【教学资料精创】生态工程课件-高二上学期生物人教版选择性必修2

1、4.3 生态工程第四章 人与环境关注生态问题宇航员从太空遥望地球，由蓝色的海洋和绿色的陆地构成的景观美丽绝伦，但近看，她却已伤痕累累，干旱而龟裂的土地或浊浪滔天的洪水，还有酸雨、水土流失、沙尘暴、核废料辐射不断恶化的生态环境，正在对人类的生存和发展构成严重的威胁。关注生态问题地球需要我们的细心呵护，需要我们运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行修复和重建，通过发展“环境友好的技术” 来重建人类和地球母亲的良好关系，爱护我们共同的家园。生态工程的概念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，对造成环境污染和被坏的传统

2、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。生态工程的兴起20世纪60年代以来， 全球经济进入快速增长阶段。经济的迅猛发展、技术的革新使人们的生活水平大大提高，但其负面影响也越来越严重。在发展程度不同的国家，这类影响的表现形式有很大不同。生态工程的兴起在发达国家，主要表现为：工业化和高度集约化的农业经营所带来的种种环境污染和过量耗费不可更新资源(如石油等)问题；生态工程的兴起而在发展中国家则表现为：人口的快速增长、资源的过度开发、损毁和低效利用，以及由此而引起的环境污染问题。这似乎形成了一个发展悖论：即经济的发展需要技术进步，但技术的进步又往往带来严重的环境

3、污染和资源匮乏，反过来威胁到人类社会的发展。生态工程的兴起传统的解决问题的思维方式是就事论事，期望通过开发和应用若干单一的环境改造技术，快速解决遇到的每一个环境污染问题。但这种“割裂式思维”的结果，往往仅是污染物在不同地区间的转移，不能彻底解决问题。生态工程的兴起发达国家向发展中国家转移多种废弃物的事例层出不穷，这种看似“进步”的损人利已行为，正受到越来越多的指责。美国等国家曾提出实现污染物“零排放”的对策，但由于各种原因，迄今也未能做到。生态工程的兴起一些发达国家的学者还提出，通过“限制生产、限制发展”的途径来减少污染的主张，也是不可取的。因为现在全球性环境污染在很大程度上是由发达国家造成的

4、，而限制生产就意味着部分剥夺了发展中国家经济发展的权利，让发展中国家负担全球污染的成本是极不公平的。那么，到底应该怎么办呢?生态工程的兴起答案只有一个：只有对发展的含意有了全面的理解，坚持可持续发展，才能从根本上解决环境污染问题。1987年，以挪威前首相布伦特兰夫人为主席的联合国环境与发展委员会在给联合国的报告我们共同的未来中，提出了“可持续发展”的战略思想。即经济发展不仅要满足当代人的需要，还要不危害后代人的发展能力。关注生态工程建设为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科生态工程应运而生并迅速发展。生态工程

5、的兴起生态利益应和社会利益与经济的增长协同考虑。在这种形势下，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科生态工程得到了迅速的发展。目前，生态工程已在资源管理、环境保护、生态治理和建设、城市发展等方面得到了广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。生态工程建设的目的生态工程建设的目的就是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。生态工程建设的目的为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。生态经济主要是通过实行“循环经济”的原

6、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。生态工程建设的目的传统经济模式带来的一些问题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。生态工程建设的目的是什么原因导致长江洪水泛滥？长江两岸大约有4亿人口被洪水淹没的大地居住，工农业生产及生活需要大量的木材，导致对森林的过量采伐，人多地少的严峻局面，导致大量林地开垦成农田。另一方面，长江砍伐森林绿色的流逝中游有重

7、大蓄洪作用的湖泊，也因为人为的围湖造田在迅速萎缩。生态工程建设的目的传统经济模式带来的一些问题受到西方“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了很大障碍。生态工程建设的目的过量施用农药和化肥，会由于相当一部分不能被作物充分利用，而通过各种途径对土壤、水体和食物造成污染。现代工厂化的饲养方法，使得畜、禽的排泄物，往往不能及时地、按照规定的土地负荷量返回田间，从而污染存放地以及所流入水域的富营养化。生态工程建设的目的传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。为了实现可持续发展，经济发展必须符

8、合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，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。生态工程美国著名经济学家L.R.布朗在其著生态经济中说:“经济赤字是我们彼此之间的借货，而生态赤字却是我们透支于子孙后代”;“生态学家与经济学家之间的关系，应当犹如建筑师与制造商之间的关系，理应由生态学家给经济发展提供蓝图.经济学家和生态学家携起手来就可以构建出一种可持续发展的经济生态经济。”生态工程所遵循的基本原理生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶

9、，是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科。生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。生态工程所遵循的基本原理自生生态系统具有独特的结构与功能，一方面是源于其中的“生物”，生物能够进行新陈代谢、再生更新等；另一方面是这些生物之间通过各种相互作用(特别是种间关系)进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体。这一有序的整体可以自我维持。这种由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。生态工程所遵循的基本原理遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。例如，在湿地修复过程中，

10、应该选择污染物净化能力较强的多种水生植物，还需要考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系。这是该系统或工程能否形成自组织能力的基础条件。一般而言，应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落，这样即便某个种群消亡，其他种群也能弥补上来，从而有助于生态系统维持自生能力。生态工程所遵循的基本原理要维持系统的自生，就需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。例如，在湿地生态工程中，通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量，可以改善水生生物的生存环境，

11、从而有利于生态系统的自生。生态工程所遵循的基本原理循环循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。生态工程所遵循的基本原理土壤的肥力是一切农业生产特别是种植业的基础，当今大多数国家的土壤肥力，都严重依赖化学肥料，而在古代是根本没有化肥投入的。我国古代先民正是依靠“无废弃物农业” 保证了土壤的肥力，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，因此，几千年来，土地一直维持着生产能力。生态工程所遵

12、循的基本原理协调在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题。例如，我国西北一些地区年降水量小于450 mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类的杨树。由于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“ 灰色长城”生态工程所遵循的基本原理处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。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。生态工程所遵循的基本原理整体几乎每个生态工程都是具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，这样的复

13、杂系统建设必须以整体观为指导。自然生态系统可以为生态工程提供重要参考。生态工程所遵循的基本原理自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。遵循整体原理，首先要遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。其次，人类处在个社会一经济一自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。生态工程所遵循的基本原理例如在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问

14、题。往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐。因此，只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。生态工程所遵循的基本原理此外，社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。只有应用整体原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。生态工程生态工程需要根据工程的目的，以及当地自然、社会和经济的情况，从系统的不同角度综合考虑问题。因此，不但要考虑生态学原理，而且要考虑经济和社会的实际状况，通过系统学、工程学的设计，在充分利用自然的基础上，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。生态工程所遵循的基本原

15、理生态工程的建设在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。生态工程的建设社会-经济-自然复合生态系统理论，将生态学研究从自然生态系统扩展到以人为中心的人工生态系统，为生态文明要“融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程”的“五位一体”思路奠定了理论基础。“整体、协调、循环、再生”生态工程原理，成为中国生态建设与产业可持续发展的指导原则。生态工程的建设生态工程是一个目的性极强又特别复杂的工程项目，其设计和实施离不开系统工程的方法和技术。系统工程常用的方法是系统分析法、成本效益分析法等，常用的技术手段包括建模、模拟、最优化技术和技术评估等。基于以上方法和技术，生态工程设计的基本程序一般包括四个环节。生态工程的建设生态工程的建设生态工程的建设生态系统的合理运行是生态工程的基础，而生物种群是生态系统的核心，生物的分布、生存、生活和繁育，不可避免地受自然环境条件的制约，也受到当地生