5.1 生态工程的基本原理修正版01

20世纪末世界人口突破了60亿，随着现代农业生产的发展，人类活动遍布地球的每个角落，地球上已经难以找到一个没有受到人类影响的地方，原始的生态系统几乎丧失，全球生态环境危机不断激化。,赤潮,专题5 生态工程,本专题题图寓意?,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,生态工程的概念：,人类应用 等学科的基本原理和方法，通过 ，对已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,生态学和系统学,系统设计、调控和技术组装,促进人类社会和自然环境和谐发展,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,生态工程建设目的：,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。,5.1 生态工程的基本原理,资料分析,资料1： 1998年夏季，长江流域经历了自1954年以来的最大洪灾。加上其他地区水灾，1998年全国受灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。,一、关注生态工程建设,分析传统经济模式带来哪些问题？,讨论:,1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？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。,解决措施：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.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。,资料2：我国是农业大国，人均土地、水等资源占有量远低于世界平均水平。虽然我国用占世界10%的耕地养活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油农业”模式的影响，加上人口压力以及缺乏生态环境意识，所造成的资源破坏和农业环境污染，已经对社会的可持续发展造成很大障碍,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。理解：a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。b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，c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。,资料分析2问题讨论,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。,P108资料分析2问题讨论,3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？,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。,P108资料分析2问题讨论,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。,P108资料分析2问题讨论,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。,二、生态工程所遵循的基本原理,（一）物质循环再生原理,1.定义：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。,2.实质：物质在生态系统中循环往复，分层分级利用。,4.实例：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。,3.特点：生态系统中不产生废弃物，没有环境污染，生态系统稳定发展。,（一）物质循环再生原理,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。,思考：无废弃物农业与石油农业相比，其主要优点是,A.生产效率高，产品种类多B.物质循环利用C.以石油、煤等原料为动力，生产效率高D.生物多样性程度高，环境承载力大,比较上图两个生态系统，哪个抵抗力稳定性要更高？为什么？,物种越丰富，群落结构越复杂，生态系统的自动调节能力越强，生态系统的抵抗力稳定性越高。 物种多样性原理 P110,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。,资料分析P110,讨论：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？,（二）物种多样性原理,珊瑚礁生物群落,物种多，营养结构（食物链、食物网）复杂的生态系统抵抗力稳定性高。,物种少，营养结构简单的生态系统抵抗力稳定性低。,（二）物种多样性原理,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。,1.定义：物种多而繁杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。生物多样性程度高，可以为种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。2.实质：物种繁多而复杂的生态系统，具有更高的抵抗力稳定性。,（二）物种多样性原理,3.特点：生物多样性程度高，食物链关系复杂，系统生产力高、稳定性强。4.实例：珊瑚礁区生态系统、原始森林 单一的人工林等,（二）物种多样性原理,思考：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.系统整体性原理,1.定义：考虑环境承载力，处理好生物与环境的协调与平衡。2.实质：生态系统中生物与无机环境协调与平衡发展，不同生物之间协调与平衡发展。,（三）协调与平衡原理,3.影响生态系统协调与平衡的因素：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，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.实例：农作物种植要合理密植 草原不能超载放牧 鱼塘要适量放养,（三）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,生物与环境的协调也是考虑的问题之一,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“,思考：某草原牧业，在进行草场建设时，既注意不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了,A.实行循环经济的原则B.低消耗、多效益的原则C.遵循物种多样性和协调与平衡的原则D.建立自然社会经济复合系统,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。,（四）整体性原理,1.概述：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。 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。,人类处在一个社会、经济、自然复合而成的系统中。,2.实质：生态工程系统是由自然生态系统、经济系统和社会系统等组成的统一整体。3.生态工程的整体建设原则：在进行生态工程建设时，不但要考虑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。4.实例：林业工程建设中，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，保障生态系统的平衡和稳定，才能从根本上保证生态工程的整体利益。,（四）整体性原理,思考：某些山区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一项原理失调引起的,A.协调和平衡原理B.整体性原理C.系统结构决定功能原理D.系统整体性原理,（五）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+12”。,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,小结：生态工程的基本原理,1.传统经济模式的缺点是什么？2.生态经济模式的优点是什么？3.解决经济发展与环境之间的根本原则是什么？4.实现循环经济的重要手段是什么？,消耗多，效益低、不能持续发展。,消耗少，效益高、能持续发展。,循环经济。,生态工程,5.前造林，后砍林现象，说明违背了什么原理？,整体性原理,6. 1+12符合哪种生态学原理？7.无废弃物农业和无废料生产体系符合哪种原理？8.超载放牧和生物数量超过环境承载力是违背了那种原理？9.污染物排放是违背了那种原理？10.营造人工马尾松林违背了哪种原理？,系统学和工程学原理,物质循环与再生原理,协调与平衡原理,物质循环与再生原理,物种多样性原理,11.珊瑚虫与藻类共生符合了哪种原理？,系统学和工程学原理系统整体性原理,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,练一练,3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,练一练,4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,练一练,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