生态工程的基本原理

本题图有何寓意？专题五生态工程干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的，幼苗的上方是蔚蓝的地球，地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼苗又可寓意为工程，虽然柔弱，却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。生态环境生态人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，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。生态工程的概念理论基础：生态学和系统学技术手段：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学习目标1.关注生态工程建设2.生态工程所遵循的基本原理5.1生态工程的基本原理生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环规律，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同步发展。少消耗、多效益、可持续生态工程的特点：1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是？2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？一、关注生态工程建设资料分析1（107页）（一）传统经济模式带来的问题1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是？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。思考：解决长江洪水泛滥的措施有？在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。2.洪灾的发生反映传统经济发展模式的问题？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。1.你对“石油农业”是如何理解的？4.“石油农业”的生产模式应当怎样改进？3.如何理解“污染物是放错地方资源”这句话？资料分析2（108页）2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？1.你对“石油农业”是如何理解的？“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式，对石油等能源有高度依赖性而得名。理解：（1）它把农业生产这一复杂生物过程，变成了简单机械过程和化学过程。（2）优点：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。（3）缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大，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。2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？除日常生活中能够发现的实例外，农业活动对环境和人类健康造成危害的实例中，世界上影响较大的有蓝婴病。1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地等的施肥。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。3.如何理解“污染是放错地方的资源”这句话？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，多施用有机肥，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。4.“石油农业”生产模式应当怎样改进？传统经济模式：毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本，并造成环境污染。为了实现可持续发展，经济发展必须符生态学规律。改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是。（二）生态经济循环经济生产原料生态工程目的：原料→产品→原料→产品原理：循环经济实现废弃物的资源化模式：生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的新兴学科。生态工程主要由生物种群、生物群落和生态系统构成。生态工程的构建和运行主要依据是生态学的基本原理。二、生态工程所遵循的基本原理（一）物质循环再生原理2.理论基础：3.实例：1.含义：物质在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。物质循环无废弃物农业无废弃物农业——我国古代传统农业的辉煌成就之一，是生态工程最早和最生动的一种模式。我们祖先靠什么维持了土壤肥力几千年，使它没有被所供养的亿万民众所耗竭？无废弃物农业----通过积极种植能够固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采用堆肥和沤肥（发酵）等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中，（优点：改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。）小结：物质循环再生原理实例：无废弃物农业含义：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。理论基础：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。意义：物质循环要求我们在生态工程设计和建设时要使大多的物质循环再生，以减少污染。资料分析（110页）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？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害虫提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。资料分析②为什么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？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。③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？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。（二）物种多样性原理生态系统稳定性（物种繁多，系统稳定）三北防护林建设中的问题珊瑚礁区生态系统的多样性理论基础：实例：意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力。资料分析由于周边城市、工业和农田的排水中氮、磷的浓度较高，使太湖水体中的水葫芦和藻类疯长西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，“杨家将”因为不适应长成了“小老头“防护林变成了残败的”灰色长城“2.如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？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？资料分析抗寒、耐旱，耐盐碱力较强的沙棘等植物。沙棘山杏刺槐锦鸡儿(拧条)合欢杜梨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？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。2.如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？（三）协调与平衡原理实例：太湖富营养化问题、西北一些地区的选择树种、过度放牧等理论基础：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏。意义：生物与环境的协调与平衡需要考虑环境承载力（环境容纳量），以及生物与环境的适应。环境承载力又称环境容纳量是指某种环境所能养活的生物种群的最大数量。人类处在一个社会、经济、自然复合而成的系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。（四）整体性原理实例：林业建设中遇到的自然系统、经济和社会系统的关系问题；“前面造林，后面砍林”现象。理论基础：统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定。意义：社会、经济、自然构成复合系统社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。1.请用文字和箭头表示“桑基鱼塘”物质循环与能量流动示意图。2.与单一种桑养蚕相比，这种模式有什么优点？这种模式改善和优化生态系统的结构，使其功能更加完善。（五）系统学和工程学原理1.系统的结构决定功能原理分布式优于集中式和环式桑基鱼塘模式实例：理论基础：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。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。水陆交换系统桑基鱼塘2.系统整体性原理系统各组分之间要在适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。理论基础：实例：整体功能大于部分之和。珊瑚礁区藻类和珊瑚虫的关系珊瑚礁“白化”你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。（五）系统学和工程学原理实例：①分布式优于集中式和环式理论基础：①改善和优化系统的结构以改善功能。意义：①系统的结构决定功能原理：②系统整体性原理：②整体功能大于部分之和桑基鱼塘珊瑚礁区藻类和珊瑚虫的关系、豆科作物和固氮菌②保持系统很高的生产力生态工程的基本原理关注生态工程建设资料分析1：长江洪水泛滥的原因资料分析2：“石油农业”生产模式造成的污染问题生态工程的基本原理物质循环再生原理理论基础：物质循环实例：“无废弃物农业”物种多样性原理课堂小结：协调与平衡原理整体性原理系统学和工程学原理试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释：1.畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业3.广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。4.针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。物质循环再生原理物种多样性原理协调与平衡原理整体性原理生态工程之沼气工程（发酵）生态工程之沼气工程1．城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原理是（）A．物种多样性原理B．整体性原理C．物质循环再生原理D．系统学原理2．协调与平衡原理主要指（）A．生物与环境的适应及环境对生物的承载力B．系统各组分之间要有适当的比例关系C．自然系统、经济系统、社会系统协调统一D．物质循环和能量流动协调统一CA3.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理（）A．系统整体性原理B．协调与平衡原理C．物种多样性原理D．整体性原理B5．单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什