生态工程的基本原理3.3课件

第五章生态工程,5.1生态工程的基本原理,选修3现代生物科技专题,植被破坏,水土流失,洪水泛滥（98年洪水）,1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？,解决措施：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。,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co2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。,资料分析二：,大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力故将其称为石油农业,1.你对“石油农业”是如何理解的？,2.石油农业的生产模式应当怎样改进？,“石油农业”所产生的废弃物和有害物质的量很多，从而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。,大力发展生态农业。实施的具体措施包括：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。,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,而没有被利用的资源。,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。,为了可持续发展，应走生态经济之路,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。,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。,为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。力求做到少消耗、多效益、可持续的发展体系。,生态工程建设的目的是：,二、生态工程所遵循的基本原理,1、物质循环再生原理,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。,循环往复分层分级利用,（无废弃物农业）,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。,（1）理论基础：,物质循环,可避免环境污染及其对系统稳定与发展的影响。,（2）意义：,1、物质循环再生原理,（无废弃物农业）,2、物种多样性原理,2、物种多样性原理,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？,单纯的樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少害虫（松毛虫、天牛）天敌，而成片单一的林木又为相关害虫提供了丰富的食物来源，因而导致了树林的毁坏。,2、物种多样性原理,生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力即生态系统稳定性。,抵抗力稳定性：,（物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高）,抵抗干扰，保持原状,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与平衡。,2、物种多样性原理,保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因三个水平上采取保护战略和保护措施，从而提高其抵抗力稳定性和恢复力稳定性,（1）理论基础：,（2）意义：,生态系统的抵抗力稳定性,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。,物种单一,物种多样,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，使水体中的水葫芦和藻类疯长,过度放牧,3、协调与平衡原理,-需要考虑环境承载力（环境容纳量）,任何环境对生物数量的承载能力都是有限的，如果超过了其限度就会引起系统失横进而引起环境破坏。只有生物与环境保持相对协调平衡，才能形成生物与环境的可持续发展。,（1）理论基础：,（2）意义：,生物与环境的协调与平衡,生物数量不能超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏。,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。做到社会、经济、自然的协调与统一，保证局部与整体、当前与长远利益的协调发展。,统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定。,（1）理论基础：,（2）意义：,社会-经济-自然复合系统,5、系统学和工程学原理,系统的结构决定功能原理,改善和优化生态系统的结构以改善功能,（1）理论基础：,（2）意义：,分布式优于集中式和环式,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。,例：桑基鱼塘模式,系统的结构决定功能原理,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。若失去了共生藻类的珊瑚虫会导致珊瑚礁逐渐死亡而“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，进而造成系统的崩溃。,豆科作物和固氮菌：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。,系统整体性原理,整体功能大于各部分之和,（1）理论基础：,（2）意义：,保持系统很高的生产力,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+12”。,系统整体性原理,归纳：生态工程的,基本原理物质循环再生物种多样性协调与平衡整体性系统学和工程学系统的结构决定功能系统整体性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。特点少消耗，多效益，可持续发展,练习：分析下列事件用哪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。,物质循环再生原理,物种多样性原理,协调与平衡原