生态经济系统结构讲义

2018/10/21,1,生态经济系统结构,2,2018/10/21,生态经济系统的构成及其原理生态经济系统结构网络生态经济系统结构优化原理,3,2018/10/21,生态经济系统的构成及其原理,生态经济系统的结构成分 生态经济系统由生态系统、经济系统、技术系统三大亚系统组成，如下图：,4,2018/10/21,生态经济系统的结构成分,生态经济系统的基础结构生态系统 生态系统是任何类型生态经济系统结构的基础，其主要表现在生态经济系统进行生产和再生产时所需要的物质和能量，都是直接或间接来源于生态系统。 生态经济系统的主体结构经济系统 经济系统的生产、交换、分配、消费四个环节中，生产决定着交换、分配、消费，而交换、分配、消费又反作用于生产； 生态经济系统的主体结构的地位，主要表现在经济系统中人的主导作用上。 基础结构一旦遭到破坏，经济系统的主导作用也就随之丧失。,5,2018/10/21,生态经济系统的结构成分,生态经济系统的中介环节技术系统 技术是人类利用、开发和改造自然物的物质手段、精神手段和信息手段的总和。 凡是生态系统与经济系统相互交织和物质能量的循环转化过程，都有技术的中介作用。 从生态经济系统结构的角度看，技术系统毕竟只是一个中介环节，起主导作用的还是作为主体结构的经济系统，是掌握和运用技术的主体人。,6,2018/10/21,生态经济系统的构成原理,耦合原理 生态经济系统的构成，不是各个部分、成分和因子的机械相加，而是通过一定的机制相互耦合的结果。 耦合是指依靠因果关系链连结在一起的因素集合，各子系统或因素之间的因果关系。 生态经济系统就是经济系统和生态系统相互耦合、互为因果关系的系统。,7,2018/10/21,生态经济系统的构成原理,有序性原理 有序性是生态经济系统构成的另一个重要原理，即构成生态经济系统的各种成分和因素，不是杂乱无章的偶然堆积，而是在一定时间和空间上处于相对有序状态。 层次性是生态经济系统有序性的具体表现形式之一。生态经济系统结构的有序状态，其表现不是平行的，而是有层次的，各层次之间相互联系，相互依存。,8,2018/10/21,生态经济系统的构成原理,整体性原理 生态经济系统的各亚系统、成份、因子之间，具有本质的、普遍的联系，正是这种联系使得它们构成一个统一的整体，各部分之间通过物质循环、能量流动相互影响、相互制约，使系统整体朝着平衡稳定的方向发展。 生态经济系统的整体性原理还表现为系统整体性能大于部分性能之总和，任何部分作为整体中的一员的作用与作为孤立的单个因子的作用，有着本质的区别。 整体性原理要求在生态经济系统的结构上，各子系统、部分和要素的结构，必须建立在增强系统整体性能的基础上，对于可能破坏整体性能的部分变化，必须予以控制。,9,2018/10/21,生态经济系统结构网络,一维结构链 链是生态经济系统结构的基本单元，它是因子之间的直接组合，体现着因子之间物质能量循环转化的关系。 生态经济系统的结构链（按功能作用） 食物链 食物链是指在生态系统中，生物之间以食与被食连接起来的链锁关系。 营养级是指食物链的各个环节。能量沿着营养级从低位向高位传递，低位营养级是高位营养级的能量供应者。 生物量金字塔由低位营养级的生物数目和生物量大于高位营养级的生物量而形成。其热量有效转化率为4，平均为10%。,10,2018/10/21,食物链的类型 捕食性食物链。由植物草食动物肉食动物构成，如草原上的牧草鼠（兔）狐狸狼；水域中的藻类小鱼（虾）大鱼等。 碎食性食物链。这种食物链以碎屑食物为基础，即未被捕食性食物链利用的碎屑有机物经细菌分解， 被动物食用， 如碎屑有机物真菌、细菌线虫、蚯蚓肉食动物。 寄生性食物链。从大动物到小动物以寄生方式形成的食物链，如马蛔虫寄生在马的体内，原生动物又寄生在马蛔虫体内。 腐生性食物链。它是以动物、植物尸体为食物形成的食物链，如枯枝落叶、根茎等被蘑菇（真菌）分解，蘑菇死了以后又被细菌分解等等。,11,2018/10/21,生产链 生产链是反应生态经济系统总体功能结构的一条主链，它既包括经济系统的经济再生产，也包括生态系统的自然再生产。 自然再生产是生物生产，包括植物性生产和动物性生产两个过程。 植物性生产是第一性生产，是指绿色植物通过光合作用，把环境中的营养物质转化为自身有机体的过程，其生产链为：环境植物性产品。 动物性生产第二性生产，是动物把采食的植物同化为自身的生命物质，使动物有机体不断增长和繁殖的过程，其生产链为：植物性产品动物性产品。 自然再生产生产链为：环境植物性产品动物性产品。,12,2018/10/21,经济系统再生产是把自然物质、植物、动物等转化为经济产品的过程。 经济系统再生产的生产链：自然物经济产品；植物性产品经济产品；动物性产品经济产品。 交换链 交换是生态经济系统中价值流的一种运动形式，它是维持系统物质循环和能量流动必不可少的过程。 生态经济系统的交换链为：经济产品资金（货币）经济产品。,13,2018/10/21,二维结构面 二维结构面是生态经济系统中链状结构的平面组合。在同一平面中，无论是食物链、生产链还是交换链，都不可能是一条，而是由若干条链相互平行或者交叉，组合成一个面状结构。 以食物链为例。在同一草原上，存在着若干平行或交叉的食物链，如牧草蝗虫蛙蛇；牧草野兔狼，等等。 二维结构面的三种配置格局 均匀分布 团块分布 随机分布,14,2018/10/21,多维结构体 实际上。在生态系统中，孤立的结构链和结构面是不存在的，它们总是和其他的结构链或结构面相互交织在一起，构成一个网络状的多维立体结构。 城市生态经济系统的多维结构 高层建筑、低层建筑、地下建筑形成垂直的空间分布； 输送各种物质的线路、管道、道路在空中、地面和地下纵横交错； 加工链、生产链、交换链等在多维空间中相互交织，物流、能流、价值流、信息流在其间传递、流动，构成一个立体循环体系。,15,2018/10/21,农村生态经济系统的多维结构 在山区农村，山顶一般种植用材林，发展畜牧业；山腰和缓坡种植经济作物和经济林木；山下是大田作物、农产品加工、乡镇企业等。 在平原地区农村，在同一块农田的作物分布，可形成地上和地下的垂直结构，地上结构由于高秆作物与矮秆作物的配合，地下结构由于深根作物与浅根作物的配合，又形成垂直结构的更多层次。如花生、玉米套种，林粮间作等。 生态经济系统多层次立体结构原理，在生态经济系统设计与建设中具有十分重要的意义。,16,2018/10/21,生态经济系统结构优化原理,合理结构的评价原则 系统科学认为，结构决定功能，功能是结构的反映，具有良好功能状态的系统，其结构必然是合理的。 生态经济系统结构合理平价原则：高效、低耗、无废物、少污染、持久、稳定。 合理结构的生态经济系统具备的条件 循环转化效率高 循环转化效率，是指生态经济系统循环过程中完成转化的物质量（或价值量）与参与循环的物质（或价值）总量之间的比例，在一个循环周期中，处于某一级的物质、能量或价值沿着食物链、生产链或交换链，依次向较高一级传递和转化。 循环转化效率高的意义 系统的生产力高 废弃物少，对环境的污染轻，损害小。,17,2018/10/21,系统稳定，功能持久 稳定是指系统具有一定的抗御外界干扰的能力。即在受到外力（包括自然的和人为的）一定程度的干扰和冲击时，仍能保持系统的正常功能和动态平衡。 持久是指系统的高效功能具有一种持续的和不断加强的内在机制。常常有这样的情况，系统的循环转化效率短期内比较高，但这是一种暂时的、建立在系统不断衰减机制上的高效功能，即没有外界的干扰和冲击，也会由于内在机制的作用而衰减。 毁林开荒，在一定时期内，系统的循环转化效率显著增强，但由于破坏了植被，加剧了水土流失，损害了系统的生产力，系统的循环转化功能日趋减弱，是一种非持久性的循环转化效率。,18,2018/10/21,优化结构设计原理 要素配置择优原理 生态经济系统是由各种要素（包括生物要素、经济要素、技术要素）构成的，生态经济结构的优化设计，就是要把系统的各要素以最佳的方式配置在一起。 要素配置择优的内容 配置方式择优 目标择优 要素择优,19,2018/10/21,限制性因素原理 在整个生态经济系统中，各子系统以及各因素之间，是相互关联、相互影响的，但并非所有因素的作用都是相同的。其中必有一个或几个因素成为限制性因素，它们的状况以及发展变化，制约着其他因素乃至整个系统的状况和发展变化。 限制性因素原理的作用 主导性因子或支配性因子作用。系统中居于主导的或支配地位的因子的改变，会引起整个系统的行为发生质的变化。如植被的增加或减少，会引起水、土、小气候等因子发生质变，进而影响整个系统的质变。,20,2018/10/21,最小子系统制约作用。某些因子虽然在系统中不处于主导、支配地位，但是由于是整个系统中最差、最薄弱的环节，因而制约着整个系统的发展。如在国民经济这个大系统中，最薄弱的是能源和交通这两个最小子系统，它们对国民经济的发展具有制约作用。 限制性因素原理要求我们在进行生态经济结构设计时，要特别注意加强占支配地位的主导因子和相对薄弱的最小子系统等环节，给予必要的人工控制，以促进整个结构的优化。,21,2018/10/21,长链利用原理 长链结构比短链结构相比，循环转化环节增多，既有利子系统稳定，同时也有利于物质的多层次利用，提高系统的生产力。 长链利用原理是生态经济结构设计中应用十分广泛的原理，尤其是种植业、养殖业、加工业等生产实践中，可取得显著的经济效益和生态效益。 长链利用原理的应用，如农作物秸秆占农作物生物产量的一半以上，用来作燃料或直接还田作肥料，其物质利用率约为10%30%。而增加链环，将秸秆加工成饲料，其营养物质的一部分转化为动物有机体，另一部分被动物排泄出体外。牲畜排泄物在直接肥田之前先投入沼气池，一部分转化为沼气能，另一部分（沼气渣）作肥料，通过增加两个链环，秸秆得到多次利用，其利用率可提高到60%左右。,22,2018/10/21,相生相克原理 相生即共生互补。如稻田养鱼就是利用相生原理设计的较优的一种农田生态系统。稻、鱼都以水为共生，可以相互促进，不会相互影响。鱼吃杂草、害虫，疏松土壤，鱼粪肥田，这样既可获得一定数量的鱼产品，又促进了水稻产量的提高。 相克是指生物间的天敌关系。如鸟吃害虫，蛇以田鼠为食，瓢虫捕食棉蚜虫等。 在生态经济系统结构设计中，应用生物相克原理，可以增加和加强某些环节，控制不利因素的发展，前景非堂看好。,23,2018/10/21,优化结构模型 模型是在定性、定量分析的基础上，抓住系统的本质属性和特点，以文学、符号、图形或数学表达式等加以描述的方式。 模型是生态经济系统结构优化过程中经常采用的方法。按照模型建设或改造生态经济系统的结构，将会取得较好的生态经济效益。 建立结构模型的程序 确定系统边界 确定研究对象的范围，分清哪些是系统，哪些是环境。 确定研究对象内部与外界（环境）发生联系的成分。 辨识系统 对结构有关成分、因子以及环境等进行调查，确定各种变量和参数，分析各主要变量之间的数量关系和反馈关系。,24,2018/10/21,建立模型 选择合适的模型形式。结构优化模型大多选择图形模型。 建模过程中，必须遵循最佳结构的评价原则和优化原则，恰当地安排和设计系统中各成分、因子的位置，确定合适的反馈回路，通过必要的筛选、取舍，最后得出一组相对精确的、可行的方案，形成最佳的功能机制。 模型检验 理论检验 将模型对结构的描述与结构优化理论进行对照，看其是否符合优化理论要求。 统计检验或数学方法检验 用最优结构的评价指标对仿真结果和实际结果进行统计分析和数学计算，以确定其有效性。,