生态工程与污水处理系统.ppt

生态工程与污水处理系统 讨论生态工程与污水处理系统，首先要了解生态工程，生态工程从本质上就是生态系统的思想加上工程设计，讨论生态工程我们先从生态系统开始，让我们简单回顾一下生态系统。 一、生态系统概述 1. 生态系统的基本概念 生态系统可以定义为一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的生态功能单元。 生态系统的生物组织层次是生物群落，所以生态系统也可以定义为：研究生物群落与其环境间相互作用关系及其作用规律功能单位。 生态系统可以是一个很具体的概念，一个池塘、一座别墅、一片森林或一块草地都是一个生态系统。同时，它又是在空间范围上抽象的概念。生态系统和生物圈只是研究的空间范畴及其复杂程度不同。小的生态系统联合成大的生态系统，简单的生态系统组合成复杂的生态系统，而最大、最复杂的生态系统就是生物圈。 总之，生态系统可以概括为：自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约、不断演变，达到动态平衡、相对稳定的统一整体，是具有一定结构和功能的单位。生态系统的核心问题是结构、功能及其调节机制。 2. 生态系统组成成分和结构 （1）生态系统的组成成分 生态系统由两部分、四个基本成分所组成。两大部分就是生物和非生物环境，或称之为生命系统和环境系统。四个基本成分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境。 ①非生物环境 包括气候因子和营养因子以及生物赖以生存的无机介质。 ②生产者 是生物成分中能利用太阳能等能源，将简单无机物合成复杂有机物的自养生物，如陆生的各种植物、水生的高等植物和藻类，还包括一些光能细菌和化能细菌。 ③消费者 是靠自养生物或其他生物为食而获得生存能量的异养生物，主要是各类动物。 ④还原者 亦称分解者，这类生物也属异养生物，故又称小型消费者，包括细菌、真菌、放线菌和原生动物。 （2）生态系统的结构 生态系统的结构包括营养结构、物种结构、空间结构和时间结构。 ①营养结构 生态系统各组成成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。 ②物种结构 生态系统内的物种组成结构，不同的生态系统差异巨大，如水生生态系统与陆生生态系统就有很大的差异。 一些学者把生态系统中的物种按其资源利用方式划分为同资源功能组（guild，相当于同业工会）和异质功能组。 ③空间结构 是生物群落的空间格局状况，包括群落的垂直结构（成层现象）和水平结构（种群的水平配置格局）。 ④ 时间结构 主要是指物种的时间变化关系和发育特征，构成一个完整的季相。 3. 生态系统的基本功能 生态系统中生物的生产、物质循环以及相应的能量流动和信息传递过程，是生态系统的四大基本功能。 （1）生物生产 生态系统中的生物生产包括初级生产（primary production）和次级生产（secondary production）两个过程。前者是生产者（主要是绿色植物）把太阳能转变为化学能的过程，故又称为植物性生产。后者是消费者（主要是动物）的生命活动将初级产品转化为动物能，故称为动物性生产。 （2）物质循环 生态系统中的物质主要是指维持生命活动正常进行所必须的各种营养元素，包括C、H、O、N、P和S等。这些物质也是通过食物链各营养级传递和转化的，从而构成了生态系统的物质流动。 （3）能量流动 生态系统中的能量流动（energy flow）是指能量通过食物网在系统内的传递和耗散过程，即能量在生态系统中的行为。它始于生产者的初级生产止于还原者功能的完成，整个过程包括着能量形态的转变，能量的转移、利用和耗散。 （4）信息传递 生态系统的功能除体现在生物生产过程、能量流动和物质循环方面外，还表现在系统中各生命成分之间存在着信息的输入、输出和传递。 包括：①营养信息：即通过营养交换的形式或以食物链的关系，把信息从一个种群（或个体）传递给另一个种群（或个体）；②物理信息，由生态系统物种本身赋予的颜色、光和发出的声音等构成。③化学信息：是指在某些特定条件下，生物体分泌出某种特殊的化学物质，借以传递某种信息；④行为信息，如鸟类发情期的“舞蹈”动作，燕子求偶时在空中的特殊飞行格式等。 4. 生态系统基本特征 （1）生态系统是动态功能系统 生态系统具有有机体的一系列生物学特性，如发育、代谢、繁殖、生长和衰老等。任何一个生态系统总是处于不断发展、进化和演变之中，即生态系统的演替。 （2）生态系统具有一定的区域特征 生态系统都与特定的空间相联系，包含一定地区和范围的空间概念。 （3）生态系统是开放的“自持系统” 在自然生态系统中，通过生产者对光能的转化，消费者取食植物，而动植物残体以及它们的代谢物通过分解者作用，使结合在复杂有机物中的矿质元素又归还到环境中，重新供植物利用。 （4）生态系统具有自动