生物与化学工程学院 环境工程教研室
1.1 环境问题的生态学审视
水资源危机
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1.1 环境问题的生态学审视
土地 荒漠 化和 污染
25%
植被破坏 不可持续农业耕作 5%
过度放牧 基础设施建设过度
37%
33% 人类活动对荒漠化的影响
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1.1 环境问题的生态学审视
1.5.2 生态工程与生物多样性保护
生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体 (动物、植 生物多样性保护主要是对遗传多样性、物种多样性、群落 物、微生物 ) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。 这 多样性、生态系统多样性和景观类型多样性进行保护。由 种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗 于生态工程是对生态系统进行设计，使其符合生物圈的组 传与变异的多样性及生态系统的多样性。 织原则，它超出了种群和群落水平，因而对物种多样性、 遗传多样性、群落多样性都具有积极的保护意义。
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参考书目： 《生态工程》，云正明等著，1998.08第1版； 《生态工程原理与应用》，由文辉编著，1998.09第1版； 《环境微生态工程》，李雪驼编著，2003.08第1版； 《农业生态工程基础》，李维炯 等主编，2004.09第1版； 《热带农林复合生态工程》，胡耀华等编著，2006.12； 《生态恢复与生态工程技术》，冯雨峰，孔繁德主编，2008.8 《湿地生态工程——湿地资源利用与保护的优化模式》，安树 青主编，2003.01第1版。 教材： 《实用生态工程学》
五孙。是以人民众而货财寡，事力劳而供养薄”。
韩非子死后，西方一个叫马尔萨斯的经济学家在1798年出版了著名的 《人口论》，他认为：人口是按几何级数增长的，如1、2、4、8、16 、32、64、…，而食物是按算术级数增长的，如1、2、3、4、；、6、
7、…、几代之后，粮食供给与需求差距急剧增大，于是产生疾病、瘟
生物多样性 减少
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1.1 环境问题的生态学审视
1.1.2 生态学审视
增长的极限
《列子· 天瑞》中说：“杞国有人忧天地崩裂，身亡所寄，废寝食者” 。 1972年，罗局俱乐部一群“现代杞人”，在世界财富高度增长的年代 ，发表了《增长的极限》一书，给还陶醉在高增长和高消费的西方发 达国家提出了严厉的警告。书中开篇第一句却是引用中国古代智者韩 非子的名言：“今人有五子不为多。子又有五子，大父末死而有二十
时、工业的增长停止，死亡率上升。
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1.1 环境问题的联的索恰瓦在《地理系统学说导论》中提出“人类与自然 共同创造”的思想。这赋予自然改造以新的意义，把与自然对立转变 为同自然合作。
1980年，英国的本耐特和乔利合著的《环境系统》中专门阐述了人与
但现代农业也带来了一些新的挑战：
①由于高投入造成农业生产成本迅速上升且出现报酬递减现象； ②化肥、农药的大量使用，使土壤生态系统中微生物群落结构发生改 变，自身肥力下降； ③农田面源污染严重，引起河流和地下水硝酸盐含量普遍超标，并通 过食物链危害各类动物； ④人类的食品安全受到挑战。
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生存而言是极为重要的，人类无法复制一个类似地球的环境，所以更加 要去保护，并将寄生的心态转为与地球共生的关系。 而这正是近年来绿色建筑、环境共生、生态工程方法产生和被高度提倡 的原因。
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1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的
1.2.1 定义
1962年奥德姆（H.T.Odum）定义生态工程为“由人类用少 量的能源对环境进行熟练操纵以控制那些主要是由自然能 源驱动的系统”。 1983 年奥德姆提出新的生态系统设计工程的概念，认为 “生态工程属于自组织的应用系统领域，是对自然的管理， 是同自然合作最好的术语”。
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1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的
早在 20世纪 50年代，我国著名生态学家马世骏就提出生态 工程这一名词，并于 1983 年提出“模拟生态系统原理而建 成的生产工艺体系即生态工程”。 在 1984 年给生态工程下了更为明确的定义：“生态工程是 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，结合系统分析的最优化方法设计的促进分层 多级利用物质的生产工艺系统”。
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1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的
生态工程可定义为：应用自然生态系统原理，通过同自然 环境合作，进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复 合生态系统设计的科学；生态工程是建立在少花费、低能 耗而更有效地利用自然资源的基础上，增加社会财富的同 时，又能使人类社会与自然环境都可持续发展的生态设计、 生态保育、生态恢复、生态更新和生态管理等的技术综合。 模拟自然生态的整体、协同、循环、自生原理， 并运用系 统工程方法去分析、设计、规划和调控人工生态系统的结 构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构， 疏通物质、 能量、信息流通渠道， 开拓未被有效利用的生态位，使人 与自然双双受益的系统工程技术。
自然共生的意义。即，当人类对长时间大范围及大规模物质与能量调 节无能为力是，可通过共生来对环境系统进行干预，使人类社会与自 然环境互为有利。 同年，美国的托夫勒在《第三次浪潮》一书中提出，强调人与自然和 睦相处，可以改变以往的对抗状况。 1983年，荷兰的乌英克也指出，同自然合作比同自然对立较为有利并
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1.3 与环境工程、生物工程的区别
生态工程与环境工程及生物工程的区别是明显的。
什么是环境工程？环境工程是研究和从事防治环境污染和 提高环境质量的科学技术。强调的是污染防治和治理，水、 气、固的治理； 什么是生物工程？也称生物技术，应用生命科学及工程学 的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以 提供产品来为社会服务的生物技术。包括基因工程、细胞 工程、发酵工程、酶工程等。
常常是更为有效的。
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1.1 环境问题的生态学审视
生态工程的产生
生态学思考使我们认识到：如果人类与自然只有寄生关系，终将导致全 球的温室效应，热带雨林的破坏、臭氧层的空洞，使得生态物种的生存 空间大幅缩减，进而造成其他物种的灭绝。最终人类也无法生存。
因此，维持地球生物多样性与完整性及自然环境的相互作用关系对人类
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温室效应
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1.1 环境问题的生态学审视
酸雨
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大气污染（PM2.5）
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臭氧层破坏和损耗
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1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的
1.2.2 研究内容和目的
生态工程研究的领域：自然—社会—经济复合生态系统。 生态工程的任务：对这个复合生态系统进行设计和管理。 生态工程的目的：通过对复合生态系统的管理，使投入的 能量和物质最小，对资源利用最合理，社会产品更丰富， 风险最小而综合效益最高，达到对人类社会和自然环境双 方都有利并能可持续发展的目的，以解决工业化过程带来 的产业发展与资源消耗、人口增长与环境退化、社会发展 与生态恶化的矛盾。同时，通过生态工程的设计手段，把 本来矛盾的事物，转化为相互协调、彼此促进，不断向良 性方向发展的事物，使人类社会、经济生产和生态环境实 现可持续发展。
密奇（ W.J.Mitsch ）定义生态工程为“人类社会同自然环 境合作进行的对双方都有利的设计”。“它是应用数量方 法和我们的基本科学方法对自然环境进行设计的工程；它 也是以生态系统的自我设计作为基本工具的”。
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1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的
1993 年 Mitsch 把原来的生态工程定义修改为“为了人类社 会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环境加以 综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、 建立和维持新的生态系统等一系列工程，如污水处理（水 质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，以 期达到生态恢复、生态更新、生物控制等目的”。 尤尔曼（ Uhlmann ）强调了生态工程的技术性，认为“生 态技术是费用最少和对环境损害最小的具有生态系统管理 意义的应用技术”，并认为“生态技术与生态工程是同义 语”（1992）。
1.1 环境问题的生态学审视
1.1.1 面临的环境问题
120 100
人口（亿）
80 60 40 20 0 1800 1930 1960 1974 1987 1999 年份 2005 2050 2100 2150 2200
正像阿西摩夫的预言“如果地球人口继续像现在这样每过35年就 增加1倍．到3550年，人类机体的总质量就会等于地球的质量” 。
1.5 生态工程研究的应用前景
1.5.4 生态工程与城市生态建设
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思考题
何为生态工程学？生态工程学的研究对象是什么？ 生态工程和生物工程、环境工程有何本质的区别？ 生态工程学是在什么背景下发展起来的？
你怎样理解生态工程学和生态学之间的关系？
在生物多样性保护中生态工程有何应用价值？
疫，甚至战争，导致人口锐减。
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1.1 环境问题的生态学审视
增长的极限
根据罗马俱乐部发布的著名世界模型预测；如果现有系统没有重大变 化，人口和工业的增长，最迟在下一个世纪内停止。即使科学有重大 进步：核动力会使可以利用的资源储藏量翻一番，75%的资源获得循 环利用，污染减少到1970年的1/4，土地产量翻一番，生育得到控制。 整个世界最后的命运仍然是：当资源枯竭，污染积累、粮食生产下降