生态工程学复习重点

生态工程学Science of Ecological Engineering

第一章生态工程的概念

生态工程的定义（生态系统、生物多样性）

生态系统：在一定空间范围内，各生物成分（包括人类在内）和非生物成分（环境中物理和化学因子）通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个功能单位。

构成系统的条件：由若干要素所组成

要素之间要相互联系，相互作用，相互制约

要素之间通过相互作用，产生跟各个组成成分不同的新功能

生物多样性：生物多样性是不同层次、不同等级水平的各种生命系统、生物类群、生命与非生命复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括植物、动物、微生物和它们所拥有的基因、所形成的群落和所产生的各类生态现象。

生态工程的概念：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且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统，以期达到诸如污水处理（水质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，同时还包括生态恢复、生态更新、生物控制等目的。

生态工程与环境工程、生物工程的区别：

生态工程学研究背景：未来学家托天勒的“三次浪潮论”认为，人类社会的发展，迄今经历了和经历着三次浪潮：第一次浪潮是农业革命（维持生存），第二次浪潮是工业革命（人定胜天），第三次浪潮是目前正经历着的信息革命

中国和西方生态工程比较：

生态工程学应用前景—生

态工程是社会经济与环境可持续发展的重要工具；生态工程作用于生态系统水平，对生物多样性保护（珍稀濒危生物的保护、重要生态系统的回复和重建、植物群落多样性保护）具有积极意义；生态工程可以通过对农业生产的设计与管理，实现生态农业可持续发展的目标；生态工程技术和方法造林，可设计各种农、林、牧结合的模式，将农业生产、林业建设和牧业发展相结合促进生态系统的全面发展；生态工程是解决城市生态系统所面临问题的有效方法与技术。

第二章生态工程的原理

生态工程学的核心原理

（1）整体性原理

整体论和还原论原理——整体观为指导，在系统水平上来研究；对各成分的性质及与其它成分相互关系了解越多，对系统的整体性质就能更好的了解；一个生态系统的成分是通过协同进化成为一个统一的不可分割的有机整体。

社会-经济-自然复合生态系统——一个生态系统的成分是通过协同进化成为一个统一的不可分割的有机整体，其中每一个成分直接或间接地受其它一些成分和过程的影响，反过来也影响其它的成分，它们是多种成分综合作用的效应，是两种或两种以上不同成分的合力，或相互激发与加强的结果，是多种成分的因果（剩余）体现。

（2）协调与平衡原理

协调原理：内稳态机制（系统控制自身的体内环境使其保持相对稳定，是进化发展过程中形成的一种更进步的机制，它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。）

平衡原理：生态系统在一定时期内，结构与功能达到协调，而处于相对稳定态，此稳定态是一种生态平衡。（特点：动态平衡、相对平衡、整体平衡）

（3）自组织原理

自然界的有机生物体与其周围环境通过彼此间的相互作用，逐渐淘汰与环境不相适应的生物有机体（进化论），也不断改变着周围环境，使之更适合某些生物的生存和发展，最后达到生物与生物及生物与环境之间的协调状态（共生原理），反应了生物与环境的对立与统一关系，这种关系代表着合乎自然规律的合理状态。

（4）正负反馈调节原理正反馈：蝴蝶效应

负反馈：环境容量阈值内

（5）正常立地理论在生态序列处于正常位置的立地。

（6）局部控制与全局调节原理不存在绝对的部分与绝对的整体

（7）生态结构与生态功能相互作用的原理

生态结构：生态系统各组成部分的组织形态及各组成部分之间的相互联系、相互作用方式，或生态系统各生态元的分布格局及各生态元之间的相互作用方式。

生态功能：是指有特定生态结构的生态系统通过生态流在与内部及外部相互联系中表现出来的作用。

（8）生产功能与保护功能耦合的原理即生产又保护，可持续发展

（9）物质与能量多层利用及循环原理物质循环，能量流动

（10）仿生原理仿植物：苇状羊茅抑制油菜；黄瓜、向日葵、大豆抑制杂草；豆科植物促进植

物生长仿动物：纯粹利他行为

生态工程学的生物学原理

1、物种共生原理

2、生态位原理

*生态位：生态系统中各种生态因子都有明显的变化梯度，这种变化梯度中能被某种生物占据利用或适应的部分称之为生态位。

植物多层次布局、生态位多层次利用——完整稳定的复合生态系

3、食物链原理

用人工食物链和环节取代自然食物链和环节，提高生态系统的社会服务功能（经济效益）

（1）天敌放养与招引

（2）长周期人工生态系统中引入适生种群

（3）副产品产业发展

4、物种多样性原理

一个种群偶然增加与减少，其它种群就可以及时抑制补偿，从而保证系统具有很强的自组织能力。

5、耗散结构原理

一定条件下，当系统处于非平衡态时，它能够产生维持有序性的自组织。

生态工程的目的是建造一个有序的生态系统结构，通过自组织和抗干扰能力实现。

6、物种耐性原理-限制因子原理

最小因子定律：植物的生长状况取决于那些处于最少量状态的元素。

Shelford耐性定律：生物的存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存甚至灭绝。（考虑因子之间的代偿作用）

7、环境因子的综合性原理

自然界中每个因子都对生物产生重要影响，而同时，众多相互关联和相互作用的因子构成了一个复杂的环境体系。

生态工程学的工程学原理

1、结构的有序性原理

不但要考虑生物之间的和谐有序，还要考虑环境与生物的相关关系。

2、系统的整体性原理结构决定功能

3、功能的综合性原理减少各组分之间的拮抗功能

第三章种植业生态工程

种植业生态工程的特点

（1）模拟自然生态系统，参照西方现代种植业；

（2）充分利用太阳能，减少化石能源投入，提高生产力；

（3）多重利用，减少污染，有机物“还田”

（4）生产“绿色”食品；

（5）强调整体功能，不局限于单一作物产量或单一产业产值的提高。

有机食品：是指生产环境未受到污染，生产活动有利于建立和恢复生态系统良性循环，在原料的生产和加工过程中既不使用农药、化肥、生长激素等化学合成物质，也不采用转基因技术及其产品，不采用其它不符合有机农业原则的技术与材料，通过有机食品认证，使用有机食品标志的，可供饮食的，符合国际或国家有机食品标准的农产品及其加工产品。

绿色食品：是无污染、安全、优质的营养类食品的通称。是绿色技术的一个重要内容，也是绿色企业的最终目的之一。绿色食品要求食品中不能含有对人体健康有毒害的物质。农药残留量、重金属