高中生物 专题五第一节 生态工程的基本原理课件2 新人教版选修3.ppt

第五章生态工程 生态工程是指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 生态工程概念突破 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 第一节生态工程的基本原理 生态工程建设的目的是 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 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 讨论 资料分析一 1 导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么 根本原因 1 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 2 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 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 生产方式 石油农业 石油农业的优势 高产 高效 省时 省力 提高农业生产效率和农产品产量 解决粮食需求的矛盾 石油农业的弊端 高投入 高成本 高污染 传统经济 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 生态经济 主要是通过实行 循环经济 的原则 使一个系统产出的污染物 能够成为本系统或者另一个系统的生产原料 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就是生态工程 为了可持续发展 走生态经济之路 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 1 物质循环再生原理地球以有限的空间和资源 长久维持着众多生物的生存 繁衍和发展 奥秘就在于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 物质循环 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 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 用堆肥和沤肥等多种方式 把它们转变为有机肥料 施用到农田中 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 2 物种多样性原理 单一的樟子松林被松毛虫害死 食物链短而单调 缺少松毛虫 天牛的天敌 理论基础 生态系统的稳定性 生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好 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 p110资料分析问题讨论提示 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 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 理论基础 生物与环境的协调与平衡 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 提示 抗寒 耐旱 适应性强的沙棘 耐盐碱力较强的沙枣等植物 p111资料分析问题讨论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 应选择哪些特征的树种 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 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 处理好生物与环境的协调与平衡 需要考虑环境承载力 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数量 4 整体性原理 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 人类处在一个社会 经济 自然复合而成的系统中 例 林业工程建设中的问题 理论基础 社会 经济 自然复合系统 只有应用整体性原理 才能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 保障生态系统平衡和稳定 新 系统学 工程学 另外 社会习惯 法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响 5 系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理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 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 1 2 理论基础 分布式优于集中式和环式 理论基础 整体功能大于部分之和 系统结构决定功能原理 若把系统的结构比作计算机网络 分析三种计算机网络结构示意图 工作的可靠性哪个高 系统结构决定功能原理 5 系统学和工程学原理 系统结构决定功能原理 高效生态系统 生态工程之沼气工程 生态工程之沼气工程 5 系统学和工程学原理 系统整体性原理例如 珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力 得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物 动物营养循环 通常情况下 失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐 白化 失去其鲜艳的色彩 那里的生物多样性也将锐减 从而造成系统的崩溃 豆科作物和固氮菌的共生也是一例 固氮菌为豆科作物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 课本旁栏思考 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 豆科作物和固氮菌的共生 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 2 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么原理 a 物质循环再生原理b 协调与平衡原理c 物种多样性原理d 系统整理性原理 1 实现循环经济的最重要的手段之一是 a 大力发展 石油农业 b 生态工程c 清除污染物d 禁止产出污染物 课堂练习 b c c a 5 人类设计生态工程的根本目标是 a 促进自然界良性循环的前提下 达到生态效益与经济效益的同步发展b 促进自然界良性循环的前提下 防治环境污染 提高经济效益c 防治环境污染 达到生态效益与经济效益的同步发展d 促进自然界良性循环的前提下 充分发挥资源的生产潜力 防治环境污染 达到生态效益与经济效益的同步发展 课堂练习 d 6 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