エコロジカルエンジニアリングは、エコロジーとエンジニアリングを使用して、「両者の利益のために自然環境と人間社会を統合する」生態系を予測、設計、構築、復元、管理する。
定義
エコロジカルエンジニアリングは、フランスでは「実施とモニタリングにおいて生態工学の原則を適用し、生態系の復元力を促進するプロジェクトの実施」と定義されており、生態工学は「科学的知識、技術、実践資源の管理、設備や設備の設計と実施、環境の保護を確実にするために適切な、生態学的メカニズムを考慮したものである。
アングロサクソンの国々では、「生物多様性と人間社会の利益のために自然を結びつけるプロジェクトの構想、実現、実施」である。
スペイン語圏の世界では、それに最も近いコンセプトは「環境エンジニアリング」です。これは「環境の悪化を防止、制限または修復するためのプロセス、製品、サービスの設計、適用、管理」持続可能な開発への展望 “と述べた。
起源、主要概念、定義、およびアプリケーション
エコロジカルエンジニアリングは1960年代初めに新しいアイデアとして登場しましたが、その定義は数十年にわたり洗練され、その実施はまだ調整中であり、新しいパラダイムとしての幅広い認知は比較的最近です。 エコロジカルエンジニアリングは、環境システムを操作し制御するための主要なインプットとして自然エネルギー源を利用することから、Howard Odumらによって導入されました。 エコロジカル・エンジニアリングの起源は、エネルギーの効率的な使用に影響を与える全体的なマクロパターンのエネルギーと物質の流れを捉えるために、エコロジカル・モデリングとエコシステム・シミュレーションによるOdumの作業にあります。
Mitsch and Jorgensenは、生態工学を他のアプローチと区別して問題に取り組み、社会と自然に利益をもたらす5つの基本概念を要約した。1）生態系の自己設計能力に基づいている。 2）それは生態学的理論のフィールド（または酸性）試験であり得る; 3）システムアプローチに依存する。 4）再生可能でないエネルギー源を節約する。 5）生態系と生物保護を支援する。
Mitsch and Jorgensenは、生態工学を社会や自然に利益をもたらすような社会サービスを設計するものとして定義し、その後、システムを基盤とし、持続可能であり、自然環境と社会を統合する必要があると指摘した。
Bergen et al。 エコロジカルエンジニアリングは、1）生態学と理論を利用すること、 2）すべてのタイプの生態系に適用する。 3）工学的設計方法を適合させること。 4）ガイダンスバリューシステムを認めている。
Barrett（1999）は、「人類に利益をもたらす景観/水生生物の構造、関連する植物や動物の共同体（つまり生態系）の設計、建設、運営と管理（すなわち工学）しばしば、自然。 バレット氏は次のように続けている。「等価または類似の意味を持つ他の用語にはエコテクノロジーと浸食制御分野で最も頻繁に使用される用語、土壌バイオエンジニアリングとバイオテクノロジーエンジニアリングが含まれますが、エコロジー工学は、レベル、または人工身体部品の構築を意味する「バイオエンジニアリング」を意味する。
エコロジー工学のアプリケーションは、3つの空間スケールに分類することができます。1：メソコスム（〜0.1〜100メートル）。 2：生態系（kmの1から10s）; 3：地域システム（10km以上）。 設計の複雑さは、空間規模によって増加する可能性が高い。 アプリケーションは幅広く深みが増しており、社会と自然の間のインターフェースとして生態系を設計して使用する機会が増えるにつれて、フィールドの定義に影響を与える可能性があります。 エコロジカルエンジニアリングの実施は、劣化した湿地から、肥料、花、飲料水などの製品に人間の排水を処理するための微生物、魚、およびプラントサービスを統合したマルチセルタブおよび温室への生態系の創造または復元に焦点を当てています。 都市における生態工学の応用は、国連持続可能な発展目標の対象となる、雨水管理のような全体的なプロジェクトにより、人の健康と生物多様性に対処するための風景建築、都市計画、都市園芸などの他の分野との共同作業から浮上しています。 農村景観における生態工学の応用には、伝統的な生態学的知見による湿地の処理と地域の森林伐採が含まれる。 パーマカルチャーは、デービッド・ホルグレン（David Holmgren）がパーマカルチャーの開発にハワード・オドゥム（Howard Odum）の影響を挙げている、生態学的工学からはっきりとした分野として浮上している、より幅広い用途の例である。
デザインガイドライン、機能クラス、デザイン原則
エコロジカルエンジニアリングデザインは、システムエコロジーとエンジニアリングデザインのプロセスを組み合わせます。 エンジニアリング設計には、通常、問題の定式化（目標）、問題分析（制約）、代替ソリューション検索、代替案の決定、完全なソリューションの指定が含まれます。 Matlockらは、時間的設計フレームワークを提供し、設計ソリューションがエコロジー的な時間に考慮されていることを述べている。 代替案の選択において、設計は生態学的経済学を設計評価に組み込み、生物学的保全を促進し、社会と自然に利益をもたらす指導的価値制度を認めるべきである。
エコロジカル・エンジニアリングは、社会と自然の間の相互作用の全体像を得るために、エンジニアリング・デザインによるシステム・エコロジーを利用しています。 Howard OdumによるEnergy Systems Language（Energy circuit languageまたはenergeseとも呼ばれる）による生態系シミュレーションは、このシステムエコロジーアプローチの一例です。 この包括的なモデル開発とシミュレーションは、生態系プロセスを通じて再生可能資源をどのように使用し、持続可能性を高めるかを特定するために、システムを定義し、システムの境界を特定し、エネルギーと物質がシステム内、システム内、 それが記述するシステムは、いくつかのタイプの相互作用または相互関係によって接続されたコンポーネント（すなわち、部品）の集合（すなわち、グループ）であり、ある刺激または需要に集合的に応答し、特定の目的または機能を果たす。 システムエコロジーを理解することにより、エコロジカルエンジニアは、エコシステムのコンポーネントとプロセスを設計内でより効率的に設計し、再生可能エネルギーと資源を利用し、持続可能性を高めることができます。
Mitsch and Jorgensenは、エコロジカルエンジニアリングデザインのための5つの機能クラスを特定しました。
汚染問題を軽減/解決するために利用される生態系。 例：過剰栄養素と金属汚染をろ過するための植物浄化、廃水湿地、雨水のバイオリテンション
資源問題に対処するために模倣またはコピーされた生態系。 例：森林回復、湿地の交換、住宅や都市の冷却を最適化するためのキャノピーカバーを拡張するための路側雨園の設置
外乱後に生態系が回復した。 例：鉱山の土地復元、湖の修復、成熟した河岸回廊の水路復元
生態学的に健全な方法で修正された生態系。 例：選択的木材収穫、バイオマニピュレーション、プランクトン魚の減少、動物プランクトンの増加、藻類や植物プランクトンの摂取、水の清澄化のための捕食者魚の導入。
生態系は、バランスを損なうことなく便益のために使用されました。 例：持続可能な農業生態系、多種多様な水産養殖、アグロフォレストリープロットを居住用地に導入して、複数の垂直レベルで一次生産物を生成する。
MitschとJorgensenは生態工学のためのDesign Principlesを特定しましたが、すべてのデザインが単一のデザインに貢献するとは考えていませんでした。
生態系の構造と機能は、システムの機能を強制することによって決定される。
生態系へのエネルギー投入と生態系の利用可能な貯蔵は限られている。
生態系は開放的で散逸的な系である（エネルギー、物質、エントロピーの熱力学的バランスではなく、複雑でカオス的な構造の自然発生）。
限られた数の統治/制御要因に注意を払うことは、公害の防止や生態系の回復に最も戦略的である。
生態系には、恒常的な能力があるため、変化の激しいインプットの影響をスムーズに抑えることができます。
リサイクルの経路を生態系の速度に合わせ、汚染の影響を減らす。
可能な限りパルスシステムの設計。
生態系は自己設計システムです。
生態系のプロセスは、環境管理において説明されるべき特有の時間と空間スケールを有する。
生物多様性は、生態系の自己設計能力を維持するために支持されなければならない。
エコトーン、移行ゾーンは、細胞の膜と同様に生態系にとって重要です。
可能であれば、生態系間の結合を活用すべきである。
生態系の構成要素は相互接続され、相互に関連し、ネットワークを形成する。 生態系開発の直接的、間接的な取り組みを考慮する。
生態系には発展の歴史があります。
生態系や種は地理的に最も脆弱です。
生態系は階層的なシステムであり、より広い景観の一部です。
物理的および生物学的プロセスは相互作用的であり、物理的相互作用および生物学的相互作用を知り、それらを適切に解釈することが重要である。
エコテクノロジーは、相互作用するすべての部品とプロセスを可能な限り統合する総合的なアプローチを必要とします。
生態系の情報は構造に保存されています。
新しいキャリア
エコロジカルエンジニアリングは、20世紀の終わりから発展する新しい取引です。 「生態工学は、ほとんどの場で、時には制御された条件下で、人口、地域社会、またはコミュニティの中での使用である。生態系は、1つまたは複数の生物または生物を改変することを目的としている。社会に有利であり、生態学的なバランスと環境の適応可能性の維持と両立する意味での、環境の物理化学的ダイナミクス」である。 したがって、生態工学の目標は、生態系の回復力に適応した行動によって貢献し、それによって生物多様性を促進することである。
研究の世界が新たな基礎知識を提供することによって重要な役割を果たすならば、生態工学の運営者は古代の慣習を引き出し、生きたメカニズムの観察に基づいて革新を発展させる。 したがって、レオナルド・ダ・ヴィンチは次のように書いています。「ヤナギの根は運河の堤防の崩壊を防ぎ、銀行に置かれて伐採される枝は毎年稠密になるので、これらの技術は、土木工事を利用した重防護システムのために長い間無視されてきましたが、時にはより効果的なこれらの生活環境は、状況に応じて定期的な管理を必要としますが、自己保守と復元力を備えています。
横断的活動
生態工学のアクターは、生物多様性のために働き、「生物多様性の職人」です。 生態系を再構築するための知識、技術、道具を持っています。 エコロジー・エンジニアリング・プロジェクトの実施には多くのスキルが必要です。 その設計と実施を通じてプロジェクトの生態学的モニタリングにおける経済的および社会的アクターとの協議。 古典的な業務は、コンサルティングや戦略的支援活動から始まり、診断研究、行動の定義、業務、監視、管理、そして最終的にコミュニケーションを通じたアプローチの妥当性などのステップから始まります。 これらの活動には、自然科学者、生物多様性アドバイザー、エコロジカルエンジニアの枢軸を中心とした専門職員、技術者が含まれます。
生態工学は、生態系のすべての次元、すなわち植物相、動物相、真菌性、細菌学的、疫学的、生物地球化学的、地質学的過程および人間社会を考慮する。 これらすべての生きているプロセスに作用するために、生態学者の技術者は様々な技術を使用します。 例えば、バイオエンジニアリングまたは生物工学と呼ばれることもある植物工学、および従来技術を有利に置き換えることができる多くの他の技術を使用する。
しかし、生物多様性に対する単純な行動や自然遺産の保護を超えて、生態工学は経済と生態学を調和させることを目指しています。 実際、エコシステムの復元力を促進することが目標であるため、生態工学は生態系の不可欠な部分である人間活動を考慮する必要があります。 したがって、セクターの活動は、人類と生物多様性との間の相互関係の中心にあり、すべての経済セクターと関連して発展している。 エコロジカル・エンジニアリング活動は、人間の活動と生活システムとの間の互換性に取り組む計画、農業、工業、不動産、都市計画の専門家に同行することです。
したがって、エコロジカルエンジニアリングプロジェクトの成功は、プロジェクトにおける住民とユーザーの社会的受け入れと関与と科学的評価の2つの基準によって評価されます。 後者は、生物地理的状況、敷地の表面および操作の目的によって変化する生物指標を含む指標のモニタリングに基づいて行われる。 生態学者は主に、生物指標を評価し、必要に応じて操作を修正するいくつかの種に頼っています。
テクニックとアプリケーション
エコロジカルエンジニアリング技術は、自然界の管理、都市計画、都市計画、農業、経済活動など、幅広いエコシステムとその運用に影響を与えている限り、あらゆる種類の人間活動に関連して実施することができます。目的に応じて、介入は4つに分けることができます：生態系における活動の管理、修復、創造または統合。 この分布は排他的ではありませんが、エコロジー工学の多くのアプリケーションの概要を示します。
環境マネジメント
環境管理者は、生物多様性を高めたり、安定させたり、衰退を止めたりすることを目標として、生態工学を利用しています。 確かに、いくつかの自然なプロセスが現在絶滅しており、人間の介入だけがこのギャップを埋めることができ、特定の種の特定のサークルの消滅を防ぐことができます。 自然環境から都市部および農業地域まで、生態学的エンジニアは、用途に関連して、生物多様性を促進するための介入を推奨する。 ここではいくつかの例を示します。
存在する植物コミュニティに応じて、粉砕、草刈りまたはブラシカットによる開状態の維持;
環境を多様化したり既存の多様性を保全するための差別化された管理、
たとえば、外来種の増殖を制限したり、湿地の富栄養化を減らしたりするために、
ウマ、ヒツジ、ウシなどの草食動物、または草原や湿気の多い環境で使用できるビーバーまたはエルクのおかげで、長期的に環境の開放を保つことができます。
最初の3つの点については、残党の管理が決定的です。 これらが輸出されると、環境は有機物が枯渇し、場合によっては生物多様性の豊かさを促進する。
アゴロジーロジー
エコロジー・エンジニアは農業分野にも関わっています。 それは、生態系の機能にさらに適応した農場の新しい管理を提案することができます。 これは、このパーマカルチャー技術の場合に影響を受けます。
農業従事者は、生物多様性を促進して、アグロシステムの生産性を助け、外乱に直面してもその安定性を保証することができます。 植物に有利な土壌微生物の多様性と活性を高め、様々な種を関連づけて協力し、異なる家系や植生層を使用し、天敵を介して生態学的に害虫を規制することにより、生物多様性に関連する生物学的または生態学的プロセスを強化することができます。有機物や栄養素の循環にも作用して、低投入型農業システムの生産性を向上させることができる。有機資源の良好な管理、したがって誘発する栄養素とエネルギーの流れには感謝する。 天然資源を保護するために家畜と農業の相互作用を強化し、特定の有機的投入によって土壌の生物学的生命を回復させ、植物を地元に供給することなど、いくつかのレベルに介入することが可能である。
最後に、水管理は特に資源が限られていて不規則な乾燥地域での決定要因です。 管理はいくつかの方法で改善することができます：作物を不安定な雨や干ばつのリスクに適応させ、土壌の木が果たしている本質的な役割と乾燥地域の水を考慮して、流出を制限することによってプロットレベルで水を節約します。
生態系の回復または生態学的特徴
2010年に開催された名古屋で開催された世界生物多様性会議では、2020年に保全政策（愛知県の15番目の目標）に加えて、少なくとも15％の生態系の回復が必要であることを記録した。 エコロジカルエンジニアリングは、エコロジー環境と機能を回復するためにエコシステムのエコロジー回復力を活用します。
土壌、環境、土壌、河川の再生のための材料（岩石、砂）の輸入;
腐敗した環境を自然に復元したり、自然災害から身を守るための植物の形態的特徴の使用、劣化した土壌の持続可能な修復のための広範囲の根系統の植え付け、斜面、銀行、砂丘または小屋の安定化;
重金属（化学栄養細菌）、油流出（有機栄養細菌）、水浄化または廃棄物分解による鉱山からの物質を処理するための、植物または細菌による汚染除去方法;
生息地を多様化するために荒廃したり伐採したりして環境を開放する。
土壌管理：生物多様性の促進、鉱物、バイオマスおよびリターの移動による土壌回復、リハビリTechnosolを促進するためのストリッピング（étrépage）
環境回復の最小条件を復元するための種や生息地の移転：再貯蔵、再補給、海洋環境におけるphanerogamの海草草原の修復、イガイのベッドによる泥灰岩の安定化など。
機能的生態系の創造
生態系の創造は、生態系エンジニアが地域社会、経済、環境の状況に合わせて生息地の多様化を必要と考えている場合や、環境が回復し過ぎると劣化した場合に発生します。 これは、陸上では、浄水場、池、斜面、ヘッジなどのバッファーゾーンや、動物のための生息環境の要素（冬眠、巣箱、昆虫舎、コテージなど）などの完全な環境の創出を含む場合があります。 海洋環境では、生態学者のエンジニアは、水域または潮間帯、港湾、堤防またはその他の沿岸保護装置で、例えば、フィルター種（イガイ、カキ）を組み込むことによって、港湾地域の生息地の設立を要請することができる。
人間活動を生態系に統合する
自然環境の管理、修復、創出の技術は、施設やインフラの生態学的統合に使用されています。 生態工学は都市、農業、水圧継手や林業を生態系に統合し、以前は市民がコンクリートやシートパイルをより喜んで使用していました。 エコロジカルエンジニアリングは、自然界に影響を受けた解決策を提案し、自然資源への課徴金を厳しく制限し、環境に適合した材料の使用を促進することによって、構造物の生態学的浸透性を高め、生態学的フットプリントを減らすことを可能にする。 資源再利用技術は、生態学的衛生のような再生不可能な天然資源の使用を減らそうとする彼らの希望により、生態工学に関連しているかもしれない。
具体的に言えば、これらの技術は、生態系のつながりと生態系の機能における管理の統合を促進することを目指している。 エコロジーの継続性は、そのような交差点の創出によって改善されています。エコドクトは、野生生物：堤防、ヘッジ、溝などを導くことに関連しています。建物の生態学的統合は、その影響、その周辺、構造の栄養自分自身。 緑の屋根や緑の壁は、生物多様性がHQEやBREEAMなどの建物の環境基準に統合されて以来、重要になってきており、道路や河川の開発者だけでなく、建築家やインテリアデザイナーにも関心があります。
生態学的統合は、単純な開発現場よりも大きなスケールで実施することもできる。 エコロジカルエンジニアリングアクターは、エキスパートが企業活動とエコシステムの機能との互換性について考えることを助け、さらには領土や国の経済モデルのレベルで作業することさえ可能にします。 これは、最もオフショアであっても、すべての経済セクターに集中することができます。
デザインガイド
環境設計プロジェクトは、問題の指定（目標）、問題の分析（制約）、代替ソリューションの検索、代替案の選択、および最終の仕様など、エンジニアリングプロジェクトサイクルと同様のサイクルに従います溶液。 環境設計を区別する要素は多くの著者によって開発されていますが、依然として単一のアプローチはありません。 典型的には、保護、生態系のリスク、劣化した生態系の修復、自然と社会のニーズを満たすための新しい持続可能な生態系の創出が含まれます。 選択肢の中から選択するときは、プロジェクト評価に環境経済を組み込み、生物学的保全を促進する指針システムを認識する必要があります。
すべてのタイプの生態系に適しています
設計方法を適応させる
プロジェクトの実施は、環境科学と理論の使用に基づいて行われるべきである。
生態系の自己複製能に基づく
ミスの学習の適応管理の理論を採用し、プロジェクトは環境理論でテストされています。
統合システムへのアプローチに基づいています
再生不可能なエネルギー源を維持する
Mitsch and Jorgensenは、エコロジカルエンジニアリング設計を実施する前に、次の考慮事項を特定しました。
プロジェクトに関連する自然の部分を決定するための概念モデルを作成する。
プロジェクトの影響と不確実性をシミュレートするコンピュータモデルを実装する。
プロジェクトを最適化して不確実性を減らし、有益な影響を増やす。
カリキュラム
カリキュラムは環境プロジェクトのために開発され、米国の主要機関がこれらのプログラムを立ち上げました。 このプログラムの要素は次のとおりです。
エコロジー工学のための学術カリキュラムが提案され、世界中の機関がプログラムを開始しています。 このカリキュラムの主な要素は次のとおりです。 システムエコロジー; 修復生態学; エコロジカルモデリング; 定量的生態学; エコロジカルエンジニアリングの経済学、技術選択科目です。
この一連のコースを補完するには、物理的、生物学的、化学的な科目分野の前提条件コースと統合された設計体験が必要です。 Matlockらによると、デザインは制約を特定し、生態学的時間で解を特徴づけ、生態学的経済学を設計評価に組み込むべきである。 湿地のエネルギー原則を用いて生態工学の経済学が実証され、酪農場の栄養価評価が用いられている
定量的な生態学
システムエコロジー
回復型エコロジー
環境モデリング
環境工学
環境工学の経済学
技術選択科目
この一連のコースに加えて、物理的、生物学的、化学的学問の初期コースがあります。 Matlockその他によると、プロジェクトは制約を定義し、エコロジー的な時間で解決策を特定し、環境経済学をプロジェクト評価に組み込むべきである。 環境エンジニアリングの経済は、酪農場の湿地や栄養に必要なエネルギー消費の原則を用いて実証されています。