任何生态系统都经历着由简单到复杂，从幼年 到成熟的过程。
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二、生态系统的组成
非生物组分：无机物、有机化合物、气候因素 （环境部分）
生态系统
生产者
生物组分
消费者
分解者（还原者）
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生态系统的环境部分
无机物：包括氮、氧、二氧化碳和各种无机盐等。 有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和土壤腐殖质等。
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第三节 生态工程
• “ 生态工程是利用生态系统中物种共生 与物质循环再生原理及结构与功能协调原则 ，结合结构最优化方法设计的分层多级利用 物质的生产工艺系统。
生态工程的目标就是在促进自然界良性循 环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防 治环境污染，达到经济效益与生态效益同步 发展。”
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磷肥和洗涤剂
养殖厂排水和 城市污水
信息传递
1) 营养信息 2) 化学信息 3) 物理信息 4) 行为信息
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第二节 生态平衡
一、生态平衡的概念：
1、定义：生态平衡是指系统内各要素之间相 互关系，相互制约，在一定的条件下，保持自然的、 暂时的、相对的平衡关系。
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• 而今，旧钢铁铸造车间已变成一个用太阳能处理废水的生 态车间，而旁边是利用循环废水的肥皂厂，紧临的是急需 肥皂厂副产物做原料的另一家工厂，这样有可能建立起一 个完整的生态工业网络。
• 这种革新方式对老工业区改造很有借鉴意义，并且更能适 应老工业企业密集的城市。
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美国：全新型的Choctaw生态工业园区
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能量流动
媒介：通过食物链（网）完成 能量流动特点：
–生产者(绿色植物)对太阳能的利用率低，只有1% –为单向流动； –流动中能量逐渐减少，每经过一级均有能量以热量 形势散失； –各级能量流动遵循1/10 定律，即各级能量利用率 低 –只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时 20，20/生5/22态系统的结构和功能才保持动态平衡
• 基于俄克拉何马州大量的废轮胎资源，采用 高温分解技术可将这些废轮胎资源化而得到 炭黑、塑化剂和废热等产品，进一步可衍生 出不同的产品链。
• 这些产品链与辅助的废水处理系统一起构成 一张工业生态网。
• 其特点是基于园区所在地丰富的特定资源， 采用废物资源化技术构建出核心工业生态链 20，20/5/进22 而扩展成工业生态网。
-----马世俊
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一、生态工程案例
• 农业生态工程 • 污水处理生态工程 • 生态工业与生态工
业园区
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生态工业与生态工业园区
• 生态工业：
– 指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工 业生产系统的一种工业模式
• 在生态工业系统中各生产过程不是孤立的，而是通过 物质流、能量流和信息流互相关联，一个生产过程的 废物可以作为另一过程的原料加以利用。
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生态系统中物种的类 型、分布空间配置
生态系统中物种的时间 变化（发育、季相）
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四、食物链和食物网
• 各种生物之间存在着取食和 被取食的关系，这就是食物 链。
• 许多食物链经常互相交叉， 形成一张无形的网络，把许 多生物包括在内，这种复杂 的捕食关系就是食物网。
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2、能量传递的1/10 律
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n次 1
次级消费者 10 （食肉动物）
初级消费者 （食草动物）
基础——生产者 （绿色植物）
100 1000
生物量金字塔和能量金字塔
六、生态系统的功能
生态系统具有三大功能：
➢生态系统的能量流动 ➢生态系统的物质循环 ➢生态系统的信息传递
消费者：主要是动物，又分为一级消费者（如草食性动物）；
二级消费者（如肉食动物）；……等等。
分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一些微型动
物，如鞭毛虫，土壤线虫等。
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各组成部分的关系图
太阳能
生产者（绿 色植物）
环境（土壤、 空气、水）
还原者（细 菌、真菌）
能量散失
消费者 （动物）
生态工业园区介绍
• 美国：Chattanooga 工业生态园 Choctaw生态工业园区
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美国：改造型的Chattanooga生态工业园区。
• 田纳西州小城Chattanooga曾经是一个以污染严重闻名全美 的制造业中心。
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• 在该园区，以杜邦公司的尼龙线头回收为核心推行企业零 排放改革，不仅减少了污染，而且还带动了环保产业的发 展，在老工业区发展了新的产业空间。其突出特征是通过 重新利用老工业企业的工业废弃物，以减少污染和增进效 益。
2)人为因素
❖ 环境因素的改变 ❖ 生物种类发生变化 ❖ 信息系统的破坏
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大型人类活动对环境的影响
•三峡工程
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三峡之电照耀大半个中国
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由于环境发生改变，三峡库区已发现一些新的物种
• 湖北宜昌江边护岸 石缝中长出的苏门白 酒草十分旺盛。这种 模样像艾蒿、种子像 蒲公英的草见缝插针 ，生长迅速，有些地 方甚至铺天盖地。日 前，有关专家称三峡 地区的生态安全正在 遭受外来植物苏门白 酒草的威胁，呼吁铲 除恶草，避免引发生 态危机。
二、生态系统的演替
原生态 生态破坏
原生演替
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生态恢复
次生演替
三、生态退化
当外界的干扰强度过大，或干扰时 间过长的时候，生态系统内部的生物 种类及数量将发生明显下降，使得生 态系统的演替处于退化状态，即称为 生态退化。
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四、导致生态退化的因 素
地震
海啸
1)自然因素
生态系统中的物质循环和能量流动
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三、生态系统的结构
形态结构：生态系统的生物种类，种群数量、 物种的空间配置（水平分布、垂直 分布）、物种的时间变化（发育、 季相）等构成了生态系统的形态结 构。
营养结构：生态系统各组成部分之间建立起来 的营养关系，构成了生态系统的营 养结构。它是生态系统中能量流动 和物质循环的基础。
地球生态系统中的能量流
输入
能量从太阳 到达地球
地球生态系统
光合作用储 存的能量
呼吸作用释 放的能量
输出
生命系统生存与 运转过程中所放 出并离开地球的 热量
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物质循环
• 媒介：通过食物链（网）完成 • 主要循环物质有：
水（H、O） 碳（C） 氮（N） 磷（P）
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一、生态系统的共同特性
➢ 具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能 能量流动通常是单向的，不可逆转；物质的流
动是循环式的；信息传递包括物理信息、化学信 息、营养信息和行为信息，构成一个复杂的信息 网。 ➢ 具有自我调节能力
系统内物种数目越多，结构越复杂，自我调节 能力越强。 ➢ 是一种动态系统
• 生态工业追求的是系统内各生产过程从原料、中间产 物、废物到产品的物质循环，达到资源、能源、投资 的最优利用。
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生态工业园区介绍
• 我国：贵港国家生态工业（制糖）示范园区
蔗糖厂 蔗渣
原料
制糖厂
电力
蔗髓
热电联产系统
电力 废糖蜜
电力 造纸厂
电力
电力 酒精厂
废气废水
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环境综合处理
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Choctaw生态工业园区
作业
1、生态系统的概念及其共同特性。 2、生态平衡的概念及其特点。 3、生态退化的概念及其影响因素。 4、生态学三定律的内容。 5、生态工业的概念及生态工业园区的划分和各
自特点。
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人类活动对环境的影响
• 渡渡鸟与大颅榄树
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五、生态学三定律
生态平衡的破坏往往出自于人类的贪婪与 无知，过分地向自然索取，或对生态系统的复杂 机理知之甚少而贸然采取行动。美国环境学家小 米勒（G．Ｔ．Ｍiller，Jr．）提出了以下三定 律: ➢生态学第一定律：我们的任何行动都不是孤立的 ，对自然界的任何侵犯都具有无数效应，其中许 多效应是不可逆的。该定律为哈定（G.．Hardin ）所提出，可称之为多效应原理。 ➢生态学第二定律：每一种事物无不与其他事物相 互联系和相互交融。此定律可称为相互联系定律 。
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大 气 氮 进 入 生 物 有 机 体 的 途 径
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生物固氮 工业固氮 岩浆固氮 大气固氮
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磷循环
生 态 全部来自于岩石风化 系 统 中 循环过程中和微生物的关系 磷 的 特 磷不进行大气循环 点
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人 对 自 然 磷 循 环 的 干 扰
2、生态平衡的特点：
为暂时的、相对的动态平衡：由生态系统 内部的自动调节能力所致。 生态系统结构越复杂，组成越多，物质与 能量传递的途径越多，调节能力越强，平 衡易保持。反之，调节能力越弱，平衡就 不易保持。 生态系统的变化与发展，是在不平衡 平 衡 不平衡的物质与能量流动中进行的。
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气候因素：包括温度、湿度、风和降水等，来自宇宙的
太阳辐射也可归入此类。
岩石
水体
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矿物
空气
生态系统的生物部 分
生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的