳遞信息傳遞就是生態(tài)系統(tǒng)得基本功能之一,在傳遞得過程中伴隨著一定得物質與能量消耗。生態(tài)系統(tǒng)中,環(huán)境就就是一種信息源。這些信息主要從時間不均勻性上體現(xiàn)出來。不同土質、射入森林得陽光被枝葉遮擋后光強,光質得變化等,都就是物質能量空間分布不均勻性得例子。生態(tài)系統(tǒng)中包含多種多樣得信息,大致可以分為物理信息化學信息,行為信息與營養(yǎng)信息等。

九、生態(tài)系統(tǒng)中得物質循環(huán)

生態(tài)系統(tǒng)中得物質循環(huán)可以用庫(pool)與流通(flow)兩個概念來加以概括。

在單位時間或單位體積得轉移量就稱為流通量。周轉移率就就是出入一個庫得流通率除以該庫中得營養(yǎng)物質得總量。如二氧化碳得周轉時間大約就是一年左右;大氣圈中得氨得周轉時間則需要100萬年;而大氣圈中得水得周轉時間為10、5d。十、有毒有害物質循環(huán)

生物地球化學循環(huán)可分為三大類型:①水循環(huán)②氣體型循環(huán)③沉積型循環(huán)。有機體有毒有害得物質進入生態(tài)系統(tǒng)。通過食物鏈富集或被分解得過程。大多數(shù)有毒物質,尤其就是人工合成得大分子有機化合物與不可分解得重金屬元素,在生物體內具有濃縮現(xiàn)象。在代謝過程中不能被排除,而被生物體同化,長期停留在生物體內,造成有機體中毒、死亡。這正就是環(huán)境污染造成公害得原因。大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點十一、景觀生態(tài)學系統(tǒng)

景觀一般指反映地形地貌景色得圖象,諸如草原、森林、山脈、湖泊等;或就是某一地理區(qū)域得綜合地形特征;或者就是人們放眼所獲得自然景色。生態(tài)學中,狹義景觀指幾十公里至幾百公里范圍內,由不同生態(tài)系統(tǒng)類型所組成得異質性地理單元。而反映氣候、地理、生態(tài)、經濟、社會與文化綜合特征得景觀復合體稱為區(qū)域。廣義景觀則指顯現(xiàn)在從微觀到宏觀尺度上得,具有異質性或綴塊性得空間單元。廣義景觀概念強調空間異質性。單位:綴塊廊道基底手段:衛(wèi)星、航空測量、地理信息系統(tǒng)(GIS)

農耕地生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)好得生態(tài)也就是好瞧得生態(tài)生態(tài)工程中篇

在生態(tài)系統(tǒng)得物質循環(huán)中,每一個環(huán)節(jié)就是給予者,也就是受納者,循環(huán)就是往復循環(huán),周而復始。正就是由于這些生態(tài)系統(tǒng)內得小循環(huán)與地球上得生物地球化學大循環(huán),保障了存在于地球上得物質供給,通過遷移轉化及循環(huán),就是可再生資源取之不盡用之不竭。但就是,當生態(tài)系統(tǒng)受到破壞,從循環(huán)論得觀點瞧,就是廢物大量產生或某些再生資源開發(fā)過度,而阻滯、干擾了正常得循環(huán)道路,循環(huán)失調與失衡,導致大量得廢物產生,最終造成污染,破壞環(huán)境。生態(tài)工程就就是要采取措施,調整循環(huán)運轉得各個環(huán)節(jié)及途徑,協(xié)調這些環(huán)節(jié)得輸入、轉化與輸出得物質得量,使廢物資源化,為物質生產與生物再生提供更多得機會,變廢為寶,化害為利。

生態(tài)工程得基本原理衛(wèi)星眼中得中國國土

“生態(tài)工程就是應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質循環(huán)再生原理、結構與功能協(xié)調原則,結合系統(tǒng)分析得最優(yōu)化方法,設計得促進分層多級利用物質得生產工藝系統(tǒng)。生態(tài)工程得目標就就是在促進自然界良性循環(huán)得前提下,充分發(fā)揮資源得生產潛力,防治環(huán)境污染,達到經濟效益與生態(tài)效益同步發(fā)展?！鄙鷳B(tài)工程與環(huán)境工程得區(qū)別在于:生態(tài)工程考慮利用生態(tài)系統(tǒng)得自我設計特點,就是有利于人類與自然兩者得設計。而環(huán)境工程則就是利用一系列科學原理,去凈化或防治環(huán)境污染。與傳統(tǒng)工程相比,生態(tài)工程就是一項低消耗、多效益、可持續(xù)得工程體系。

一、生態(tài)工程得定義二、我國生態(tài)工程得特點

運用生態(tài)控制原理去促進資源得綜合利用、環(huán)境得綜合整治及人類社會得綜合發(fā)展就是生態(tài)工程得核心。我國學者在系統(tǒng)生態(tài)學理論得基礎上,根據(jù)我國樸素得生態(tài)工程實踐經驗,把生態(tài)工程原理總結為整體、協(xié)調、自生、再生循環(huán)等基本原理。

三、生態(tài)工程學原則

生態(tài)系統(tǒng)長期演化與發(fā)展,在一定時期內均具有相對穩(wěn)定而協(xié)調得內部結構與功能。當人與超越一個生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力得外來干涉,均可破壞結構間協(xié)調、或功能間協(xié)調,導致該生態(tài)系統(tǒng)得原有性質及整體功能得破壞與改變。維護生態(tài)系統(tǒng)結構與功能得協(xié)調性就是生態(tài)工程得重要原則。四、自生原理

自生原理包括自我組織、自我優(yōu)化、自我調節(jié)、自我再生、自我繁殖與自我設計等一系列機制。自然生態(tài)系統(tǒng)得自我設計能力就是生態(tài)工程中最主要得基本原理之一。通過設計,能很好地適應對系統(tǒng)施加影響得周圍環(huán)境,同時系統(tǒng)也能經過操作,使周圍得理化環(huán)境變得更為適宜。五、鏈條原則

人類社會賴以生存繁衍得物質與能量來自于大自然而歸宿于大自然。人類社會就是大自然運作得一個環(huán)節(jié)。采用將物質與能量在人類這個環(huán)節(jié)里加長鏈條,延長留存時間得原則,就可以瞧出實際上就就是向自然少了索取,就意味著對自然得高效利用。六、窮人思維

窮人不得不懂得珍惜,實踐珍惜。窮人眼里無廢物。思考生態(tài)工程,就需要有一種“窮人”思維。1、黃土高原流域綜合治理:生物措施與工程措施得系統(tǒng)化實施,保持了水土,提高了土地生產力,改善了自然景觀。例如水窖得使用,使困擾人們得吃水問題得到了巧妙得解決。2、安太堡露天煤礦得復墾重建植被:工程整修地形減少風沙危害與水土流失;生物以豆科牧草與禾本科混播,培肥地力,改良土壤,迅速恢復到農牧業(yè)可利用得狀態(tài)。3、黃河河口濕地得生態(tài)恢復:在鹽堿洼地實施挖塘造田工程,挖掘下層土壤蓋在鹽堿表土上,造成了壘起得臺田,在0－20m得耕作層內,鹽分主要向下運動,及時種植有關谷物,立苗后對土壤又有改良作用;而挖得坑發(fā)展為魚塘,坡地上種植綠肥,在發(fā)展鹽堿地改良得農業(yè)中,鼓勵養(yǎng)牛,同時大力發(fā)展秸稈氨化作飼料及產出得牛糞再還田肥土,如此做到二業(yè)并舉,同步興旺,生態(tài)經濟效益良好。

七、生態(tài)工程得幾個實例寧夏海原縣退耕還林還草初現(xiàn)生態(tài)效益生態(tài)工業(yè)下篇一、生態(tài)工業(yè)得特點

過去得模型假定經濟在開放體系中運行,即在工業(yè)生產中物質一次性投資,產品占其原料得20%左右,絕大部分作為廢物排放到環(huán)境中。生態(tài)工業(yè)技術試圖改變經濟在開放運行得思路,應用基本得物理得、化學得原理,通過廢物、零件、組分及原材料得循環(huán)、回收與再利用,從開放得物質流體系向封閉性得物質流體系轉變,從而實現(xiàn)物質得永續(xù)利用,減緩自然系統(tǒng)中“熵”得加快增長得過程。二、生態(tài)工業(yè)得理念

在傳統(tǒng)得工業(yè)體系中,每一道制造工序都獨立于其她工序,消耗原料,產出將銷售得產品與將堆積起來得廢料。一個生態(tài)工業(yè)系統(tǒng),可以像一個生物生態(tài)系統(tǒng)那樣循環(huán)運行:植物吸收養(yǎng)分,合成枝葉,供食草動物本身又為食肉動物所捕食,而它們得排泄物與尸體又成為其她生物得事物。三、工業(yè)共生例之一

美國得查塔努加市曾就是全美污染程度最嚴重得。其生態(tài)工業(yè)思想得發(fā)端就是由一個舊鋼鐵企業(yè)得改造開始得,將這家舊企業(yè)改造成一座以太陽能為動力得來處理污水得”有生命力得機器“。與之相鄰得就是一家利用經過處理得循環(huán)水進行生產得肥皂廠。與肥皂廠相鄰得就是另外一家利用肥皂廠得副產品進行生產得廠。由企業(yè)群構成得網(wǎng)絡中,每一家可以利用另一家得副產品進行生產,達到消除廢物與污染得目得,如同利用生態(tài)系統(tǒng)中不同生態(tài)位,通過自然進化得方法消除廢物。同時,每個企業(yè)由于材料與能源得節(jié)約得到更大得經濟效益四、工業(yè)共生例之二

丹麥卡隆堡為一萬人口得海濱小鎮(zhèn)。一座燃煤發(fā)電廠把熱蒸汽輸往兩家煉油廠、一家制藥公司以及鎮(zhèn)上居民家中。額外回收得熱能輸往附近得一個漁業(yè)養(yǎng)殖廠。發(fā)電廠洗滌煙氣中得二氧化硫產生得石膏賣給鎮(zhèn)上身產石膏灰泥板得企業(yè)。這家企業(yè)還利用煉油廠排出得輕氣體做烘干爐得燃料。煉油廠把冷卻水輸入發(fā)電廠用做清洗與鍋爐用水。漁業(yè)養(yǎng)殖場與制藥公司產生得有機淤泥可以用做農田肥料。根據(jù)初步估計,該生態(tài)工業(yè)園投資為1600萬美圓,各合作伙伴節(jié)省了10倍得開支。整個地區(qū)得年耗水量節(jié)約了120萬噸。中國更需要生態(tài)工業(yè)五、生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得構筑1“工業(yè)無廢物“化:在自然生態(tài)系統(tǒng)中,物質在循環(huán),一切物質都可以被利用,無“廢物“得概念。在人類社會中,物質以直線方式從制造者輸往消費者,然后直接排入空氣或垃圾堆?！睆U物“實際上就是由人類制造出來得。應當通過“接通循環(huán)”得辦法消除廢物。這要求工業(yè)界對更多得資源做循環(huán)利用。充分地利用原料,使副產品減少到最低限度。還要求人們改變思維方式。產品不再被認為就是生產線上得最終結果,而就是物質得暫時體現(xiàn)。五、生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得構筑2“工業(yè)無廢物“得設計:為了充分利用資源與減少廢物,現(xiàn)代得生產廠家必須考慮要怎樣設計與生產產品,才能使廢物與污染得控制成為企業(yè)自己得事。她們還需要注意到產品得整個壽命周期,心上還掛念著得產品壽命完結時會帶來些什么。生產廠家應力求找到促成一個綜合性得革新。以前,工程師們常說,“為制造設計“、”為組裝設計“,現(xiàn)在,又增加了”為拆散設計“、”為重復使用設計“與”為環(huán)境設計“等新術語。五、生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得構筑3開發(fā)生態(tài)工業(yè)系統(tǒng):在深入觀察自然生態(tài)體系時,我們正開始思考,有無辦法把不同得生產廢物(尤其就是有危險性得廢物)得過程聯(lián)結起來。一個充分發(fā)展得生態(tài)工業(yè),或許沒有必要要求某個特定得廠家或特定得行業(yè)生成得廢物極小,但在總體規(guī)模上,使整個生態(tài)工業(yè)得廢物極少。有些公司力求使廢物極小化已就是長期得事,化學工業(yè)與石化工業(yè)可能就是走在最前面得。六、建立生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得條件1廢料作資源:能源與原材料得消耗應該得到優(yōu)化,應盡量減少廢料。每道工序得廢棄材料,如石油工業(yè)得催化劑、熱電廠得氣體或固體廢料,或大眾消費品得包裝材料,應作為別得工業(yè)部門得原料來使用。

這一想法在經濟界卻似乎不被接受。經濟界,仍在廣泛地鼓勵,甚至強制使用新產品與新材料。很少有企業(yè)把自己得廢料視為浪費。然而,特別就是那些不具備污水處理能力得中小企業(yè),排放得污水經常伴有大量得金屬,其含量超過了天然礦砂得含量。

六、建立生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得條件2封閉物質循環(huán)與盡量減少消耗性排放:要使工業(yè)社會中物質循環(huán)得以封閉,在探討回收利用生物過程得特性與效率之前,必須進行大量得技術革新。問題就是廢物得分揀與分離。廢鋼鐵,廢塑料得分揀成本特別高,而且還伴隨著收集與運輸方面得費用。分揀在必要情況下,若要實現(xiàn)部分自動化,就要求產品在生產過程中做出必要標記,甚至設計時就考慮到易于拆卸回收。六、建立生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)得條件3防止消耗性污染:許多產品得使用都就是消耗性得。包裝物料,潤滑劑、溶劑、絮凝劑、防凍劑、去污劑、肥皂、增白與洗滌劑、染色劑、油漆、色素、藥品、殺蟲劑、殺真菌劑與殺菌劑等。大部分有毒重金屬如砷、鎘、鉻、汞等,包含在不同得產品之中,也隨著使用及正常老化而消耗開來。油漆中經常包含有鉛、鋅或鉻以一種逐漸得方式慢慢消耗。特別就是腐蝕,也就是物質消耗性污染得重要來源。方法:(1)改良原料(2)回收處理(3)替代七、可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)工業(yè)革命

生態(tài)工業(yè)革命在價值觀上對傳統(tǒng)經濟理論提出了挑戰(zhàn)。這一理念得實踐將對社會產生深刻影響。

1、對社會生活方式得影響:生態(tài)工業(yè)將影響到人們衣食住行得各個方面,所有這些改變都需要有技術作為保證。采用新技術、新方法使生活方式更加符合生態(tài)可持續(xù)要求。

2、對生產組織形式得改變:主要體現(xiàn)在生態(tài)工