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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 一生态工程的概念 生态工程建设目的 5 1生态工程的基本原理 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 二 生态工程的基本原理 1 物质循环再生原理 如无废弃物农业 2 物种多样性原理 提高生态系统的抵抗力稳定性 3 协调与平衡原理 处理生物与环境的协调与平衡 考虑环境容纳量 4 整体性原理 考虑自然 经济和社会系统的统一 5 系统学和工程学原理 1 系统的结构决定功能原理 通过改变和优化结构 达到改善系统功能的目的 2 系统整体性原理 实现总体功能大于各部分之和的效果 二 生态工程所遵循的基本原理 1 物质循环再生原理 实例 无废弃物农业 它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 理论基础 物质循环 2 物种多样性原理 理论基础 物种越丰富 生态系统的抵抗力稳定性越高 实例 纯樟子松林 杨树林和珊瑚礁区 3 协调与平衡原理 需要考虑环境承载力即环境容纳量 实例 未因地制宜栽种树种 草原的过度放牧 协调 主要指生物要适应环境 不要盲目引种或栽种平衡 某环境下生物种群的数量和环境的承载力要平衡 遇虫害而死的樟子松 4 整体性原理 整体指社会 经济 自然复合而成的巨大系统 5 系统学和工程学原理 1 系统的结构决定功能原理 二 生态工程所遵循的基本原理 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 理论基础 分布式优于集体式 5 系统学和工程学原理 二 生态工程所遵循的基本原理 2 系统整体性原理 你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗 系统各组分之间要有适当的比例关系 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 1 2 珊瑚礁 白化 5 系统学和工程学原理 1 系统的结构决定功能原理 2 系统整体性原理 实例 桑基渔塘 理论基础 分布式优于集体式 3 所遵循的基本原理 二 生态工程的实例1 农村综合发展型生态工程 窦店村以沼气工程为中心的生态工程 2 小流域综合治理生态工程 甘肃陇南地区 九子登科 的治理模式 3 大区域生态系统恢复工程 三北防护林 退耕 还林 4 湿地生态恢复工程 鄱阳湖的综合治理 5 矿区废弃地的生态恢复工程 6 城市环境生态工程7 我国生态工程的发展前景 不但要重视对生态环境的保护 更要注重与社会 经济效益的结合 三 生态工程的实例 1 农村综合发展型生态工程 问题 农村中物质 能量的多级利用问题 对策 进行综合发展型生态工程 案例 北京窦店村以沼气为中心的生态工程 主要运用的生态工程基本原理 物质循环再生原理 整体性原理 物种多样性原理等 2 小流域综合治理生态工程 问题 小流域水土流失问题 对策 进行综合治理 案例 甘肃陇南县 九子登科 模式 运用原理 整体原理 协调与平衡原理以及工程学原理 山顶戴帽子 山头实行封禁管理 营造水土保持林 保护和恢复植被 山腰系带子 半山陡坡退耕还林还草 发挥林草拦蓄作用 减少径流 坡地修台子 坡耕地以坡改梯田为突破口 建设基本农田 为调整农业产业结构提供条件 地埂锁边子 充分利用地埂种植经济作物 既获得经济效益 又保护地埂 荒地荒沟栽苗子 在荒山 荒沟 荒坡地建设薪炭林 山脚种果子 山脚发展经济林果园 促进商品经济发展 沟底穿靴子 在干 支 毛沟沟底修建谷坊 拦挡坝 建设沟坝地 拦蓄泥沙 防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张 九子登科 模式 3 大区域生态系统恢复工程 问题 我国土地荒漠化问题 对策 植树造林 退耕还林 还草 案例 退耕还草和三北防护林建设 4 湿地生态恢复工程 问题 湿地的缩小和破坏问题 对策 控制污染 退田还湖 案例 江西鄱阳湖湿地生态恢复工程 5 矿区废弃地的生态工程 问题 矿区生态环境的破坏问题 对策 修复土地 恢复植被等 案例 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 6 城市环境生态工程 问题 城市生态系统面临的垃圾 大气 噪音等污染问题 对策与案例 城市绿化污水净化和废弃物处理等综合治理 发达国家经济发展水平较高 人均土地 水等资源占有量较多 所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复 而较少注重经济效益 而我国人口较多 人均土地 水资源和能源占有量少 所以在进行生态工程时 一定要注重生态效益 社会效益和经济效益的统一 发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同 为什么 生态工程的实例 建立不同的生态工程要依据不同的原理 因地制宜 不能相互照搬 1 生物圈2号 的实验及启示 四 生态工程发展的前景 2 我国生态工程发展前景的分析与展望 西方国家生态工程的特点 我国生态工程的特点 我国生态工程存在的问题及发展前景 生物圈2号 于1986年11月破土动工 1991年9月 第一批8名实验者进入其中并开始实验 1993年2月 向 生物圈2号 输氧 人员撤出 1994年2月第二批7名实验者进入其中 几个月后撤出 实验失败 思考与探究 1 分析朝鲜三八线的资料 说明它所蕴涵的意义 生态工程的恢复作用是有限的 不能认为只要有了生态工程 就可以先污染 后治理 人类迄今尚没有能力完全模拟出自然的生态系统 自然生态系统发展到今天已经过几十亿年的进化 每平方公里每年的无形服务价值高达6 4万美元 而为了达到同样的效果 用人工制造和模拟的办法 人类至少要花费10亿美元还不尽如人意 另一方面 自然生态系统具有相当的自我恢复能力 我们在生态工程建设中应该积极利用自然生态系统的这种能力 以节省投资 在我国北方地区 由于冬天气温很低 会导致农作物不能生长 家畜生长缓慢 甚至停止 沼气池不能正常产气 而农民要解决蔬菜的不间断生产问题 很显然 大量使用造价昂贵 并用燃料加热的玻璃温室是不符合我国国情的 你能用所学知识 设计一种生态工程 来较好地解决上述问题吗 请在画出其物质和能量结构图的基础上 说明你所依据的生态工程原理 教材中 四位一体 的图所示为近年来出现在我国北方农区的一种生态工程类型 它较好地解决了习题中所述问题 四位 指沼气池 猪禽舍 厕所及日光温室四部分 是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式 它的运行原理为 日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长 同时也使猪禽免受严寒而快速生长 温室内的植物为动物提供氧气 同时吸收二氧化碳 人 猪 禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气 同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性 沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料 有助于减少蔬菜的病虫害 提高蔬菜的产量和质量 四位一体 生态工程物质循环示意图 四位一体 充分应用了物质循环和生物多样性等原理 提高了单位土地面积的产出 同时减少了环境污染 大大提高了农业的综合效益 实例 太湖的富营养化问题 未因地制宜栽种树种 1 下列不属于生态工程建设目的的是 a 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 b 防止环境污染 c 单纯追求粮食产量 d 促进人类社会和自然环境的和谐发展 2 下列哪项叙述完全符合生态经济 建立 原料 产品 原料 产品 的无废料生产体系 在资源不增加甚至减少的条件下实现经济的增长 在经济产出不变甚至增加的条件下 向环境排放的废弃物大大减少 先生产后治理 提高经济效益a b c d 五 练习 c b 4 森林覆盖率如今已经作为衡量一个国家环境好坏的重要指标之一 我国的森林覆盖率比较低 为了提高森林覆盖率 提倡植树造林 在植树造林过程中 许多地方总是同时选择并种植多种树种 这一过程遵循的原理是 a 物种多样性原理b 物质循环再生原理c 整体性原理d 协调和平衡原理 5 在我国的太湖和珠江三角洲地区的桑基渔塘模式所遵循的原理是 a 物种多样性原理b 系统学和工程学原理c 整体性原理d 协调和平衡原理 a b 6 关于生态工程的叙述不正确的是 a 当人类赖以生存的生态系统出现严重的健康问题时 生态工程应运而生b 生态工程能够减少环境污染c 生态工程以牺牲环境和资源为前提 生产出更多的产品d 生态工程力求达到生态效益 经济效益和社会效益的协调统一 c 7 下列哪项生态系统对于蓄洪防旱具有非常重要的作用 a 小流域综合治理生态工程b 湿地生态系统c 草原生态系统d 森林生态系统 b 8 生物圈2号 实验失败的直接原因主要是 温度失调 co2含量增高 02含量减少 生物群落不全a b c d 9 城市生态系统是人类起主导作用的生态系统其主导作用体现在 a 城市的一切设施是人制造的b 人类对城市生态系统的发展支配作用c 消费者主要是人类d 城市中动物 植物不多 分解者功能不强 人是主要种群10 城市居民赖以生存的基本物质环境包括 阳光 淡水 道路 动物 植物 房屋 商场 微生物a b c d 11 据统计表明 进人21世纪后 几乎每年至少有一种鸟类或哺乳动物从地球上消失 造成野生动植物 濒危或灭绝的主要原因 a 自然灾害b 动物病害c 天敌过多d 人类活动对生态环境的破坏 c b b d 12 珠江三角洲的农民充分利用自然条件 建立该地区特有的农业生态系统的良性循环模式 蔗基渔塘和桑基渔塘 如下图 根据下图回答问题 1