《選修3生態(tài)工程（基礎(chǔ)知識過關(guān)）》

1、生態(tài)工程一、生態(tài)工程的概念1、是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)和功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合經(jīng)系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。2、實例：農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程依據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理，其關(guān)鍵是調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)行優(yōu)化組合，提高生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)再生和能量轉(zhuǎn)化的能力，充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)的潛力，盡量充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物以及時間、空間和營養(yǎng)生態(tài)位，提高整體的綜合效益。3、（人教版）人類設(shè)計生態(tài)工程的根本目的是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步發(fā)展。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程具有低消耗、

2、多效益、可持續(xù)的特征。4、（人教版）生態(tài)經(jīng)濟：主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。二、生態(tài)工程的原理（蘇教版）生態(tài)工程主要由生物種群、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成。生態(tài)工程構(gòu)建和運行的主要依據(jù)是生態(tài)學(xué)基本原理。這些基本原理主要包括物種共生、生態(tài)位、食物鏈、物種多樣性等。物種共生原理：自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨生存和繁衍，這種關(guān)系是自然界中生物之間長期進(jìn)化的結(jié)果，包括共生、競爭等多種關(guān)系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機制。生態(tài)位原理：生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都

3、占有一定的生態(tài)位。在生態(tài)系統(tǒng)中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)建一個具有多層次、多種群的穩(wěn)定而有效的生態(tài)系統(tǒng)。食物鏈原理：是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的基礎(chǔ)，也是生態(tài)工程所利用的物種共生原理的基礎(chǔ)。物種多樣性原理：生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。生態(tài)工程的設(shè)計還必須遵循社會發(fā)展和經(jīng)濟運行的基本規(guī)律，運用系統(tǒng)工程的理論和方法來指導(dǎo)生態(tài)工程的實現(xiàn)和管理。在生態(tài)工程中除了必須遵循上述各種基本原理外，還要考慮通過適當(dāng)滿足物種生存、生長或繁殖的環(huán)境條件來提高物種的適應(yīng)能力。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（人教版）1、物質(zhì)循環(huán)再生原理：物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)

4、大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級利用，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。2、物種多樣性原理：一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。生物多樣性高，可以為各類生物的生存提供多種機會和條件。眾多的生物通過食物鏈關(guān)系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。3、協(xié)調(diào)與平衡原理：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，除了考慮生物的生態(tài)適應(yīng)性外，還需要考慮環(huán)境承載力。環(huán)境承載力（又稱環(huán)境容納量）：是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量。4、整體性原理：人類處在一個社

5、會經(jīng)濟自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)中。進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經(jīng)濟和社會等系統(tǒng)的影響力。除此之外，社會習(xí)慣、法律制度等也都對生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。建立在對系統(tǒng)成分的性質(zhì)及相互關(guān)系充分了解基礎(chǔ)之上的整體理論，是解決生態(tài)環(huán)境問題的必要基礎(chǔ)。5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理：（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。（2）系統(tǒng)整體性原理：系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)化和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。三、生態(tài)工程

6、的類型根據(jù)性質(zhì)和設(shè)計目標(biāo)的不同，生態(tài)工程可分為不同的類型。例如，具有農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)性質(zhì)并以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程；以環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)的林業(yè)生態(tài)工程，包括水土保持生態(tài)工程、防風(fēng)固沙生態(tài)工程、水源涵養(yǎng)生態(tài)工程、城市綠化和園林生態(tài)工程等；以治理環(huán)境污染為目標(biāo)的治污生態(tài)工程，包括污水治理生態(tài)工程、城市垃圾處理生態(tài)工程、湖泊和水源地治理生態(tài)工程等。實例1：“人工濕地”生態(tài)工程。（1）濕地是開放水域和陸地之間過渡性的生態(tài)系統(tǒng)，其重要特點之一是生物多樣性豐富。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較強的凈化功能，被譽為“地球之腎”。（2）“人工濕地”是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)。它的組成成分包括土壤、各類水生植物（浮水植物、

7、挺水植物和沉水植物）和水等。（3）“人工濕地”對污水的凈化作用是通過不同類型的水生植物和微生物的共同作用實現(xiàn)的。水生植物除了能吸收、轉(zhuǎn)化污水中的N、P等物質(zhì)外，還能促進(jìn)細(xì)菌等微生物對污水的處理和凈化。在“人工濕地”生態(tài)系統(tǒng)中，對廢水凈化起作用的是微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用以及相關(guān)的物理、化學(xué)作用，如沉淀、吸附、過濾等。實例2：礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工程（1）礦山廢棄地是指因采礦活動而遭破壞且不經(jīng)治理便無法使用的土地。它包括開采后的廢石碓、大量采礦而形成的開采廢棄地、選礦剩余物造成的污染地等。（2）礦山廢棄地的危害：不僅毀壞和污染大片森林、草地和農(nóng)田，還造成水土大量流失，有的甚至成為巨大的污染源。（3）

8、礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)：關(guān)鍵在于植被恢復(fù)，以及為其所必需的土壤微生物群落的重建（人教版）。在植被恢復(fù)過程中要注意選擇生長快、抗逆性強的樹種，優(yōu)先選擇固氮樹種，盡量選擇適應(yīng)性強的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種，注意樹種的多功能效益。實例3：林業(yè)生態(tài)工程（1）林業(yè)生態(tài)工程是環(huán)境與生態(tài)保護(hù)、修復(fù)和改善的重要組成部分。它是在維護(hù)環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟的目標(biāo)下，以優(yōu)化土地利用為基礎(chǔ)，以發(fā)揮水土資源和生物資源生產(chǎn)潛力為依據(jù)，形成各林種、各樹種的合理配置和組合，充分利用多林種、多樹種生物群體的多功能和多效益特點，建設(shè)功能完善、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、經(jīng)濟高效的生態(tài)系統(tǒng)。（2）我國先后批準(zhǔn)建設(shè)了十大林業(yè)生態(tài)工程，特別是三北防護(hù)林體系建設(shè)工程、長

9、江中上游防護(hù)林體系建設(shè)工程、太行山綠化工程、黃河中上游防護(hù)林體系建設(shè)工程等。四、生態(tài)工程建設(shè)的基本過程生態(tài)工程建設(shè)既要遵循生態(tài)學(xué)原理，也要遵循適應(yīng)性原則和高效益原則，即在強調(diào)可行性的前提下，突出社會經(jīng)濟自然生態(tài)系統(tǒng)的整體與功能，以生態(tài)建設(shè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并將環(huán)境保護(hù)融于產(chǎn)業(yè)工程之中。生態(tài)工程建設(shè)的基本過程包括擬定目標(biāo)與本底調(diào)查、系統(tǒng)分析、可行性評價與決策和技術(shù)設(shè)計等。其中技術(shù)設(shè)計是整個生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。擬定目標(biāo)與本底調(diào)查：設(shè)計時必須強調(diào)社會經(jīng)濟自然生態(tài)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)的目標(biāo)。本底調(diào)查的內(nèi)容包括自然資源、社會經(jīng)濟條件和環(huán)境條件。系統(tǒng)分析：是生態(tài)工程可行性分析和決策的基礎(chǔ)和依據(jù)?？尚行栽u價與決策：

10、通過可行性評價與決策分析，在達(dá)到最佳的經(jīng)濟效益和社會效益的同時，也達(dá)到最佳的生態(tài)效益，增加復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低生態(tài)系統(tǒng)惡化的風(fēng)險。技術(shù)設(shè)計：通過改變食物鏈的方法，提高系統(tǒng)自身的遷移、轉(zhuǎn)化、再生物質(zhì)和利用能量的能力，充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及時間、空間和營養(yǎng)生態(tài)位，提高整體的綜合效益。生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的常用方法之一是食物鏈（網(wǎng)）的“相接”。即連接平行的原本不相連接的種類，形成互利共生網(wǎng)絡(luò)，提高效率，促進(jìn)物質(zhì)的良性循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的常用方法之二是食物鏈（網(wǎng)）的“加環(huán)”。即在食物鏈（網(wǎng)）的中增加一些環(huán)節(jié)，以充分利用原先尚未利用的那部分物質(zhì)和能量，促使物流和能流的路徑暢通，發(fā)揮生產(chǎn)潛力

11、，提高生態(tài)和經(jīng)濟效益。五、我國生態(tài)工程建設(shè)的實例典型的例子是治污生態(tài)工程和生態(tài)農(nóng)業(yè)工程。1、治污生態(tài)工程：（1）包括固體、液體及有機廢棄物的處理，生物肥料的研制與試用，湖區(qū)污染的生態(tài)治理，塑料的再生利用等方面。（2）生物氧化塘：概念：是利用藻類和細(xì)菌等生物之間的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。凈化污水的機理：表層（好氧層）：分布有藻類，藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣和空氣中的氧氣，有利于好氧菌降解廢水中的有機物。下層（兼性層）：通常有無色桿菌、假單胞菌、芽孢桿菌等優(yōu)勢菌種。底部（厭氧層）：分布有硫酸還原細(xì)菌和甲烷桿菌。兼性菌和厭氧菌則通過好氧和厭氧反應(yīng)，分解廢水中的有機物。還有鐘蟲、輪蟲類和甲殼類等浮

12、游動物，它們能去除塘中的營養(yǎng)物質(zhì)，提高水的透明度。多功能生物氧化塘工藝流程示意圖污水進(jìn)來后，首先進(jìn)入沉砂環(huán)節(jié)，讓一些固體廢棄物沉淀下來。如果污水中有機物的含量高，就采用流程；如果污水中有機物的含量低，就采用流程或流程。藻-菌互生環(huán)節(jié)就是利用藻類吸收有機物產(chǎn)生氧氣和細(xì)菌的分解作用，促進(jìn)污水凈化。出水前可通過對藻、菌進(jìn)行控制以達(dá)到改善水質(zhì)的目的。2、生態(tài)恢復(fù)工程：（1）從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，要實現(xiàn)一個地區(qū)環(huán)境的好轉(zhuǎn)，首先就要恢復(fù)這一地區(qū)的生物群落，形成合理、高效的食物鏈，并在演替過程中保持長期的穩(wěn)定和平衡。其中，恢復(fù)植被是生態(tài)恢復(fù)工程的第一步。（2）我國西部的生態(tài)工程建設(shè)：水土流失是西部生態(tài)問題中最

13、本質(zhì)、最突出的矛盾。西部地區(qū)在落實退耕還林還草政策后，當(dāng)?shù)刂脖灰训玫揭欢ǔ潭鹊幕謴?fù)。這說明在降雨量適宜的地區(qū)，生態(tài)植被具有一定的自我恢復(fù)功能。3、生態(tài)農(nóng)業(yè)：（1）是以生態(tài)學(xué)理論為依據(jù)，以環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展為前提，在一定區(qū)域內(nèi)，因地制宜規(guī)劃、組織和開展多層次、多功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。（2）生態(tài)農(nóng)業(yè)以保持生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)平衡為主導(dǎo)思想，促進(jìn)物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)和重復(fù)使用，以最少的投入獲取最大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。4、生態(tài)城市（城市環(huán)境生態(tài)工程）（1）生態(tài)城市：是基于社會、經(jīng)濟、自然三個系統(tǒng)并高度統(tǒng)一的可持續(xù)發(fā)展城市。其特點主要包括注重高效和諧性、保持整體性和實現(xiàn)可持續(xù)性。（2）對城市環(huán)境的治理：要把整個城市作為一個巨大的生態(tài)系統(tǒng)來考慮，即用生態(tài)工程的方法對城市環(huán)境進(jìn)行綜合治理。首先在城市規(guī)劃和布局方面，要進(jìn)行城市生態(tài)分區(qū)