人教-选修3-专题5-_5.1生态工程的基本原理2

• 协调与平衡原理要求我们在生态工程设计 和建设时要考虑:生物要和环境相适应种群 数量与环境的负载能力要平衡
系统学和工程学原理
整体性原理
• 整体性原理的理论 :是指我们在生态工程设 计和建设时要考虑自然结合才能在生态工程设计和建设中取 得成果
干裂的土地，赤红的荒山幼苗的上方 是蔚蓝的地球
地球似乎化作一滴甘露，滋润着幼苗和大地； 幼苗又可寓意生态工程，虽然柔弱，但却 顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐， 象征着希望
科技探索之路──生态工程的兴起
• 1美国生态学家H.T.奥德姆于1962年首先提 出“生态工程”概念 • 2我国著名生态学家马世骏先生1979年首先 倡导生态工程 • 3米奇（W.J.Mitsch）继承其思想，于 1989年编了世界上第一本生态工程专著
（一）思考与探究
• .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。 • 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。 •
生态系统的 能量流动
能量流动的途径：太阳能→第一营养级→第二营 养级→‥‥‥第五营养级 单向流动不循环 能量流动的特点 逐级递减传递率为10％～20％ 设法调整能量流动关系 研究的目的
使能量流向对人类最有益的部分
三．生态系统的物质循环
碳循环
– 全球碳贮存量约为26×1015吨，绝大部分以碳酸盐的形式禁 锢在岩石圈中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以CO2 形式存在的碳。
生态系统
• 生态系统是生物群落与无机环境相互作用 而形成的统一整体
生态系统的成分
生态系统的动物成分的主要关系
互利共生、竞争、捕食三种关系
n
n
n
t
A
互利共生（图A）
B
竞争（图B）
t
C
t
捕食（图C）
能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始 流经生态系统的总能 能量流动的数量 是生产者所固定的全部太阳能
• 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。
如何使受损环境修复
一
关注生态工程的建设。
• 1生态工程的概念: • 生态工程是生态学、系统学学科 的原理和 方法,通过系统的设计,调控和技术组装,对被 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从而促进人类社会 和自然环境的和谐发展
科技探索之路归纳
• 1经济的不当发展对环境的破坏 • 2解决经济发展与环境问题的根本原则是循 环经济 • 3实现循环经济的重要手段之一是生态工程
【“关注生态工程建设”资料分析1】
• 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。 • 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。
•
1、碳循环途径
① 绿色植物通过光合作用，把大气中的CO2固定，转化为碳水化 合物； ② 光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等，以CO2 形式回到大气； ③ 通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2； ④ 脱离循环，被永久禁锢。
碳循环
5.1 生态工程的基本原理
1.简述生态工程的概念，关注生态工 程的建设。 2.简述生态工程的原理，举例说出各 原理的内容。 3.尝试运用生态工程原理，分析生态 环境问题及解决对策。
什么是污染物？
• 污染物是放错地方的资源 • 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。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜 禽养殖场等，或非点源污染，如对
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。
实例：我国古代“无废弃物农业
• 物质循环再生原理:要求我们在生态工程设 计和建设是要使大多的物质循环再生,以减 少污染
二 物种多样性原理
抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰使自身结 构功能维持原状的能力。 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，抵 抗力就越高。 物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高
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2概念理解: 涉及的学科: 生态学、系统学 方法和手段有: 系统的设计调控和技术组装 目的是: 防止环境污染，达到经济效益和生态经济效益同 步发展 • 最终促进人类社会和自然环境的和谐发展
2经济的不当发展对环境的破坏实例
• （1）石油农业” ？ • “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。
图5-1桑基鱼塘系统物质循环和能量 流动示意图
二生态工程的所遵循基本原理
一物质循环再生原理
• 理论基础是：必修课中学习过的生态系统的物质 循环
生 物 群 落
反 复 循 环
组 、 元 成 O S 生 N 本 物 、 体 P 的 C 、基 H 、素 、
无 机 环 境
• 原理含义是指：生态系统中, 生物借助能量的不停 流动, 一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的 物质, 另一方面又随时分解为原来的简单物质, 即 所谓“再生”, 重新被系统中的生产者植物所吸收 利用, 进行着不停顿的物质循环。
抵抗力很强
抵抗力较弱
• 物种多样性原理:要求我们在生态工程设计 和建设是物种多样性程度高，生态系统稳 定性高,以保持生态平衡
协调与平衡原理
• 的理论基础──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) • 平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡