优质课生态工程的基本原理

1、 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。生态环境生态环境 人类应用人类应用生态学和系统学生态学和系统学的基本原理和方法，通的基本原理和方法，通过过系统设计、调控和技术组装系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环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产方式进行改善、并提高生态系统的生产力，从而促从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。进人类

2、社会和自然环境的和谐发展。生态工程的概念生态工程的概念理论基础？ 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。阅读科技探索之路 生态工程的兴起思考：从以往的历史看，经济发展和环境污染有什么关系？他们之间的矛盾是否就是不可调和的呢？“可持续发展”的内涵: (Sustainable Development) 经济发展不仅要满足当代人的需要,还要不危害后代人发展能力，即经济和环境协调发展。生态利益应和社会利益与经济的增长协同考虑。在

3、这种形势下，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门学科生态工程得到了迅速的发展生态工程建设目的：生态工程建设目的： 遵循自然界遵循自然界物质循环物质循环的规律，充分发的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止挥资源的生产潜力，防止环境污染环境污染，达到，达到经济效益经济效益和和生态效益生态效益的同步发展。的同步发展。 与传统的工程相比，生态工程是与传统的工程相比，生态工程是一类一类少消耗少消耗、多效益多效益、可持续可持续的工程的工程体系。体系。（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？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

4、存在什么问题？洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？讨论讨论: :根本原因根本原因：长江上游长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土乱砍滥伐森林，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；保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游中游围围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。剧减少。1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？直接原因直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温年度的罕见降雨。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。室气体排放量增加而导致

5、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？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传统的经济发展模式不注重生态环境的保护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环境破坏为代价。（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？2.“石油农业石油农业”的生产模式应当怎样改进？的生产模式应当怎样改进？讨论讨论: :大量使用化肥、农药和机械的生产方式，对石油等能源有大量使用化肥、农药和机械的生产方式，对石油等能源有高度的依

6、赖性。高度的依赖性。农业生产：复杂的生物过程农业生产：复杂的生物过程简单的机械和化学过程。简单的机械和化学过程。投入高，产出也高；投入高，产出也高；产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农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。产品污染和环境污染等问题。 1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？2.“石油农业石油农业”的生产模式应当怎样改进？的生产模式应当怎样改进？大力发展生态农业 4.石油农业的生产模式应当怎样改进？石油农业的生

7、产模式应当怎样改进？提示：提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，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。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，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的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另

8、一方面要减少农业活动对环境的产出水平；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。污染，促进社会的可持续发展。3.3.如何理解如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资源”这句话？这句话？ 对环境造成危害的污染物，采用一定的措施对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够和技术，就能够进行回收和循环利用进行回收和循环利用，这样不但能，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、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

9、是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。放错了地方没有被利用的资源。传统经济模式：传统经济模式： 毁坏毁坏水、大气、土壤和生物水、大气、土壤和生物资源资源，消耗地球赠给我们的，消耗地球赠给我们的自然自然资本资本，并造成环境污染。，并造成环境污染。生态经济：生态经济： 主要是通过实行主要是通过实行“循环经济循环经济”的原则，使一个的原则，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，从而实现废弃物的系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化资源化，而，而实现循环经济最重要的手段之一实现循环经济最重要的手段之

10、一就是就是生态工程。生态工程。为了可持续发展，走生态经济之路。为了可持续发展，走生态经济之路。原理原理：循环经济原理。：循环经济原理。目的目的：实现废弃物的资源化：实现废弃物的资源化实现重要手段之一：生态工程实现重要手段之一：生态工程无废弃物农业无废弃物农业饲料与垫料饲料与垫料人类食品人类食品作物残留作物残留人类人类食品食品人粪尿人粪尿N、P、K等等1 1、物质循环再生原理物质循环再生原理循环往复、分层分级利用取之不尽、用之不竭比较稳定性概念. 纯樟子松林、杨树林的纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短生物多样性低，食物链短而单调而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片，缺少松毛虫、天牛的天

11、敌，而成片单一单一的林木的林木又为其提供了又为其提供了丰富的食物来源丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁，因而会导致了树林的毁坏。坏。 为什么珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持为什么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？着很高的生物多样性？资料分析资料分析 珊瑚礁区的珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，生物多样性高，食物链复杂，不同的生物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

12、很少流出系统外。区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的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结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？吗？ 只有保持生态系统较高的生物多样性，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。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，而且生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。往往作用巨大。抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。耐盐碱力较强的沙枣等植物。 畜牧养殖应该注意：畜牧养殖应该注意：牲畜量不超过

13、草地承载牲畜量不超过草地承载量量讨论：讨论： 从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行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？展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？资料分析讨论：资料分析讨论：由于周边城市、工业和农田的排水中由于周边城市、工业和农田的排水中N、P的浓的浓度高，水葫芦泛滥，产生大量毒素。度高，水葫芦泛滥，产生大量毒素。超出环境承载力环境容纳量 西北地区年降雨量西北地区年降雨量450nm450nm，只适宜种植灌木和草的地区，只适宜

14、种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树。却被硬性规定种植属于乔木的杨树。“杨家将杨家将”因为不适应因为不适应长成了长成了“小老头小老头“防护林变成了残败的防护林变成了残败的“灰色长城灰色长城”。在湿地保护中（比如湖泊的保护），我们应该注意哪些问题？既要保护湿地，又要考虑农民的生计问题林业工程建设中的注意什么问题？林业工程建设中的注意什么问题？一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题4 4、整体性原理、整体性原理 进行生态工程建设进行生态工程建设时，不但要考虑到时，不但要考虑到自自然生态系统然生态系统的规律，的规律，更重要的是，

15、要考虑更重要的是，要考虑到到经济经济和和社会社会等等系统系统的影响力。的影响力。 人类处在一个社会、人类处在一个社会、经济、自然复合而成经济、自然复合而成的系统中。的系统中。例：林业工程建设中的问题例：林业工程建设中的问题理论基础：理论基础： 社会、经济、自然社会、经济、自然复合系统复合系统 只有应用整体性原理只有应用整体性原理,才能统一协调当前才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设与长远、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。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另外，社会习惯、法律制度等也都对生态工

16、程建设有着重要影响。工程建设有着重要影响。系统结构决定功能原理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：析三种计算机网络结构示意图：工作的可靠性哪个高？工作的可靠性哪个高？理论基础：分布式优于集中式和环式理论基础：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，生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过通过改变和优化结构改变和优化结构，达到改善系统功能达到改善系统功能的目的的目的5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理桑基鱼塘分布在我国长

17、江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是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。一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（2 2）系统整体性原理）系统整体性原理 系统各组分之间要有适系统各组分之间要有适当的比例关系当的比例关系，只有这样才，只有这样才能顺利完成能顺利完成能量、物质、信能量、物质、信息等的转换和流通息等的转换和流通，并且实，并且实现总体功能大于各部分之和现总体功能大于各部分之和的效果，即的效果，即“1+12”1+12”。珊瑚礁珊瑚礁“白化白化”理论基础：理论基础：整体功能大于整体功能大于

18、部分之和部分之和 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为死亡而导致珊瑚礁逐渐珊瑚礁逐渐“白化白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性，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。也将锐减，从而造成系统的崩溃。固氮菌为豆科作物提供固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地能够在氮素