耗散结构理论与农田杂草系统控制策略初探

一、农田杂草系统控制与耗散结构理论耗散结构理论阐明了一个开放系统由混沌无序向有序态进化的过程和规律。生态系统属耗散结构已得到论证。作为农田生态系统,在开放性、非平衡性、相干性和随机涨落机制四方面,与自然生态系统相似,均满足耗散结构的构成条件,因此,农田生态系统也属耗散结构。农田杂草防除实质上是农田生态系统的调     

耗散结构理论与生命科学的发展

耗散结构理论与生命科学的发展孙毅当代,由于耗散结构理论与其它学科的交叉,促进了我们对诸多学科的新认识。这种新认识的实质在于加深了我们对事物本质的揭示。耗散结构理论是普利高津领导的布鲁塞尔学派建立的关于在远离平衡点的状态下,可能出现稳定化的有序的耗散结...     

耗散结构理论与生物教学

结构问题已成为当前科学研究的重要课题,在教育科学系统中,一个重要的课题就是研究人脑系统及其认知结构。现代科学认为,人脑系统是一个耗散     

用耗散结构理论对莫高窟园林用水的分析

通过莫高窟园林用水的调查,发现平均灌溉量为8366mm,远高于敦煌农田的灌水量2250mm,并且全部通过土壤表面蒸发和植物蒸腾耗散掉了.这就出现了一个实际用水量很高的地方,它仍然表现为缺水的悖逆现象.而且也远大于以水面为基础当地的耗散量2486mm.应用 Penman的蒸散指数、Thornthwaite的蒸散指数、Holdridge生命地带指标等进行比较研究,结果仍然不能解释莫高窟存在的现象.通过对于莫高窟的温度、光照、湿度、风速、热量、土壤结构、浇灌方式等与水分耗散有关的因子进行深入的调查与分析后,发现这个现象与耗散结构理论相吻合.应用耗散结构理论解释了在莫高窟园林用水中存在的一个似非而是的问题.水的耗散结构理论对西北干旱地区的水资源利用有重要意义.应用耗散结构理论与前人对水分耗散方面的研究并不矛盾,完全可以在这一理论指导下统一起来,有望建立起统一的水分耗散应用模型.同时对与耗散结构理论相关的熵问题进行了探讨,认为这个问题与时间问题一样,是认识的主体——人的心理错觉,并没有物质上的实质.     

耗散结构、等级系统理论与生态系统

耗散结构理论与其他热力学概念一起,可以解释生态学中的许多现象。生态系统是耗散系统,用耗散结构理论来分析和讨论生态平衡等问题更为合理、准确。等级系统理论是为理解和研究高度复杂系统而发展起来的系统理论。等级系统理论为研究生态系统的行为和特征提供了客观的、适用的概念构架和实践指南,并为生态系统科学的统一性理论的形成开辟了广阔前景。本文拟就耗散结构理论和等级系统理论的主要内容及其在生态学中的应用作一介绍和讨论。     

耗散结构,等级系统理论与生态系统

耗散结构理论与其他热力学概念一起,可以解释生态学中的许多现象。生态系统是耗散系统,用耗散结构理论来分析和讨论生态平衡等问题更为合理、准确。等级系统理论是为理解和研究高度复杂系统而发展起来的系统理论。等级系统理论为研究生态系统的行为和特征提供了客观的、适用的概念构架和实践指南,并为生态系统科学的统一性理论的形成开辟了广阔前景。本文拟就耗散结构理论和等级系统理论的主要内容及其在生态学中的应用作一介绍和讨论。     

耗散结构理论在医院学科建设中的应用思考

基于耗散结构的特征分析,阐释医院学科建设符合耗散结构的开放性、远离平衡态、非线性相互作用和涨落的四大特点。提出面对不断变化着的外部环境, 医院学科建设应遵循耗散结构形成的特征,采取开放式思维、差异化定位,及时把握和充分利用各种非线性作用下的涨落, 积极创造各种有利于学科形成和健康发展的条件,推动学科建设不断地进化与发展。

     

污染土壤生态修复的理论内涵、方法及应用

讨论了污染土壤生态修复的理论内涵、修复方法的优化组合及其应用案例.将污染土壤生态修复的目标拓展为:目标污染物降低到可接受程度、土壤生态毒理性降低到可接受程度、部分恢复或全部恢复土壤的生态服务功能.归纳出污染土壤生态修复的5个特点、5个原则.初步提出污染土壤生态修复方法优化组合的原则.污染土壤生态修复方法优化组合表现出以...     

基于文献计量的中国生态修复研究进展

生态修复是实现中国生态文明的有效途径。然而,我国生态修复研究发展态势尚不明晰。采用文献计量学,从年发文量、期刊分布、科研机构分布、合作研究及研究重点等方面对其进行系统性的分析。结果表明：我国生态修复研究虽起步较晚,但近年来发展速度迅速。我国相关科研成果全球占比呈指数式增长,但国际影响力有待提高。我国科研人员间已经建立了广泛的合作研究关系,国家间合作模式主要为双边合作,近年来机构间合作呈现出向多边合作发展趋势。我国生态修复研究重点关注“生物多样性”、“生态系统服务”和“生态修复理论与技术”等方面,但对生态修复与社会经济议题的结合研究尚显不足。黄土高原地区、喀斯特地貌区、土壤重金属污染地区以及江河湖泊和湿地是我国生态修复研究的重点。未来需进一步加强多类型生态系统协同修复的内在机理和规律、渐进式生态修复理论在实践中的应用、生态修复与社会经济议题的结合等方面的研究。     

关于用耗散结构解释生物进化的问题

本文从讨论肖传涛同志“古群落演化的耗散结构模式”一文中某些误解概念开始,进而基于生物进化不同层次相互间表现的开、限进程反转的事实,看出了低层次的演进规律不能直接用来表达高层次的演进规律,而高层次演进却以早期演进环节的某些性质体现出层次的演进规律。     

生态保护与修复理论和技术国外研究进展

人类进入的21世纪,是一个人类真正需要进行生态反思的世纪。反思我们与自然的关系,反思我们与地球生命支持系统中植物、动物、抑或微生物的关系,反思我们与地球环境保障系统中的江河湖海、山川大地、森林草原、城镇乡村的关系。地球生物圈尚存的完整自然生态系统愈来愈少,人类未来生存、发展及适应全球变化的珍贵缓冲区（buffers）正快速萎缩,地球表面随处可见的3D系统（degraded,damaged and destroyed ecosystems）正快速增加,人类生命支撑系统中最为重要的生物多样性也正以前所未有的速度丧失,人类生存与发展之基失稳,亟待从生态保护理念出发,探索生态技术解决方案。在辨析生态、生态保护与生态修复内涵的基础上,基于文献计量学方法,以生态保护（ecological protection）和生态修复（ecological restoration）为主题词在Web of Science上检索了生态保护与生态修复近70年发文量及国际主流杂志发文量,分析了生态系统退化机制及驱动力,总结了国外生态保护与生态修复所依托的先进理论和技术方法,以期为我国生态系统保护与退化生态系统修复提供一定的理论指导。     

生命现象与化学耗散结构

在简单介绍了耗散结构理论的基础上,探讨了生命现象与耗散结构之间的联系,阐述了用化学耗散结构理论解释各种生物有序现象(如生物形态和生物振荡)和生物进化现象的可能性。强调了生命科学与非生命科学相结合的重要性。     

我国废弃矿山生态修复研究

实施废弃矿山生态修复工程,是适应社会主义生态文明建设的必然要求,是遵循自然规律,破解矿区生态环境保护修复难题的重要举措。矿产资源开发后遗留下来的废弃矿山不可避免地影响和破坏区域生态环境和生态系统,基于我国废弃矿山分布及其主要环境问题现状,结合我国区域生态特征,提出了我国废弃矿山生态修复策略。参考我国生态综合区划,同时结合地形地貌、区域生态系统结构与功能等因素,划定我国废弃矿山生态修复区,明确我国废弃矿山生态修复总体思路与基本原则,提出废弃矿山生态修复的主要模式;在综合分析区域生态系统稳定性、自然地理、气候条件以及废弃矿山特征的基础上,识别各区域内存在的主要环境和生态问题,有针对性地提出控制生态系统退化、修复受损生态功能的主要措施,为我国废弃矿山的生态修复工作提供技术支撑和决策依据。     

国内外生态修复效果评价研究进展

随着工业化和城镇化进程加快,生态系统退化、脆弱性提高等问题加剧,生态系统已无法通过自我调节恢复其结构和功能,生态修复成为修复脆弱生态系统的重要途径。生态修复效果是评价生态修复质量的关键环节,为生态修复决策制定和后续管理提供科学指导。基于CiteSpace计量分析软件梳理国内外生态修复效果研究文献共4958篇,初步判断生态修复效果评价的主要学科领域和研究热点。归纳总结国内外生态修复效果评价的主要内容,国内研究重点关注环境质量、生物资源、生态系统服务、效益及景观功能等方面,国外研究更重视生物资源、生态系统服务、感知价值和美学价值。据此,我国后续研究要加强同类型生态修复的系统研究、文化服务与其他服务的权衡与协同、生态与社会文化的综合效益评价、居民感知评价、多学科体系交叉研究等方面,更好地提升生态修复效果与生态空间品质。     

废黄河三角洲生态修复设想

生态系统退化导致生态系统为人类生存和发展提供的物品和服务功能下降,从而阻碍区域经济和社会发展。本文以废黄河三角洲为例,分析了废黄河三角洲生态系统退化的自然和人为应力以及生态系统的退化过程。针对废黄河三角洲生态现状,提出了生态修复的目标及措施,采取自然恢复和人工干预的手段,加强水生生态系统修复和生物多样性的提高,实现区域经济与生态协调发展。     

山水林田湖草生态保护修复的理论支撑体系研究

山水林田湖草生态保护修复关系到我国生态文明建设和美丽中国建设进程,关系到国家生态安全和中华民族永续发展。开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,是贯彻绿色发展理念的有力举措,也是破解当前生态环境与经济发展之间难题的必然要求。通过总结梳理当前我国山水林田湖草生态保护修复工作的进展与概况,立足于“山水林田湖草是生命共同体”的理论核心,详细阐释了山水林田湖草生态保护修复的内涵及理论体系。山水林田湖草生命共同体的基础理论是以生态系统生态学为支撑,基于流域生态学、恢复生态学和景观生态学的理论诠释山水林田湖草生命共同体的时空区域尺度及流域内部各生态系统之间的耦合机制,通过复合生态系统理论构建山水林田湖草生命共同体的社会、经济、自然生态系统的“架构”体系,明确了流域可持续发展是山水林田湖草生命共同体的最终发展目标。在构建山水林田湖草生态保护修复理论支撑体系的基础上,进一步总结凝练了山水林田湖草生态保护修复的技术体系,包括生态保护、修复与恢复技术、生态建设技术、生态功能提升技术、生态服务优化技术与监督管理技术等,为我国山水林田湖草生态保护修复工作提供坚实的理论和技术支撑体系。     

基于地质灾害敏感性的生态安全格局关键区识别与修复——以济南市为例

区域生态安全格局构建对提升生态系统服务功能提供了重要路径,同时统筹各种生态要素进行生态保护与修复分区也是新时期做好生态修复的重要举措。以济南市为例,基于现状生态系统类型分布,聚焦生态本底和地质灾害敏感性的特征,基于形态学空间格局分析方法和自然保护区结合进行生态源地提取。采用夏季降水、植被覆盖度、坡度3个地质灾害敏感性因子修正基本生态阻力面。并采用最小成本路径方法（Least-Cost Path method,LCP）提取生态廊道,构建了市域的生态安全格局。采用电路理论进行生态关键区域（生态"夹点"和生态障碍点）的识别,进一步划分生态修复改善区,并对此提出针对性的生态保护修复策略和工程措施。研究表明：1）市域生态源地的个数为35个,面积为567.15 km²,主要类型为林地和草地。空间上主要分布南部山区。生态廊道818.42 km,平均廊道长度为12.99 km,廊道分布存在较为明显的空间分布差异性,整体呈现出"一屏、一带、三轴"的生态安全格局。2）识别的生态修复关键区包含生态"夹点"25处,历城区生态"夹点"分布最为密集。全市亟需修复的生态障碍点共34处,面积为6.90 km²,主要分布章丘区。生态改善区共识别2994.84 km²,近期亟需修复的面积为96.1 km²,主要分布在长清区、历城区、莱芜区。3）通过对比生态修复关键区和现状土地利用类型,因地适宜的制定了生态修复策略与工程措施布置指引方向。研究结果可为济南市国土空间生态修复规划提供一定的技术支撑,同时也可为其他地质灾害敏感性区域的生态修复规划提供指引。     

基于生态安全格局的上海国土空间生态修复关键区域识别与修复策略

新时期国土空间生态修复被赋予维护区域生态安全、提升区域生态系统质量和稳定性、提供优质生态产品的重任。从生态安全角度准确判定国土空间待修复关键区域,是其首要事项,也是科学开展生态修复的关键和难题。本研究基于主流生态安全格局构建理论和方法,以上海市为研究区域,集成运用形态学空间格局分析方法和InVEST模型识别生态源地,利用电路理论提取生态廊道、生态“夹点”和障碍点,综合判定待修复关键区域,并提出针对性修复策略。结果表明: 上海市生态源地主要分布在长江入海口、崇明岛、杭州湾沿岸及淀山湖区域,约占研究区面积的17.9%;源间关键廊道共计103条;待修复关键区域包括12处生态“夹点”和54处生态障碍点,主要分布在生态源地与生态廊道接壤处以及生态廊道与生态廊道的交点或拐点处;根据待修复关键区域典型问题及其土地利用状况,提出生态景观重塑、重要廊道贯通和生态岸线保护修复3类修复策略分区及其可能的工程措施建议。本研究结果可为上海市编制国土空间生态修复规划,以及全国其他地区构建相近尺度生态安全格局、开展系统性生态修复工作提供参考。     

基于生态监管的生态保护修复工程实施成效评估指标体系

生态监管是保障生态保护修复工程有效实施的重要途径,生态保护修复监督评估是我国当前维护生态环境安全的迫切需求和生态监管开展的有力抓手。在对国内外已有生态保护修复成效评估相关理论方法进行分析的基础上,围绕生态保护修复工程实施目标,结合生态监管要求,统筹考虑“山水林田湖草生命共同体”理念、生态保护修复工程类型、指标可操作性和兼容性等因素,综合运用频度分析法、专家咨询法和层次分析法等方法,提出了生态保护修复工程实施成效评估指标体系,构建了包括生态环境成效和工程管理成效的指标体系。其中,生态环境成效指标由共性指标和个性指标组成,共性指标包括生态系统格局、生态系统功能、生态干扰等方面的具体指标,个性指标包括森林保护修复工程、草原保护修复工程、湿地保护修复工程、矿山修复工程、防沙治沙工程、石漠化治理工程、水土流失治理工程、地质灾害治理工程、流域综合治理工程等不同工程类型的具体指标。工程管理成效指标主要包括工程绩效、工程实施及公众满意等方面的具体指标。在对各项指标评估的基础上,通过综合评估计算对生态保护修复工程实施成效进行评估。基于生态系统格局指数、生态系统功能指数、生态干扰指数、工程管理成效指数及不...