第二章生态工程基本原理 及设计
第二章 生态工程基本原理 及设计
目录 系统原理 二 生态原理 经济原理 工程原理 第五节 生态工程设计思路
第一节 系统原理 第二节 生态原理 第三节 经济原理 第四节 工程原理 第五节 生态工程设计思路 目 录
第一节系统原理
第一节 系统原理
一、整体性和综合性原理 系统首要的原理就是整体性原理，整体性是针对机 械论的系统观而提出的。自然界的许多现象是不能 角机械论加以解释的。 “系统整体功能大于部分功能之和” 丛系统的整体性原理出发，刀塔朗菲甚以此给出 一般系统论的一种定义，即“一般系统论是关系 整体”的一般科学， 由此可见该原理在系统科学中 的重要基础地位
一、整体性和综合性原理 系统首要的原理就是整体性原理，整体性是针对机 械论的系统观而提出的。自然界的许多现象是不能 用机械论加以解释的。 ⚫“系统整体功能大于部分功能之和” 从系统的整体性原理出发，贝塔朗菲甚至以此给出 了一般系统论的一种定义，即“一般系统论是关系 整体”的一般科学，由此可见该原理在系统科学中 的重要基础地位
海胆实验 Sperm contact Micromeres 1● 64.1280 第一个被用作模式生物的是海胆(Sea Urchin)，它的胚胎对早期发育生物学的发展 有举足轻重的作用。早在1875年，奥斯卡·赫特维格(Oscer Hertiwig,1849-1922 就开始以海胆为材料研究受精过程中细胞核的作用，1890年后，海胆更在受精和早期 胚胎发育的研究中起了重要作用。1891年，汉斯·德瑞熙(Hans Driesh,1876 1941)在海胆中完成了海胆胚胎分裂实验，为现代发育生物学奠定了第一块观念里程 碑。他在显微镜下把刚刚完成第一次分裂的海胆一分为二，结果发现，分开后的两个细 胞各自形成了一个完整幼虫。这一实验的意义在于证明胚胎具有调整发育的能力，并使 盛行一时的机械论发育思想完全破产。 因而他着重指出，“为了理解一个整体或系统不仅需要了解其各个部分，更重要地 还需要了解它们之间的关系”，他主张从事物的关系中、相互作用中发现系统的规律性， 这就是整体性观点的具体表述：
海胆：发育研究的第一种模式生物 第一个被用作模式生物的是海胆（Sea Urchin），它的胚胎对早期发育生物学的发展 有举足轻重的作用。早在1875年，奥斯卡·赫特维格（Oscer Hertiwig, 1849-1922） 就开始以海胆为材料研究受精过程中细胞核的作用，1890年后，海胆更在受精和早期 胚胎发育的研究中起了重要作用。1891年，汉斯·德瑞熙（Hans Driesh，1876－ 1941）在海胆中完成了海胆胚胎分裂实验，为现代发育生物学奠定了第一块观念里程 碑。他在显微镜下把刚刚完成第一次分裂的海胆一分为二，结果发现，分开后的两个细 胞各自形成了一个完整幼虫。这一实验的意义在于证明胚胎具有调整发育的能力，并使 盛行一时的机械论发育思想完全破产。 因而他着重指出，“为了理解一个整体或系统不仅需要了解其各个部分，更重要地 还需要了解它们之间的关系”，他主张从事物的关系中、相互作用中发现系统的规律性， 这就是整体性观点的具体表述。 海胆实验
二、 有机关联性原理 系统的整体性原理作为一般系统论的核心，是由系统的 有机性，即由系统内部诸因素之间以及系统与环境之间 的有机联系来保证的。 各个因素在系统中不仅是各自独立的子系统，而且是组 成母系统的有机成员，是由各组成部分的有机联系而形 成的整体，因此在一般系统论中，不仅要研究其各个组 成部分的特性和功能，而且要着重研究系统的诸因素之 间的相互联系、相互作用
二、有机关联性原理 系统的整体性原理作为一般系统论的核心，是由系统的 有机性，即由系统内部诸因素之间以及系统与环境之间 的有机联系来保证的。 各个因素在系统中不仅是各自独立的子系统，而且是组 成母系统的有机成员，是由各组成部分的有机联系而形 成的整体，因此在一般系统论中，不仅要研究其各个组 成部分的特性和功能，而且要着重研究系统的诸因素之 间的相互联系、相互作用
非洲草原 在非洲草原上，一群狮子(10头)一年一般要吃掉400头斑马，或 需要1500一2000匹斑马来维持(1匹斑马一年平均生3、5匹小斑 马)，而一匹斑马每年需要10吨草，生产1吨草需要1公顷草地， 这样一个狮子群就需要200平方公里的草原以维持他们之间的平衡 关系
非洲草原 在非洲草原上，一群狮子（10头）一年一般要吃掉400头斑马，或 需要1500－2000匹斑马来维持（１匹斑马一年平均生3、5匹小斑 马），而一匹斑马每年需要10吨草，生产１吨草需要１公顷草地， 这样一个狮子群就需要200平方公里的草原以维持他们之间的平衡 关系
三、动态性原理 系统的有机关联性不是静态的，是动态的。，一方面系统内部的结 构，其分布位置不是固定不变的，、而是随时间而变化的：另二方 面， 系统在与外界物质、能量、信息交换过程中一 直处于连续不 断的动态变化之中。 在天然或半天然植被中，一个植物群落都是经历了系列发展演 变的结果。从理论上而言，这种演变总是从裸地上的先 锋植物开 始而最终发展到演替顶极： 因此，任何生态系统中的植物群落都 随着时间的推移而从数量和质量上改变 其中的植物种类成分； 同时，消费永平和王壤条件西都在不断地变化。 以森林为例，青年时期的森林具有最高的净第一性生产力， 此后 随着林龄的增长，生产遂渐下 。 当生态系统趋近演替顶极时， 也就是 说固定的能量同损失的能量达到平衡时，生物量达到最理 想的数
系统的有机关联性不是静态的，是动态的。一方面系统内部的结 构，其分布位置不是固定不变的，而是随时间而变化的；另一方 面，系统在与外界物质、能量、信息交换过程中一直处于连续不 断的动态变化之中。 在天然或半天然植被中，一个植物群落都是经历了一系列发展演 变的结果。从理论上而言，这种演变总是从裸地上的先锋植物开 始而最终发展到演替顶极；因此，任何生态系统中的植物群落都 将随着时间的推移而从数量和质量上改变着其中的植物种类成分； 与此同时，消费水平和土壤条件也都在不断地变化。 以森林为例，青年时期的森林具有最高的净第一性生产力，此后 随着林龄的增长，生产力逐渐下降。当生态系统趋近演替顶极时， 也就是说固定的能量同损失的能量达到平衡时，生物量达到最理 想的数值。 三、动态性原理
黄土高原地区植被变化图 据文献记载， 西周时期，黄 土高原森林覆 盖率在50%以 上(>34万 km2),秦汉南 北朝时期，森 林面积在25万 km,唐宋时期 为20万km2,明 清时期减为8万 km2,近50年来 子午岭和六盘 山林区损失林 地面积52万hm2 林缘线退缩了 8~40km,现在 森林覆盖率不 足6%
黄土高原地区植被变化图 据文献记载， 西周时期，黄 土高原森林覆 盖率在50％以 上（＞34万 km2），秦汉南 北朝时期，森 林面积在25万 km2，唐宋时期 为20万km2，明 清时期减为8万 km2，近50年来， 子午岭和六盘 山林区损失林 地面积52万hm2 ， 林缘线退缩了 8～40km，现在 森林覆盖率不 足6%。 黄土高原地区植被变化图
四、协同性原理 生态系统中存在竞争，但同时也存在协同与合作， 协同与竞争是一对矛盾，而协同应是系统中的主 达尔文提出的“适者生存”的思想是自然选择的 重要机制，它使研究者的注意力集中在自然中的 各种竞争上；于是对种间合作的重要性就往往抵 估。但有理由认为，在达到某种苹衡的生态系统 中， 种群之间的负相互作用和正相互作用，能像 平衡的方程式一样，最后得到平衡
生态系统中存在竞争，但同时也存在协同与合作， 协同与竞争是一对矛盾，而协同应是系统中的主 流。 达尔文提出的“适者生存”的思想是自然选择的 重要机制，它使研究者的注意力集中在自然中的 各种竞争上；于是对种间合作的重要性就往往抵 估。但有理由认为，在达到某种平衡的生态系统 中，种群之间的负相互作用和正相互作用，能像 平衡的方程式一样，最后得到平衡。 四、协同性原理