生态平衡的原理十篇

发布时间:2024-04-26 01:55:44

生态平衡的原理篇1

关键词:惯性动态平衡移动高中化学教学

中学化学中的动态平衡包括:化学平衡、电离平衡及盐类的水解平衡三类平衡。在外界条件改变时动态平衡都要发生移动,正确判断平衡移动方向是学生学习、解决动态平衡问题的一大难题,那么怎样才能让学生学会快速简便地判断动态平衡的移动方向是每位教师都值得探讨和深思的问题。

在教学中,我发现了牛顿第一定律,即惯性定律)与勒夏特列原理有一定的相似性。牛顿的“惯性定律”:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态直到有外力迫使它改变这种状态为止。“勒夏特列原理”,即化学平衡移动原理):如果改变影响平衡移动的一个条件(如温度、浓度、压强等)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。(也就是说如果没有外界条件的改变,那么平衡体系将永远保持它原来的平衡状态。)通过相互对照,我们不难发现“勒夏特列原理”与牛顿的“惯性定律”具有高度一致性,那么如果直接用“惯性”去解释动态平衡的移动,就会让学生对本感深奥的化学问题突然变得通俗易懂,再不会被“向左”还是“向右”(“正向”还是“逆向”)移动的问题搅得焦头烂额。因为对于“惯性”(物质保持原来状态的性质)一词,同学们从八年级就已经熟悉,譬如“静止的车突然往前行,人往后倒”的道理人人都懂是由于惯性的原因。事实上,处于动态平衡中的所有粒子也存在惯性,那么我们将这个人人都懂的道理应用于陌生的动态平衡分析,会让学生很快理解并掌握,下面我通过实例分别用惯性分析化学平衡、电离平衡及盐类水解平衡的移动。

2.温度

如果外界升高温度,平衡体系就向降低温度(吸热)的方向移动从而减小改变程度。由于合成氨反应是放热反应,因此升高温度化学平衡就向逆反应方向移动。反之,降低温度化学平衡向放热的方向移动以减小改变程度。

3.压强

生态平衡的原理篇2

【关键词】阴阳;氧化还原态;平衡;内稳态

中医学是我国的传统医学,在几千年的实践中被继承发展;西医学是西方近代医学,在世界医学中占主导地位。二者都为人类生存发展起到了不可磨灭的作用,都是世界文明的宝贵财富。如何中为西用,西为中融一直是中国乃至世界医学者们探讨的热门话题。作者在长期的思考和探索中发现中医阴阳理论和西医氧化还原态(Redoxstatus)平衡有着大量的联系,试图从中找到中西医的结合点,从而为中西医结合开辟一条新的思路。中医阴阳理论渊远流长、博大精深,氧化还原态平衡则又客观存在、涉足尚浅,探讨二者的关系是以现代医学之“锹”,掘祖国传统医学宝库之“门”,探讨中西医结合的物质基础。本文主要从四个方面进行阐述。

1中医阴阳平衡

中医阴阳学说,是整个中医学理论的基础与核心。“阴阳者,天地之大理”(《管子·四时》)。它是由中国古代朴素的唯物主义哲学发展而来。中医学阴阳的概念是对自然界相互关联的某些事物或现象对立双方属性的概括。按照《易经》上说,凡是向阳光的、外向的、明亮的、上升的、温热的都属于阳;凡是背向阳光的、内守的、阴暗的、下降的、寒凉的都属于阴;体表为阳,内脏为阴;六腑为阳,五脏为阴;气为阳,血为阴,而且阴阳是时刻运动变化着的。人体各种生理病理变化都是阴阳运动变化的结果。但是,阴阳运动变化最根本的在于平衡。正所谓“阴平阳秘,精神乃治”(《黄帝内经》)。人体脏腑及各组织器官,虽然功能各不相同,但彼此间却是密切联系,相互影响,既存在对立,也具有统一。只有保持各种功能之间对立与统一的协调平衡状态,才能实现人体阴阳平衡,也只有阴阳平衡,才能维持生命活动的正常。

阴阳学说是中医的基本理论,中医用阴阳学说阐明生命的起源和本质、人体的生理功能、病理变化、疾病的诊断和防治的根本规律。阴阳学说贯穿于中医的理、法、方、药,长期以来,一直有效地指导着中医临床实践。但阴阳又是一个相当抽象的属性概念,使局外人很难理解,这极大地妨碍了中医的国际化进程,同时也一定程度上阻碍了中医理论的进步。为此,国内外都对阴阳学说的现代化和客观化作了大量的研究,巳经涉及了内分泌系统、植物神经系统、免疫系统、受体、细胞信号转导系统、离子泵、能量代谢、甚至基因水平的变化等等,几乎包括了现代医学的各个领域和最新进展,但迄今为止,尚无一项(或几项)已知的客观指标能有效地反应出阴阳的主要内涵,并能对人体的阴阳状态作出满意的判别。虽然有许多客观指标与机体的阴阳状态有相当密切的关系,如下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的功能状态,交感-肾上腺髓质轴的功能状态,垂体-甲状腺轴的功能状态,垂体-性腺轴的功能状态,camp/cGmp的血浆水平与比值,等等,但无一具有“阴阳互根”的基本属性,阴阳的物质基础到底是什么至今不清楚。具体到每一个病人阴阳失衡的判别及其调整,则更受医生个人能力与经验的影响,带有较明显的主观色彩。这些无疑制约着中医的发展和走向世界,这虽然一方面反映阴阳学说的博大内涵,很难用某种单一指标反映阴阳;但另一方面也提示,阴阳学说的某些内涵可能现代医学尚未涉足或涉足甚浅,需要从某些西医学也不尽十分清楚的层面开拓新的思路。因此,对中医阴阳理论的现代化研究一直是人们孜孜追求的目标。

2氧化还原态平衡

机体是一个巨大而复杂的化工厂,其氧化还原反应是体内最基本的化学反应。机体自身在代谢过程中产生大量的活性氧,同时又具有非常强大的防御、拮抗氧化损伤的能力[1]。机体在氧化-抗氧化间维持相对恒定的氧化还原状态,以维持机体的内环境稳定[2]。氧化还原态失衡可以影响到基因的转录,细胞信号的转导,酶和生物大分子的活性,细胞和器官的功能,以及细胞的增殖、分化、凋亡、坏死等许多生理病理过程[3~5]。如果机体活性氧产生过多,超过机体的清除能力,和/或机体抗氧化能力下降,对活性氧的清除不足,导致体内活性氧增多并引起组织细胞氧化损伤的病理过程,则称之为氧化应激[6]。反之,也可造成还原应激[7]。因此,氧化还原是决定细胞生存状态的重要因素,健康的机体应保持一个相对稳定的氧化还原平衡状态。体内主要的氧化还原对是谷胱甘肽还原型/氧化型(GSSG/GSH)和辅酶Ⅱ(naDpH/naDp+)[8],特别是GSSG/GSH,它是机体的主要内源性氧化-还原调控因子,其-SH和-S-S-间的转换调控着许多生物大分子的活性,被称为“分子开关”[9]。谷胱甘肽在体内含量非常丰富,是机体的主要抗氧化防御机制之一[10];辅酶Ⅱ则是维持谷胱甘肽于还原状态的还原当量提供者,naDpH是机体内生成的基本的抗氧化剂。二者为机体的氧化还原反应提供丰富的物质基础。通过检测谷胱甘肽(glutathione)氧化型/还原型(GSSG/GSH)及其氧化-还原电位和naDp+/naDpH氧化型/还原型及其氧化-还原电位可以了解机体的氧化-还原状态,进而了解其与疾病的关系。

虽然现代生物学正逐步揭开生物体的氧化还原态与许多生命现象的关系,但现代医学尚未真正引入氧化-还原态的概念,基本上多数也局限在关注氧化增强、氧自由基损伤效应的层面,这是一项西医学理论也才刚开始涉足的领域。鉴于氧化-还原反应是机体的最基本生化反应,这一项涉及到从整体到分子水平的氧化-还原平衡可能正是西医学理论尚不十分清晰、而又恰与阴阳平衡最紧密相关的客体。现阶段有关阴阳的研究已有许多涉及氧自由基损伤的内容,但基本上仅关注了氧化增强、氧自由基的损伤效应,如脂过氧化物(Lpo)及其分解产物丙二醛(mDa)的增多,机体抗氧化能力减弱(如超氧化物歧化酶SoD活性、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-px活性降低)等等,皆未涉及到氧化-还原平衡态的问题。而事实上,由于氧化-还原的互根性质,一个物质的氧化必伴另一物的还原,过多的偏离平衡态的氧化或还原的物质终会促进别的物质被氧化或被还原,而自身则被还原或被氧化。这种活跃的氧化-还原反应伴随的电子转移是自由基产生的重要来源。因此,机体的氧化-还原态无论是向氧化过强方向偏移、或是向还原过强方向偏移都会对机体造成损害。而现有关于阴盛阳虚或阳亢阴虚的一些研究报告中,由于尚末关注到氧化-还原平衡的问题,因此报道出了多种证候都为氧化增强、氧自由基损伤的表现,若不引入氧化-还原平衡的概念,则很难理清证候与氧化损伤之间的关系。

再如生物节律,中医理论很早就认识到生物节律与阴阳消长的关系,包括四季节律和昼夜节律,有“春夏呈阳、秋冬呈阴,昼阳夜阴”之说,而阴阳何以与上述节律有关并无解释。而近年来现代生物学的研究发现,机体的氧化-还原态参与昼夜节律的调整。目前认为,整体昼夜节律的主起博点(pacemaker)位于下丘脑的视上核(suprachiasmaticnucleusSCn),其节律的产生主要由一个转录反馈环构成,包括转录因子Clock(或npaS2)和BmaL1基因产物的异二聚体构成激活臂,per和Cry基因的产物构成负臂,激活臂启动负臂基因的转录,同时抑制自身的转录,负臂基因的转录产物又可抑制激活臂的活性,从而形成一个近24小时的振荡周期。而目前发现控制激活臂活性的重要调控因子为naDp+(naD+)/naDpH(naDH)的比值,该氧化-还原对的还原型naDpH(naDH)显著增强激活臂的异二聚体与Dna的结合能力,增强其活性;而氧化型naDp+(naD+)却抑制其活性,这表明,细胞的Redoxstate参与生物节律的调控,则也应参与对阴阳状态的调控。

3中医阴阳平衡与氧化还原态平衡的联系

3.1二者的平衡都是动态的平衡不论是中医阴阳平衡还是西医的氧化还原态平衡,都不是一成不变的,而是一种动态的平衡。中医认为“阴阳平衡,天人相应”为健康。然而,就是这样一个健康的人,他的阴阳在某一时刻也不是完全平衡的。因为受自然界阴阳二气的影响,早晨的阳气相对重些,晚上阴气相对重些。但是,纵观他一天的情况,阴阳是基本平衡的,那么我们就认为此人的机体处于平衡状态。同理,机体的氧化和还原当量在某一时刻也不是完全相等,不差分毫的。只要从整体而言,某一时间范围而言,氧化和还原是大致相等的,我们就可以认为机体的氧化还原是平衡的。

3.2二者都具有“互根”的特点阴阳双方相互依存,互为根本的关系即阴阳互根。阴或阳任何一方都是以其对方的存在作为自己存在的前提和条件,任何一方都不能脱离对方而单独存在,即“无阳则阴无以生,无阴则阳无以化”(《黄帝内经》)。阴阳的互根是阴阳的根本关系之一。除此以外,阴和阳在其作用的发挥上,也是相互依赖的。人体的物质与功能之间,功能属阳,物质属阴,人体功能的发挥,必须以人体的物质为基础;而人体物质的化生及代谢,又离不开人体的功能活动[11]。故《素问·至真要大论》说:“阳在外,阴之使也,阴在内,阳之守也。”而阴阳这种互根的特点,在机体氧化还原态上也有相似的表现。一个物质的氧化必伴有另一物质的还原,过多地偏离平衡态的氧化或还原性物质终会促进别的物质被氧化或被还原,而自身则被还原或被氧化。在GSH/GSSH这对细胞中主要的氧化还原缓冲对中,GSH可清除活性氧,维持生物大分子的巯基活性中心,GSH被氧化为GSSG后,在GSSG还原酶的催化下可被重新还原为GSH,遂可重复利用[12]。又如蛋白质分子中的巯基(-SH)保持还原态是许多蛋白质分子活性的必备条件;但同时,许多蛋白质分子的链内、链间二硫键(-S-S)又是维持其构型的必需结构,对其活性同样必不可少[13]。蛋白质氧化还原机制包括还原形成二硫键的二巯基机制,以及形成混合谷胱甘肽二硫化物的单巯基机制[14~16]。通过巯基(-SH)和二硫键(-S-S-)形式的转换,使蛋白质改变细胞内的氧化还原状态,从而实现对蛋白质功能的调控[17]。由此可见,氧化和还原还必须有一个精细的平衡,氧化与还原处于一个对立的有机体中,没有还原就没有氧化,没有氧化也就无所谓还原,只有这样才能维持机体的健康。

3.3二者从不同角度反映了人体内环境稳态的重要性内环境稳态是指正常机体在神经、体液的调节下,在不断变化的内外环境因素作用下,能够保持各系统机能和代谢的正常进行,维持内环境的相对稳定性。中医虽然没有直接使用“内环境稳态”这一术语,但其阴阳平衡的理论中却处处体现了内环境稳态的作用[18]。中医认为,人体正常生命活动形式,是体内阴阳相对平衡的结果。只有阴阳平衡,才能保障内环境的稳定性,机体才不会被内生和外来的邪气所侵犯,即不会致病。如果阴阳的这种平衡被打破了,人体就失去了防御疾病的基本条件,则会患病。故如《黄帝内经》中指出的那样:“阴平阳秘,精神乃治,阴阳离绝,精神乃绝”。就拿最常见的感冒来说吧。众所周知,感冒具有明显的个体差异性。在相同的外部条件下,有人会患感冒,有人就不会;有人症状重,有人症状轻。之所以会这样,就因为尽管外部条件相同,但是各自机体的阴阳平衡状态不同。如果机体阴阳平衡,肺宣肃功能正常,卫表协调,腠理致密,则不会患病,或患病后症状较轻;反之,则会患病,或患病较重。由此可见阴阳平衡在保持内环境稳定,维持人体正常生命活动的重要性。

而机体氧化还原态平衡本身就是人体内环境稳定的内容之一。人体内环境的稳定,包括酸碱平衡,水、电解质,体温的相对恒定等以外,还包括了氧化还原态平衡。机体从外界摄入体内的各种物质,都必须经过消化吸收才能被人体所利用。但是,人体并非直接利用这些物质,而是通过一系列复杂的生物化学转化,才能利用它们。比如红细胞的主要成分之一铁离子,就必须是亚铁离子(Fe2+)才能参与红细胞的构成,而铁离子(Fe3+)是不能参与红细胞构成的。但是,机体从外界获取的大多数都是Fe3+,这就要求Fe3+必须参与氧化还原反应,通过被氧化,还原成亚Fe2+从而合成足够多的红细胞。因此,就必须保证铁离子(Fe3+)和亚铁离子(Fe2+)之间质和量的平衡,保持内环境的稳定状态,不然就会出现贫血。反之,如果氧化还原态失去平衡,那么内环境稳态也会遭到破坏。

4中医阴阳平衡与氧化还原态平衡的区别

虽然中医阴阳平衡与氧化还原态平衡有许多联系,但两者仍有区别,不能将两者完全等同起来。因为中医的阴阳是一个抽象的概念,是对具体事物及现象本质属性的概括。阴或阳不能代表某一具体事物或现象,不能与实物划等号。只能说某一事物或现象属于阴或阳,但不能说某一事物或现象是阴或阳。《灵枢·阴阳系日月》指出:“且夫阴阳者,有名而无形”。由此,离开了具体的事物或现象,阴阳也失去了其哲学意义。与之相反,机体氧化还原态是一个具体的概念,有着具体的内容甚至数值。GSSG/GSH和naDp+/naDpH比值是监测氧化还原态的良好指标,在一定程度上代表细胞的氧化还原状态[19]。研究显示血中GSH和GSSG可用来反映机体氧化还原内稳态的改变[20]。

选择GSH/GSSG是因为该氧化还原对是机体的主要内源性氧化-还原态调控因子,-SH(还原态)和-S-S-(氧化态)间的转换调控着许多生物大分子的活性,包括酶活性的调控、基因转录表达的调控等。是目前已知的、反映机体氧化-还原态的最佳指标。选择naDpH/naDp+是因为该氧化还原对是维持GSH/GSSG平衡的关键因素,GSH的消耗须由naDpH递氢、经GSH还原酶(GSHreductase)催化重新生成。反应式如下:GSSG+naDpH+H+GSHreductase2GSH+naDp+,GSH遂可重复利用。

检测出这两者在机体中的含量,通过统计学分析得出二者正常值和异常值范围,将之与健康人群和临床上各种阴阳失衡病人的氧化-还原态相同指标进行比较,基于二者有多方面联系的理论基础上进行科学数据分析,得出阴阳平衡态与氧化-还原态之间的相关、因果关系,这在技术上是可行的。

综上所述,中医阴阳平衡和机体氧化还原态平衡有着许多共同点,我们可以利用机体氧化还原态的实验室检测指标与相应机体的阴阳状况作出相关分析和因果分析,期望能从中找出联系,用氧化还原态指标来表示机体阴阳状态,从而对中医理论客观化,阴阳本质的认识,中医诊断、治疗及药物研究等都具有重要价值。

参考文献

[1]Janiszewskim,pedroma,SchefferRC,etal.inhibitionofvascularnaDH/naDpHoxidaseactivitybythiolreagents:lackofcorrelationwithcellularglutathioneredoxstatus[J].FreeRadicBiolmed,2000,29(9):889.

[2]GalleJ.atherosclerosisandacteritis:implicationsfortherapyofcardiovasculardisease[J].Herz,2004,29(1):4.

[3]JonesDp,VionC,modyJr,etal.Redoxanalysisofhumanplasmaallowsseparationofpro-oxidanteventsofagingfromdeclineinantioxidantdefenses[J].FreeRadicBiolmed,2002,33:1290.

[4]Cargnonia,CeconiC,GaiaG,etal.Celluarthiolsredoxstatus:aswitchfornF-KappaBactivationduringmyocardialpost-ischaemicreperfusion[J].molCellCardiol,2002,34(8):997.

[5]KumarasamyS,Selvaraja,namasivayamn.evidenceofoxidativestressinthecirculationofovariancancerpatients[J].ClinicaChimicaacta,2004,339(1):27.

[6]LehouxS,tedguia.Cellularmechanicsandgeneexpressioninbloodvessels[J].JBiomech,2003,36(5):631.

[7]Kuppusamyp,LiH,ilangovanG,etal.noninvasiveimagingoftumorredoxstatusanditsmodificationbytissueglutathionelevels[J].CancerRes,2002,62(1):307.

[8]tsaiJY,ChouCJ,ChenCF,etal.antioxidantactivityofpiperlactamS:preventionofcopper-inducedLDLperoxidationandameliorationoffreeradical-inducedoxidativestressofendothelialcells[J].plantemedica,2003,69(1):3.

[9]philipJH,Disulfidebondsasseitchesforproteinfunction[J].trendinBiochemicalSciences,2003,28(4):210.

[10]nemethi,BodaD,BloodglutathioneredoxrationasaparameterofoxidativestressinprematureinfantswithiRDS[J].FreeRadicBiolmed,1994,16:347.

[11]张家锡.中医学基础[m].上海:上海科学技术出版社,2001:15.

[12]黄彦生,王树人,智艳芳,等.血脂康胶囊对冠心病患者血管内皮功能及氧化还原态的影响[J].中西医结合学报,2006,4(3):251.

[13]nemethi,orvosH,BodaD.Bloodgiutathioneredoxstatusingestationalhypertension[J].FreeradicBiolmed,2001,30(7):715.

[14]prinzwa,aslundF,Holmgrena,etal.theroleofthethioredoxinandglutaredoxinpathwaysinreducingproteindisulfidebondsintheescherichiacolicytoplasm.JBiolChem,1997,272:15661.

[15]Holmgrena.thioedoxinandglutaredoxinsystems[J].JBiolChem,1989,264:13963.

[16]BushwellerJH,aslundF,wuthrichK,Holmgrena.Structuralandfunctionalcharacterizationofthemutantescherichiacoliglutaredoxinanditsmixeddisulfidewithglutathone[J].Biochemistry,1992,31:9288.

[17]BuchananBB,BalmerY.Redoxregulation:abroadeninghorizon[J].annuRevplantBiol,2005,56:187.

[18]赵淑兰.内环境稳态与阴阳平衡浅识[J].国医论坛,2007,22(4):51.

生态平衡的原理篇3

1.平衡状态

物体受到几个力的作用,处于静止状态或匀速直线运动状态,我们就说物体处于平衡状态.使物体处于平衡状态的几个力称做平衡力.当物体在两个力的作用下处下平衡状态时,就称做二力平衡.

2.二力平衡的条件

当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上时,两个力才能平衡.这就是二力平衡的条件.可简记为:同体、等值、反向、共线.

3.牛顿第一定律

牛顿第一定律的内容是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态.牛顿第一定律不是一个实验结论,也不能直接用实验来验证,它仅是在大量实验基础上的一个科学推理结论,但它是正确的结论.

4.惯性

原来静止的物体具有保持静止状态的性质,原来运动的物体具有保持匀速直线运动状态的性质,我们将物体具有保持运动状态不变的性质称为惯性.一切物体都具有惯性.不管物体是固体、液体还是气体,也不管物体是运动还是静止,不管受不受力,都具有惯性,它是自然界中一切物体的固有属性.

5.力的作用效果

力的作用效果:①使物体发生形变;②使物体的运动状态改变.当物体发生形变或运动状态发生改变时,可以判断物体受到了力的作用.

6.力与运动的关系

力不是维持物体运动的原因,力是使物体运动状态发生改变的原因.如果物体受到的几个力不能平衡(此时物体受到的几个力称为非平衡力),它的运动状态就要发生改变.

二、重、难点剖析

1.判断物体受到的力是否是平衡力

我们可以根据物体的运动状态判定:若物体在力的作用下,保持静止状态或匀速直线运动状态(与速度大小无关),则物体受到的力一定是平衡力.也可以根据平衡条件判定:若物体受到的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,则这两个力一定是平衡力.

2.如何理解牛顿第一定律

对牛顿第一定律的理解应突出以下关键字词:①“一切”表示宇宙间所有物体,说明该定律对于所有物体都是普遍适用的,不是特殊现象;②“没有受到力的作用”是指该物体没有受到任何力的作用,这是一种理想化的情况,实际上,不受任何力作用的物体是不存在的.但是我们可以这样理解:受平衡力的作用效果等效于物体不受任何力作用时的作用效果;③“或”:表示“二者居其一”.即原来运动的保持匀速直线运动状态,原来静止的保持静止状态.

3.力与运动的关系

牛顿第一定律揭示了力与运动的关系,即力不是维持物体运动状态的原因,而力是改变物体运动状态的原因.即物体的运动状态发生改变时,物体一定受到力的作用.物体不受力时,物体的运动状态保持不变.

三、易错点扫描

1.区别“相互作用的二力”与“二力平衡”

两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,作用在一条直线上,分别作用在两个物体上.二力平衡的两个力也是大小相等、方向相反,且作用在一条直线上.但二力平衡的两个力只作用在同一物体上.因此,不能将物体间相互作用的力与二力平衡混为一谈.

2.认识物体的惯性

惯性的大小只与质量大小有关(质量越大,惯性越大),与物体运动状态及是否受力无关.惯性不是力,不能说“受到惯性作用”.

四、典型例题放送

例1如图所示,有一碗静止在水平桌面上,以下属于一对平衡力的是().

a.碗受到的重力与碗对桌面的压力

B.碗对桌面的压力与桌面对碗的支持力

C.碗受到的重力与桌面对碗的支持力

D.碗受到的重力与桌子受到的重力

解析选项B中两个力是一对相互作用力.相互平衡的两个力不仅大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,而且两个力应该同时作用在同一个物体上,即受力物体应是相同的.因此该题中桌面对碗的支持力与碗的重力互为一对平衡力,受力物体是碗.

答案C.

例2在无风的天气里,从水平匀速向右飞行的飞机上先后落下三包货物,若不计空气阻力,在地面上的人看到这三包货物下落过程中,在空中排列的情况应该是图中的().

解析货物从飞机上落下前,与飞机一起水平向右匀速飞行,具有向前的速度,货物从飞机上先后落下后,由于无风,又不计空气阻力,因此水平方向上没有受到力的作用,由于货物具有惯性而在水平方向上保持匀速直线运动状态,即三包货物沿水平方向和飞机具有相同的速度,在水平方向上通过的路程相等.由于重力的作用,先落下的在最下面.故C是正确的.

答案C.

例3我国现在生产的轿车都具有多项安全配置,即使有突发事件发生也能起到保护作用,如图所示.

(1)请你分析说明此轿车中“头枕”起了什么作用.

(2)除了安全带以外,轿车还有一种安全装置,即使在发生严重碰撞时,也能对人起到保护作用,这个安全装置是什么?

生态平衡的原理篇4

【关键词】体育教育;生态平衡;相关问题;研究

王忠武教授在他的专著《当代中国社会发展方法论》一书指出:“教育生态大体上可以看作是教育系统内部诸要素之间的交互作用及其外部环境之间的物质、能量和信息交换的关系,而教育生态平衡则主要是指教育系统的综合平衡、运行高效、功能优异及其与社会环境的良好协调。”体育教育作为高等院校体育教学的重要组成部分,必须遵循学校体育协调发展的规律和要求,保持必要的体育教育的生态平衡。

一、关于教育生态平衡的概念及其基本原理

1935年英国植物生态学家谭斯利于首次提出“生态平衡”的概念。它是指一定时间内生态系统中的生物与环境之间、生物各个种群之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,使它们相互间达到高度适应、协调和统一的状态。当能量流动、物质循环、信息传递都处于生态系统可自我调节的范围内,则生态系统良性发展,如果说生态系统受到外界的干扰因素过多,超过了生态系统自我调节的能力范围内,就会引起生态失衡,破坏生态系统良性发展的趋势。这种生态平衡的理念引入教育界同样适用,教育生态平衡就是指在一定时间内,教育生态系统内容各个环节、要素、部分,通过能量流动、物质循环和信息传递,相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。掌握这一概念,对于我们处理教育生态系统中的重要要素,如教育者、受教育者、资金、场地、硬件设备等等,如何处理相互之间的平衡问题,以推动教育更好的协调发展。

当教育生态处于平衡状态下,教育生态系统内容的各要素、结构和功能都能处于相对稳定的状态,但这并不意味着为了保持教育生态系统的平衡而阻止教育的发展。教育生态系统各因素的发展也要遵循物质运动的一般规律,也要遵循运动和平衡的统一。当教育生态系统中某一构成要素发生变化时,势必会引起教育生态系统暂时的失衡,这时需要教育生态系统进行自我调节,使变动的成分在一定的范围内与其他因素相协调,或者是其他因素发生变化与变动的因素相协调以确保整个系统的平衡。而教育生态系统的自我调节,多是在人为的有益影响下进行,从平衡到不平衡再到新的平衡,如此循环往复,螺旋上升,推动了教育生态平衡整体和各组成部分的发展与进化。

二、关于体育教育生态平衡的概念及其基本原理

体育教育是高校教学的一个重要组成部分,担负着提高全民族科学文化素质的重大历史使命。高校体育教育是培养德、智、体全面发展的现代化建设合格人才的重要方面。体育教育生态平衡同教育生态平衡的理念一样,我们也可以认为是在一定的时间内,休育教育系统内各个结构和功能,通过能量流动、物质循环和信息传递,相互之间的达到高度适应、协调和统一的状态。当体育教育生态系统处于平衡的状态时,其结构与功能处于综合平衡、运行高效的良好状态。

体育教育生态系统的基本原理,也是一个平衡到不平衡再到平衡的发展过程。高校体育教育生态系统作为一个开放的系统,其内部不断进行着物质与能量的交换,当社会上的物力、信息、人力、财力等涌入体育教育生态系统时候,势必会引起暂时的不平衡,这时体育教育生态系统在人为的有益影响下,进行着自我调节,也就是诸如教学、体育场地(馆)、器材、体育教材、师资等方面的调整,以达到新的系统平衡,在这一个循环的过程中,促进了体育教学的发展,进而向社会输出更多的高等人才,体育技术与技能、体育知识、体育观念等等。正是这种由平衡到不平衡到新的平衡的反复过程,才推动了整个体育教育生态系统和各组成部分的进化和发展。

生态平衡的原理篇5

一、等效平衡的原理及实质

由于化学平衡状态的建立与条件有关,而与建立平衡状态的途径无关。所以对于同一可逆反应,当起始投料方式不同时,在相同的反应条件(等温等容或等温等压)下,无论从正反应开始还是从逆反应开始,或者从相应的反应中间某一时刻开始,经过足够的时间,达到化学平衡状态后,各组份的“含量对应相等”,此即等效平衡原理。显然“含量对应相等”指的是达到平衡时各组份的“物质的量分数、气体体积分数”等对应相等,这就是等效平衡原理的实质所在。

二、等效平衡的类型及应用

根据形成平衡的条件,可将等效平衡分为等温等容下的等效平衡、等温等压下的等效平衡和等温两边气体分子数相等的等效平衡。

1.等温等容下的等效平衡

在等温等容下,对于任何一个可逆反应,不论以何种方式投料,只要转化到与原始投料方式相同的物质上时,能与之“对应相等”,则可建立等效平衡,若不“对应相等”,则不是等效平衡。

举例如下:

在一定温度下,把2molSo2和1molo2通入一个容积固定的密闭容器中,发生如下反应:2So2+o2=2So3,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入So2、o2和So3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同,请填写下列空白:

(1)若a=0,b=0,则c=________;

(2)若a=0.5,则b=________,c=________;

(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):________________。

解:根据等温等容下的等效平衡原理,

(1)a=0,b=0得c=2;

(2)a=0.5得c=1.5,b=0.25;

(3)a+c=2;b+c/2=1。

2.等温等压下的等效平衡

在等温等压下,对于任意可逆反应,不论以何种方式投料,只要转化到与原始投料方式相同的物质上时,能与之“对应成比例”,则可建立等效平衡,若不“对应成比例”,则不是等效平衡。

举例如下:

在一个装有催化剂的容积可变的密闭容器中,保持一定温度和压强,进行如下反应:n2+3H2=2nH3,已知加入1moln2和4molH2时,保持平衡时各组份的体积分数不变,对下列编号①~③的状态,填写表中的空白。

解:根据等温等压下的等效平衡原理,对于可逆反应n2+3H2=2nH3,当n(nH3)=0时,只要n(n2)/n(H2)=1/4时,所有的平衡都是等效平衡,所以:

①令平衡时n(nH3)=x,则1/1.5=a/x,得x=1.5amol;

②令n(n2)=x,n(H2)=y,由于n(nH3)=1mol,此状态相当于起始时,n(n2)=(x+0.5)mol,n(H2)=(y+1.5)mol,n(nH3)=0mol,所以有1/(0.5+x)=4/(y+1.5)=a/0.5a,得x=0mol;y=0.5mol;

③令n(nH3)=x,此状态相当于起始时,n(n2)=(m+x/2)mol,n(H2)=(n+3x/2)mol,n(nH3)=0mol,所以有(m+x/2)/(n+3x/2)=1/4,得x=2(n-4m)mol。

令平衡时n(nH3)=y,则1/(m+x/2)=1/[m+2(n-4m)/2]=a/y,得y=a(n-3m)mol。

3.温度一定,两边气体分子数相等的等效平衡

对于反应前后气体体积不变的可逆反应,只要温度一定,不管是体积一定还是压强一定,只要把反应混合物中各物质转化到与原始投料方式相同的物质上时,能与之“对应成比例”,则可建立等效平衡,若不“对应成比例”,则不是等效平衡。

生态平衡的原理篇6

1林业局概况

内蒙古莫尔道嘎森工局是隶属于内蒙古大兴安岭林业管理局的国家大型二档森林工业企业,行政隶属呼伦贝尔盟额尔古纳市,年木材生产能力为27.2万m3商品材。莫尔道嘎林业局地区属于大兴安岭山地寒温湿润林业气候区,并具有大陆性季风气候的某些特征。受西伯利亚冷空气影响,寒冷干燥,夏季湿热短促,温暖湿润。地理位置东经120°00′20″~121°19′20″,北纬51°03′15″~52°08′08″,东西宽92km,西北长120km。北与奇乾林业局毗邻,东靠满归、阿龙山、金河林业局,南与得耳布尔林业局接壤,西与吉拉林林业局相连,西北以额尔古纳河为界,与俄罗斯隔河相望。在莫局施业区内蕴藏着丰富的自然资源,施业区植物区系以东西伯利亚植物区系为主,资源为蒙古植物区系,森林资源极为丰富。莫尔道嘎林业局采用先进的工业技术机械化作业,达到采、集、装、运、贮、供销相互配套的格局,商品材年产量达到27.2万m3。全局营林生产基本实现机械化作业,年生产能力更新造林达0.13万hm2;天然幼、中林抚育达1.33万hm2。林产工业,先后开发了板方材、地板砖、单板、抽屉板、卫生筷子、木棒、细木工板、指接集成材、本笔文具、雪糕把、装饰条等多种产品。

莫尔道嘎林业局是内蒙古大兴安岭林管局主伐局中的一个开发较晚、资源较好的大型森工企业,也是林区上缴利润大户。从建局开始每年需大量采伐森林,而且随着森林采伐技术的发展使人类生产木材能力不断增强,这就使得人类对森林资源索取速度加快,这种单纯适应增长的技术体系,并由此产生的人类社会经济活动,其一方面在一定时间内形成前所未有的生产力水平,提高了人类的生活质量;另一方面是资源消耗加快,消耗结构不合理,人类社会经济活动负影响加剧,而恢复生态平衡技术却严重滞后,从而导致生态系统的功能失调。而且随着莫尔道嘎地区人口增长呈上升的趋势,造成人口和经济增长对资源消耗的压力有增无减,资源稀缺度将增大。与此同时,由于森林资源的日渐减少,莫尔道嘎地区生态环境出现了恶化,在莫尔道嘎地区从未出现的沙尘暴已开始光顾此地区,莫尔道嘎河和激流河的鱼类数量明显减少,近几年,水灾和旱灾现象明显增加。综上所述,如不及时调整产品产业结构和经营发展战略,二三十年后势必重蹈“两危”之覆辙。所以,对莫尔道嘎地区乃至整个林区必须实现生态平衡和经济平衡的良好统一。而实现生态经济平衡的首要条件是较好地控制人口的增长,逐步减缓人口增长对生态经济系统的巨大压力,这就要求我们必须树立生态经济适度人口的观念,生态经济适度人口的本质就是要把握人口增长与经济发展、资源供给、生态环境承载能力之间的相互制约关系,确定人口规模,改善人口结构,提高人口素质,这是实现生态经济平衡的重要环节。其次,充分认识资源的稀缺性,把保护资源和合理利用资源有机结合起来,促进资源集体化利用,集体利用方式主要是高度重视科技资源、信息资源得到合理利用,并科学合理地进行森林资源综合利用以及科学合理地利用人力、物力等资源。这就形成了对自然资源和社会资源集体化利用。从而不断提高产出投入水平,降低资源消耗,充分合理地利用有限的资源为生态经济系统的良性循环创造必要的条件。最后,应充分认识环境容量及其净化能力的有限性,必须加大控制环境污染的力度,不断提高环境质量。

2客观生态环境平衡应遵循的原则

2.1双重目标原则

生态环境平衡必须坚持生态平衡与经济平衡双重目标相统一的原则,这是由生态经济平衡本质特征所决定的,在生态平衡这一有机统一体中,生态平衡是基础,经济平衡是主导,二者相辅相成,缺一不可,如果只强调生态平衡,而忽略经济平衡,引起社会总供给与社会总需求失衡,生态经济平衡不可能实现;如果片面强调经济平衡,特别是在社会总需求日益扩张的情况下,就会因资源稀缺性、环境容量及净化能力有限的影响,降低生态目标,基至导致生态系统恶性化循环,使生态平衡受到破坏,生态经济系统运行与生态平衡这一必要的客观基础和生态经济平衡也不能实现,所以,生态平衡与经济平衡双重目标相统一,才能在提高生态质量的同时,满足经济日益增长的需求。

2.2综合效益原则

就是指生态经济平衡必须坚持生态效益、经济效益和社会效益相结合的原则。长期以来,我们便重于追求经济效益而忽略生态效益和社会效益,这是只顾眼前利益、局部利益而不顾长远利益、全局利益的短视作为,事实证明是行不通的,任何强调效益单一性的做法都会对生态经济平衡造成严重的负面影响。只有坚持生态效益、经济效益、社会效益的有机统一,才能实现生态经济平衡。

2.3优化结构原则

生态经济结构是具有立体网络结构的复杂机构,由生态要素和经济要素复合而成,生态经济系统的结构和功能是相互统一的整体,即结构是功能的基础,功能是在一定结构基础上才能发挥作用,结构优化是功能正常和高效发挥的根本保证,只有这样,才能充分合理地利用生态经济要素,促进生态与经济协调发展,生态经济结构优化对实现生态经济平衡具有极其重要的意义。

2.4强化管理原则

生态经济管理是实现生态经济平衡的重要环节。从经济上、法律上、行政上约束人的行为,充分发挥管理在维护、建设生态经济平衡中作用,从而促进生态与经济协调发展,保证生态经济系统处于良性循环状态,实现生态平衡。

3经营模式转变途径

目前,莫尔道嘎地区林业生产还未脱离传统林业经营模式,如何把现有林业经营转向生态林业生产,其基本途径如下:

3.1正确把握生态与经济二者的关系

把现有经营建立在生态平衡的基础上,在生态平衡基础上经营现有林,必须正确处理保持生态平衡与开发自然资源的关系,关键在于科学地采伐与更新方式以及相应的营林措施。莫尔道嘎局在对现有森林资源管理采取如下措施:一是本着生态优先的原则,重点保护林业局的现有天然林资源,通过实施森林分类经营,大幅度调减木材产量,积极开发利用林下资源,妥善安置富余人员,逐步提高林区人民生活水平,实现林区经济和社会的可持续发展。二是选择合理的采伐作业方式,主要以低强度的择伐为主,逐年减少高强度的皆伐作业面积。在生产中严格按规程要求作业,做到不超计划、不超采伐限额、不超强度的三不超原则。三是加快更新造林步伐,林业局已成立了30个专业营林队,配备了营林设备,全力开展更新造林和中幼林抚育。四是在防治森林病虫害中,不断强化森林病防站职能,采用国内先进方式灭虫、灭鼠,认真贯彻了“预防为主,综合防治”的方针,有效地保护了森林。五是在制定自然资源开发利用计划时,优先考虑制定保护自然资源和生态环境的措施,做到开发与保护同步进行。#p#分页标题#e#

3.2强化森林资源管理,合理开发利用资源,促进森林资源增长

一是严格按照《森林法》、《森林法实施条例》和国家有关林业法律、法规,保护管理好这片资源。二是林业局资源管理部门与森林公安局联合出击,严厉打击破坏森林资源的违法犯罪行为。在春冬木材生产季节,林业局都要组织资源管理部门与森林公安局进行昼夜巡护,设置举报电话,严厉打击破坏森林资源、偷拉私运、乱捕乱猎等违法犯罪行为。三是加强野生动植物资源管理。四是认真组织开展森林资源管理的舆论宣传。进一步加强对全局广大职工群众的宣传教育,使大家更加了解森林资源管理的重要性。

生态平衡的原理篇7

关键词:高中化学;化学平衡;教学难点;策略;探究

【中图分类号】G633.8【文献标识码】B【文章编号】1671-8437(2015)02-0039-01

在高中阶段的化学教学中,化学平衡部分可谓是教学的重点和难点,很多同学都存在不能准确判断平衡移动方向以及无法准确判断化学反应是否到达平衡状态的问题。因此,在进行化学平衡这部分的教学过程中,教师要紧抓化学反应移动方向以及平衡状态判断两个难点,使用适当的策略让学生能够准确迅速地判断,提升教学质量。

1化学反应平衡教学难点及常用判断方法

在高中化学平衡的判断中,学生学习的难点在于不能熟练的掌握判断方法,在进行判断时使用方法错乱,在应用相应原理时不能全面考虑应用条件。高中阶段的化学平衡移动方向判断经常使用的方法有三种分别是勒夏特列原理、碰撞理论以及浓度熵规则,这三种方法的概念在课本中有详细的介绍,下面举一例说明如何使用这三种方法化学平衡的判断。

例1在体积密闭的容器中,正在发生n2(g)+3H2(g)?葑2nH3(g),待此反应到达平衡状态时,在密闭容器中通入部分氢气,此时,容器中的反应该如移动,各化学物质的浓度如何变化?

首先,我们利用勒夏特列原理进行分析,当加入氢气时,反应必然朝着减弱这种变化的方向移动,所以,此时反应向着正方向移动,容器体积不变氢气反应必然消耗一定的氮气,因此,n2(g)浓度减小,反应生成了部分nH3(g),因此,nH3(g)浓度增加,虽然反应朝着减弱这种变化的方向移动,但是不能将加入的氢气完全反应掉,因此,H2(g)浓度增加。勒夏特列原理在高中阶段的化学平衡判断中起到了重要的作用,使用也最为频繁,因此,教师在教学过程中要注重此种方法的教学,从定义、使用条件以及判断方法等方面入手,使学生准确判断。浓度熵原理的应用频率仅次于勒夏特列原理,此种方法适用于表象不明显,但是存在数据或者可判断数据变化的化学平衡类题目,例如,存在一个反应aa+bB?葑cC+dD,当反应到达平衡状态的时候,可知存在常数K=〔C〕c〔D〕d/〔a〕a〔B〕b,此常数保持不变,此时反应处在平衡状态。浓度熵的表达式为Q=〔C〕c〔D〕d/〔a〕a〔B〕b,当化学反应条件或者化学物质的量增加或者减少时,Q的值就会发生相应的变化,当QK时,反应就向逆方向移动,最后达到平衡状态,浓度熵属于定量的判断,但在某些情况下也可活用,用于定性的判断。

碰撞理论也较为常用,主要是通过定性判断反应两方的碰撞频率,通过碰撞的频率来判断化学反应平衡移动的方向。以本题为例,在密闭容器中加入部分氢气,导致氢气与氮气、氨气的碰撞频率增加,但是氢气与氨气不发生反应,因此,反应朝着生成氨气的方向移动,并且还可以判断出,反应到达平衡时,可逆反应的速率大于原反应速率。

2高中化学平衡判断教学策略

化学反应平衡的判断虽然复杂,但并不是没有规律可循,教师在教学的过程中要指导学生寻找化学平衡类题目的规律,根据题目中的标志使用不同的方法进行准确而快速的判定,例如遇到某题增加反应物或生成物的量,学生立刻想到勒夏特列原理,出现较多的数据,且前后数据发生变化,考虑使用浓度熵原理;遇到化学反应平衡速率变化时,立刻想到利用碰撞理论。在学校考试或者高考中,化学平衡类题目并非上例那样简单,需要学生将多种方法进行综合,灵活判断。同时,教师要在教学中不断敦促学生养成严谨的习惯,在读题时将重要的条件作出标记,判断之前认真思考是否符合应用条件等,下面试举例说明。

例2在某温度时,一个密闭的容器内存在X、Y、Z三种气体,其浓度随时间的变化如图1所示,当反应到达平衡状态时,其他的条件不发生改变,改变反应的温度,其中Y气体的体积分数随时间的变化如图2所示,那么根据以上条件,下面结论正确的是()。

图1图2

该反应的方程式为:X(g)+3Y(g)?圳2Z(g),且H>0。

若保持其他条件不变,提升环境温度,则正逆反应速率都加快,但X的转化率降低。

若在反应平衡后,保持其他条件不变,减小容器的体积,则反应朝着逆方向移动。

生态平衡的原理篇8

关键词:化学平衡原理平衡的移动影响因素

中图分类号:o6文献标识码:a文章编号:

化学平衡是高中阶段学习的重点,也是难点,在高中化学的新教材里必修2、选修2、选修4里均有涉及,虽然难易程度不同,涉及范围、层次不同,但不难看出化学平衡原理的重要性,因此掌握好这部分知识,对于我们学好化学是非常有利也是非常必要的。

化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。它是无数先辈们前赴后继不断研究,不断完善的结果,是先辈们心血的结晶。

19世纪50-60年代,热力学的基本规律已明确起来,丹麦人汤姆生和贝特罗作出了巨大贡献,初步产生了“自由焓”的概念。19世纪60-80年代,霍斯特曼、勒夏特列和范霍夫在这一方面也有了更深一步的理解;1874年和1879年,穆迪埃和罗宾也分别提出了这样的原理。穆迪埃提出,压力的增加,有利于体积相应减少的反应发生。在这之后,勒夏特列又进一步普遍地阐释了这一原理。吉布斯,美国人洛易斯等将这一理论逐步完善,成熟。

要了解化学平衡就必须先要了解什么是可逆反应,例如对于反应

2So2+o22So3来说,在同一条件下,反应既可以正向进行,又可以逆向进行的就称为可逆反应。但需注意这样几个问题:

(1)、反应物和生成物必须同时存在于同一体系中,而且反应条件相同,正、逆反应都能自动进行;

(2)、正、逆反应是相对的,不是绝对的,通常把向右的反应称为正反应,向左的反应称为逆反应;

(3)、任何可逆反应,在正反应进行的同时,逆反应也在进行;

(4)、一般意义上的可逆反应不能进行到底,也就是说,任何物质的物质的量都不可能为0。

化学平衡是化学反应的一种特殊状态,可以概括为“逆”“动”“等”“定”“同”“变”6个字

(1)逆:研究的对象必须是可逆反应。

(2)动:化学平衡的动态平衡,即当反应达到平衡的,正反应和逆反应仍在继续进行。

(3)等:正反应速率等于逆反应速率,即V正=V逆不等于零

(4)定:反应混合物中,各组分的百分含量是定量

(5)同:在相同条件下,无论从正反应开始还是从逆反应开始,都能达到相同的平衡状态。

(6)变:改变影响平衡的外界条件,平衡会移动,然后达到新的平衡。

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能减弱这种改变的方向移动。这就是平衡移动原理,也称为勒夏特列原理。

但需注意的是如果可逆反应在密闭容器中进行,且往容器中充入氦气等不参与反应的气体,虽然容器中气体增多,压强增大,但因反应物和生成物浓度未改变,因此平衡不移动。此处为常考点,易出错,需特别注意!

例如:09年山东高考:2So2(g)+o2(g)2So3(g)是制备硫酸的重

 

要反应。下列叙述正确的是()

a、催化剂V2o5不改变该反应的逆反应速率

B、增大反应体系的压强,反应速率一定增大

C、该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间

D、在t1、t2时刻,So3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1–t2内,So3(g)生成的平均速率为V=________

生态平衡的原理篇9

关键词:河流生态需水均衡水库生态调度调控

中图分类号:tV6文献标识码:a文章编号:1674-098X(2013)03(a)-0-01

由于某些地区存在着只关注经济的发展,而忽视了传统水库建设中的生态环境问题,破坏了下游河道的生态条件,造成的不良后果非常严重。所以,应将改善水库调度、整顿下游生态环境作为人与河流和谐发展的重要内容。

1河流生态需水平衡

1.1河流生态需水原理

生态需水主要研究的是水文学、生态学、环境学、气候学等的交叉领域,属于一个新兴学科,随着研究的不断的深入,发展速度越来越快。

1.2生态需水遵循的原则

自然生态和人类环境需水应遵循平衡发展的原则,主要分为以下四个部分:其一水热平衡,从物理学角度上来看主要是指保持能量与水分的平衡以及地表能量和水分的平衡;其二,水盐平衡,水盐不平衡造成内陆盐渍化,而排水量不足容易导致盐分不断积累,形成盐土;其三,水沙平衡:在山区,水从上游留到下游的过程中,带有大量泥沙,到了平原地带,由于平原的平缓坡度,从而引起了水中泥沙的停滞、沉淀、淤积,影响了河道的泄洪能力,水灾自然在所难免;其四,区域水量供需平衡,这主要取决于水资源的条件,而农业和工业的用水平衡直接影响水量的供需平衡,其中农业资源中又包括水土平衡。综上可得,计算生态需水需建立在以上四大平衡原则的基础上。

2水库生态调度的理论基础和基本

原则

2.1生态调度的理论基础

(1)洪水脉冲。该理论认为,江河进入湿地的水文会有动态影响洪水冲击湿地的生物和物理的功能,如植物种子的传播和发芽、幼苗生长及营养物质的循环、分解和沉淀。河流中的水生物也随水流进入平原觅食和产卵。恢复湿地或洪泛区时,既要考虑洪水的影响,又要适当利用洪水的作用,以加快生态系统的恢复和维持功能。

(2)不连续体。为了解释大坝对河流生态系统结构和功能的影响,基于水库阻隔水流的作用,提出了河流不连续体概念。定义变量“不连续体距离”、“参数强度”,以预测生物物理反应。

(3)生态需水理论。人类社会不断进步对生态系统产生巨大影响,河流生态问题得到国内外广泛关注及重视,在取得重大理论进展的同事,计算方法也日趋成熟。我国生态需水理论的成果也在水资源规划、配置和评价中得到广泛的应用。现阶段,我国河道内生态及流量或河流纳污能力的设计流量多采用近十年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量。

(4)大坝生态调度实践。近几年,世界各国都非常重视下游河道生态环境,从而改变大坝调度修复河流自然径流的方法,不断改善自然径流。在规划、设计和管理大坝的过程中,应注意建立大坝适应性管理,通过改变大坝调度的水文模式。经过不断地实践,人们提出环境需水量法来进行大坝生态调度,从而减少大坝对水流特征造成的影响。我国对黄河流域、长江流域、太湖流域的治理也充分体现了大坝生态调度的

理论。

2.2水库生态调度的主要原则

(1)水库生态调度的前提是满足人类的基本需求。人类为维持生计、保护自身安全才回去修建水库,因此,水库生态调度应首先满足人类的基本需求。

(2)水库生态调度的基础是河流生态需水。这是水库生态调度的重要依据,水库应根据下游需水量控制其泄水量。

(3)生活、生态、生产用水共享。社会经济发展需水应与生态需水相协调,在生态系统需水限制区间内,应合理确定生态用水比例。

(4)最终目标是实现河流健康。水库调度,要满足人类社会经济发展的需水量,同时保证河流的可持续发展,最终达到河流健康,人与河流和谐相处的目标。

3目前常见的生库生态调度方式

3.1改善水质

可以通过控制水库富营养化、调节泄水温度、改善河道水质、抵御河口咸潮等方法改善水质。加大水库水体的流速可以是水中难以形成富营养化,可通过降低坝前水位、增大下泄流量来加大流速;现有水温模型模拟的温度分层现象可以帮助认识低温水区,从而设置相应的分层引水口,将低温水引至其他区域,防止低温水下泄而影响农业灌溉和下游河道鱼类的产卵。控制咸潮应从上游径流的调节入手。

3.2保护生态系统

长久以来,人类的活动是造成环境破坏的主要原因。利用水库调度保护生态系统主要是为了保护生物多样性、鱼类繁殖、下游湿地和地下水。水利发电站对河道流量的影响显著,河道枯水期会导致河道干涸、生物种群减少。人工的防汛工程在保护人们财产安全的同时也阻滞了洪水对湿地的补给作用,水库的预先泄洪恢复了湿地和水库的联合调度能力,从而加强了湿地和洪水间的联系。

3.3泥沙调控

多沙河流中,通过泥沙的调控,防止水库及河道的淤积。水库改变了河流天然的年径流分配及泥沙的时空分布,降低了汛期洪峰,增大了枯水季流量,下游河道经过流水的冲刷,河势将发生一定程度的改变。

3.4防止病虫害

主要指防止血吸虫和防治蚊子生长。干湿交替的环境中多产钉螺,而钉螺是血吸虫的中间宿主,通过控制洪水,防止大流量漫滩,可以大量减少钉螺的数量,有效防止血吸虫病。

4结语

我国水库生态调度的研究还处在起步阶段,多数为理论成果,还未在实践中得到广泛的应用。研究报道中至今还未出现因改善水库调度方式而增大珍稀动植物生存率的报道。但是,不可否认,水库生态调度今后必将成为我国水库调度的重点。

参考文献

[1]胡和平,刘登峰,田富强,等.基于生态流量过程线的水库生态调度方法研究[J].水科学进展,2008,19(3):325-332.

生态平衡的原理篇10

非平衡态统计物理中的最一般的问题是要详细地描述物理(化学或天文学)系统的时间演化,需要处理,诸如趋向平衡态的弛豫以及输运过程等各种不同的现象,考虑系统对于外部影响的反映,涨落产生的亚稳性和不稳定性,模式形成和自组织,与确定性描写相反的概率的出现,以及开放系统等。非平衡态统计物理创造了一些概念和模型,它们不仅与物理学相关,也与信息、技术、生物学、医学以及社会科学密切相关,甚至对于基本哲学问题也有很大的影响。尽管非平衡态统计物理的研究早在19世纪末就与平衡态统计物理的研究开始分离开来,但迄今人们仍然认为它属于物理学中的一个新兴领域,它的发展与其他一些领域,比如量子物理和量子场论、相变、生物物理与纳米物理以及复杂系统的演化研究的发展密切相关。

与平衡态统计物理相反,非平衡态统计物理通常在理论物理课程中只占很少的一部分。非平衡态统计物理目前没有能够系统表述的公理或原理,只采用一些通用的方法来描述。只有在特殊情况下,人们知道一些不同的方法可以用来描述一个非平衡态物理过程的性质;而且一般都要添加一些假设或做一些近似,它们初看起来并不是准确地在严格的微观处理基础上建立起来的。但是,另一方面,的确把一些似乎是描述不可逆行为不可缺少的新的元素带到了理论中来。

本书是由非平衡态统计物理领域的著名专家根据在许多地方举办讲座的讲义基础上并参考许多德国以前出版的专著撰写而成的一部教材,旨在提供非平衡态统计物理的一个连贯、简洁和系统的阐述。它应该能为学习非平衡态统计物理的学生接受,并能引起科学家或相关领域人员的兴趣。作者专注于非平衡态统计物理在固态物理、等离子体物理、原子物理和其他多粒子系统相关领域的应用。

本书内容共分7章:1.引言;2.随机过程;3.量子主方程(master方程);4.动理论;5.线性响应理论;6.量子统计方法;7.概述:非平衡态演化和随机过程。

本书针对物理学特别是理论物理、凝聚态物理、等离子体物理及其他相关专业的硕士生、博士生和博士后。书中内容非常充实、观点新颖,而且给出了许多应用和典型的实例以及完全解出来的习题。对于该领域内的教学科研人员有很好的参考价值。