专题五--_生态工程的基本原理

. 什么是生态工程.
生态工程的概念
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。
一、生态工程的概念
1.学科知识：生态学和系统学 系统设计、调控和技术组装 2.技术手段： 3.研究对象: 社会——经济——自然复合生态系统。
举例：
资料分析：江苏、上海、浙江交界的
太湖，云南滇池等水体因N, P浓度高， 导致水葫芦和藻类疯长，造成水华。 耗水中溶解的氧，产生毒素。 我国西北年雨量<450 mm，适宜种灌 木和草本，硬性种植乔木——杨树而 导致半死不活. “西部大开发”的生态工程建设：防护 林应种植当地树种；发展畜牧养殖业 也应适应当地生态环境条件.
讨论


上面两则资料所反映的经济模式有何共同点?
多消耗,少效益,不能持续发展
怎么解决? 生态经济
——主要通过实行“循环经济”的原则，使一个系 统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的 生产原料，从而实现废弃物的资源化。 无废料模式：原料→产品→原料→产品

怎么实现生态经济
手段之一 生态工程
.共同,解决,生态经济,生态工程 .
1、物质循环再生原理
理论基础：物质循环 内容：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，各层循环往复，分层分级 利用，达到取之不尽，用之不绝 的效果。
例：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。
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， 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、沤肥等多种方式，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。
.蓝婴病 .
. .两则资料比较
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。
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10 mg/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。
(4)有人尝试“引蛇灭鼠”，取得了较好的效果，此法的突出 不污染环境，维持生态系统的稳定 优点是____________________________________。
拓展视野 前景广阔的沼气工程
沼气：利用人畜粪便等物质，经系列复
杂厌氧发酵，产生以CH4为主的气体燃料. 解决燃料，减少生态破坏和环境污染， 为饲料、肥料开辟新来源。推广于20世 纪60 s后，近年发展快。 中国70%农户缺少燃料、饲料和肥料， 尤其在山区。 依赖于有限的作物秸秆、 谷壳、麸皮等和薪柴林等生物质（植物 利用太阳能进行光合作用合成的有机物， 其中所含能量为生物质能）。
4.建设目的:
遵循物质循环的规律，防止环境污染，达到经济效 益和生态效益的同步发展。 最终目标：实现可持续发展。
•特点:
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。
二、生态工程所遵循的基本原理 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。它所遵循的基本原理 是：整体、协调、循环、再生。
2.物种多样性原理
性
理论基础：生态系统的稳定
遇虫害而死的樟子松
内容：物种越丰富，生态系统的抵抗力 稳定性越高。生物多样性程度高，可以为各 类生物的生存提供多种机会和条件。众多的 生物通过食物链关系互相依存，就可以在有 限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量， 提高系统生产力。即使某个物种由于某种原 因的死亡，也会很快有其他物种占据它原来 的生态位置，从而避免了系统结构的破坏。
3．生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态工程 的哪一原理（ ） C A．整体性原理 B．系统性原理 C．协调与平衡原理 D．工程学原理
4．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养 鱼， 塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘 泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大 提高了系统生产力，这种模式，主要应用了生态工 A 程遵循的哪个原理（ ） A．系统学和工程学原理 B．整体性原理 C．物种多样性原理 D．物质循环再生原 理

思考讨论：
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？
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.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问 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。
解决长江洪水泛滥的措施：
我国政府提出的“积极营造长江中 上游水源涵养林和水土保持林”计划， 即以生物措施为主，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。 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。
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？ 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.协调与平衡原理理论基础：生物与环境的协
调与平衡
内容： 处理好生物
与环境的协调与平衡， 需要考虑环境承载力。 如果生物的数量超过 了环境承载力的限度， 就会引起系统的失衡 和破坏。
4.石油农业的生产模式应当怎样改进？ 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。
举例：
物种繁多的生态系统具较高的抵抗力稳定性。 农林业常为追求最大产量，种植单一品种，造 成病虫害增加. 资料分析：“三北防护林”在辽宁西部的章古 台地区，单一种植樟子松（Pinus sylvestris var. sylvestriformis），因食物链单一而无松毛虫的 天敌，导致松毛虫肆虐，樟子松被毁. 宁夏、内蒙几十亿杨树被杨树天牛毁于一旦. 澳洲大堡礁鱼类约1 100种，300多种造礁珊瑚， 无数无脊椎动物和藻类，生物多样性高.
微生物 非生物的因素
自然系统
社会系统
一方面号召农 民种树，另 一方面要考虑 农民的生活 问题
法律与社会习惯等也对生态工程建设有
重要影响。 只有应用整体性原理，才能协调当前与 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
5.系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理理论基础：分布
豆科作物和固氮菌的共生就 是一例。
藻类和珊瑚虫的关系
小结：生态工程的原理
1、物质循环再生原理 举例：无废弃物农业
2、物种多样性原理
3、协调与平衡原理
举例：三北防护林建设中问题
举例：赤潮和水华，物种引进
4、整体性原理 举例：林业建设中自然生 态系统和社会、经济系统的关系问题 5、系统学和工程学原理 （1）系统的结构决定功能原理
5．珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力 其原理是（C ） A．系统结构决定功能原理 B．整体性原理 C．系统整体性原理 D．协调与平衡原理
6．下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是D（
7、近年来，世界范围内农田生态系统有两个突出的问题引 了人们的高度关注，其一是蛙类数量的大量减少； 其二是鼠害泛滥，虫害频繁，请据所学知识分析回答下列问 (1）该类现象体现了生态工程_______________原理的作用 协调与平衡 告诫人类要善待自然。 (2)臭氧层的破坏对蛙个体发育的影响是___________ 臭氧层的破坏使阳光中的紫外线含量增多，易诱发变异， __________。 而变异一般对蛙的生存是有害的人类对蛙的过度捕杀， 大量使用农药 (3)蛙数量减少的人为因素主要是____________________。
内容： 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，还要 考虑到经济和社会等系统的影响力。只有把 生态与经济结合起来，才能最终达到可持续 发展的目的。