第六章生态园区

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1、第六章 生态园区主要内容：n1、从自然生态到人工生态n2、生态工业园n3、生态城市n4、生态农业1、从自然生态到人工生态n1.1 生态学的定义和基本概念n1.2 生态系统的组成和结构n1.3 人控生态系统及其风险1.1 生态学的定义和基本概念n生态学：是研究生物有机体与其周围环境 相互关系的科学；生物是包括“动物、植物、微生物及人 类等生物系统”环境是指某一特定生物体或生物群体以 外的空间以及直接或间接影响该生物或生 物群体生存的一切事物的总和，在这里的 环境是指生物生活中的无机因素n生物种（物种）：是形态相似的个体之集 合，且同个体可自由交配，能产生可育的 后代，而不同物种之间的杂交则不育；

2、是 由内在因素（生殖、遗传、生理、生态、 行为）联系起来的个体集合，是自然界中 一个基本进化单位和功能单位n环境因子：是生物有机体以外所有的环境 要素；具有综合性和可调节性n生态因子：是指环境中对生物生长、发育、生殖 、行为和分布有直接或间接影响的环境要素；如 温度、湿度、食物、氧气、CO2和其他相关生物 等n种群：是在一定空间范围内同时生活着的同种个 体的集群，如同一鱼塘内的鲤鱼或同一树林内的 杨树n生物群落：是指具有直接或间接关系的多种生物 种群的有规律的组合，具有复杂的种间关系 1.2 生态系统n生态系统（ecosystem）是英国生态学家 Tansley于1935年首先提出来的，指在一

3、定的 空间内生物成分和非生物成分通过物质循 环和能量流动相互作用、相互依存而构成 的一个生态学功能单位；它把生物及其非 生物环境看成是互相影响、彼此依存的统 一整体生态系统的特征n（1）生态系统是生态学上的一个主要结构和功能 单位，属于生态学研究的最高层次n（2）生态系统内部具有自我调节能力；其结构越 复杂，物种数越多，自我调节能力越强n（3）能量流动、物质循环是生态系统的两大功能n（4）生态系统营养级的数目因生产者固定能值所 限及能流过程中能量的损失，一般不超过56个n（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简 单到复杂、从不成熟到成熟的发育过程生态系统的组成成分n（1）非生物环境 包括：

4、气候因子，如光、温度、湿度、风、雨雪等 ；无机物质，如C、O、N、CO2及各种无机盐等；有机物质，如 蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等。（2）生产者（producers） 主要指绿色植物，也包括蓝绿藻和一些光 合细菌，是能利用简单的无机物质制造食物的自养生物；在生态系统 中起主导作用（3）消费者（consumers） 异养生物，主要指以其他生物为食的各种 动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等（4）分解者（decomposers） 异养生物，主要是细菌和真菌，也包括 某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。它们分解动植 物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产

5、物，最终 能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被 自养生物重新利用。 生态系统的结构n生态系统的结构可以从两个方面理解：形态结构和营养结 构n其一是形态结构，如生物种类、种群数量、种群的空间格 局、种群的时间变化以及群落的垂直和水平结构等；形态 结构与植物群落的结构特征相一致，外加土壤、大气中非 生物成分以及消费者、分解者的形态结构n其二为营养结构，是以营养为纽带，把生物和非生物紧密 结合起来的功能单位，构成以生产者、消费者和分解者为 中心的三大功能类群，它们与环境之间发生密切的物质循 环和能量流动生态系统的初级生产和次级生产 n初级生产：光合作用积累的能量是进入生 态系

6、统的初级能量，这种能量的积累过程 就是初级生产n次级生产：是除生产者外的其它有机体的 生产，即消费者和分解者利用初级生产量 进行同化作用，表现为动物和其它异养生 物生长、繁殖和营养物质的贮存生态系统中的分解 n生态系统的分解（分解作用）是指死有机物质的逐步降解 过程；分解时，无机元素从有机物质中释放出来，得到矿 化，与光合作用时无机元素的固定正好是相反的过程；从 能量的角度看，前者是放能，后者是贮能n分解过程的速率和特点决定于资源的质量、分解者种类和 理化环境条件三方面：资源质量包括物理性质和化学性质 ，物理性质包括表面特性和机械结构，化学性质如C：N 比、木质素、纤维素含量等，它们在分解过程

7、中均起重要 作用；分解者则包括细菌、真菌和土壤动物（水生态系统 中为水生小型动物）；理化环境主要指温度、湿度等 生态系统中的能量流动 n能量是生态系统的基础，一切生命都存在 着能量的流动和转化；没有能量的流动， 就没有生命和生态系统；流量流动是生态 系统的重要功能之一，能量的流动和转化 是服从于热力学第一定律和第二定律的n能量流动可在生态系统、食物链和种群三 个水平上进行分析n食物链：植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关 系在生态系统中的传递，这种生物之间的传递关系称为；一般食物链是由45环节构成的，如草昆虫鸟蛇 鹰n食物网：在生态系统中生物之间的取食和被取食的关系错 综复杂，这种联系象

8、是一个无形的网把所有生物都包括在 内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就 是n营养级：是指处于食物链某一环节上的所有生物种群的总 和，生产者属第一营养级，植食动物属第二营养级，第三 营养级包括所有以植食动物为食的肉食动物，一般一个生态系统的营养级数目为35个 n生态金字塔：是指各个营养级之间的数量关系，这种数量 关系可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，分别 构成生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔n生态系统水平上的能流分析是以同一营养级上各个种群的 总量来估计，即把每个种群都归属于一个特定的营养级中 （依据其主要食性），然后精确地测定每个营养级能量的 输入和输出值；这种分析多

9、见于水生生态系统，因其边界 明确、封闭性较强、内环境较稳定n食物链层次上的能流分析是把每个种群作为能量从生产者 到顶极消费者移动过程中的一个环节，当能量沿着一个食 物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能 量值，就可提供生态系统内一系列特定点上能流的详细和 准确资料n实验种群层次上的能流分析是在实验室内控制各种无关变 量，以研究能流过程中影响能量损失和能量储存的各种重 要环境因子生态系统中的物质循环n生态系统的物质循环（生物地球化学循环）：是 指地球上各种化学元素，从周围的环境到生物体 ，再从生物体回到周围环境的周期性循环n可分为三大类型，即水循环、气体型循环和沉积 型循环n参与沉积

10、型循环的物质，主要是通过岩石风化和 沉积物的分解转变为可被生态系统利用的物质， 它们的主要储存库是土壤、沉积物和岩石，循环 的全球性不如气体型循环明显，循环性能一般也 很不完善 森林生态系统的作用 n森林覆盖率是衡量一个国家和地区生态环境的重 要指标；如果一个地区的森林覆盖率达到30%， 并且分布比较均匀，就能够有效地调节气候，减 少自然灾害的发生n我国古代森林覆盖率高达60%以上，现在我国的 森林覆盖率仅16.55%，人工造林面积居世界第一森林生态系统的作用n调节生物圈中O2和CO2的相对平衡 处于生长季节的每 公顷阔叶林一天可吸收1000 kg的CO2，放出730 kg的O2。 平均每人拥

11、有10 m2的森林，即可以满足多氧环境的需要n净化空气 植物的枝叶能吸附烟尘、粉尘等污染物和 SO2等有毒气体，如夹竹桃、梧桐、柳杉、槐树能吸收SO2 ，松树的针叶分泌物能杀死结核杆菌和白喉杆菌等n消除噪音 30 m宽的林带便可以吸收和降低噪音68分 贝n涵养水源、保持水土、防风固沙n调节气候、增加降水、美化环境森林生态系统的作用农业生态系统的作用 n首先农业生态系统是生态系统中能量的多级利用 和物质循环再生；食物链是生态系统能量流动和 物质循环的主渠道，它既是一条能量转换链，也 是一条物质传递链，还是一条增值链n其次农业生态系统的各种生物之间遵循相互依存 、相互制约的原理；在农业生态系统中，

12、人们利 用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调 节，增加有害生物的天敌种群，可以减轻有害生 物的危害：如放养赤眼蜂防治稻纵卷叶螟，防止 农药的污染农业生态系统的作用农业生态系统的作用生态平衡n生态平衡是生态系统在一定时间内结构和 功能的相对稳定状态，其物质和能量的输 入输出接近相等，在外来干扰下能通过自 我调节（或人为控制）恢复到原初的稳定 状态n生态平衡的特征：、生态系统经过由简 单到复杂的长期演代的结果；、生态系 统具有一定的内部调节能力；、生态平 衡是动态的 1.3 人控生态系统及其风险n人控生态系统：指人类的活动在自然界范 围内建立了完全由人类控制的或控制很强 的生态系统通称为n随

13、着人类社会的发展，由于人类掌控的技 术越来越多、对自然资源无计划开发、人 口高度密集等原因，使得人控生态系统越 来越大，自然生态系统岌岌可危人控与自然生态系统的差别n、人控生态系统是人按照自己的意愿， 在很短的时间内完成的；自然生态系统是各物种与环境之间在长 时间选择、淘汰逐步形成相对的平衡人控与自然生态系统的差别n、人控生态系统是依靠消耗岩石圈中储 存的太阳能（煤、石油、天然气）及其他 非初级生产的能量来维持的，因为人类自 身消耗的能量大大超过其自身俘获转化的 太阳辐射能自然生态系统是消耗自身俘获或转化的 能量中的一部分，还有一定的剩余能量储 存于岩石圈中人控与自然生态系统的差别n、依靠人类

14、掌握的技术，在人控生态系 统中，物质转移速率远远高于自然生态系 统，人均消耗自然资源的数量是其他生物 所无法比拟的，如金属、食品、矿物资源 等人控与自然生态系统的差别n、自然生态系统的特征是生物多样性， 依靠复杂的食物链和食物网以及反馈机制 维持动态平衡而人类的活动促使大量物种灭绝，人控 生态系统是依靠人维持，依靠极少数优势 物种组成的非常单调、脆弱的生态系统人控与自然生态系统的差别n、人控生态系统是地球化学循环失衡的 、不稳定的系统，在很小的范围内大量排 放废气、废水和固体废物，无法或不能进 入地球化学循环2、生态工业园n2.1 工业园区和高新工业园区n2.2 工业生态学和生态工业园区n2.

15、3 国外生态工业园区实例n2.4 国内生态工业园区实例2.1 工业园区和高新工业园区n工业园区：是在一块较大的土地上有规划 、有目标地聚集若干工业企业地区域n其一般位于城市的外围或郊区形成相对独 立的地域单元，内包括生产区、生产服务 区、科学研究区、生活居住区和商业服务 区等工业园区特征n开发面积大、园区内有工厂、公共设施、 建筑物和生活娱乐设施；n具有明确的规划，对土地利用率、建筑物 类型，工厂入园条件、环保标准实施控制 ；集中供能、供热；n集中“三废处理”；n政府行政部门集中服务；n较好的信息流通；n人才相对集中等工业园区情况n据1996年统计，全世界工业园区超过12000 个；园区面积从

16、12公顷到几万公顷，雇员 人数从10人到65000人，工厂数目从几个到 1300多家不等n我国目前经国务院批准的工业园区（经济 开发区）有232个，省级批准的有1019个高新工业园区n高新工业园区又称高新技术产业开发区， 是一种以智力密集和开放环境条件为依托 ，依靠国内的科技和经济实力，吸收和引 进国外先进科技资源、资金和管理方法， 通过我国对实施高新技术产业的优惠政策 ，把科技成果转化为现实生产力的特殊区 域2.2 工业生态学和生态工业园区n工业生态学以生态学的理论观点考察工业 代谢过程，即从取自环境到返回环境的物 质转化全过程，研究工业活动和生态环境 的相互关系，以研究调整、改进当前工业 生态链结构的原则和方法，建立新的物质 闭路循环，使工业生态系统与生物圈兼容 并持久生存下去 2.2 工业生态学和生态工业园区n工业共生模式：将自然生态系统中物种之 间关系运用到生态工业中，将业务性质上 相互关联的各种企业聚集在一起，使一家 企业的副产品或废物作为另一企业的原料 ，连成一个链，这些企业之