第4讲生态工程和生物技术安全性

1、第第4讲讲 生态工程和生物技术的生态工程和生物技术的安全性和伦理问题安全性和伦理问题考点一：生态工程一、生态工程的概念一、生态工程的概念1.概念：应用生态系统中概念：应用生态系统中物种共生物种共生与与物质循环物质循环再生原理再生原理、结构与功能协调原则结构与功能协调原则，结合系统，结合系统分析的最优化方法设计的促进分析的最优化方法设计的促进分层多级利用分层多级利用物质物质的生产工艺系统。的生产工艺系统。2.目的：促进自然界良性循环的前提下，目的：促进自然界良性循环的前提下，充分充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到达到生态效益与经济效益生态效益与经济效益的

2、同步发展。主要目的的同步发展。主要目的在于在于协调人与自然协调人与自然的关系，促进可持续发展。的关系，促进可持续发展。3.优势：优势：低消耗、多效益、可持续低消耗、多效益、可持续的特征的特征二、生态工程的原理二、生态工程的原理原理原理理论理论基础基础内容内容意义意义实例实例物质循物质循环再生环再生物质物质循环循环物质能够在各类生态系物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和统中进行区域小循环和全球物质大循环，循环全球物质大循环，循环往复，分层分级利用，往复，分层分级利用，从而达到取之不尽，用从而达到取之不尽，用之不竭的效果之不竭的效果可避免环境可避免环境污染及其对污染及其对系统稳定和系统稳定和发

3、展的影响发展的影响无废无废弃物弃物农业农业原理原理理论理论基础基础内容内容意义意义实例实例物种物种多样多样性原性原理理生态生态系统系统的稳的稳定性定性物种多而繁杂的生态物种多而繁杂的生态系统具有较高的抵抗系统具有较高的抵抗力稳定性。生物多样力稳定性。生物多样性程度高，可以为各性程度高，可以为各类生物的生存提供多类生物的生存提供多种机会和条件。众多种机会和条件。众多的生物通过食物链关的生物通过食物链关系相互依存，就可以系相互依存，就可以在有限的资源条件下，在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生产生或容纳更多的生物量，提高系统生产物量，提高系统生产力力避免系统结避免系统结构或功能失构或功能失衡衡三

4、北防护林三北防护林建设中的单建设中的单纯林问题，纯林问题，珊瑚礁生态珊瑚礁生态系统的生物系统的生物多样性问题多样性问题 原理原理理论基理论基础础内容内容意义意义实例实例协调协调与平与平衡原衡原理理生物与生物与环境的环境的协调与协调与平衡平衡生物与环境的协生物与环境的协调与平衡，需要调与平衡，需要考虑环境承载力，考虑环境承载力，即指某种环境所即指某种环境所能养活的生物群能养活的生物群的数量的数量避免系统避免系统的失衡和的失衡和破坏破坏太湖富营养太湖富营养化问题、过化问题、过度放牧等度放牧等整体整体性原性原理理社会、社会、经济、经济、自然复自然复合系统合系统进行生态工程建进行生态工程建设时，不但要

5、考设时，不但要考虑到自然生态系虑到自然生态系统的规律，还要统的规律，还要考虑到经济和社考虑到经济和社会系统的影响力会系统的影响力统一协调统一协调各种关系，各种关系，保障系统保障系统的平衡与的平衡与稳定稳定林业建设中林业建设中自然系统与自然系统与社会、经济社会、经济系统的关系系统的关系问题问题原理原理理论基础理论基础内容内容意义意义实例实例系统系统学和学和工程工程学原学原理理系统的结构系统的结构决定功能原决定功能原理：分布式理：分布式优于集中式优于集中式和环式和环式生态工程需要考虑系生态工程需要考虑系统内部不同组分之间统内部不同组分之间的结构，通过改变和的结构，通过改变和优化结构，达到改善优化结

6、构，达到改善系统功能的目的系统功能的目的改善和改善和优化系优化系统的结统的结构以改构以改善功能善功能桑基桑基鱼塘鱼塘系统整体性系统整体性原理：整体原理：整体大于部分大于部分系统各组分之间要有系统各组分之间要有适当的比例关系，只适当的比例关系，只有这样才能顺利完成有这样才能顺利完成能量、物质、信息等能量、物质、信息等的转换和流通，并且的转换和流通，并且实现总体功能大于各实现总体功能大于各部分之和的效果部分之和的效果保持系保持系统很高统很高的生产的生产力力珊瑚珊瑚礁区礁区内藻内藻类的类的珊瑚珊瑚的关的关系系三、生态工程建设的基本过程三、生态工程建设的基本过程1.原则：既要遵循生态学原理，也要遵循适

7、原则：既要遵循生态学原理，也要遵循适应性原则和高效益原则应性原则和高效益原则2.基本过程：拟定目标与本底调查基本过程：拟定目标与本底调查系统分系统分析析技术设计技术设计可行性评价与决策可行性评价与决策3.生态工程设计方法生态工程设计方法设计方法设计方法具体内容具体内容事例事例食物链的食物链的“相接相接”连接平行的原本不相连接连接平行的原本不相连接的种类，形成互利共生网的种类，形成互利共生网络，提高效益，促进物质络，提高效益，促进物质的良性循环的良性循环稻田养鱼生态工稻田养鱼生态工程：人有意思的程：人有意思的将一些鱼苗放在将一些鱼苗放在稻田上稻田上食物网的食物网的“加环加环”在食物链中增加一些环

8、节，在食物链中增加一些环节，以充分利用原先尚未利用以充分利用原先尚未利用的那部分物质和能量，促的那部分物质和能量，促使物流与能流的途径畅通，使物流与能流的途径畅通，发挥生产潜力，提高生态发挥生产潜力，提高生态和经济效益和经济效益用玉米的副产品用玉米的副产品玉米芯生产木糖玉米芯生产木糖醇，其残渣培养醇，其残渣培养食用菌，食用菌食用菌，食用菌的残渣再养殖蛆的残渣再养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作蛹，蛆蛹粪再作有机肥还田有机肥还田四四.生物氧化塘的作用原理生物氧化塘的作用原理遵循的主遵循的主要原理：要原理：物种多样物种多样性原理、性原理、物种共生物种共生原理原理五、生态工程的实例分析五、生态工程的实例分析类型类

9、型主要原理主要原理注意问题注意问题农村综合农村综合型生态工型生态工程程物质循环再生原理、物质循环再生原理、整体性原理整体性原理核心：沼气工程核心：沼气工程优点：农林牧渔全面优点：农林牧渔全面发展；开发可更新资发展；开发可更新资源，减少环境污染源，减少环境污染小流域综小流域综合治理生合治理生态工程态工程整体性原理、协调整体性原理、协调与平衡原理与平衡原理“综合综合”表现在同时考表现在同时考虑生态效益和经济效虑生态效益和经济效益；不同气候带、不益；不同气候带、不同自然条件和不同经同自然条件和不同经济发展水平的地区，济发展水平的地区，生态工程模式应各具生态工程模式应各具特色特色类型类型主要原理主要原

10、理注意问题注意问题大区域生大区域生态系统恢态系统恢复工程复工程物种多样性原理、物种多样性原理、整体性原理整体性原理三北防护林建设应考虑的三北防护林建设应考虑的问题：考虑树种生态适用问题：考虑树种生态适用性问题，种植适宜品种；性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性；不同地护林体系稳定性；不同地区应根据当地情况采取不区应根据当地情况采取不同措施同措施湿地生态湿地生态恢复工程恢复工程整体性原理、协整体性原理、协调与平衡原理调与平衡原理主要措施：退耕还湖主要措施：退耕还湖主要困难：解决迁出湖区主要困难：解决迁出湖区的居民生活和就业问题的居民生活和就业问题类型类

11、型主要原理主要原理注意问题注意问题矿区废弃矿区废弃地的生态地的生态恢复工程恢复工程系统学和工程学系统学和工程学原理、协调与平原理、协调与平衡原理衡原理种植耐旱的草、灌木和数；种植耐旱的草、灌木和数；改良表土改良表土城市环境城市环境生态工程生态工程整体性原理、协整体性原理、协调与平衡原理调与平衡原理大气污染解决措施：禁止大气污染解决措施：禁止使用有铅汽油使用有铅汽油水污染解决措施：减少或水污染解决措施：减少或禁止污水排放，进行污水禁止污水排放，进行污水净化净化例例1(2011沈阳二模沈阳二模)下图是我国南京古泉生态农场的以下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、

12、养鸡、沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。请据图回答：养鸭等产业的物质循环利用示意图。请据图回答：(1)图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的_。(2)某同学据图写出一条捕食食物链：果树某同学据图写出一条捕食食物链：果树蚯蚓蚯蚓鸡，该鸡，该食物链食物链_(填填“正确正确”、“不正确不正确”)。(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的的 在农业生产中的应用

13、。在农业生产中的应用。(4)果园与森林相比，其抵抗力稳定性果园与森林相比，其抵抗力稳定性_(填：填：“高高”、“低低”)，原因是，原因是_。分解者分解者不正确不正确信息传递信息传递低低生物种类少，营养结构简单生物种类少，营养结构简单(5)此生态农业与传统农业相比，明显的优势有此生态农业与传统农业相比，明显的优势有_和和_。(6)假设下图是建成生态农场前的部分物质循环示意图，假设下图是建成生态农场前的部分物质循环示意图，请画出与该图对应的能量流动图解。请画出与该图对应的能量流动图解。能量多级利用能量多级利用减轻了对环境的污染减轻了对环境的污染例例2下图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于下图

14、为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于()A湿地生态恢复的生态工程湿地生态恢复的生态工程B节水和废水处理与应用的生态工程节水和废水处理与应用的生态工程C小流域综合治理与开发的生态工程小流域综合治理与开发的生态工程D清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程B例例3下图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述不正确下图是某农户设计的生态农业示意图。下列有关叙述不正确的是的是()A建立该系统遵循的主要原理有物质循环再生原理、生物多样建立该系统遵循的主要原理有物质循环再生原理、生物多样性原理等性原理等B该系统的主要成分是农作物，蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为消费该系统

15、的主要成分是农作物，蚕、驴、鱼、鸡、猪等均为消费者者C将猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质和能量将猪粪直接施入农田，可以为农作物的生长提供物质和能量D塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养塘泥施入农田的主要作用是增加土壤中的矿质营养C1.转基因技术的安全性问题转基因技术的安全性问题（1）基因生物与食物安全）基因生物与食物安全反方观点：反方观点：反对反对“实质性等同实质性等同”、出现、出现_、出、出现新的过敏原、营养成分改变。现新的过敏原、营养成分改变。正方观点：正方观点：有安全性评价、科学负责的态度、无实例无证有安全性评价、科学负责的态度、无实例无证据。据。滞后效应滞后效应考点

16、二：生物技术安全性问题考点二：生物技术安全性问题（2）转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响）转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响反方观点：反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵_、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成能造成“基因污染基因污染”。正方观点：正方观点：生命力有限、存在生命力有限、存在_、花粉传播距离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限。有限、花粉存活时间有限。（3）转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响）转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响反方观点：反方观点：打破物

17、种界限、打破物种界限、_、重组出有害的病、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体。原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体。正方观点：正方观点：不改变生物原有的分类地位、不改变生物原有的分类地位、_、保护农田土壤环境。保护农田土壤环境。 减少农药使用减少农药使用 外来物种外来物种生殖隔离生殖隔离二次污染二次污染归纳整合 转基因生物的优缺点分析转基因生物的优缺点分析优点优点缺点缺点1.解决粮食短缺问题解决粮食短缺问题2.减少农药使用，减少环境污染减少农药使用，减少环境污染3.增加食物营养，提高附加值增加食物营养，提高附加值4.增加食物种类，提升食物品质增加食物种类，提升食物品质5

18、.提高生产效率，带动相关产业提高生产效率，带动相关产业发展发展1.可能产生新病毒或新过敏可能产生新病毒或新过敏源源2.可能产生抗除草剂的杂草可能产生抗除草剂的杂草3.可能使疾病的传播跨越物可能使疾病的传播跨越物种障碍种障碍4.可能会损害生物多样性可能会损害生物多样性5.可能干扰生态系统的多样可能干扰生态系统的多样性性2.克隆技术引发的伦理问题克隆技术引发的伦理问题（1）克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。）克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。否定的理由：否定的理由：克隆人严重违反了克隆人严重违反了_，是克，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关隆技术的滥用；克隆人冲击了

19、现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都上和社会地位上都_。人类伦理道德人类伦理道德不健全的人不健全的人肯定的理由：肯定的理由：技术性问题可以通过技术性问题可以通过_、_和和_等方法解决。不成熟的技术也等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟只有通过实践才能使之成熟。中国政府的态度：禁止中国政府的态度：禁止_，不反对，不反对_。四不原则：四不原则：_、_、_、_任何生殖性克隆人的实验任何生殖性克隆人的实验。胚胎分割胚胎分割基因诊断基因诊断染色体检查染色体检查生殖性克隆生殖性克隆治疗性克

20、隆治疗性克隆不赞成不赞成不允许不允许不支持不支持不接受不接受（2）试管婴儿：试管婴儿根据目的可分为两种，对试管）试管婴儿：试管婴儿根据目的可分为两种，对试管婴儿的态度也有不同观点，有人反对，也有人认可。婴儿的态度也有不同观点，有人反对，也有人认可。否定的理由否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对_的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于或杀死多余胚胎，无异于“谋杀谋杀”。生命生命肯定的理由：肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、

21、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对对_造成损伤造成损伤。试管婴儿试管婴儿（3）基因身份证基因身份证否定的理由：否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成个人基因资讯的泄漏造成_，势必，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果等严重后果。肯定的理由：肯定的理由：通过通过_可以及早采取预防措施，适可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。基因检测基因检测基因歧视基因歧视归纳整合 “试管婴儿试管婴儿”与与“设计试管婴儿设计试管婴

22、儿”的区别的区别所谓所谓“设计试管婴儿设计试管婴儿”，实际是指体外受精形成的胚胎，实际是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。而一般我们所说合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。而一般我们所说试管婴儿的产生，不必进行基因检测这一步骤。试管婴儿的产生，不必进行基因检测这一步骤。3.生物武器生物武器（1）种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过）种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过_的

23、致病菌。的致病菌。（2）散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆）散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。虫叮咬等。（3）特点：）特点：_、多数具、多数具_、传染途、传染途径径_、污染面、污染面_、_、_、_等。等。（4）_生物武器公约及中国政府的态度。生物武器公约及中国政府的态度。禁止禁止基因重组基因重组致病力强致病力强传染性传染性多多广广有潜伏期有潜伏期不易被发现不易被发现危害时间长危害时间长归纳整合生物武器的特点生物武器的特点生物武器具有致命性、传染性强、生物专一性、面积效生物武器具有致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等特点应大、危害时间长、

24、难以发现等特点。（1）致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅）致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。（2）生物专一性。生物武器可以使人、畜感染得病，并）生物专一性。生物武器可以使人、畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备、能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备、建筑物等。建筑物等。（3）面积效应大。现代生物武器可将生物制剂分散成气）面积效应大。现代生物武器可将生物制剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当天气条件溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当天气

25、条件下可造成大面积污染。下可造成大面积污染。（4）危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以）危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽年，炭疽杆菌芽孢在阴暗潮湿土壤中甚至可存活杆菌芽孢在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。年。（5）难以发现。生物制剂气溶胶无色、无味，不容易发）难以发现。生物制剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。

26、目前主要的生物武器有目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。 例例4阅读以下材料，回答问题阅读以下材料，回答问题： 自自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究取得长足进步。年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究取得长足进步。如转入生长激素（如转入生长激素（GH）基因的鱼生长速度快）基因的鱼生长速度快,饵料转化率高。但鱼类易于逃饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题，如转基因鱼对生态系统的压力逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题，如转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散等问题是很值得研究的。最近，我国科学家只是将三倍体及外源基因的扩散等问题是很值得研究的。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。的转基因鱼投入自然系统。（1）转基因鱼成功的物质基础是）转基因鱼成功的物质基础是_。（2）已知人的）已知人的GH是一个含有是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的个氨基酸的蛋白质，若将人的G