環境保護與可持續發展第二章生態學基礎7/12/20251CHAP

2生態學基礎§2-1生態學基礎一、生態學與生態1.生態學（Ecology）：

A. 傳統定義：研究生物與其生活環境相互關系的學科。(側重于植物、動物)1)生命系統：自然界具有一定結構和調節功能的生命單元。2)環境系統：是自然界的光、熱、空氣、水分以及各種有機物和無機元素相互作用所共同構成的空間B.現代生態學：研究生命系統與環境系統之間相互作用的規律及機理2.生態學與環境學的異同

a.相同：研究范圍---生物圈研究問題--基本相同

b.不同點：1.生態系統(Ecosystem)：

是指生命系統和環境系統在特定空間的組合。

二、生態系統的概念與功能

種群群落生態系統2.生態系統的組成生產者（自養者：綠色植物為主）分解者：細菌轉變者：細菌非生物成分陽光

營養分非必要組成部分：各級消費者生物成分必要組成部分:關系圖營養分陽光生產者還原者各級消費者3.生態系統的功能A.物質循環：1)媒介：通過食物鏈（網）完成2)循環:主要循環物質有：水（H、O）、碳（C）、氮（N）、磷（P）3) 污染物的富集和遷移B.能量流動：

1)媒介：同物質循環

2)能量流動特點：生產者(綠色植物)對太陽能的利用率低，只有1·2%為單向流動；流動中能量逐漸減少，每經過一級均有能量以熱量形勢散失；各級能量流動遵循1/10定律，即各級能量利用率低只有當生態系統生產的能量與消耗的能量相平衡時，生態系統的結構和功能才保持動態平衡

人10kcal

二級消費者100kcal

一級消費者1000kcal

綠色生產者10000kcal能量金字塔

3)1/10定律：能量在各能量級之間流動時，各級所吸收的能量為前一級傳遞的總能量的10%（平均值)C.信息交流營養信息化學信息物理信息行為信息

4.生態平衡A.定義：指系統內各要素之間相互關系，相互制約，在一定的條件下，保持自然的、暫時的、相對的平衡關系。B.特點：1)為一暫時的、相對的動態平衡：由生態系統內部的自動調節能力所致。

2)生態系統結構越復雜，組成越多，物質與能量的途徑越多，調節能力越強，平衡易保持。反之，調節能力越弱，平衡就不易保持。

3)生態系統的變化與發展，是在不平衡平衡不平衡中的物質與能量流動中進行的。C.破壞生態平衡的因素1)自然因素2)人為因素環境因素的改變生物種類發生變化3)信息系統的破壞三、生態環境問題1）生態安全2）森林銳減與水土流失3）土地退化與荒漠化4）地下水位下降與地面沉降5）濕地退化6）生物多樣性生態安全概念：是指一個國家生存和發展所需的生態環境處于不受或少受破壞與威脅的狀態。

生態破壞將使人們喪失大量適于生存的空間，并由此產生大量生態災民而沖擊周邊的社會穩定。生態安全的意義反映了人類對由環境問題引起的安全問題以及安全問題所涉及的環境問題的深切關注，分別拓展了環境觀和安全觀的內涵。生態安全是免于因環境惡化而造成的對人類生存的威脅，生態安全是免于因環境爭端或沖突而形成的對人類群際關系上的威脅。

生態安全的意義生態安全對于社會穩定與國際穩定具有重要意義，對于整個人類及其后代的生存與發展具有深遠意義。生態安全觀的形成對國家的防務活動、外交事務以及環境保護具有廣泛、深遠的影響，生態安全問題的解決大大加強了國際間廣泛的合作。確保生態安全的措施第一，必須探索建立一套有效的國際環境合作機制及國際環境危機自理機制，這是國際生態安全領域的當務之急。第二，建立卓有成效的環境保護機構。第三，開展生態安全的理論研究，樹立正確的生態安全觀。第四，研究生態安全的具體政策問題，制定正確的生態安全政策和規劃，將生態安全工作法定化、制度化。生態學在環境保護中的應用

1.對環境質量的生物監測與生物評價生物監測:是指利用生物對環境中污染物質的反應，即利用生物在各種污染環境下所發出的各種信息，來判斷環境污染狀況的一種手段。案例介紹：我國環境監測的標準分析方法以鷺鳥為指示生物監測濕地環境污染微生物細菌總數：《水和廢水監測分析方法》500—502頁總大腸菌群：《水和廢水監測分析方法》502—505頁水生生物浮游植物：《環境監測技術規范》6頁浮游動物：《環境監測技術規范})8頁著生生物：《水和廢水環境監測分析方法》469-471頁底棲動物：《水和廢水環境監測分析方法》471-475頁該項目是用群棲的鷺科水鳥——小白鷺作為指示生物,來評估中國和巴基斯坦境內濕地污染水平及其影響這項歐盟與發展中國家科技合作項目是由江西省科學院、意大利帕維亞大學、西班牙巴塞羅那大學、巴基斯坦農業研究中心等單位共同完成的。其內容包括:分別從受工業污染的濕地、農業污染的濕地以及相對未受污染的濕地上,采用非侵害方式采集雛鳥羽毛、鳥卵和捕食物樣品進行化學分析,以確定污染物和污染程度,通過觀測小白鷺的生態行為學變化,確立種群和生態系統受污染的程度。通過指示生物來監測環境質量能清晰準確地揭示出污染對人類健康的潛在威脅,是傳統環境監測的一項突破。這一研究成果對指導控制污染的濕地保護政策的制定,為強化污染控制力度等提供重要依據。據了解,目前有關部門正在著手制定具體措施,將這一研究成果用于沿海和內陸的濕地管理生物評價:是指用生物學方法按一定標準對一定范圍內的環境質量進行評定和預測。通常采用的方法:指示生物法生物指數法種類多樣性指數法等2.對污染環境的生物凈化

大氣污染物的生物凈化

水體污染的生物凈化

大型人類活動對環境的影響

三峽工程南水北調三峽工程南水北調

生態工程“生態工程是利用生態系統中物種共生與物質循環再生原理及結構與功能協調原則，結合結構最優化方法設計的分層多級利用物質的生產工藝系統。生態工程的目標就是在促進自然界良性循環的前提下，充分發揮物質的生產潛力，防治環境污染，達到經濟效益與生態效益同步發展”-----馬世俊生態工程案例

農業生態工程

污水處理生態工程

生態工業與生態工業園區

生態工業與生態工業園區生態工業：指仿照自然界生態過程物質循環的方式來規劃工業生產系統的一種工業模式在生態工業系統中各生產過程不是孤立的，而是通過物質流、能量流和信息流互相關聯，一個生產過程的廢物可以作為另一過程的原料加以利用。生態工業追求的是系統內各生產過程從原料、中間產物、廢物到產品的物質循環，達到資源、能源、投資的最優利用。

生態工業園區介紹我國：貴港國家生態工業（制糖）示范園區

蔗糖廠制糖廠酒精廠熱電聯產系統造紙廠環境綜合處理原料廢糖蜜蔗渣蔗髓電力電力電力電力電力廢氣廢水丹麥：Kalunborg生態工業園區

英國：生態工業園區

美國：Chattanooga工業生態園

Choctaw生態工業園區

生態工業園區介紹丹麥：Kalunborg生態工業園區

該園區以發電廠、煉油廠、制藥廠和石膏制板廠4個廠為核心企業，把一家企業的廢棄物或副產品作為另一家企業的投入或原料，通過企業間的工業共生和代謝生態群落關系，建立“紙漿—造紙”、“肥料—水泥”和“煉鋼—肥料—水泥”等工業聯合體。Kalunborg的工業共生仍在不斷進化，其成功提示著人為創造這種副產品交換網絡的可能性。

英國：生態工業園LondonderryEco-IndustrialPark,UKKnowsleyPark,UKCreweBusinessPark，UKTraffordPark,UK美國：改造型的Chattanooga生態工業園區。田納西州小城Chattanooga曾經是一個以污染嚴重聞名全美的制造業中心。

在該園區，以杜邦公司的尼龍線頭回收為核心推行企業零排放改革，不僅減少了污染，而且還帶動了環保產業的發展，在老工業區發展了新的產業空間。其突出特征是通過重新利用老工業企業的工業廢棄物，以減少污染和增進效益。而今，舊鋼鐵鑄造車間已變成一個用太陽能處理廢水的生態車間，而旁邊是利用循環廢水的肥皂廠，緊臨的是急需肥皂廠副產物做原料的另一家工廠，這樣有可能建立起一個完整的生態工業網絡。這種革新方式對老工業區改造很有借鑒意義，并且更能