생태공학

Ecological engineering
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생태공학은 생태학과 공학을 사용하여 "인간사회와 자연환경을 [1]양자의 이익을 위해 통합한" 생태계를 예측, 설계, 구축 또는 관리하기 위해 사용합니다.

출처, 주요 개념, 정의 및 응용 프로그램

생태공학은 1960년대 초에 새로운 아이디어로 등장했지만, 그 정의를 다듬는 데 수십 년이 걸렸고, 그 실행은 여전히 조정 중이며, 새로운 패러다임으로서 보다 폭넓게 인식된 것은 비교적 최근의 일이다.생태 공학은 환경 시스템을 조작하고 제어하는 주요 입력물로서 자연 에너지원을 이용하는 것으로 하워드 오덤과 다른[2] 사람들에 의해 도입되었습니다.생태공학의 기원은 자원의 효율적인 사용에 영향을 미치는 에너지 및 물질 흐름의 전체적인 거시 패턴을 포착하기 위한 생태 모델링 및 생태계 시뮬레이션과 함께 Odum의 작업에서 비롯되었습니다.

Mitsch과 Jorgensen[3]는 다른 접근으로부터 사회와 자연에 도움이 되기 위해 문제를 해결하기 위한 생태 공학을 다섯가지 기본 개념들이 있다:1)그것은 생태계의self-designing 능력 기준으로, 2)이 될 수 분야 생태학적 이론의(이나 애시드)시험이고 3안에 시스템 접근법들에 의존하고 있다.;4)그것은 논을 보존하는 요약했다.-re5) 생태계와 생물학적 보존을 지원한다.

Mitsch와 Jorgensen은[4] 생태공학을 사회와 자연에 도움이 되는 사회 서비스를 설계하는 것으로 정의한 최초의 기업이며, 나중에[5][6][7][3] 그 설계는 시스템을 기반으로 하고 지속가능하며 사회를 자연 환경과 통합해야 한다고 지적했습니다.

Bergen [8]등은 생태공학을 1)생태과학 및 이론 활용 2)생태계 전반에 적용 3)공학설계방법의 적응 4)가이드밸류 시스템을 인정하는 것으로 정의했다.

"landscape/aquatic 구조와 관련된 동식물 사회의 설계, 건설, 운용과 관리(즉, 공학)(즉, 생태계)인류 또는 종종 자연에 도움이 되기 위해."는 바렛 교수:"또는 유사한 동등한 의미를 가진 다른 면 혈압계 계속해서 바렛(1999년)[9]:그 용어의 좀 더 문자 그대로의 정의를 제공한다.ude생태공학과 침식 제어 분야에서 가장 자주 사용되는 두 가지 용어: 토양 생물 공학 및 생명 공학 공학.그러나 생태공학이 유전자공학을 세포 차원에서 설명할 때 생물공학이나 인공 신체부위의 구조를 뜻하는 생물공학으로 혼동돼서는 안 된다고 말했다.

생태공학의 응용분야는 1)메소코스(~0.1~수백미터), 2)생태계(~1~10skm), 3)지역계(>10skm)의 3가지 공간규모로 분류할 수 있다.설계의 복잡성은 공간적 규모와 함께 증가할 수 있습니다.사회와 자연 사이의 인터페이스로서 생태계를 설계하고 사용할 수 있는 기회가 [10]많아짐에 따라 애플리케이션의 폭과 깊이가 증가하고 있으며, 이 분야의 정의에 영향을 미칠 가능성이 높습니다.생태공학의 구현은 낙후된 습지에서 미생물, 어류, 식물 서비스를 통합하여 비료, 꽃, [11]식수 등의 생산물로 인간의 폐수를 처리하는 다세포 욕조 및 온실까지 생태계를 조성 또는 복원하는 데 초점을 맞추고 있다.도시에서의 생태 공학은 UN의 지속 가능한 개발 목표의 목표대로 인간의 건강과 생물 다양성에 대처하기 위해 조경, 도시 계획, 도시 [8]원예와 같은 다른 분야와의 협업에서 빗물 관리와 같은 전체적 프로젝트로 나타났다.농촌 경관에 대한 생태 공학 응용에는 습지[12] 처리와 전통적인 [13]생태 지식을 통한 지역 산림 재생이 포함됩니다.퍼머컬처는 생태공학과는 다른 분야로 등장한 광범위한 응용 사례입니다.David Holmgren은 퍼머컬처 개발에서 Howard Odum의 영향을 인용합니다.

설계 가이드라인, 기능 클래스 및 설계 원칙

생태공학설계는 시스템 생태학과 공학설계의 과정을 결합할 것이다.엔지니어링 설계에는 일반적으로 문제의 공식화(목표), 문제 분석(제약), 대체 솔루션 검색, 대체 솔루션 간의 결정 및 완전한 [14]솔루션의 사양이 포함됩니다.임시 설계 프레임워크는 [15]Matlock 등에 의해 제공되며, 설계 솔루션은 생태학적 시간에 고려된다.대안 중 하나를 선택할 때, 설계는 설계[15] 평가에 생태학적 경제학을 포함해야 하며 생물학적 보존, 사회 [7][8]및 자연에 대한 혜택을 촉진하는 지침 가치 체계를 인정해야 한다.

생태공학은 시스템 생태학을 엔지니어링 설계와 함께 사용하여 사회와 자연 사이의 상호작용에 대한 전체적인 관점을 얻습니다.Howard Odum의 Energy Systems Language(에너지 회로 언어 또는 energese라고도 함)를 사용한 생태계 시뮬레이션은 이 시스템 생태학적 [16]접근방식의 한 예입니다.이 전체적인 모델 개발 및 시뮬레이션은 관심 시스템을 정의하고, 시스템의 경계를 식별하며, 생태계 프로세스를 통해 재생 가능한 자원을 사용하고 지속가능성을 높이는 방법을 식별하기 위해 에너지와 물질이 시스템 내부 및 외부로 이동하는 방법을 도해한다.그것이 설명하는 시스템은 어떤 자극이나 요구에 집합적으로 반응하고 특정한 목적이나 기능을 수행하는 어떤 상호작용이나 상호관계에 의해 연결된 구성요소(즉, 그룹)의 집합이다.생태공학 엔지니어는 시스템 생태학을 이해함으로써 설계 내에 생태계 구성요소와 프로세스를 사용하여 보다 효율적으로 설계하고 재생 에너지와 자원을 활용하여 지속 가능성을 높일 수 있습니다.

Mitsch와 Jorgensen은[3] 생태 공학 설계에 대한 5가지 기능 클래스를 확인했습니다.

  1. 오염 문제를 저감/해결하기 위한 생태계 활용예: 과잉 영양소 및 금속 오염을 여과하기 위한 식물성 정화, 폐수 습지, 빗물 생물 유입
  2. 자원 문제를 해결하기 위해 모방 또는 복사된 생태계.예: 산림 복원, 습지 대체, 캐노피 커버 확장을 위한 가로변 레인 가든 설치 등 주거 및 도시 냉방 최적화
  3. 교란 후 생태계가 복구되었습니다.예: 광산의 복원, 호수 복원, 성숙한 강변 회랑을 가진 수로 수복
  4. 생태계가 생태학적으로 건전한 방식으로 수정되었습니다.예: 판자식성 물고기를 줄이고, 동물성 플랑크톤을 증가시키고, 조류나 식물성 플랑크톤을 소비하고, 물을 맑게 하기 위해 선별적인 목재 수확, 생물 번식 및 포식성 물고기의 도입.
  5. 균형을 파괴하지 않고 이익을 얻기 위해 사용되는 생태계.예: 지속 가능한 농업 생태계, 다종 양식업, 주거용 부동산에 농업 숲 플롯 도입 등 여러 수직 수준에서 일차 생산을 창출한다.

Mitsch와 Jorgensen은[3] 생태 공학에 대한 19가지 설계 원칙을 확인했지만, 모든 것이 하나의 설계에 기여하는 것은 아닙니다.

  1. 생태계 구조와 기능은 시스템의 기능을 강제함으로써 결정됩니다.
  2. 생태계와 생태계의 가용 스토리지에 대한 에너지 투입은 제한되어 있습니다.
  3. 생태계는 개방적이고 분산적인 시스템(에너지, 물질, 엔트로피의 열역학적 균형이 아니라 복잡하고 혼란스러운 구조의 자발적 출현)이다.
  4. 한정된 수의 지배/통제 요소에 주의를 기울이는 것이 오염을 방지하거나 생태계를 복원하는 데 가장 전략적이다.
  5. 생태계는 강력한 가변 입력의 영향을 완화하고 억제하는 일정한 기능을 가지고 있다.
  6. 재활용 경로를 생태계 비율과 일치시키고 오염 효과를 감소시킨다.
  7. 가능한 경우 펄스 시스템 설계
  8. 생태계는 자가 설계 시스템입니다.
  9. 생태계의 프로세스는 환경 관리에서 고려해야 하는 고유한 시간과 공간 규모를 가지고 있다.
  10. 생태계의 자체 설계 능력을 유지하기 위해 생물 다양성을 옹호해야 한다.
  11. 생태계의 전환 구역인 생태계는 세포막만큼이나 중요하다.
  12. 생태계 간 결합은 가능한 한 활용해야 한다.
  13. 생태계의 구성요소는 상호 연결되고 상호 관련되며 네트워크를 형성합니다. 생태계 개발의 직접적 노력과 간접적 노력을 고려하십시오.
  14. 생태계는 발전의 역사를 가지고 있다.
  15. 생태계와 종은 지리적 경계에서 가장 취약합니다.
  16. 생태계는 계층적 시스템이며 더 큰 규모의 환경의 일부입니다.
  17. 물리적 및 생물학적 과정은 상호작용적이며, 물리적 및 생물학적 상호작용을 모두 알고 적절하게 해석하는 것이 중요합니다.
  18. 에코 테크놀로지에는 모든 상호작용 부품과 프로세스를 가능한 한 통합하는 종합적인 접근이 필요합니다.
  19. 생태계의 정보는 구조에 저장됩니다.

Mitsch와 Jorgensen은[3] 에코 엔지니어링 설계를 구현하기 전에 다음과 같은 고려 사항을 확인했습니다.

  • 프로젝트와 관련된 자연의 일부를 결정하는 개념 모델을 작성한다.
  • 프로젝트의 영향과 불확실성을 시뮬레이션하기 위한 컴퓨터 모델을 구현한다.
  • 프로젝트를 최적화하여 불확실성을 줄이고 유익한 영향을 증가시킵니다.

교육과정(대학)

생태공학을 [15]위한 학술 커리큘럼이 제안되었고 전 세계 기관들이 프로그램을 시작하고 있다.이 커리큘럼의 주요 요소는 환경공학, 시스템생태학, 복원생태학, 생태모델링, 정량생태학, 생태공학, 기술선택과목입니다.[17]

이 일련의 과정을 보완하는 것은 물리, 생물, 화학 분야의 전제 조건 과정과 통합 설계 경험입니다.Matlock [15]등에 따르면, 설계는 제약을 식별하고, 생태학적 시간에 해결책을 특성화하며, 설계 평가에 생태학적 경제학을 통합해야 한다.생태공학의 경제성은 습지의 에너지 원리와 낙농장의 영양소 평가를 사용하여 입증되었다.[18]

문학.

  • 하워드 T. Odum(1963), "인간과 생태계", 교외의 숲과 생태에 관한 록우드 회의, Bulletin Connecticut Agric. 스테이션.
  • W.J. Mitsch and S.E. Jørgensen (1989). Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology. New York: John Wiley and Sons.
  • W.J. Mitsch(1993), 생태공학—"지구 생명 유지 시스템과의 협력적 역할"환경과학기술 27:438-445.
  • K. R. Barrett (1999). "Ecological engineering in water resources: The benefits of collaborating with nature". Water International. 24: 182–188. doi:10.1080/02508069908692160.
  • P.C. Kangas (2004). Ecological Engineering: Principles and Practice. Boca Raton, Florida: Lewis Publishers, CRC Press. ISBN 978-1566705998.
  • W.J. Mitsch and S.E. Jørgensen (2004). Ecological Engineering and Ecosystem Restoration. New York: John Wiley and Sons. ISBN 978-0471332640.
  • H.D. van Bohemen (2004), 생태공학 및 토목공학 연구, 박사학위 논문 TU Delft, 네덜란드.
  • D. Masse; J.L. Chotte; E. Scopel (2015). "Ecological engineering for sustainable agriculture in arid and semiarid West African regions". Fiche thématique du CSFD (11): 2.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ W.J. Mitch & S. Jorgensen(1989), "생태공학 입문", 수신: W.J. Mitch 및 S.E. Jorgensen(편집자), 생태공학: 에코테크놀로지 입문John Wiley & Sons(뉴욕), 페이지 3-12
  2. ^ H.T. Odum et al.(1963), 해양생태계공학실험, 텍사스대학 해양과학연구소 간행물, 9:374-403.
  3. ^ a b c d e W.J. Mitsch와 S.E. Jorgensen(2004), "생태공학 및 생태계 복원"John Wiley & Sons(뉴욕)
  4. ^ W.J. Mitsch와 S.E. Jorgensen(1989), "생태공학 입문", W.J. Mitsch와 S.E. Jorgensen(편집자), 생태공학: 에코테크놀로지 입문John Wiley & Sons(뉴욕), 페이지 3-12
  5. ^ W.J. Mitsch(1993) 환경과학 및 기술, 27: 438-45의 "생태공학 - 행성생명유지시스템과의 협력적 역할"
  6. ^ W.J. Mitsch(1996), "생태공학: 엔지니어와 생태학자의 새로운 패러다임", 입력: P.C. Schulze(편집자), "생태적 제약 내 엔지니어링"내셔널 아카데미 프레스, 워싱턴 D.C., 페이지 114-132.
  7. ^ a b W.J. Mitsch & Sörgensen (2003년), "생태공학: 때가 온 분야", 생태공학, 20(5): 363-377.
  8. ^ a b c S.D. 버겐 외(2001), "생태공학 설계원칙", 생태공학, 18:201-210.
  9. ^ K. R. Barrett (1999). "Ecological engineering in water resources: The benefits of collaborating with nature". Water International. 24: 182–188. doi:10.1080/02508069908692160.
  10. ^ 습지센터, 생태공학, 웹텍스트 2007.
  11. ^ N.J. Todd & J. Todd (1994). From Eco-Cities to Living Machines: Principles of Ecological Design. Berkeley: North Atlantic Books. ISBN 978-1556431500.
  12. ^ A.M. 나흘릭과 W.J. 미츠.(2006), "코스타리카 수질 개선을 위한 자유 부유성 대식물이 지배하는 열대 처리 습지", 생태 공학, 28:246-257.
  13. ^ S.A.W. Diemont and others (2006), "Lancandon Maya 산림관리: 토종 수종을 이용한 토양 비옥의 회복" (생태공학, 28:205-212).
  14. ^ E.V. 크릭
  15. ^ a b c d M.D. Matlock and others(2001), "생태공학: 미국에서의 표준화된 커리큘럼과 전문인증을 위한 근거", 생태공학, 17:403-409.
  16. ^ 브라운, M.T. (2004) 한 장의 그림은 천 마디 말보다 가치가 있다: 에너지 시스템 언어와 시뮬레이션.생태 모델링 178(1-2), 83-100.
  17. ^ 디몬트, S.W., T.J. 로렌스, T.A.엔드리니"Envisioning 생태 공학 교육:국제 조사 연구 교육과 프로 Community", 생태 공학, 36(4):570-578, 2010.환경부:10.1016/j.ecoleng.2009.12.004
  18. ^ S.t, 당시. Odum &, JJ델피노(1998년),"생태 경제성 평가 습지 관리의 대안",에서:생태 공학 11시 291-302.
  19. ^ C피사로와 다른 이들의 경제성 평가 Algal 터프 Scrubber 기술의 낙농 Manure식 배수의 치료.생태 공학, 26(12):321-327.

외부 링크

위키 배움터에서 당신과 해당 부서 생태 공학에서 생태 공학에 대해 다른 이들을 가르치더 배울 수 있다.
  • 무엇인가"생태 공학"?Webtext, 생태 공학 그룹, 2007년.
  • 생태 공학 학생 협회 웹 사이트, EESS, 오리건 주립 대학교, 2011년.
  • 하워드 T.에 의해 생태 공학 webtextOdum 센터 습지는 플로리다 대학, 2007년.

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