生態(tài)工程的原理

專題5:生態(tài)工程

人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境和諧發(fā)展。一、生態(tài)工程

P105資料分析：1.導(dǎo)致我國長江流域洪水泛濫的主要原因和直接原因是什么？2.洪災(zāi)頻繁的發(fā)生反映出我國長江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？討論:根本原因：

長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因：

1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。2.洪災(zāi)頻繁發(fā)生反映出我國長江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？3、解決長江洪水泛濫應(yīng)該采取什么措施？

以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。資料2：我國是農(nóng)業(yè)大國，人均土地、水等資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平。雖然我國用占世界10%的耕地養(yǎng)活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油農(nóng)業(yè)”模式的影響，加上人口壓力以及缺乏生態(tài)環(huán)境意識，所造成的資源破壞和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，已經(jīng)對社會的可持續(xù)發(fā)展造成很大障礙討論:你對“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？“石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，需要大量的石油、煤、天然氣等作為原料或動力。把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變成了機(jī)械過程和化學(xué)過程，廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量很龐大。在不同的國家有不同的改進(jìn)措施。例如，在我國，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。為了可持續(xù)發(fā)展，走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路。5.1生態(tài)工程的基本原理

生態(tài)工程的基本原理

1.物質(zhì)循環(huán)再生原理P109

2.物種多樣性原理P110

3.協(xié)調(diào)與平衡原理

P111

4.整體性原理

P112

5.系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理

P112

⑴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：

⑵系統(tǒng)整體性原理4、土壤肥力幾千年沒有耗竭的原理是什么?

物質(zhì)循環(huán)再生原理實施“無廢棄物農(nóng)業(yè)”傳統(tǒng)：原料---產(chǎn)品---廢料現(xiàn)在：原料---產(chǎn)品---原料---產(chǎn)品——物質(zhì)循環(huán)再生思考：無廢棄物農(nóng)業(yè)突出優(yōu)勢是什么？1.物質(zhì)循環(huán)原理的理論基礎(chǔ)：109

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)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。2.意義：

避免環(huán)境污染,保持長久的可持續(xù)發(fā)展。3.實例：

無廢棄物農(nóng)業(yè)（我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)）比較上圖兩個生態(tài)系統(tǒng)，哪個抵抗力穩(wěn)定性要更高？為什么？物種越豐富，群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高。

——物種多樣性原理

P110

珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。（二）物種多樣性原理P1101、理論基礎(chǔ)——生態(tài)系統(tǒng)具有一定抵抗力穩(wěn)定性2、意義：避免系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能失衡。3、舉例：正方：澳大利亞深海大堡礁生物多樣性反方：我國三北防護(hù)林種植樹種單一而造成“綠色荒漠”物種多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（食物鏈、食物網(wǎng)）復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。生物多樣性程度高，可以為各類生物的生存提供多種機(jī)會和條件。營養(yǎng)關(guān)系越復(fù)雜，有限資源條件下就可以容納更多的生物量。從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時，應(yīng)該選擇哪些類型的樹種？西北建設(shè)防護(hù)林應(yīng)注意選擇：生長快、抗寒、抗旱、耐鹽堿、抗風(fēng)沙，對保持水土、涵養(yǎng)水源有重要作用的樹木種類。

草原生態(tài)系統(tǒng)放牧應(yīng)該注意什么問題？西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量——要考慮環(huán)境的承載力，要適量放牧。針對公共草地的過度放牧問題，可以實行草地承包，調(diào)動個人的管理積極性，減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。

---協(xié)調(diào)與平衡原理P111要注意生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡（三）協(xié)調(diào)與平衡原理P1111、理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡

需要考慮環(huán)境承載力——某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的最大數(shù)量。2、意義：避免系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能失衡。3、舉例：（違背協(xié)調(diào)與平衡原理）太湖水華（水體富營養(yǎng)化問題）西北灰色長城

過度放牧對草原的破壞

過度砍伐對森林植被的破壞造成水土流失洪澇災(zāi)害2.意義：統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，才能保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與

穩(wěn)定。3.舉例：耕還林、還草、還湖等措施，要協(xié)調(diào)好自然、社會與經(jīng)濟(jì)關(guān)系，應(yīng)用好整體性原理。（四）整體性原理

P1121.理論基礎(chǔ)——社會、自然、經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)工程的建設(shè)，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮社會和經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)的影響力?！w性原理

P112農(nóng)業(yè)生態(tài)工程中不能只顧經(jīng)濟(jì)效益而忽視農(nóng)村自然生態(tài)效應(yīng)，也不能一味地保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境而不管不顧農(nóng)民的生活質(zhì)量提高。興修水利工程時，不能僅考慮一時的效益，也不能只考慮生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

要應(yīng)用整體性原理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。（五）系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：把很多單個生產(chǎn)項目優(yōu)化組合，有機(jī)結(jié)合形成高效生態(tài)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式意義：

改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、從而達(dá)到功能改善的效果。舉例：?；~塘

把很多單一產(chǎn)業(yè)優(yōu)化組合，有機(jī)結(jié)合形成高效生態(tài)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

?；~塘分布在我國南方的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。試分析?；~塘的物質(zhì)和能量流動途徑。

改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到功能改善的效果——系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理P112物質(zhì)循環(huán)再生原理系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理物種多樣性原理?；~塘主要應(yīng)用了哪些原理？（五）系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理2、系統(tǒng)整體性原理：

系統(tǒng)各成分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，從而完成物質(zhì)、能量、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，實現(xiàn)總體大于各部之和。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。珊瑚―藻類共生關(guān)系及其意義①共生藻類（蟲黃藻）的光合作用產(chǎn)物可以直接轉(zhuǎn)移到珊瑚蟲的組織中，提供能量。②植物光合作用產(chǎn)生的O2可供動物呼吸需要③珊瑚蟲代謝產(chǎn)物可以直接被藻類利用，補(bǔ)充植物的營養(yǎng)物質(zhì)

系統(tǒng)各組分之間進(jìn)行著能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，若能保持適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，就能實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“

1+1>2”。意義：改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、從而達(dá)到功能改善的效果1.傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式的缺點是什么？2.生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式的優(yōu)點是什么？3.解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的根本原則是什么？4.實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要手段是什么？消耗多，效益低、不能持續(xù)發(fā)展。消耗少，效益高、能持續(xù)發(fā)展。循環(huán)經(jīng)濟(jì)。生態(tài)工程5.前造林，后砍林現(xiàn)象，說明違背了什么原理？整體性原理6.1+1>2符合哪種生態(tài)學(xué)原理？7.無廢棄物農(nóng)業(yè)和無廢料生產(chǎn)體系符合哪種原理？8.超載放牧和生物數(shù)量超過環(huán)境承載力是違背了那種原理？9.污染物排放是違背了那種原理？10.營造人工馬尾松林違背了哪種原理？系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理物質(zhì)循環(huán)與再生原理協(xié)調(diào)與平衡原理物質(zhì)循環(huán)與再生原理物種多樣性原理11.珊瑚蟲與藻類共生符合了哪種原理？系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)整體性原理試分析下列事件可用何種生態(tài)工程原理來解釋1.畜牧養(yǎng)殖應(yīng)注意牲畜量不超過草地承載量2.使用堆肥和漚肥法實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)3.廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴(yán)重破壞，后來從國外引進(jìn)澳洲瓢蟲，已持續(xù)發(fā)揮了控制害蟲的作用。4.針對過度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，進(jìn)行草地承包，有效管理。另一方面要設(shè)法增加農(nóng)牧民的收入途徑。物質(zhì)循環(huán)再生原理物種多樣性原理協(xié)調(diào)與平衡原理整體性原理歸納：生態(tài)工程的基本原理物質(zhì)循環(huán)再生物種多樣性協(xié)調(diào)與平衡整體性系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能系統(tǒng)整體性目的遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。特點少消耗，多效益，可持續(xù)發(fā)展....練習(xí)：1、要實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，下列措施最合理的是

A．通過生物技術(shù)手段，轉(zhuǎn)化淀粉生產(chǎn)可再生能源

B．使用化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲害，保證糧食穩(wěn)產(chǎn)

C．發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級利用

D．大力開墾濕地，擴(kuò)大糧食種植面積C10.某些地區(qū)出現(xiàn)“前面造林，后面砍林”的現(xiàn)象，是因為發(fā)展中哪一原理失調(diào)造成的

A．協(xié)調(diào)與平衡原理B．整體性原理

C．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理D．系統(tǒng)整體性原理B11．“1+1>2”是生態(tài)工程基本原理中的哪一個A．物種多樣性原理 B．整體性原理

C．協(xié)調(diào)與平衡原理 D．系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理D12．下列結(jié)構(gòu)示意圖能體現(xiàn)系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理的是 D13．下列有關(guān)物種多樣性的敘述錯誤的是

A．物種繁多使復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性

B．生物多樣性程度高，各類生物的生存機(jī)會越多

C．生物種類越繁多，引起病蟲害的幾率越大

D．生物種類繁多，可以在有限的資源條件下，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力C14．下列哪項敘述完全符合生態(tài)經(jīng)濟(jì) ①建立“原料一產(chǎn)品一原料一產(chǎn)品”的無廢料生產(chǎn)體系②在資源不增加甚至減少的條件下實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長③在經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出不變甚至增加的條件下，向環(huán)境排放的廢棄物大大減少④先生產(chǎn)后治理，提高經(jīng)濟(jì)效益

A．①②B．①②③C．②③ D．②③④B15．我國西北土地沙化和鹽漬化非常嚴(yán)重，原因有多種，其中一個主要原因是超載放牧導(dǎo)致草地退化。試分析上述事實主要違背了生態(tài)工程的什么原理 A．系統(tǒng)整體性原理 B．協(xié)調(diào)與平衡原理C．物種多樣性原理 D．整體性原理B16．如圖說明我國現(xiàn)有的生產(chǎn)模式嚴(yán)重違反了什么生態(tài)工程原理 A．整體性原理B．協(xié)調(diào)與平衡原理C．系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理D．物質(zhì)循環(huán)再生的原理D17．生態(tài)工程建設(shè)的目的是：與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類______________________________________。18．生態(tài)經(jīng)濟(jì)主要是通過實行“_____________”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的________，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的__________，從而實現(xiàn)_____________，而實現(xiàn)___________最重要的手段之一就是生態(tài)工程。遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系循環(huán)經(jīng)濟(jì)污染物生產(chǎn)原料廢棄物的資源化循環(huán)經(jīng)濟(jì)P107P108生態(tài)工程生態(tài)工程是一門由生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科交叉而產(chǎn)生的新興學(xué)科。2.生態(tài)工程的