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专题5生态工程第1节生态工程的基本原理从太空遥望地球，由蓝色的海洋和绿色的陆地构成的景观美妙绝伦。近看，她却伤痕累累。干旱而龟裂的地或浊浪滔天的洪水，还有酸雨，水土流失，沙尘暴，核废料辐射等，不断恶化的生态环境，正在对人类的生存和发展构成了严重的威胁，地球需要我们的细心呵护，需要运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行修复和重建，通过发展“环境友好的技术”来重建人类和地球母亲的良好关系，爱护我们共同的家园。干裂的土地，赤红的荒山，幼苗的上方是蔚蓝的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋润着幼苗和大地；幼苗又可寓意生态工程，虽然柔弱，但却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。生态工程：人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善、并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。理论基础生态学和系统学技术手段通过系统设计、调控和技术组装操作过程对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力最终目的促进人类社会和自然环境的和谐发展生态工程建设的目的:P107遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。一．关注生态工程建设资料分析一：1．导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？2．洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？1．提示：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。2．提示：传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。资料分析二：1．你对“石油农业”是如何理解的？提示：“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。3．如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。4．石油农业的生产模式应当怎样改进？提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。生态经济二．生态工程所遵循的基本原理1．物质循环再生原理理论基础是：必修课中学习过的生态系统的物质循环生物群落组成生物体的C、H、O、N、P、S基本元素反复循环无机环境原理含义是指：生态系统中,生物借助能量的不停流动,一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质,另一方面又随时分解为原来的简单物质,即所谓“再生”,重新被系统中的生产者植物所吸收利用,进行着不停顿的物质循环。实例：我国古代“无废弃物农业无废弃物农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。没有物质循环的系统，就会产生废弃物，造成环境污染，并最终影响到系统的稳定和发展。2．物种多样性原理抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的能力。生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高资料分析讨论：1．为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？2．从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？1．提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。2．提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。3．协调与平衡原理----需要考虑环境承载力即环境容纳量理论基础──与必修课中的种间关系、环境容纳量等内容有联系环境容纳量:环境所能负担的种群的最高密度是，环境的负载能力。协调-------主要是生物与环境的协调(强调生物要和环境相适应)平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡资料分析：1．从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？提示：几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，（3）刺槐，（4）锦鸡儿（又称拧条），（5）杜梨（6）沙枣（7）合欢（8）臭椿西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。4．整体性原理整体指社会-经济-自然复合成的巨大系统整体性原理的理论:是指我们在生态工程设计和建设时要考虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响．三者结合才能在生态工程设计和建设中取得成果例：林业工程建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题5．系统学和工程学原理（1）系统的结构决定功能原理运用：改善和优化生态系统的结构例：桑基鱼塘模式（2）系统整体性原理豆科作物和固氮菌的共生你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？3．桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。