1、l生態(tài)系統(tǒng)基本概念與功能生態(tài)系統(tǒng)基本概念與功能l生態(tài)平衡生態(tài)平衡l生態(tài)工程生態(tài)工程第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 人們把生物群落與其周圍非生物環(huán)境的綜合人們把生物群落與其周圍非生物環(huán)境的綜合體稱為生態(tài)系統(tǒng)（體稱為生態(tài)系統(tǒng)（EcosystemEcosystem） ，也即指一定，也即指一定空間內(nèi)由生物成分和非生物成分組成的一個(gè)生空間內(nèi)由生物成分和非生物成分組成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。態(tài)學(xué)功能單位。 保持系統(tǒng)各組成成分穩(wěn)定保持系統(tǒng)各組成成分穩(wěn)定能量和物質(zhì)的輸入輸出在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)趨于相等能量和物質(zhì)的輸入輸出在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)趨于相等結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定 一、生態(tài)系統(tǒng)的共同特性一、生態(tài)系統(tǒng)的共

2、同特性具有能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三大功能具有能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三大功能 能量流動(dòng)通常是單向的，不可逆轉(zhuǎn)；物質(zhì)的流能量流動(dòng)通常是單向的，不可逆轉(zhuǎn)；物質(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)式的；信息傳遞包括物理信息、化學(xué)信動(dòng)是循環(huán)式的；信息傳遞包括物理信息、化學(xué)信息、營(yíng)養(yǎng)信息和行為信息，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的信息息、營(yíng)養(yǎng)信息和行為信息，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的信息網(wǎng)。網(wǎng)。具有自我調(diào)節(jié)能力具有自我調(diào)節(jié)能力 系統(tǒng)內(nèi)物種數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)系統(tǒng)內(nèi)物種數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。節(jié)能力越強(qiáng)。是一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 任何生態(tài)系統(tǒng)都經(jīng)歷著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從幼任何生態(tài)系統(tǒng)都經(jīng)歷著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從幼年到成熟的過(guò)程。

3、年到成熟的過(guò)程。二、生態(tài)系統(tǒng)的組成二、生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境部分生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境部分 無(wú)機(jī)物：無(wú)機(jī)物：包括氮、氧、二氧化碳和各種無(wú)機(jī)鹽等。包括氮、氧、二氧化碳和各種無(wú)機(jī)鹽等。有機(jī)化合物有機(jī)化合物：包括蛋白質(zhì)、糖類、脂類和土壤腐殖質(zhì)等。包括蛋白質(zhì)、糖類、脂類和土壤腐殖質(zhì)等。氣候因素：氣候因素：包括溫度、濕度、風(fēng)和降水等，來(lái)自宇宙的包括溫度、濕度、風(fēng)和降水等，來(lái)自宇宙的太陽(yáng)輻射也可歸入此類。太陽(yáng)輻射也可歸入此類。巖石礦物空氣水體生態(tài)系統(tǒng)的生物部分生態(tài)系統(tǒng)的生物部分生產(chǎn)者：生產(chǎn)者：主要是綠色植物，凡能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物的主要是綠色植物，凡能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物的植物種類，包括單細(xì)胞藻類，均

4、屬于生產(chǎn)者。還植物種類，包括單細(xì)胞藻類，均屬于生產(chǎn)者。還有一些能利用化學(xué)能把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的化有一些能利用化學(xué)能把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的化能自養(yǎng)型微生物，也應(yīng)列入生產(chǎn)者之列。能自養(yǎng)型微生物，也應(yīng)列入生產(chǎn)者之列。消費(fèi)者：消費(fèi)者：主要是動(dòng)物，又分為一級(jí)消費(fèi)者（如草食性動(dòng)物）；主要是動(dòng)物，又分為一級(jí)消費(fèi)者（如草食性動(dòng)物）；二級(jí)消費(fèi)者（如肉食動(dòng)物）；二級(jí)消費(fèi)者（如肉食動(dòng)物）；等等。等等。分解者：分解者：指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動(dòng)指各種具有分解能力的微生物，也包括一些微型動(dòng)物，如鞭毛蟲，土壤線蟲等。物，如鞭毛蟲，土壤線蟲等。各組成部分的關(guān)系圖各組成部分的關(guān)系圖三、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三、生

5、態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 形態(tài)結(jié)構(gòu)：形態(tài)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)的生物種類，種群數(shù)量、生態(tài)系統(tǒng)的生物種類，種群數(shù)量、物種的空間配置（水平分布、垂物種的空間配置（水平分布、垂直分布）、物種的時(shí)間變化（發(fā)直分布）、物種的時(shí)間變化（發(fā)育、季相）等構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的育、季相）等構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)。營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)：營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間建立起來(lái)生態(tài)系統(tǒng)各組成部分之間建立起來(lái)的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。它是生態(tài)系統(tǒng)中能量營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。它是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)中物種的時(shí)間生態(tài)系統(tǒng)中物種的時(shí)間變化（發(fā)育、季相）變化（發(fā)育、季相）生態(tài)系統(tǒng)中

6、物種的類生態(tài)系統(tǒng)中物種的類型、分布、空間配置型、分布、空間配置四、食物鏈和食物網(wǎng)四、食物鏈和食物網(wǎng)五、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔五、營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔 某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)就是食物鏈某個(gè)環(huán)節(jié)上一切生物物種就是食物鏈某個(gè)環(huán)節(jié)上一切生物物種的總和，是處于某一營(yíng)養(yǎng)層次上一類生物和另一營(yíng)養(yǎng)的總和，是處于某一營(yíng)養(yǎng)層次上一類生物和另一營(yíng)養(yǎng)層次上另一類生物的關(guān)系。例如，所有綠色植物和自層次上另一類生物的關(guān)系。例如，所有綠色植物和自養(yǎng)生物均處于食物鏈的第一環(huán)節(jié)，構(gòu)成第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；養(yǎng)生物均處于食物鏈的第一環(huán)節(jié)，構(gòu)成第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)；所有以生產(chǎn)者為食的動(dòng)物屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，又稱植食所有以生產(chǎn)者為食的動(dòng)物屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，又稱植食動(dòng)物

7、營(yíng)養(yǎng)級(jí)；所有以植食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物為第三動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí)；所有以植食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)；以上還可能有第四（第二級(jí)肉食營(yíng)養(yǎng)級(jí)）和營(yíng)養(yǎng)級(jí)；以上還可能有第四（第二級(jí)肉食營(yíng)養(yǎng)級(jí)）和第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)等。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量就這樣通過(guò)第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)等。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量就這樣通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)向上傳遞。營(yíng)養(yǎng)級(jí)向上傳遞。1、營(yíng)養(yǎng)級(jí)、營(yíng)養(yǎng)級(jí)2、能量傳遞的、能量傳遞的1/10律律1101001000生物量金字塔和能量金字塔生物量金字塔和能量金字塔六、生態(tài)系統(tǒng)的功能六、生態(tài)系統(tǒng)的功能 生態(tài)系統(tǒng)具有三大功能：生態(tài)系統(tǒng)具有三大功能：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞

8、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞 能量流動(dòng)能量流動(dòng) 媒介：通過(guò)食物鏈（網(wǎng)）完成媒介：通過(guò)食物鏈（網(wǎng)）完成 能量流動(dòng)特點(diǎn)：能量流動(dòng)特點(diǎn)：l生產(chǎn)者(綠色植物)對(duì)太陽(yáng)能的利用率低，只有1%l為單向流動(dòng)；l流動(dòng)中能量逐漸減少，每經(jīng)過(guò)一級(jí)均有能量以熱量形勢(shì)散失；l各級(jí)能量流動(dòng)遵循1/10 定律，即各級(jí)能量利用率低l只有當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)的能量與消耗的能量相平衡時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能才保持動(dòng)態(tài)平衡物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)媒介：通過(guò)食物鏈（網(wǎng)）完成媒介：通過(guò)食物鏈（網(wǎng)）完成主要循環(huán)物質(zhì)有：主要循環(huán)物質(zhì)有： 水（水（H、O） 碳（碳（C） 氮（氮（N） 磷（磷（P）大氣氮進(jìn)入生物有機(jī)體的途徑生物固氮工業(yè)固氮巖漿固氮大氣固氮生態(tài)系統(tǒng)中

9、磷的特點(diǎn)全部來(lái)自于巖石風(fēng)化循環(huán)過(guò)程中和微生物的關(guān)系磷不進(jìn)行大氣循環(huán) 人對(duì)自然磷循環(huán)的干擾磷肥和洗滌劑養(yǎng)殖廠排水和城市污水信息傳遞信息傳遞1)營(yíng)養(yǎng)信息營(yíng)養(yǎng)信息2)化學(xué)信息化學(xué)信息3)物理信息物理信息4)行為信息行為信息第二節(jié) 生態(tài)平衡一、生態(tài)平衡的概念： 1、定義：生態(tài)平衡是指系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互關(guān)系，相互制約，在一定的條件下，保持自然的、暫時(shí)的、相對(duì)的平衡關(guān)系。為暫時(shí)的、相對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡：由生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力所致。生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，組成越多，物質(zhì)與能量傳遞的途徑越多，調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，平衡易保持。反之，調(diào)節(jié)能力越弱，平衡就不易保持。生態(tài)系統(tǒng)的變化與發(fā)展，是在不平衡 平衡 不平衡的物質(zhì)與能量

10、流動(dòng)中進(jìn)行的。2、生態(tài)平衡的特點(diǎn)：二、生態(tài)系統(tǒng)的演替 原生演替次生演替原生態(tài)生態(tài)破壞生態(tài)恢復(fù)三、生態(tài)退化三、生態(tài)退化 當(dāng)外界的干擾強(qiáng)度過(guò)大，或干擾時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的時(shí)候，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的生物種類及數(shù)量將發(fā)生明顯下降，使得生態(tài)系統(tǒng)的演替處于退化狀態(tài)，即稱為生態(tài)退化。地震四、導(dǎo)致生態(tài)退化的因素1)自然因素自然因素2)人為因素人為因素v環(huán)境因素的改變環(huán)境因素的改變v生物種類發(fā)生變化生物種類發(fā)生變化v信息系統(tǒng)的破壞信息系統(tǒng)的破壞海嘯 大型人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響大型人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響 三峽工程三峽之電照耀大半個(gè)中國(guó)三峽之電照耀大半個(gè)中國(guó)由于環(huán)境發(fā)生改變，三峽庫(kù)區(qū)已發(fā)現(xiàn)一些新的物種由于環(huán)境發(fā)生改變，三峽庫(kù)區(qū)已發(fā)現(xiàn)一

11、些新的物種 湖北宜昌江邊護(hù)岸石縫中長(zhǎng)出的蘇門白酒草十分旺盛。這種模樣像艾蒿、種子像蒲公英的草見(jiàn)縫插針，生長(zhǎng)迅速，有些地方甚至鋪天蓋地。日前，有關(guān)專家稱三峽地區(qū)的生態(tài)安全正在遭受外來(lái)植物蘇門白酒草的威脅，呼吁鏟除惡草，避免引發(fā)生態(tài)危機(jī)。 人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響渡渡鳥與大顱欖樹五、生態(tài)學(xué)三定律五、生態(tài)學(xué)三定律 生態(tài)平衡的破壞往往出自于人類的貪婪與無(wú)知，生態(tài)平衡的破壞往往出自于人類的貪婪與無(wú)知，過(guò)分地向自然索取，或?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)理知之甚過(guò)分地向自然索取，或?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)理知之甚少而貿(mào)然采取行動(dòng)。美國(guó)環(huán)境學(xué)家小米勒少而貿(mào)然采取行動(dòng)。美國(guó)環(huán)境學(xué)家小米勒（G Gillerille

12、r，JrJr）提出了以下三定律）提出了以下三定律: :生態(tài)學(xué)第一定律：生態(tài)學(xué)第一定律：我們的任何行動(dòng)都不是孤立的，對(duì)自然界的任何侵犯都具有無(wú)數(shù)效應(yīng)，其中許多效應(yīng)是不可逆的。該定律為哈定（G.Hardin）所提出，可稱之為多效應(yīng)原理。生態(tài)學(xué)第二定律：生態(tài)學(xué)第二定律：每一種事物無(wú)不與其他事物相互聯(lián)系和相互交融。此定律可稱為相互聯(lián)系定律。生態(tài)學(xué)第三定律：生態(tài)學(xué)第三定律：我們生產(chǎn)的任何物質(zhì)不應(yīng)該對(duì)地球上自然的生物地球化學(xué)循環(huán)有任何干擾。此定律可稱之為勿干擾原理。 第三節(jié) 生態(tài)工程 “ 生態(tài)工程是利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物生態(tài)工程是利用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理及結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合結(jié)質(zhì)循

13、環(huán)再生原理及結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合結(jié)構(gòu)最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)的分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工構(gòu)最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)的分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。藝系統(tǒng)。 生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。” -馬世俊馬世俊一、生態(tài)工程案例 農(nóng)業(yè)生態(tài)工程 污水處理生態(tài)工程污水處理生態(tài)工程 生態(tài)工業(yè)與生態(tài)工業(yè)園區(qū) 生態(tài)工業(yè)與生態(tài)工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)：生態(tài)工業(yè)：l指仿照自然界生態(tài)過(guò)程物質(zhì)循環(huán)的方式來(lái)規(guī)劃工業(yè)生指仿照自然界生態(tài)過(guò)程物質(zhì)循

14、環(huán)的方式來(lái)規(guī)劃工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一種工業(yè)模式產(chǎn)系統(tǒng)的一種工業(yè)模式在生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)中各生產(chǎn)過(guò)程不是孤立的，而是通過(guò)在生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)中各生產(chǎn)過(guò)程不是孤立的，而是通過(guò)物質(zhì)流、能量流和信息流互相關(guān)聯(lián)，一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流互相關(guān)聯(lián)，一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的廢物可以作為另一過(guò)程的原料加以利用。廢物可以作為另一過(guò)程的原料加以利用。生態(tài)工業(yè)追求的是系統(tǒng)內(nèi)各生產(chǎn)過(guò)程從原料、中間產(chǎn)生態(tài)工業(yè)追求的是系統(tǒng)內(nèi)各生產(chǎn)過(guò)程從原料、中間產(chǎn)物、廢物到產(chǎn)品的物質(zhì)循環(huán)，達(dá)到資源、能源、投資物、廢物到產(chǎn)品的物質(zhì)循環(huán)，達(dá)到資源、能源、投資的最優(yōu)利用。的最優(yōu)利用。 生態(tài)工業(yè)園區(qū)介紹我國(guó)：貴港國(guó)家生態(tài)工業(yè)（制糖）示范園區(qū)貴港國(guó)家生態(tài)工業(yè)（制

15、糖）示范園區(qū) 蔗糖廠制糖廠酒精廠熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)造紙廠環(huán)境綜合處理原料廢糖蜜蔗渣蔗髓電力電力電力電力電力廢氣廢水美國(guó)：Chattanooga 工業(yè)生態(tài)園 Choctaw生態(tài)工業(yè)園區(qū) 生態(tài)工業(yè)園區(qū)介紹美國(guó)：美國(guó)：改造型的改造型的Chattanooga生態(tài)工業(yè)園區(qū)生態(tài)工業(yè)園區(qū)。田納西州小城Chattanooga曾經(jīng)是一個(gè)以污染嚴(yán)重聞名全美的制造業(yè)中心。 在該園區(qū)，以杜邦公司的尼龍線頭回收為核心推行企業(yè)零排放改革，不僅減少了污染，而且還帶動(dòng)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在老工業(yè)區(qū)發(fā)展了新的產(chǎn)業(yè)空間。其突出特征是通過(guò)重新利用老工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢棄物，以減少污染和增進(jìn)效益。而今，舊鋼鐵鑄造車間已變成一個(gè)用太陽(yáng)能處理廢水的生態(tài)車間，而旁邊是利用循環(huán)廢水的肥皂廠，緊臨的是急需肥皂廠副產(chǎn)物做原料的另一家工廠，這樣有可能建立起一個(gè)完整的生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這種革新方式對(duì)老工業(yè)區(qū)改造很有借鑒意義，并且更能適這種革新方式對(duì)老工業(yè)區(qū)改造很有借鑒意義，并且更能適應(yīng)老工業(yè)企業(yè)密集