第1章_生态工程导论

Howard T. Odum 奥德姆 (1924–2002)
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《Ecological Engineering: an introduction to eco-technology》于1989正式出版，标志生态工 程学正式成为一门学科。——W. J. Mitsch (1989)
• 第二次浪潮的思维，在人和自然的关系上，是“改造论”占支配
地位（人定胜天）。 在这种思维的支配下， 部门分割非常突出。只顾发展生产，
不管环境好坏，把本来人和自然协调的关系转变为人和自然
对立的关系。
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三、人们在觉醒
全球性环境污染在很大程度上是由发达国家造成的， 而限制生产就意味着部分剥夺了发展中国家经济发展 的权利，让发展中国家负担全球污染的成本是极不公 平的。那么，到底该怎么办呢？
三、生态工程、环境工程和生物工程的比较（续）
特征 组织水平 理论原理 控制内容 设计 维持和发展费用 生物多样性 生态工程 生态系统水平 生态学 环境工程 环境系统水平 环境学 生物工程 细胞水平 遗传学、细胞生 物学 遗传结构、密码 人类设计 昂贵 变化
力学功能 废水、废气、废 （水、气、太阳能、 渣、噪声 生物） 自我设计+人类设 计 合理而便宜 保护 人类设计 较贵 保护
成绩评定
平时成绩（30%，包括作业、课堂讨论、到课率），期末考试（70%
）
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参考书：
1. 盛连喜，许嘉巍，刘惠清编著． 实用生态工程学． 高 等教育出版社. 2005．
2. Patrick C. Kangas. Ecological Engineering: Principles and Practice. Lewts Publishers. 2003. 3.钦佩、安树青、颜京松编著，生态工程学（教育部推荐 研究生教学用书）. 南京大学出版社，2008 （第3版）.
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第一节 生态工程的定义
生态工程学是一门新的科学，其发展历史较短， 始于20世纪后半叶。
一、定义
由人类用少量的能源对环境进行熟练
操纵，以控制那些主要是由自然能源驱 动的系统。——H.T. Odum (1962)
生态工程属于自组织的应用系统领域， 是对自然的管理，是同自然合作良好的 术语。—— H.T. Odum (1983)
答案只有一个： 坚持可持续发展
经济发展不仅要满足当代人的需要，还 要不危害后代人的发展能力——布特兰 夫人，1987，《我们共同的未来》
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人们在觉醒——DDT的案例
米勒（Paul Hermann Müller） 卡逊（Rachel Carson） 1939， 确认DDT有杀虫力 1962，寂静的春天
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第二节 生态工程产生的背景
一、人口激增 二、自然资源严重破坏 三、能源短缺 四、环境污染 五、食物供应严重不足
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人 口 激 增 ， 对 资 源 、 环 境 的 需 求 增 加
环 境 问 题 是 实 质 是 “ 人 的 问 题 ”
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1969， 美国国家环境保护 署（U.S. EPA）成立。1972 年禁用DDT
从70年代后滴滴涕逐渐被世界各国明令禁止生产和使用。滴 滴涕还成为中国环境保护事业的催生婆。
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由于人类的活动，现在地球表面几乎没有发现未受到人类 影响的区域
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地球没有 “净土”
第四节 生态工程的应用前景
◦ 一、生态工程与可持续发展 ◦ 二、生态工程与生物多样性保护
◦ 三、生态工程与农林牧业建设
◦ 四、生态工程与城市生态建设
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教学目的和要求
掌握生态工程的内涵、研究的基本内容和目的，正确理 解生态工程与环境工程及生物工程的区别。 了解生态工程产生的背景及应用前景，对生态问题的出 现，及生态工程产生的背景有一定理解。 正确认识生态工程是生态学理论在实践中的应用与发展， 是解决现存人与环境间关系的矛盾的重要途径。
Barbara Ward(1914-1981)
性，既看到部分又看到了整体。
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人们在觉醒 悲观论者
人口增长 自然资源消耗 粮食生产 工业生产
D. H. Meadows(1941-2001)
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1954年研究防治蝗虫灾害时提出“生态工程”
一词，即通过调整生态系统的结构、控制水位 等改变蝗虫的滋生地。
模拟生态系统原理而建成的生产工艺体系即生
态工程。——马世骏（1983） 生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循 环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统 分析的最优化方法设计的促进分层多级利用物
恩格斯
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二、第二次浪潮的思维对人类与自然关系的影响
——对第二次浪潮的思维的反思
• 第一次浪潮，是指农业和手工业生产 水平阶段。（以观察和猜测的方式认 识自然现象，解释能力较弱） • 第二次浪潮，是指以纵向发展速度为 特征的大工业革命阶段。（以光学、 物理学、化学等手段认识自然，孤立
由于常规的净化方法已不起作用，Bxxon公司和环保局随后就开始了著名的“阿拉 斯加研究计划”，主要采用生物修复技术来消除溢油的污染，这是到目前为止规模 最大的现场生物修复工程。工程实施过程中在一些受污染的海滩有控制地添加两种 亲油的微生物营养成分，海滩沉积物表面和次表面的异养菌和石油降解菌的数量增 加了1个～2个数量级，石油污染物的降解速度提高了2倍～3倍，使净化过程加快了 近两个月。
马世骏 (1915–1991)
质的生产工艺系统。——马世骏（1984）
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导论
原理
设计方法
主 要 章 节 内 容
种植业
林业
养殖业
农林牧复合生态经济系统
基本理论、 方法，与 相对单一 的生态系 统
荒芜土地恢复与重建
庭院 城市 湿地 土地 微观 区域
复合生态 系统
不同尺度
盛连喜（2000）综合以上不同学者的定义将生态工程学定义 如下：
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50年代初期洛杉矶光化学烟雾事件
似曾相识
光化学烟雾是大量碳氢化合物在阳光作 用下，与空气中其他成份起化学作用而产生 的。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和 其他氧化剂，滞留市区久久不散。 在1952年12月的一次光化学烟雾事件中， 洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。 1955年9月，由于大气污染和高温，短短两 天之内，65岁以上的老人死亡400余人。
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江苏条子泥匡围工程生态重构
A 水质
1 3 B
2
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沉积物 生态
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潮间带
5 8 7
9
12
C
11 10
D
草坪种植前的情况
施入盐碱地草坪建植专用的改良剂 铺草坪
草坪种植后的表现情况 人工浇水
盐分测定
挖沟排水
加入泥炭
浇水
适当修剪
覆盖麦秆
初步效果
该示范工程的成功 实施既可以保存原 有的湿地生物多样 性，并使原有的物 种不至于丧失殆尽， 又能构建新的湿地 系统，并加快生态 功能的形成，为沿 海滩涂的生态型围 垦提供典型案例。
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......我们不要过于得意我们对自然界的胜利。 对于我们的每一次胜利，自然界都报复了 我们。每一次的这种胜利， 第一步我们确 实达到预期的结果， 但第二步和第三步却 有了完全不同的意想不到的结果，常常正 好把第一个结果的意义又取消了。
......因此我们必须时刻记住： 我们统治自然 界， 决不象征服者统治异民族一样，相反 地，我们同我们的肉、 血和头脑一起是属 于自然界， 存在于自然界，我们对自然的 整个支配， 仅仅是因为我们有别于其他一 切动物，能够正确认识和运用自然规律而 己。——（恩格斯： 自然辩证法， 146页， 人民出版社，1957)
人类社会同自然环境合作进行的对双方都有
利的设计。——W. J. Mitsch (1989) 为了人类社会及其自然环境的利益， 而对人 类社会及其自然环境加以综合的， 而且能持续 的生态系统设计， 以期达到生态恢复、生态更
William J. Mitsch 威廉· J·密茨 (1947– )
新、生物控制等目的。—— W. J. Mitsch (1993)
的观点）
• 第三次浪潮，是指以横向交织学科为 特征的阶段。（学科交叉的看问题）
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二、第二次浪潮的思维对人类与自然关系的影响 第二次浪潮的思维的缺点
• 第二次浪潮的思维是工业革命的产物，它强调分门别类地认识事 物。
这在工业化的初期应该是一个进步过程，但到后期，这种分
散的、孤立的只要部分不要整体的认识事物的方法， 却带来 了明显的片面性。
人类活动取用水增加，水循环通量减少，从水生湿地生 态系统逐渐转变为荒漠生态系统
一、生态问题出现
20世纪60年代以来，全球经济进入快 速增长阶段。经济的迅猛发展、技术的 革新使人们的生活水平大大提高， 但其 负面影响也越来越严重。 发达国家主要表现： 工业化和高度集 约化的农业经营所带来的种种环境污染 和过量耗费不可更新资源（如石油）问 题； 发展中国家则表现为：人口的快速增 长、资源的过度开发、损毁和低效利用， 以及由此而引起的环境污染问题。
生态工程学: 应用自然生态系统原理，通过同自然环境
合作， 进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复合
生态系统设计的科学。