论生态系统工程

按系统工程的原理和方法,调整生态系统组成成分的空间位置、时间顺序、数量比例,进行仿真模拟、分析评价,提出结构优化、功能高效、生产力高的生态系统方案,这种方案的设计和实施,我们称之为生态系统工程。 生态环境中的物质和能量是外源的,而生理代谢活动则在生物体内进行,所耗的物质和能量是内源的。生物的生命活动就是把外源的物能转变为内源的物能,又把内源的物能转变为外源的物能。这种生物与非生物环境之间的物质交换、能量流动和信息传递,我们称之为生态界面系统运动。生态界面可认为具有“过滤选择”作用的系统,它的运动受制于生物的适应活力和环境的适宜程度,表明了生物与环境的基本联系,反映了生态系统运动本质。所以不论是设计人工生态系统或改造自然生态系统,都必须了解生态界面系统的性质和功能及其与熵变和信息传递的关系。     

有效教学的生态信息流分析

依据经济学的效率定义以及教学活动的特殊性，理解有效教学的本质。从生态学理论出发，认识教学也是由生物因素和非生物因素相互作用而形成的教学生态系统。与教学生态系统中的物质循环、能量流动相比，信息流动具有重要的现实意义。课前的信息收集、分析与处理，课堂教学中的知识信息流以及课后的知识信息反馈是承载教学生态信息流的重要环节。认识教学生态系统中的生态信息流有助于促进有效教学的实现。     

生态系统经营──可持续发展模式

生态系统经营运用生态学、生态经济学、系统工程学原理,把经营对象看作或模拟为有物质循环、能量流动、信息传递的生态系统,从而优化系统的结构,完善系统的功能,得到一条经济、社会、生态效益高度统一的价值增值链,进而得以持续的发展。     

用生态系统理论浅析农业科技园区生态系统的发展

农业科技园区 ,就是在农业科技力量比较雄厚、具有一定产业优势的地区划出一定区域 ,以农业科研、教育、技术推广单位为依托 ,对农业新产品、新技术进行集中投入、集中开发 ,所形成的农业高新技术试验、示范和生产基地。与自然生态系统相类比 ,农业科技园区的产业与环境相结合 ,就构成了具有特定结构和功能的农业科技园区生态系统。根据生态学原理 ,一个完整的自然生态系统 ,由非生物组分和生物组分(即生命系统和生命支持系统)构成 ,缺一不可。生物组分依赖于非生物环境提供的场所和空间 ,通过食物链和食物网实现生态系统的能量流动和物质循…     

生态安全的涵义与尺度

综述了生态安全的涵义与尺度.生态安全涉及自然和社会两方面,包括环境资源安全、生物与生态系统安全和自然与社会生态安全.生态安全有自然体系的生态安全和人类社会体系的生态安全两方面,每一方面包含了多重尺度.生态安全的空间尺度,从范围大小也可分成全球生态系统、区域生态系统和微观生态系统等空间若干层次的生态安全.生态安全的生物尺度对应了生物的不同层次,包括生物细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统、生态景观、陆(地)海(洋)生态及人类生态.其中的任一生态层次出现损害、退化、胁迫,都可以说是该层次的生态安全处于不安全状态.不同层次的生物生态安全也往往是相互影响的,往往是低尺度的生态不安全,影响高尺度的生态不安全.     

生态恢复评价研究进展

恢复生态学是生态学领域研究的热点之一。对受损生态系统恢复重建进行评价是当前恢复生态学研究的重点。对生态恢复进行评价,可以及时了解生态系统状态、生态恢复程度等信息,用以指导生态系统管理并提供决策支持。本文概述了生态恢复评价以及对生态恢复评价有重要借鉴意义的生态系统健康评价与生态安全评价的研究现状,以期从多角度、多途径判断和分析生态系统恢复状况。     

城市可持续发展的生态学思考

阐述了城市的产生及其本质 ,特别是从生态学角度对城市可持续发展理论进行了思考。指出了可持续发展内涵 ;生态学中的许多基本理论 ,如生态系统、生态位、食物链 (网 )、物质循环与能量流动、多样性、环境承载力、协调、有序、平衡与适应及最小因子理论等 ,是城市可持续发展的理论基础。     

生态全息论初探

用全息科学及系统全息的思维方法,探讨了生态系统中生物与环境统一体内生态差异性的同一性及其本质——生态全息性,阐述了生态全息理论,生态全息论认为,全息现象在生态系统中普遍存在,生态圈是一个最大的全息生态系统,各子系统在一定程度上都是它的缩影。文中还论述了生态全息律、生态重演律等。生态全息论的提出对于确立新的生态整体观,建立新的生态工程,研究生态系统的发展和进化,对于预测、控制等都具有重要的理论价值和实践意义。     

我国土壤动物生态地理研究进展概况

本文通过回顾我国近三十年来土壤动物生态地理研究的进展,概述了我国土壤动物群落多样性及生态地理分布。通过分析我国从热带、亚热带到温带,从森林、草地、沙漠到湿地、农田乃至城市等诸多生态系统,总结了土壤动物群落对环境的响应及其指示意义研究的相关进展。从土壤动物对环境的营造、净化及其在生态系统凋落物分解和物质循环中的作用三个方面论述了土壤动物的功能,介绍了土壤动物与其他生物的互作、地上地下的生态学联系、全球变化对土壤动物群落的影响等热点领域的研究现状。     

土地利用变化的环境生态效应研究进展

首先介绍土地利用变化对大气、水、土壤和生物等环境单要素影响的研究内容和方法;然后从景观生态格局、物质能量流动和生态服务价值等方面综述土地利用变化对区域生态系统综合影响的研究进展;最后针对现有研究的不足,提出加强学科综合交叉研究、注重多尺度的集成、完善"3S"技术与模拟模型的融合及加强生态环境效应反馈机制研究等建议。     

湍流运动与生态边界层厚度

通过湍流通量及其梯度的空间结构和时间变化的分析,进一步揭示了生态边界层的结构特征和功能以及植物生理活动在这一过程中的重要性。茶园枝叶密集的冠层空间是物质能量的源和汇,可视为一个具有特定功能的整体,即生态实体。生态边界层厚度是指植物生命活动与物理环境之间的直接作用距离,超出这一距离,植物与环境间的物质能量交换则不明显。茶园冠层的生态边界层厚度(D)可用公式D=(BA)表达。(BA)为植物生理活动函数,HC为植物群体高度。在中性条件下,Φ=1。当=1时,D值变化在0.08HC～0.16HC之间,在考察生态系统的环境条件时,D值具有一定的参考意义。     

生态力概念

生态力指生物与环境之间物流、能流和信息流的驱动力。生态内力是生物的生理代谢活动能力，它把从环境中吸入的物、能转化为生物本体的物、能，并将部分内在的物、能输出体外，显示了生物本身的活力和生产力；生态外力则是环境综合作用向生物输送物、能的力量。生态内力与生态外力之和称为生态合力，它是生态动态平衡的指标，表示环境条件的适宜程度。生态力的研究尚属起步，其概念、理论和方法有待进一步发展和完善。     

Scaling metabolism from organisms to ecosystems

Understanding energy and material fluxes through ecosystems is central to many questions in global change biology and ecology. Ecosystem respiration is a critical component of the carbon cycle and might be important in regulating biosphere response to global climate change. Here we derive a general model of ecosystem respiration based on the kinetics of metabolic reactions and the scaling of resource use by individual organisms. The model predicts that fluxes of CO2 and energy are invariant of ecosystem biomass, but are strongly influenced by temperature, variation in cellular metabolism and rates of supply of limiting resources (water and/or nutrients). Variation in ecosystem respiration within sites, as calculated from a network of CO2 flux towers, provides robust support for the model's predictions. However, data indicate that variation in annual flux between sites is not strongly dependent on average site temperature or latitude. This presents an interesting paradox with regard to the expected temperature dependence. Nevertheless, our model provides a basis for quantitatively understanding energy and material flux between the atmosphere and biosphere.     

海洋牧场生物资源养护原理与技术

生物资源养护是现代化海洋牧场建设的最核心内容,是一个复杂的系统工程。目前我国有关海洋牧场生物资源养护的理论基础较弱,制约了我国现代化海洋牧场建设的技术进步。本文将海洋牧场生物资源养护分为资源恢复工程和保护管理工程两部分。资源恢复工程包括增殖放流和自然增殖,强调了增殖放流活动应该有利于海洋牧场生态系统的食物网结构优化,增殖放流前应该进行增殖潜力评估；自然增殖应该注重海洋无脊椎动物幼虫附着变态机理研究与重要经济动物产卵场恢复技术研发。在保护管理工程部分,重点论述了栖息地修复与保护、生物资源调查与监测、生物资源评估与预测、生物资源科学采捕四部分内容。最后,作者提出了我国海洋牧场生物资源养护的建议与对策,包括加强基础理论和关键技术装备研究、协调好生物资源-修复设施-海洋环境三者之间的关系、加强多学科交叉合作、加强政府部门、科研单位和企业之间合作。     

GMOs： The new hotspot in ecological research

Gene flow is an important ecological and genetic process, and the fitness conferred by the insertion of a foreiga gene could be important in ecology after it becomes introgressed into the wild genetic background of organisms,which is the determinative factor for the fate of GMOs or foreign genes in natural ecosystem and for the competition with native species. Trophic interrelation fulfilled by food chains is the most important correlation between species in ecosystem and could be affected by the modified genotypes after the introduction of GMOs. The technology enabling the precise manipulation of genotype is a great opportunity for the stndy of ecological genetics in an unknown way prior to the biotechnology era. Especially interesting is the impact of genes on ecosystem function when GMOs are released into environment. A variety of ecological terminology has been frequently used in assessment of ecological risks related to the release of GMOs in environment, e.g. gene flow, fitness,interspecific competition and food chain. The value of GMOs in ecological research is illustrated through several examples in biasafety assessment related to those terms here. It is proposed that ecolegists should pay attention to the study of gene function in ecosystem and take the opportunity to enrich ecological theory with the release of GMOs.     

Quantum annealing with manufactured spins

Many interesting but practically intractable problems can be reduced to that of finding the ground state of a system of interacting spins; however, finding such a ground state remains computationally difficult. It is believed that the ground state of some naturally occurring spin systems can be effectively attained through a process called quantum annealing. If it could be harnessed, quantum annealing might improve on known methods for solving certain types of problem. However, physical investigation of quantum annealing has been largely confined to microscopic spins in condensed-matter systems. Here we use quantum annealing to find the ground state of an artificial Ising spin system comprising an array of eight superconducting flux quantum bits with programmable spin-spin couplings. We observe a clear signature of quantum annealing, distinguishable from classical thermal annealing through the temperature dependence of the time at which the system dynamics freezes. Our implementation can be configured in situ to realize a wide variety of different spin networks, each of which can be monitored as it moves towards a low-energy configuration. This programmable artificial spin network bridges the gap between the theoretical study of ideal isolated spin networks and the experimental investigation of bulk magnetic samples. Moreover, with an increased number of spins, such a system may provide a practical physical means to implement a quantum algorithm, possibly allowing more-effective approaches to solving certain classes of hard combinatorial optimization problems.     

生物入侵与生态环境安全

外来有害生物侵入新区后,会在该地的生态系统中占据适宜的生态位,改变本土生态环境,危害当地社会经济和人类身体健康.生物入侵的途径多种多样,国内、国际贸易、旅游、移民以及战争等,都使得生物入侵有不断加剧的趋势.面对这一事实,应采取"预防为主,综合防治"的办法,尽量减轻生物入侵所造成的危害,维护生态平衡,确保生态环境安全.