2011-7-18 1
环境保护与可持续发展
第二章 生态学基础
CHAP 2 生态学基础
§ 2-1 生态学基础
一、生态学与生态
1,生态学（ Ecology）：
A,传统定义：研究生物与其生活环境相互关
系的学科。 (侧重于植物、动物 )
1)生命系统,自然界具有一定结构和调节
功能的生命单元。
2)环境系统,是自然界的光、热、空气、
水分以及各种有机物和无机元素相互作
用所共同构成的空间
B.现代生态学：研究生命系统与环境
系统之间相互作用的规律及机理
比较的项目 生 态 学 环 境 学
定 义 研究生命系统与环
境系统之间相互作
用的规律及机理
研究人类活动与
其环境质量关系
的科学
研究对象 以一般生物为对象 以人为主要对象
研究内容 环境因素与生物之
间的相互关系
将环境与人类生
活的相互影响作
为整体来研究
所属范畴 自然科学 交叉性学科，涉及
自然科学、社会科
学等
2.生态学与环境学的异同
a.相同,研究范围 ---生物圈 研究问题 --基本相同
b.不同点：
1.生态系统 (Ecosystem)：
是指生命系统和环境系统在特
定空间的组合 。
二, 生态系统的概念与功能
种群 群落
生态系统
2.生态系统的组成
生产者 （ 自养者：绿色植物为主 ）
分解者：细菌
转变者：细菌
非生物成分 阳光
营养分
非必要组成部分：各级消费者
生物成分
必要组成部分,
关系图
营养分
阳光 生产者
还原者
各
级
消
费
者
3.生态系统的功能
A.物质循环：
1)媒介：通过食物链 （ 网 ） 完成
2)循环,
主要循环物质有：
水 （ H,O）, 碳 （ C）, 氮 （ N）, 磷 （ P）
3)污染物的富集和迁移
B.能量流动：
1)媒介：同物质循环
2)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· 2%
? 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，
生态系统的结构和功能才保持动态平衡
人 10 kcal
二级消费者 100kcal
一级消费者 1000kcal
绿色生产者 10000kcal
能量金字塔
3) 1/10定律,能量在各能量级之间流动时，
各级所吸收的能量为前一级传递的总能量的
10%（平均值 )
C.信息交流
1) 营养信息
2) 化学信息
3) 物理信息
4) 行为信息
4.生态平衡
A,定义：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 。
B,特点,
1) 为一暂时的、相对的动态平衡,由生态
系统内部的自动调节能力所致。
2) 生态系统结构越复杂，组成越多，物质与
能量的途径越多，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。
3) 生态系统的变化与发展，是在不平衡
平衡 不平衡中的物质与能量流动中进
行的。
C,破坏生态平衡的因素
1)自然因素
2)人为因素
? 环境因素的改变
? 生物种类发生变化
3)信息系统的破坏
三,生态环境问题
1） 生态安全
2）森林锐减与水土流失
3）土地退化与荒漠化
4）地下水位下降与地面沉降
5）湿地退化
6）生物多样性
生态安全
? 概念,是指一个国家生存和发展所需的
生态环境处于不受或少受破坏与威胁的
状态。
? 生态破坏将使人们丧失大量适于生存的空
间，并由此产生大量生态灾民而冲击周边
的社会稳定。
生态安全的意义
? 反映了人类对由环境问题引起的安全问题
以及安全问题所涉及的环境问题的深切关
注，分别拓展了环境观和安全观的内涵。
? 生态安全是免于因环境恶化而造成的对人类
生存的威胁,
? 生态安全是免于因环境争端或冲突而形成的
对人类群际关系上的威胁。
生态安全的意义
? 生态安全对于社会稳定与国际稳定具有重要意义，
对于整个人类及其后代的生存与发展具有深远意
义。
? 生态安全观的形成对国家的防务活动、外交事务
以及环境保护具有广泛、深远的影响，生态安全
问题的解决大大加强了国际间广泛的合作。
确保生态安全的措施
? 第一，必须探索建立一套有效的国际环境合作机
制及国际环境危机自理机制，这是国际生态安全
领域的当务之急。
? 第二，建立卓有成效的环境保护机构。
? 第三，开展生态安全的理论研究，树立正确的生
态安全观。
? 第四，研究生态安全的具体政策问题，制定正确
的生态安全政策和规划，将生态安全工作法定化、
制度化。
生态学在环境保护中的应用
1,对环境质量的生物监测与生物评价
? 生物监测, 是指利用生物对环境中污染物质
的反应，即利用生物在各种污染环境下所发
出的各种信息，来判断环境污染状况的一种
手段。
? 案例介绍：
?我国环境监测的标准分析方法
? 以鹭鸟为指示生物监测湿地环境污染
? 微生物
? 细菌总数：, 水和废水监测分析方法, 500— 502页
? 总大肠菌群：, 水和废水监测分析方法, 502— 505页
? 水生生物
? 浮游植物：, 环境监测技术规范, 6页
? 浮游动物：, 环境监测技术规范 }) 8页
? 着生生物：, 水和废水环境监测分析方法, 469-471页
? 底栖动物：, 水和废水环境监测分析方法, 471-475页
? 该项目是用 群栖的鹭科水鸟 —— 小白鹭作为指示生物,
来评估中国和巴基斯坦境内湿地污染水平及其影响
? 这项欧盟与发展中国家科技合作项目是由江西省科学
院、意大利帕维亚大学、西班牙巴塞罗那大学、巴基
斯坦农业研究中心等单位共同完成的。
? 其内容包括,
? 分别从受工业污染的湿地、
农业污染的湿地以及相对
未受污染的湿地上,采用非
侵害方式采集雏鸟羽毛、
鸟卵和捕食物样品进行化
学分析,以确定污染物和污
染程度,
? 通过观测小白鹭的生态行
为学变化,确立种群和生态
系统受污染的程度。
? 通过指示生物来监测环境质量
能清晰准确地揭示出污染对人
类健康的潜在威胁,是传统环境
监测的一项突破。
? 这一研究成果对指导控制污染
的湿地保护政策的制定,为强化
污染控制力度等提供重要依据。
据了解,目前有关部门正在着手
制定具体措施,将这一研究成果
用于沿海和内陆的湿地管理
? 生物评价, 是指用生物学方
法按一定标准对一定范围
内的环境质量进行评定和
预测。
? 通常采用的方法,
?指示生物法
?生物指数法
?种类多样性指数法等
2,对污染环境的生物净化
? 大气污染物的生物净化
? 水体污染的生物净化
大型人类活动对环境的影响
?三峡工程
?南水北调
三峡工程
南水北调
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,
-----马世俊
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
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。
?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。
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 制糖厂
酒精厂
热电联产系统
造纸厂
环境综合处理
原料
废糖蜜蔗渣
蔗髓电力
电力
电力 电力
电力
废气废水
? 丹麦,Kalunborg生态工业园区
? 英国,生态工业园区
? 美国,Chattanooga 工业生态园
Choctaw生态工业园区
生态工业园区介绍
丹麦,Kalunborg 生态工业园区
? 该园区以发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制
板厂 4个厂为核心企业，把一家企业的废弃物
或副产品作为另一家企业的投入或原料,通
过企业间的工业共生和代谢生态群落关系，
建立“纸浆 — 造纸”、“肥料 — 水泥”和
“炼钢 — 肥料 — 水泥”等工业联合体。
? Kalunborg 的工业共生仍在不断进化，其成功提示
着人为创造这种副产品交换网络的可能性。
英国：生态工业园
? Londonderry Eco-Industrial Park,UK
? Knowsley Park,UK
? Crewe Business Park, UK
? Trafford Park,UK
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。
? 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。
? 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
美国,全新型的 Choctaw生态工业园区
? 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，
进而扩展成工业生态网。
Choctaw生态工业园区
环境保护与可持续发展
第二章 生态学基础
CHAP 2 生态学基础
§ 2-1 生态学基础
一、生态学与生态
1,生态学（ Ecology）：
A,传统定义：研究生物与其生活环境相互关
系的学科。 (侧重于植物、动物 )
1)生命系统,自然界具有一定结构和调节
功能的生命单元。
2)环境系统,是自然界的光、热、空气、
水分以及各种有机物和无机元素相互作
用所共同构成的空间
B.现代生态学：研究生命系统与环境
系统之间相互作用的规律及机理
比较的项目 生 态 学 环 境 学
定 义 研究生命系统与环
境系统之间相互作
用的规律及机理
研究人类活动与
其环境质量关系
的科学
研究对象 以一般生物为对象 以人为主要对象
研究内容 环境因素与生物之
间的相互关系
将环境与人类生
活的相互影响作
为整体来研究
所属范畴 自然科学 交叉性学科，涉及
自然科学、社会科
学等
2.生态学与环境学的异同
a.相同,研究范围 ---生物圈 研究问题 --基本相同
b.不同点：
1.生态系统 (Ecosystem)：
是指生命系统和环境系统在特
定空间的组合 。
二, 生态系统的概念与功能
种群 群落
生态系统
2.生态系统的组成
生产者 （ 自养者：绿色植物为主 ）
分解者：细菌
转变者：细菌
非生物成分 阳光
营养分
非必要组成部分：各级消费者
生物成分
必要组成部分,
关系图
营养分
阳光 生产者
还原者
各
级
消
费
者
3.生态系统的功能
A.物质循环：
1)媒介：通过食物链 （ 网 ） 完成
2)循环,
主要循环物质有：
水 （ H,O）, 碳 （ C）, 氮 （ N）, 磷 （ P）
3)污染物的富集和迁移
B.能量流动：
1)媒介：同物质循环
2)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· 2%
? 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，
生态系统的结构和功能才保持动态平衡
人 10 kcal
二级消费者 100kcal
一级消费者 1000kcal
绿色生产者 10000kcal
能量金字塔
3) 1/10定律,能量在各能量级之间流动时，
各级所吸收的能量为前一级传递的总能量的
10%（平均值 )
C.信息交流
1) 营养信息
2) 化学信息
3) 物理信息
4) 行为信息
4.生态平衡
A,定义：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 。
B,特点,
1) 为一暂时的、相对的动态平衡,由生态
系统内部的自动调节能力所致。
2) 生态系统结构越复杂，组成越多，物质与
能量的途径越多，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。
3) 生态系统的变化与发展，是在不平衡
平衡 不平衡中的物质与能量流动中进
行的。
C,破坏生态平衡的因素
1)自然因素
2)人为因素
? 环境因素的改变
? 生物种类发生变化
3)信息系统的破坏
三,生态环境问题
1） 生态安全
2）森林锐减与水土流失
3）土地退化与荒漠化
4）地下水位下降与地面沉降
5）湿地退化
6）生物多样性
生态安全
? 概念,是指一个国家生存和发展所需的
生态环境处于不受或少受破坏与威胁的
状态。
? 生态破坏将使人们丧失大量适于生存的空
间，并由此产生大量生态灾民而冲击周边
的社会稳定。
生态安全的意义
? 反映了人类对由环境问题引起的安全问题
以及安全问题所涉及的环境问题的深切关
注，分别拓展了环境观和安全观的内涵。
? 生态安全是免于因环境恶化而造成的对人类
生存的威胁,
? 生态安全是免于因环境争端或冲突而形成的
对人类群际关系上的威胁。
生态安全的意义
? 生态安全对于社会稳定与国际稳定具有重要意义，
对于整个人类及其后代的生存与发展具有深远意
义。
? 生态安全观的形成对国家的防务活动、外交事务
以及环境保护具有广泛、深远的影响，生态安全
问题的解决大大加强了国际间广泛的合作。
确保生态安全的措施
? 第一，必须探索建立一套有效的国际环境合作机
制及国际环境危机自理机制，这是国际生态安全
领域的当务之急。
? 第二，建立卓有成效的环境保护机构。
? 第三，开展生态安全的理论研究，树立正确的生
态安全观。
? 第四，研究生态安全的具体政策问题，制定正确
的生态安全政策和规划，将生态安全工作法定化、
制度化。
生态学在环境保护中的应用
1,对环境质量的生物监测与生物评价
? 生物监测, 是指利用生物对环境中污染物质
的反应，即利用生物在各种污染环境下所发
出的各种信息，来判断环境污染状况的一种
手段。
? 案例介绍：
?我国环境监测的标准分析方法
? 以鹭鸟为指示生物监测湿地环境污染
? 微生物
? 细菌总数：, 水和废水监测分析方法, 500— 502页
? 总大肠菌群：, 水和废水监测分析方法, 502— 505页
? 水生生物
? 浮游植物：, 环境监测技术规范, 6页
? 浮游动物：, 环境监测技术规范 }) 8页
? 着生生物：, 水和废水环境监测分析方法, 469-471页
? 底栖动物：, 水和废水环境监测分析方法, 471-475页
? 该项目是用 群栖的鹭科水鸟 —— 小白鹭作为指示生物,
来评估中国和巴基斯坦境内湿地污染水平及其影响
? 这项欧盟与发展中国家科技合作项目是由江西省科学
院、意大利帕维亚大学、西班牙巴塞罗那大学、巴基
斯坦农业研究中心等单位共同完成的。
? 其内容包括,
? 分别从受工业污染的湿地、
农业污染的湿地以及相对
未受污染的湿地上,采用非
侵害方式采集雏鸟羽毛、
鸟卵和捕食物样品进行化
学分析,以确定污染物和污
染程度,
? 通过观测小白鹭的生态行
为学变化,确立种群和生态
系统受污染的程度。
? 通过指示生物来监测环境质量
能清晰准确地揭示出污染对人
类健康的潜在威胁,是传统环境
监测的一项突破。
? 这一研究成果对指导控制污染
的湿地保护政策的制定,为强化
污染控制力度等提供重要依据。
据了解,目前有关部门正在着手
制定具体措施,将这一研究成果
用于沿海和内陆的湿地管理
? 生物评价, 是指用生物学方
法按一定标准对一定范围
内的环境质量进行评定和
预测。
? 通常采用的方法,
?指示生物法
?生物指数法
?种类多样性指数法等
2,对污染环境的生物净化
? 大气污染物的生物净化
? 水体污染的生物净化
大型人类活动对环境的影响
?三峡工程
?南水北调
三峡工程
南水北调
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,
-----马世俊
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
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。
?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。
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 制糖厂
酒精厂
热电联产系统
造纸厂
环境综合处理
原料
废糖蜜蔗渣
蔗髓电力
电力
电力 电力
电力
废气废水
? 丹麦,Kalunborg生态工业园区
? 英国,生态工业园区
? 美国,Chattanooga 工业生态园
Choctaw生态工业园区
生态工业园区介绍
丹麦,Kalunborg 生态工业园区
? 该园区以发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制
板厂 4个厂为核心企业，把一家企业的废弃物
或副产品作为另一家企业的投入或原料,通
过企业间的工业共生和代谢生态群落关系，
建立“纸浆 — 造纸”、“肥料 — 水泥”和
“炼钢 — 肥料 — 水泥”等工业联合体。
? Kalunborg 的工业共生仍在不断进化，其成功提示
着人为创造这种副产品交换网络的可能性。
英国：生态工业园
? Londonderry Eco-Industrial Park,UK
? Knowsley Park,UK
? Crewe Business Park, UK
? Trafford Park,UK
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。
? 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。
? 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
美国,全新型的 Choctaw生态工业园区
? 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，
进而扩展成工业生态网。
Choctaw生态工业园区
