高二生物生态工程的基本原理

4、石油农业的生产模式应当怎样改进
• (1)一方面要不断提高土地的产出水平； • (2)另一方面要减少农业活动对环境的污染，
促进社会的可持续发展。 • 实施的具体措施包括：可以根据田间作物
的需要适量施用高效、低毒、低残留的农 药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资 源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进 行再利用，实现物质的多级利用，等等。
• 能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶用于喂蚕，蚕可 以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到鱼塘中，作 为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可以促进鱼的生 长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的排泄物也进入鱼 塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生 物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧 妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为 农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的 要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图见图5-1。
概念理解:
1、涉及的学科: 生态学、系统学
2、方法和手段有: 系统的设计调控和技术组装
3、目的是:
• 对已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
• 最终促进人类社会和自然环境的和谐发展
生态工程建设的目的：
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。
生 物 群 落
无 机 环 境
反 复 循 环
物质能够在各类生态系统内进行区域小循环和全球 地质大循环，使物质循环往复多层分级利用，进而 出现“取之不尽，用之不绝”的结果。
实例：我国古代“无废弃物农业
资料分析讨论：P110
(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？
图5-1桑基鱼塘系统物质循环和能量 流动示意图
1．实现循环经济的最重要的手段之一是（ ） A．大力发展“石油农业” B．生态工程 C．清除污染物 D．禁止产出污染物
2．单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易 遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（ ）
A．物质循环再生原理 B．协调与平衡原理 C．物种多样性原理 D．系统整理性原理
•直接原因：
• 1998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、气候异常 有关。
2、洪灾的发生反映出经济发展模式存在什 么问题？
传统的经济发展模式不注重生态环境的保护， 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。
资料分析二：
1.你对“石油农业”是如何理解的？
2、农业生产活动对人体健康以及环境造 成危害的实例
• 世界上影响较大的有蓝婴病。
• 1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血 红蛋白症（蓝婴病）。
• 其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10 mg/L，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、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死 亡。
你觉得本专题题图有什么寓意?
干裂的土地，赤 红的荒山，意味着不 断恶化的 生态环境，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； 幼苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却 顽强地支撑着地球； 地球和幼苗组合和谐， 象征着希望。
生态工程的概念P105：
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，并提高生态系统的生产力， 从而 促进人类社会和自然环境和谐发展 。
• 平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡
资料分析：P111
从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区 进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地 区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？
西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能 超过草地的承载量。针对公共草地的过度放 牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管 理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以 在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草 产量。
4、整体性原理
生产
消费
成本
效益
经济系统
植物 动物 微生物
非生物的因素
自然系统
政策 科
管
学
理
文
化
社会系统
生态建 设要考 虑自然、 经济和 社会的 整体影 响．
整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统
例：林业工程建设中的问题
一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民 的生活问题
5、系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理
要通过改善和 优化生态系统 的结构改善功 能
桑基鱼塘分布 在我国长江三角洲、 珠江三角洲一带的 水乡，是一种典型 的水陆物质和能量 交换型生态工程。
5、系统学和工程学原理
（2）系统整体性原理
珊瑚礁“白化”
系统各组分之间要有适 当的比例关系，只有这样才 能顺利完成能量、物质、信 息等的转换和流通，并且实 现总体功能大于各部分之和 的效果，即“1+1>2”。
3．城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实 现废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态 工程原理是（ ）
A．物种多样性原理 C．物质循环再生原理
B．整体性原理 D．系统学原理
4．协调与平衡原理主要指（ ）
A．生物与环境的适应及环境对生物的承载力
B．系统各组分之间要有适当的比例关系
C．自然系统、经济系统、社会系统协调统一
资料分析讨论：P111
资料分析讨论： 水葫芦泛滥对生态系统造成影响
3、Байду номын сангаас调与平衡原理
生态系统的生物数量不能超过环境承载力 （即环境容纳量）的限制
• 理论基础──与必修课中的种间关系、环境容纳量 等内容有联系
• 环境容纳量:环境所能负担的种群的最高密度，是 环境的负载能力。
• 协调-------主要是生物与环境的协调(强调生物要 和环境相适应)
（1）系统的结构决定功能原理
系统学和工程学原理
（2）系统整体性原理
思考与探究P113
3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一 带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生 态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。
• 提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的， 能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的 延伸逐级递减。
生态经济
主要是通过实行“循环经济 ”原则，
使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统
或者另一个系统生的产原料 ，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
一生是 态工程 。
二、生态工程所遵循的基本原理
1、物质循环再生原理
•理论基础是：必修课中学习过的生态系统的物质循环
组 成 生 物 体 的 C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 S 基 本 元 素
生态工程建设的特点：
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。
一、关注生态工程建设
资料分析1------长江洪水 1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
根本原因：
•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 游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的 湖泊面积急剧减少。
3.如何理解“污染物是放错地方的资源” 这句话？
对环境造成危害的污染物，采用 一定的措施和技术，就能够进行回收 和循环利用，这样不但能够减少环境 污染，而且提高了资源的利用效率， 减少了资源的浪费。例如，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 了地方没有被利用的资源。
(2)、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破坏有人 为因素吗？
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和平衡。生物多 样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨 大。
2、物种多样性原理
一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具 有较高的抵抗力稳定性。
生态系统的成分越单纯，营养结构越简单， 自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反 之，物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定 性越高
纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食 物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而 成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源， 因而会导致了树林的毁坏。
珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂， 不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，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。
D．物质循环和能量流动协调统一
5.人类设计生态工程的根本目标是（ ） A．促进自然界良性循环的前提下，达到生
态效益与经济效益的同步发展
B．促进自然界良性循环的前提下，防治环 境污染，提高经济效益
C．防治环境污染，达到生态效益与经济效 益的同步发展
D．促进自然界良性循环的前提下，充分发 挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态 效益与经济效益的同步发展
工程原理是（ ）
A．系统整体性原理
B．整体性原理
C．系统结构决定功能原理 D．以上都不是
8．（多选）生态工程体系的特点是（
）
A．少消耗
B．多效益
C．可持续
D．多投资
6.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因
有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致
草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工
程的什么原理（
）
A．系统整体性原理
B．协调与平衡原理
C．物种多样性原理
D．整体性原理
7．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种
树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如
粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态
你能举出系统整体功能 大于部分之和的例子吗?
豆科作物和固氮菌的共生
（2）系统整体性原理
豆科作物和固氮菌的共生就是一 例。
固氮菌为豆科作物提供氮素， 而豆科作物为其提供能量和其他 营养，两者的共生使豆科作物能 够在氮素缺乏的土地上生长；当 把它们分开时，两者的生长都要 受到损害。
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
• （1）石油农业” ？P108小知识
• “石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方 式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。
• 理解：
• a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。
• b优点: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，
• c缺点：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， 并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。