生态工程的基本原理(公开课)

1、本专题题图寓意本专题题图寓意?本专题题图寓意：本专题题图寓意： 干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的化的 ，幼苗的上方是蔚蓝的地球，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；幼地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼苗又可寓意为苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却工程，虽然柔弱，却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。象征着希望。生态环境生态环境生态生态 学习目标：学习目标： 1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设 2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。 3.尝试运用生态工程原理，分析

2、生态环境问题及解决对策。 学习重点：学习重点： 生态工程的基本原理 学习难点：学习难点： 生态工程的系统学和工程学原理是指人类应用是指人类应用生态学生态学和和系统学系统学等学科的基本原等学科的基本原理和方法，通过理和方法，通过系统设计、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境进行修复、重建，对造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，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，从而促进并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会人类社会和自然环境和自然环境的和谐发展。的和谐发展。生态工程生态工程生态工程概念突破生态工程

3、概念突破理论基础理论基础生态学和系统学生态学和系统学技术手段技术手段通过系统设计、调控和技术组装通过系统设计、调控和技术组装操作过程操作过程对已被破坏的生态环境对已被破坏的生态环境进行修复进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式统生产方式进行改善进行改善，并提高并提高生态生态系统的生产力系统的生产力最终目的最终目的促进人类社会和自然环境的和谐发促进人类社会和自然环境的和谐发展展生态工程建设的生态工程建设的目的目的是：是： 遵循自然界遵循自然界物质循环物质循环的规律，充分发挥的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止资源的生产潜力，防止环境污染环境污染，达到，达

4、到经济经济效益效益和和生态效益生态效益的同步发展。与传统的工程的同步发展。与传统的工程相比，生态工程是一类相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可少消耗、多效益、可持续持续的工程体系。的工程体系。一、关注生态工程建设一、关注生态工程建设分析传统经济模式带来哪些问题？分析传统经济模式带来哪些问题？资料资料1 1： 19981998年夏季，长江流域经历了自年夏季，长江流域经历了自19541954年以来年以来的最大洪灾。加上其他地区水灾，的最大洪灾。加上其他地区水灾，19981998年全国受年全国受灾人数上亿，近灾人数上亿，近500500万所房屋倒塌，万所房屋倒塌，20002000多万公顷多万公顷的土

5、地被淹，直接经济损失达的土地被淹，直接经济损失达16001600多亿元人民币。多亿元人民币。1.1.导致导致19981998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？根本原因根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土：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。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、

6、气候异常有关。室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决措施解决措施：我国政府提出的我国政府提出的“积极营造长江中上游水源积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖退耕还湖”和改革不合和改革不合理耕作方式等。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。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。 传

7、统的经济发展模式传统的经济发展模式不注重生态环境不注重生态环境的保护的保护，没有考虑生态成本，经济的发展，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。以巨大的生态环境破坏为代价。2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？问题？资料资料2 2：我国是农业大国，人均土地、水：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。虽等资源占有量远低于世界平均水平。虽然我国用占世界然我国用占世界10%10%的耕地养活了占世界的耕地养活了占世界21%21%的人口，但由于受到西方的人口，但由于受到西方“石油农业石油农业”模式模式的影响，加上人口压力

8、以及缺乏生的影响，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环境污染，已经对社会的可持续发展造成很大障碍成很大障碍1.1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？ “石油农业石油农业”大量使用大量使用化肥、农药和机械化肥、农药和机械的生产方的生产方式，因对式，因对石油石油等能源有高度的依赖性而得名。等能源有高度的依赖性而得名。理解：理解：a a它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的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。机械过程和化学过程。b b优点优点: :由于其投

9、入高，产出也高，对粮食安全保障和由于其投入高，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，提高人民生活水平起到了巨大的作用，c c缺点缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大，：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。造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。资料分析资料分析2 2问题讨论问题讨论2. 你能举出一些农业生产活动对人体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？健康以及环境造成危害的实例吗？ 除日常生活中能够发现

10、的实例外，农业活动对环境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。婴病。19731973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血高铁血红蛋白症（蓝婴病）红蛋白症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超其原因是饮用水中硝酸盐含量超过过10 mg/L10 mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素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

11、口、手或脚等组织运输足够的氧。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、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。染，如对农田、公园、草地等的施肥。 P108P108资料分析资料分析2 2问题讨论问题讨论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，采用一定的对环

12、境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行措施和技术，就能够进行回收和循环利用回收和循环利用，这样不但能够这样不但能够减少环境污染减少环境污染，而且，而且提高了资提高了资源的利用效率源的利用效率，减少了资源的浪费减少了资源的浪费。例如，。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以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。方没有被利用的资源。 P108P108资料分析资料分析2 2问题讨论问题讨论4.4.石油农业的生产模式应当怎样改进？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

13、措施。例如，在在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展我国，人多地少，应该大力发展生态农业生态农业。实。实施的具体施的具体措施包括：措施包括：可以根据田间作物的需要可以根据田间作物的需要适量施用适量施用高效、低毒、低残留的农药高效、低毒、低残留的农药，多施，多施有有机肥机肥，提高作物对水、肥等资源的，提高作物对水、肥等资源的利用效率利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用再利用，实现物质，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断的多级利用，等等。一方面要不断提高提高土地的土地的产出水平产出水平；另一方面要；另一方面要减少减少农业活动对环境的农业活

14、动对环境的污染污染，促进社会的可持续发展。，促进社会的可持续发展。 P108P108资料分析资料分析2 2问题讨论问题讨论传统经济模式：传统经济模式： 毁坏毁坏水、大气、土壤和生物资源水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的消耗地球赠给我们的自然资本自然资本，并造成，并造成环境污染。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，的原则，使一个系统产出的使一个系统产出的污染物污染物，能够，能够成为成为本系本系统或者另一个系统的统或者另一个系统的生产原料生产原料，从而实现，从而实现废弃物的废弃物的资源化资源化，而实现循环经济最重要，而实现循环经济最重要

15、的手段之一的手段之一就是就是生态工程。生态工程。为了可持续发展，走为了可持续发展，走生态经济生态经济之路。之路。 生态工程是人类学习自然生态系统生态工程是人类学习自然生态系统“智慧智慧”的结晶，是的结晶，是生态学、工程学、系统学、经济学生态学、工程学、系统学、经济学等等学科交叉而产生的新兴学科。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二、生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理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 系统学和工程学原理1 1、物质循环再生原理、物质循环再生原理 地球以有限的空间和资源，长久维持着众地球以有限的空间和

16、资源，长久维持着众多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于物质物质能够在各类生态系统中能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全进行区域小循环和全球地质大循环球地质大循环，循环往复循环往复，分层分级利用分层分级利用，从，从而达到取之不尽，用之不竭的效果。而达到取之不尽，用之不竭的效果。理论基础理论基础:物质循环物质循环无废弃物农无废弃物农业业我国我国古代传统农古代传统农业的辉煌成业的辉煌成就之一，是就之一，是生态工程最生态工程最早和最生动早和最生动的一种模式。的一种模式。无废弃物农业无废弃物农业-通过通过积极种植能够固氮的豆积极种植能够固氮的豆科作物，以及收集一切

17、科作物，以及收集一切可能的有机物质，包括可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶、人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采过程中的废弃物等，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。元素的循环利用。2 2、物种多样性原理、物种多样性原理单一的樟子单一的樟子松林被松毛松林被松毛虫害死虫害死食

18、物链短而食物链短而单调，缺少单调，缺少松毛虫、天松毛虫、天牛的天敌。牛的天敌。理论基础：生态系理论基础：生态系统的稳定性统的稳定性生物多样性很高的珊生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好瑚礁维持的很好阅读教材P110资料分析，思考讨论：1.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？ 纯樟子松林、杨树林的纯樟子松林、杨树林的生物多样性低生物多样性低，食物，食物链短而单调链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了

19、树林的毁坏。会导致了树林的毁坏。 珊瑚礁区的珊瑚礁区的生物多样性高生物多样性高，食物链，食物链复杂复杂，不，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，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，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。利用而很少流出系统外。P P110110资料分析问题讨论提示资料分析问题讨论提示2.2.从上面正面和反面的实例，你能得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出怎样的结论？你认为生物多样性的

20、破坏有人为因素吗？破坏有人为因素吗？ 只有保持生态系统较高的生物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和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。因素，而且往往作用巨大。巩固练习一：单选题 1我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明了（ ） A樟子松树的抗虫能力很差 B松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树 C生物多样性对生态系统的重要性 D由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树c 2实现循环