生态经济系统的结构和功能

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1、第三章 生态经济系统的结构和 功能教学目的和要求：通过本章学习，使学生了解生态经济系统的概念 、生态经济系统结构的特征、生态经济系统的功能， 掌握生态经济系统的基本结构组成、生态系统的垂直 结构和食物链、生态经济系统的物流循环，认识生态 经济系统的基本矛盾。 教学重点和难点：生态经济系统的基本结构和功能；生态经济系统 的基本矛盾。第一节 生态经济系统基本概念v一、生态经济系统的概念 v 生态经济系统是由生态系统和经济系 统通过技术中介以及人类劳动过程所构成 的物质循环、能量转化、价值增殖和信息 传递的结构单元和复合系统。v 生态经济系统具有独立的特征、结构 和机能，有其自身运动（物质运转、能量

2、 转换、信息传递、价值转移）的规律性。 v 生态系统和经济系统的耦合，是通过 它们之间的物质、能量、信息的交换进行 的，此外还存在着价值流沿交换链的循环 与转换。v 耦合在物理学上是指，两个或两个以 上的体系或两种运动形式之间，通过各种 相互作用而彼此影响以至联合起来的现象 v 生态系统和经济系统相“交织”、耦合的必然 性在于：v 经济活动必须在一定的空间进行，并依赖生 态资源的供给。而凡是人类活动可以达到的生态 系统，一般地也不是纯粹的自然生态系统，而是 被纳入人类经济活动的范围，并打上人类劳动的 印记。因此，在其中不仅有自然力的投入，而且 有劳动力的投入，由劳动力和自然力的结合来共 同创造

3、财富，在进行自然再生产的同时进行着经 济的再生产。因而，我们通常所见到的经济系统 和生态系统，实际上大多数都已经是复合的生态 经济系统。v 生态系统和经济系统不能自动耦合， 必须通过人类活动实现的，尤其是人类的 劳动过程，通过技术中介使它们相互偶合 为整体。v 人类的一切经济活动总是一定的生态 系统中进行的，必定会影响、改变生态系 统；生态系统的状况又反过来影响人类活 动和经济系统。 二、生态经济系统的特性1.生态经济系统的融合性生态经济系统的融合性，体现在生态经济系 统的再生产是自然再生产、经济再生产和人类自身 再生产，这三个再生产过程的相互交织。v 经济系统是以人为主体，人的再生产需要消耗

4、 一定的物质资源，以一定的经济条件为支撑；人总 是在一定的生态环境中活动，影响或改变生态系统 的运行。保证人的再生产，就必须投身于经济活动 中去，这就使人的再生产和经济再生产交织在一起 。经济运动是在生态环境中进行的，又使这两种运 动交织在一起。2.生态经济系统的协调有序性v 首先，生态系统的有序性是生态经济系统有 序性的基础。如果我们不知四季的变化，如何安 排农时。 v 其次，生态系统的有序性和经济系统的有序 性必须相互协调，并融合为统一的生态经济系统 有序性。生态系统的有序性是整个运动有序性的 基础，经济系统的有序性又影响生态系统的有序 性。制度是经济系统有序性的保障条件，违法乱 纪，必然

5、导致经济系统的无序化，譬如乱砍乱伐 、肆意排放废弃物，必将影响生态系统的有序性 。 3.生态经济系统的动态演替性 v 无论生态系统还是经济系统都不是一成不变 的。经济系统的演替，大的是人类社会生产方式 的演替；小到一个企业的发展变化，由一个小作 坊发展到现代大公司。v 生态系统的演替，地球从一个荒漠的星球发 展到今天；小到一缸清水，慢慢长出绿藻、昆虫 ，由一个简单的生态系统逐渐发展为更为复杂的 生态系统。v 生态经济系统的演替，是生态系统和经济系 统交织在一起的演替，大体经历了原始型生态经 济系统演替（生产力水平极低，商品经济不发达 条件下）、掠夺型生态经济系统演替（突出表现 在工业革命以来）

6、、协调型生态经济系统演替（ 今后社会发展方向）。三、生态经济系统的分类v 1农村生态经济系统 v 它又包括种植业生态经济系统、林业 生态经济系统、畜牧业生态经济系统、渔 业生态经济系统。其中种植业生态经济系 统是农村生态经济系统的基础，它的最主 要特点是利用绿色农作物的光合作用，将 太阳能转化为化学潜能和将无机物转化为 有机物。v2城市生态经济系统v 城市生态经济系统是个典型的经济-生 态有机系统，包括工业经济生产系统、高 密度的人口消费系统和维护城市生态平衡 的分解还原系统三个亚系统。其中经济生 产系统是城市存在的经济基础。城市生态 经济系统是人工生态系统，它并不能独立 存在。 v3城郊生态

7、经济系统v 它的最大特征是以城市为主要服务对 象建立起来的农村生态经济系统。v4流域生态经济系统v 其范围根据研究的范围而定，可以是 小流域，也可以是大流域，包括上述三种 生态经济系统的综合性生态经济系统，如 长江三角洲地区。第二节 生态经济系统结构v一、生态系统结构 v1.生态与生态系统v 生态是指生物与其赖以生存的环境在一定空 间的统一，它反映生物与环境之间相互关系的功 能。v 这个概念可以从两方面来理解：从静态上看 ，生态是生物与其所处的生存环境状态的一种表 征；从动态上看，生物可随着其生存条件的变化 而发生变异，并以此反作用于环境。尤其动态理 解具有更大的现实意义。静态是揭示生物与其所

8、 处环境的状况；动态则进一步揭示其发展变化。v 生态学在创立之初，只是为研究生物有机体 与其生活场所之间相互关系的科学。但到了今天 ，生态学无论从内涵还是外延都有了变化。v 最重要的变化是：随着人类活动强度的激增 和范围日趋广阔，人与自然界的协调关系出现了 问题，怎样使人与自然、人类在发展经济和保护 自身生态环境之间得到协调和持续发展，这促使 生态学的研究内容和任务扩展到人类社会、渗入 到人类的经济活动，并成为当代各国政府指导有 关发展和建设决策的理论依据。v 生态学的定义为：研究生物生存条件、生物 及其群体与环境相互作用的过程及其规律性的科 学；其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与 环境）

9、的协调发展。 v 随着对生物与环境关系研究的深入， 系统论成为研究生态学的一种重要方法， 即把生物与环境作为一个系统来研究。v 所谓系统就是在一定空间内以一定规 律结合起来的、相互作用和制约的全部因 素所构成的具有特定结构和功能的整体。 v Tansley提出生态系统的概念，他指出：“ 所谓生态系统，包括整个生物群落及其所在的环 境物理化学因素（通常所说的气候土壤因素）， 它是一个自然系统的整体。因为它是一个以特定 的生物群落及其所在的环境为基础的。这样一个 生态系统的组成部分生物与非生物、生物群 落与生存环境，可以看作是处在相互作用中的因 素。而在成熟的生态系统中，这些因素接近于平 衡状态，

10、整个系统通过这些因素的相互作用而得 以维持。”v 人在生态系统中具有特殊的生态位。v 一方面人从的自然属性看，只是生态 系统中食物链上的一个环节，仅仅是生态 系统的消费者。v 另一方面从人的社会属性看，人又是 生态系统的调控者。尤其在人工生态系统 中，人作为调控者的作用特别重要。这就 需要进一步认识生态系统的结构。2. 生态系统的合成和结构v 生态系统的组成包括两大部分和四项 基本成分。v 两大部分是生命系统和环境系统。v 生命系统是动物、植物、微生物等各 种生命有机体的集合。v 环境系统是光、热、水、土以及各种 无机和有机元素的集合。v 四项基本成分是：非生物环境、生产者、消 费者、还原者。

11、v 非生物环境包括太阳辐射能、温度等气候因 子及其他物理因素；碳、氧、水及矿质盐类等无 机物质；蛋白质、碳水化合物、脂类及腐殖质等 有机物质。v 生产者，生态系统中的生产者主要是指自养 的绿色植物。它们在生态系统中的作用是进行第 一性生产，通过光合作用使环境中的无机物合成 为有机物质，把太阳光能转化为化学潜能。v 消费者，生态系统中的消费者指动物，它们 以其他生物为食物，自己不能直接从太阳光能中 获取养分。v 还原者，主要是指细菌、真菌等微生物，也 包括某些腐食性动物。以及某些原生动物。生态系统的结构v 生态系统的结构主要有生态系统的形成结构 和生态系统的营养结构。v 生态系统的形成结构，是指

12、构成生态系统的 各个组成成分的的种类、数量、空间配置和时间 变化等。v 生态系统的营养结构是研究生态系统的结构 时主要研究的对象。它是指生态系统各个成分之 间，以营养联系为纽带，建立起一种营养关系， 把生物和生物，以及生物与环境紧密地联接起来 ，构成以生产者、消费者、还原者为中心的三大 功能类群。 v 食物链是指生态系统营养结构中形成 一种以食物为中心的链索关系。v 食物链上的每一环节叫营养级。v 一个生态系统中有许多食物链，多条 食物链相互交织、连结在一起形成复杂的 食物网。v 在食物网中，按营养级顺序排列，形 成食物链金字塔。v 十分之一定律。图l-17 食物金字塔，在连续营养级上的生 物

13、量的图解表示法很像金字塔。大型食肉 动物存活是森林生态系统的健康标志3.生态系统的功能 v 生态系统的两大基本功能，就是能量流动和 物质循环。v 这两大功能是在营养结构的基础上进行，它 们是密切相关，不可分割地构成一个统一的生态 系统的功能单位。譬如以能量流动来说，鸡从谷 物、昆虫等获得能量，其中一部分通过自身的运 动，以机械能、化学能等形式施放能量，另一部 分能量以鸡蛋、鸡肉等形式为其他生物利用。以 物质循环来说，鸡从环境中获得各种植物和动物 为其营养物，再以排泄物等形式回到环境中。v 食物链就是生态系统能流和物流的输送渠道 。能量流动v 在生态系统的食物链中，总是不断地 由较低的营养级向更

14、高的营养级转化。在 这能量流动过程中，大量的能量被损耗了 。v 根据林德曼的“百分之十定律”，由低 一级营养级向高一级营养级转化过程中， 只有10%的能量被同化，其余的90%为呼 吸所消耗。因此，能量总是逐级减少的。 营养级不超过四级。v 整个地球的初级生产量是动物和人口增长不可超越的最 大限度。据计算，地球的年初级生产量总共为172109公吨 有机物质（干重），折合热量5.161017大卡。按1973年的40 亿1千9百万人口，那么年食物消费量，占初级生产量的 0.57%-0.84%。（有机物质：2.931015；热量：4.401015 ）v地球上的三大食物生产基地v 农田，年初级生产量2.

15、731016大卡，其中50%不能食用 ，30%因虫害、霉烂损失以及种子，只有20%可供人类食用 。但不能食用部分中有四分之一可通过喂养家畜家禽转化为 肉、蛋、奶，按10%的转化率计算，可得动物性食物 3.421014大卡。除掉经济作物，农田一年所生产的食物量是 5.231015大卡。草原，年初级生产量1.621016大卡，人类 可得3.291014大卡。海洋，年初级生产量是1.651017大卡 （主要是浮游植物），但人类利用的海洋食物，大都位于食 物链的较高位置。而海洋的能量转化率实际只有8%，再加上 其他因素（捕捞效率大约只有5%），人类实际每年从海洋得 到的食物3.401013大卡。这三项之和为5.591015。据联合 国粮农组织调查世界食物生产量为5.001015大卡。青藏草 原 亚马逊 雨林 食物金 字塔的 意义 v铁路穿越前：种群生物量足够维持繁衍10,000吨草，1,000吨(200,000只)羊，100吨(1,000