产业生态学基础

（异养） 三级消费者
的肉食动物）
（以小型肉食动物为
食的大型的结构组成
产业生态学基础|自然生态系统
3、生态系统的功能：生物生产、能量流动、物质循环和信息传 递。
➢生物生产：基本功能，绿色植物把太阳能转换为化学能，再经过动物生命活 动转变为动物体内能量的过程。——初级生产和次级生产两个过程。 ➢能量流动：能量以辐射能、化学能、机械能和生物能形式存在。能量流动与 食物链各营养级的生物数量有关，在传递过程中有一部分因为呼吸作用而被 耗散。传递层次的增多，耗散到环境中的能量也增多，最终全部以废热散失 到环境中。
4、合成氨厂-水泥厂（互利） 5、水泥厂-硫酸厂（互利）
五个共生关系
产业生态学基础|产业共生
1、产业生态系统的演化
二级生态系统
组成部分
能量与 有限的资源
生态系统
有限的 废物
组成部分
组成部分
物质循环变得非常重要，同时资
源和废物的进出量收到资源数量
与环境容量的制约。
二级生态系统准循环性物料流动
系统中存在专门的部门对于一些附加值高、易于循环的部件和废料进行循环利用。
22
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
产品种类和数量等都是非常简单的，在很大程度上生产与消费只是一些相互不发
生联系的线性的物质与能量流动的叠加。
一级生态系统的运行方式是建立在资源极大富足条件下的，而不考虑资源利
用的效率和持续性。这样就造成地球资源极大的浪费，引发资源危机，而且没有
进行资源化利用的废物的积累也产生了严重的环境问题。
21
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
很大的程度上属于一级
生态系统向二级生态系
统过渡的模式：
(一) 产业系统利用物质
与能量的有限性；
(二) 物质与能量流动的
简单网络化；
(三) 产业系统的废物很
少回收再利用——没有
普遍的“分解者”——
封闭循环尚未形成，这
样的系统是不可持续的
24
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
1、产业生态系统的演化
产业共生 26
产业生态学基础
1. 自然生态系统与产业生态系统 2. 产业生态系统的演化与平衡（进化） 3. 产业共生 4. 产业代谢
27
产业生态学基础|产业共生
产业共生(symbiosis)
➢ 共生：两个物种之间的关系，可能对其中一个有利（偏 利共生）或双方都有利（互利共生）。生物共生通常涉 及长期的协同进化。
产业生态学基础|产业生态系统
2、产业生态系统与自然生态系统的比较：
（2）不同点 ➢参与主体不同：人的介入（思维） ➢自然生态系统具有产业生态系统无法比拟的复杂性：产业系统
的抗干扰能力弱，系统稳定性差。没形成“食物关系”或简单
➢物流、能流方式不同：系统内部损失小—行业间真正的互利共生、共
栖、寄生关系并没有发展起来，浪费了大量本可再利用的资源和能源，需要 从外部获取相当多的资源维持系统运行。
➢物质循环：生态系统内部的物质流动和生态系统外部的物质流动。外部的主 要靠地质的、气象的和生物学的作用引起——如火山爆发。
➢信息传递：信息传递方式多种多样，它把生态系统各组成成分联系成整体， 并具有调节系统稳定性的作用。
产业生态学基础|自然生态系统 4、生态系统的基本特征：
生态系统是一个复杂但有序的系统。自然界中生物的多 样性和相互关系的复杂性决定了生态系统的复杂性。
52个成员企业 12个行业（化工、轻工、 建材、电力等）
31
产业生态学基础|产业共生
鲁北产业生态系统的共生关系（PSC）
产品 磷铵生产
2 硫酸 液SO2
制溴
硫酸生产
1 液氨 3 磷石膏 5 SO2
空气
煤
合成氨生产
氢气
4炉渣 水泥生产
来自 电厂
煤
产品
产品
石膏
1、合成氨厂-磷铵厂（互利） 2、硫酸厂-磷铵厂（互利） 3、磷铵厂-水泥厂（互利）
产业生态学基础
1. 自然生态系统与产业生态系统 2. 产业生态系统的演化与平衡（进化） 3. 产业共生 4. 产业代谢
4
产业生态学基础|自然生态系统
1、生态系统：在一定时间和空间内，由生物成分和非生物成分 组成的一个生态学功能单位。
热带雨林
湿地
产业生态学基础|自然生态系统
➢在生态系统中，物种与物种之间形成食物链和食物网，物质 在生产者、消费者和分解者之间进行循环利用, 无任何废弃物产 生.
代谢废物对另一种生物来说就是资源。整个生态系统与外部的联系就只有吸 取态外 系部统的。而太地阳球能这。一—可—持早续在工 系统业内文明 建立前的，自产业然生系态统系 则统是就一个已经不形可成持了续三系级统生。23
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
1、产业生态系统的演化
当前产业系统发展模式
固有、
难以
• 共生环境——外部条件——市场、社会 改变
• 共生模式——关键——合作关系
易于调控
• 最重要的特点是形成了相对稳定的股权、正式 或非正式的契约（合同）等共生媒介
产业生态学基础|产业共生
产业共生的特征
• 产业共生的群落特征：一定区域、关联效应 • 系统内部的复杂性：与传统产业集聚模式比。动态联盟 • 上下游企业的关联性：食物链中首先要减少上游企业的废物 • 资源使用的循环性： • 生产成果的增值性：减少污染、节约资源、保护环境——共赢
的相容性。因此，要扭转这种局面，根本上就是恢复人类活动与地球的相容性。产
业生态学的观点认为，理想的产业系统应尽可能接近三级生态系统并与地球自然生
态系统这个更大的三级生态系统相容。
25
平衡
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（平衡）
2、产业生态系统的平衡
产业生态系统是一个开放系统，而不是封闭的系统，因此其平衡不一定必须 是内部的，只要能够实现内外部的综合平衡，该系统就可以协调发展。
产业生态系统也经历了漫长的演变过程。产业生态学 理论的主要探索者之一B.R.Allenby提出了一套产业体 系三级生态系统的演化理论。
20
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化） 1、产业生态系统的演化
一级生态系统
无限的资源
生态系统 组成部分
无限的废物
一级生态系统中线性的物料流动
产业文明的初期，产业体系并不复杂，行业门类、产业企业数量、生产规模、
次级消费者 小鱼
三级消费者 大鱼
发掘者 细菌
分解者 细菌
自然生态系统
顶级消费者 鲨鱼
产业生态学基础|产业生态系统 2、产业生态系统与自然生态系统的比较：
初级生产者 冶炼厂
初级消费者 电线制造商
次级消费者 电缆制造商
三级消费者
计算机 制造商
采掘者 铜厂
次级生产者 回收商
拆卸商
顶级消费者 顾客
产业生态系统---电脑中铜的流动
1、产业生态系统的演化
三级生态系统
组成部分
能量
生态系统
系统中物质和能量的流动复杂而活跃， 但整个系统受太阳能驱动，物质来源于 系统本身，又消化于系统本身，被充分 利用而没有废物产生。
组成部分
组成部分
三级生态系统中循环性物料流动
▪ 三级生态系统是真正可持续的生态系统，自然生态系统的进化最终将以完
全循环的方式运行。在这种形态下，资源与废物没有实质差别。一种生物的
资源 开采者
有限的 资源
废物 处理者
加工者 消费者
有限的 废物
地球吸收
理想产业生态系统的模式
理想的产业生态系统模式并没有被表达为三级生态系统模式 。对于产业系统而言
，发展成为三级生态系统模式并不是实现可持续发展的唯一途径和必须条件。人类
难以持续发展是因为人类活动已经严重地破坏了作为地球一个特殊成员与地球之间
生态系统具有自我调节能力。具有相对稳定性 生态系统是开放的、远离平衡态的热力学系统。 生态系统是一个动态系统。
产业生态系统
产业生态学基础|产业生态系统
1、产业生态系统：在一定的区
域或范围内，由制造业企业和服务 业企业组成，通过企业间物质循环 和能量流动的相互作用、相互联系 而形成的生态产业体系，即把产业 经济活动视为一种类似于自然生态 系统的循环体系，其中一个企业产 生的废物作为下一个企业的原料， 形成企业“群落”（产业链）。 可以运用生态学、经济学、技术 科学及系统科学的基本原理与方法 来规划和设计产业系统，经营和管 理经济活动，以促进产业与生态的 和谐、可持续发展——借鉴自然生 态系统原理，人们开始探讨构建生 态 产业链和产业网的可能性
生态系统
产业生态系统
循环传输(Roundput) 物质循环；能量层叠
循环传输 物质循环；能量层叠
多样性(Diversity) 生物多样性 物种、生物相互依赖性和协作 信息
地域性(Locality) 利用本土资源 注重本土特性 限制性因素 本土依赖性；共生
渐变(Gradual Change) 利用太阳能进化 通过繁殖进化 轮回的时间周期性和季节性 系统多样性发展缓慢
1内部平衡与外部平衡：开放系统，开放的平衡——若内部不能实现平衡，在与外 部 的交互作用中能获得平衡也是可以的。但产业生态系统中的生态链必须是连续的， 否则不能自我发展。为此，必须建立有序的生态产业链，使生产者型企业、分解者型 企业、消费者型企业的规模、数量和产品质量等方面形成耦合关系，才能获得产业共 生网络以及自我协调发展的活力，实现产业生态系统的自我驱动的内涵式发展。 2 生态产业链的平衡与不平衡循环：平衡是动态的、发展的。打破原有平衡，既有 可能意味着产业链的失衡，也可能意味着一次发展的飞跃。发展需要外部力量，旧的 平衡打破、意味着新的平衡建立，这本身就是一个自和谐、自组织和自发展的过程。 3 平衡、稳定与发展的关系：平衡与稳定是条件，发展是最终目标。只有维持生态 产业链和系统内产业共生网络的平衡与稳定，产业生态系统中产业共生网络才能实现 可持续发展。
多样性 行为者多样性（行业、部门、企业等） 相互依赖性和协作 产业输入-输出
地域性 利用地方资源（包括废物） 注重地方特性 限制性因素 地方成员间协作
渐变 利用废物、能源和再生资源 系统多样性缓慢发展
12
产业生态学基础|产业生态系统 2、产业生态系统与自然生态系统的比较：
初级生产者 浮游植物
初级消费者 无脊椎动物
➢ 产业共生：是指不同企业通过合作，相互利用各自产生 的废弃物或副产品，从而实现经济与环境的双赢。产业 共生既可能在某种条件下自发形成，也可能通过规划而 形成。
➢ 产业共生将不同的产业、行业耦合在一起，通过共同生 产来提高资源利用效率。
产业生态学基础|产业共生
产业共生的三要素
• 共生单元——基础——企业
➢分解者作用不同：回收企业双重作用 ➢自然生态系统只受生态学规律的约束，而产业生态系统还要 受市场规律的制约。生态学上合理，经济上不合理
产业生态学基础|产业生态系统 2、产业生态系统与自然生态系统的比较：
18
产业生态系统的演化与平衡
产业生态学基础
1. 自然生态系统与产业生态系统 2. 产业生态系统的演化与平衡（进化） 3. 产业共生 4. 产业代谢
复合生态系统模型
产业生态学基础|产业生态系统
产业系统生态天系然统
传统观念
• 产业生态系统
同自然生态系统一样， ➢产业系统是物质、能量和信息 流动的特定分布； ➢完整的产业系统有赖于由生物 圈提供的资源和服务。
产业生态学的观念
天然 生态系统 产业系统
产业生态学基础|产业生态系统
产业生态系统的四个基本生态原则
产业生态学基础|自然生态系统
2、生态系统的结构特征：在一定时间和空间内，由生物成分和 非生物成分组成的一个生态学功能单位。
➢ 非生物环境：无机环境 ➢ 生物成分：生产者、消费者 和分解者 ➢ 食物链和食物网
草兔 狐 虎
非生物的物质和能量
生产者 （自养）绿色植物、光合细菌
初级消费者 （植食动物）
消费者 次级消费者 （以草食植物为食
15
产业生态学基础|产业生态系统 2、产业生态系统与自然生态系统的比较：
（1）相同点 ➢两个系统都存在物质循环和能量 流动。
➢两系统内的各要素都存在共生关 系。狼吃兔子与企业接纳废物—— 都以对方的生存为自己生存的条件。
➢两种生态系统的形成、发展和崩 溃都是一个动态的进化过程——适
者生存。
丹麦卡伦堡产业共生体(symbiosis)
19
产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
1、产业生态系统的演化
自然生态系统经过了几十亿年的演化，才由简单状态 演变为复杂状态。
早期特点是系 统的环境容量大， 并且每单位生物 量使用相当高的 物质和能量流动；
成熟阶段，生态系统中 物质和能量经过多种通道 形成网络流动，并且实现了 部分或全部的循环，因 此 既没有浪费也没有积累。