第1章_生态工程导论

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Biblioteka Baidu 二、关于生态工程定义的讨论 实质：用生态系统的原理为人类社会服务
生态系统
庭院生态工程
传统的庭院生态系统不完整，食物链缺乏、资源利用率低，沼气池和食用菌 栽培技术的引入完善了庭院生态系统，提高了资源的利用效率
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江苏条子泥匡围工程生态重构
A
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• 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。
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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)
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)
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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)
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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 的观点）
Barbara Ward(1914-1981)
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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)
《增长的极限》1972年版本中的基础模型
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人们在觉醒
乐观派
• 资源没有尽头， 恶化只是暂时现象； • 过去不是资源的资源可变成资源； • 特定时段和技术条件下，资源是有限的；
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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）.
石羊河流域演化过程
史前时期
汉代（前202-220）
唐代（618-907）
清代（1612-1911）
生态系统退化
潴野泽 1.6万km2,深25m
史前无人
东海、西海 4000km2
柳林湖、白亭海 1000km2
青土湖 100km2
数万人(汉) 20-40万人(唐) 100万人(清) 200多万人
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
➢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 质的生产工艺系统。——马世骏（1984）
马世骏 (1915–1991)
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导论
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第一章 生态工程导论
第一节 生态工程的定义 第三节 国内外生态工程的发
◦ 一、定义
展与现状
◦ 二、关于生态工程定义的讨论
◦ 一、国外生态工程研究进展
◦ 三、生态工程、环境工程和生物工程 ◦ 二、我国生态工程的研究与发展
的比较
第四节 生态工程的应用前景 第二节 生态工程产生的背景 ◦ 一、生态工程与可持续发展
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”
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 新、生物控制等目的。—— W. J. Mitsch (1993)
William J. Mitsch 威廉·J·密茨 (1947– )
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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。
原理
设计方法
种植业
主
林业
要
养殖业
章
农林牧复合生态经济系统
节
荒芜土地恢复与重建
内
庭院 城市
容
湿地
土地
微观
区域
基本理论、 方法，与 相对单一 的生态系 统
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：
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。
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50年代初期洛杉矶光化学烟雾事件
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。
句容市赤山湖国家湿地公园 建设
滨岸湿地生态修复与保护，营造生物的 重要栖息地
人工湿地建设 恢复赤山湖滞洪区 湖滨带景观保护、修复 建设科研中心、建设野生动物救护站、 环境监测站
管理服务区
合理利用区 生态恢复区
科普宣教区
湿地保育区
总面积1300hm2
超级油轮原油泄露净化生态工程
超级油轮Bxxon Valdez号4.2×104m3的 原油在5h内被泄漏到美国阿拉斯加海 岸，影响遍及1450km的海岸。
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。
生态工程学
实用生态工程学
刘晓东 顾莉
导论
原理
设计方法
种植业
主
林业
要
养殖业
章
农林牧复合生态经济系统
节
荒芜土地恢复与重建
内
庭院 城市
容
湿地
土地
微观
区域
基本理论、 方法
不同类型 复合生态 系统
不同尺度
作业、练习的安排与要求
内容：根据授课内容，选择相应的习题或讨论内容，加深对授课内 容的理解。
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% ）
三、生态工程、环境工程和生物工程的比较（续）
特征
生态工程
环境工程
生物工程
组织水平
生态系统水平
环境系统水平
理论原理
生态学
环境学
控制内容 设计
力学功能
（水、气、太阳能、 生物）
废水、废气、废 渣、噪声
自我设计+人类设 计
人类设计
维持和发展费用
合理而便宜
较贵
细胞水平 遗传学、细胞生
物学 遗传结构、密码
人类设计 昂贵
◦ 一、人口激增
◦ 二、生态工程与生物多样性保护
◦ 二、自然资源严重破坏
◦ 三、生态工程与农林牧业建设
◦ 三、能源短缺
◦ 四、生态工程与城市生态建设
◦ 四、环境污染
◦ 五、食物供应严重不足
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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。
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水质 沉积物 生态 潮间带
草坪种植前的情况 人工浇水
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
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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似曾相识
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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)
平的。那么，到底该怎么办呢？
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
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。
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DDT与蚁酸在哲学意义上没有本质不同 问题出现在哪里？
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人们在觉醒
1972年，联合国第一次人类环境 大会的非官方报告：《只有一个地 球》出版。
• 指出认识生物圈与技术圈相互依 存的重要性；
• 指出生态和社会经济的相互依赖 性；
• 跳出了第二次浪潮的思维的局限 性，既看到部分又看到了整体。
• 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
生物多样性
保护
保护
变化
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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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生态系统退化
“生态足迹”
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1952年英国伦敦烟雾事件
1953年～1956年发生在日本 熊本县水俣市的公害事件
1952年12月5日－9日发生在伦 敦的一次严重大气污染事件。这 次事件造成多达12000人因为空气 污染而丧生，并推动了英国环境 保护立法的进程。
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1953年发现首例，症状初始是 口齿不清、步态不稳、面部痴呆； 进而耳聋眼瞎、全身麻木；最后 神经失常、身体弯弓、高叫而死。 由于摄入甲基汞而引起发病。累 计中毒患者283人，其中60人死亡。