第8章生态工程.ppt

1、8 生态工程8 1 生态工程概述生态工程概述8 2 生态工程生态工程 使用的有关使用的有关 原理和原理和遵循遵循 的的 原则原则 5 3 国内外国内外 生态工程研究及生态工程研究及 发展发展8 1 生态工程概述生态工程概述一、生态工程产生的背景二、生态工程的定义三、生态工程与其它学科的关系四、生态工程与其它相近领域的对比全球生态危机n 表现：人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和粮食供应不足等n 西方发达国家面临的主要是由于高度的工业化和强烈集约型的农业经营带来的环境污染问题。n 发展中国家所面临的不单纯是环境污染问题，而是一种由于人口增长、资源破坏、生产不足和环境污染共同构成的综合症。8

2、1 生态工程概述生态工程概述 一、生态工程产生的背景历史背景和现实需求在 20世纪 60年代全球生态危机爆发和人们寻求解决对策并对资源环境进行保护的背景下产生的。60年代末人们认为可通过实现无废物（ zerodischarge）目标来解决问题。 治理环境污染的人力、财力和物力是有限的 部分环境净化技术很可能将污染物从一种介质转移到另一种介质中去运用生态系统的某些功能如生物净化功能以实现降低污染和保护资源的目标，产生了发达国家的生态工程研究。 生态工程提供了一种实现低耗、高效、无或少废生产适用技术的发展战略。8 1 生态工程概述生态工程概述 二、生态工程的定义H.T.Odum(1962)：首次使

3、用生态工程 (ecological engineering) ，定义为 “ 人类通过运用少量的辅助能而对以自然能为主的系统进行的环境控制 ” ；H.T.Odum(1971)：又指出生态工程即是人对自然的管理；H.T.Odum(1983)：修订此定义为设计和实施经济与自然的工艺技术。Strascraba（ 1993）和 Strascraba & Gnauck（ 1985)：还提出生态工艺 ( ecological technology 或 ecotechnology)，定义为在深入了解生态学原理的基础上，通过最少代价和对环境的最少损伤，将管理技术应用到生态系统中。 在国外 70年代初，也有两方面

4、的研究与生态工程的研究有关，一是替代农业研究，一是环境工程研究，但这些研究并未明确使用生态工程的名词。8 1 生态工程概述生态工程概述 二、生态工程的定义马世骏：在 70年代末对生态工程提出了较完善的概念；n 对生态工程理论及在工业发展中的实践意义作了阐述： 由于工业发展过程中，出现的环境受干扰并迫切需要采取保护政策，促使我们不得不在社会、经济、自然生态系统及资源物质系统之间，寻找多方相互依赖的特点，从而近年来在社会科学与自然科学之间产生了新的交叉学科前沿，这样的社会、经济、自然生态系统的结合，是当前国际上处理社会问题的重要理论依据。n 实例 ： 工业城市生态学 是近年来开展的典型社会、经济、

5、自然生态系统，在此复合系统中，包括复杂的物质能量代谢系统及地质化学循环系统，并密切地与废物管理、营养物质循环和区域性食物供应系统相联系，通过连接三个系统的循环关系，可以及时有效地将人类和动物的废物返回到土壤，把工业废物加以分解或再生，它所依据的机理就是模拟自然生态系统长期持续环链结构的功能运作过程，可称之为生态系统工程（马世骏， 1979）。8 1 生态工程概述生态工程概述 二、生态工程的定义马世骏（ 1984）：对生态工程做了较详细和明确的定义，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，结合系统工程的最优化方法，设计的分层和多级利用物质的生产工艺系统 ” 。n 生

6、态工程的 目标： 在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。n 他强调生态工程是生态学的原理在资源管理、环境保护和工农业生产中的应用，其 原理 是生态系统的整体、协调、再生和循环。8 1 生态工程概述生态工程概述 三、生态工程与其它学科的关系n 生态工程产生的学科背景： 应用生态学 的分支科学之一； 传统生态学 的研究在 20世纪 30、 40年代取得很多重大进展，特别是生态系统概念的提出和生态系统生态学的建立，使系统信息学的思想在生态学的研究中发展，同时各分支科学进一步横向互相渗透，传统的经典科学得到了全新的更新和改造，焕发出新的生命

7、力； 应用生态学的各个分支，如农业生态学、城市生态学、区域生态学等在这一时期迅速发展，并取得许多重要进展，这些为生态工程概念的完善和生态工程学的建立奠定了 科学基础 ； 系统科学的发展特别是系统工程学在各个领域中的广泛应用，为生态工程的研究提供了 理论和方法基础 。在以上历史背景下，作为一个独特的研究领域，生态工程的主要理论、概念和方法与系统论、控制论、信息论、协同论、耗散结构论、突变论、自组织论等相渗透，以整体观和系统观为指导，对以分析为主的传统生态学进行综合，吸收了物理、化学、生理学、毒理学和数学等自然科学的理论、方法和成就，成为一门多学科交叉渗透的新兴边缘学科。8 1 生态工程概述生态工

8、程概述 三、生态工程与其它学科的关系n 生态工程与理论生态学及应用生态学的关系： 理论生态学和应用生态学都是生态工程基础，但并不能完全定义它； 生态工程反过来将生态学理论和管理实践反馈给理论和应用生态学。进化理论生态系统理论种群生态学等等资源管理生态影响评价生态监控生态风险评价生态毒理学等等生态工程设计、恢复生态系统理论生态学 应用生态学8 1 生态工程概述生态工程概述 四、生态工程与其它相近领域的对比n 环境工程： 早在 1960年就被提出，并得到了丰富的发展和建设； 侧重于运用有关科学原理解决污染问题； 其内涵通常涉及对能源和资源的集约使用和由此引起的环境污染。 实例：建立各种反应池（ t

9、anks），除尘器（ scrubber），过滤器（ filters），化学沉淀池等装置消减污染物质。 对比：环境工程中的一些技术虽然使用的是生态工程的方法，但环境工程领域的研究并不以设计生态系统为目标，生态工程与环境工程目前还有一定距离，在未来的发展中将会结成密切的伙伴关系。n 生物工程： 生物工程通常是指运用遗传学原理，生产出有特定功能的生物新品系或有机体； 它与生态工程所使用的手段、原理、设计方法都不相同； 发展有一定的可比性，生态工程现在的发展程度与 20年前生物工程的发展有相似之处； 许多学者和环境管理人员相信，生物工程并不能成为解决世界环境问题的主要因素；而生态工程可能会通过地球上现

10、有的物种，种群和生态系统，解决生物工程所经历的局限性，从而得到更深刻的注意。8 1 生态工程概述生态工程概述 四、生态工程与其它相近领域的对比n 恢复生态学： 生态恢复：是一个修补人类对生态系统造成的损害，恢复生态系统原有的多样性和动态平衡的过程。 恢复生态学的研究内容：如何帮助恢复和管理地区的生态学的完整性，包括保证其中的生物多样性 、各种生态过程和结构、历史和区域的一致性、及可持续的文化活动在一定的范围内的变化。 恢复生态学最早基于生物工程的概念，将各种植物的使用作为工程材料。 对比：恢复生态学与生态工程有密切关系，不同主题的恢复生态学有设计生态系统的目标，但与生态工程相比，它缺乏两个生态工程的基本标准，即可以识别生态系统的自我设计能力，和同时以理论和实践经验作为进行设计的基础。 实例：一个地区的完全生态恢复得以重建的范例几乎没有，区域的生态恢复研究通常只是针对生态系统的某一成分，如恢复或移植植被制止土壤流失，保护野生动物，进行合理的土地利用等。