专题五--_生态工程的基本原理

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(2)系统整体性原理
巩固练习:
1.无废料生产体系是指( ) C A.废料一产品 B.原料一产品一废料一产品 C.原料一产品一原料一产品 D.原料一产品一废料 2.某些地区出现“前面造林,后面砍林”的现 象,是因为发展中哪一原理失调造成的( B ) A.协调与平衡原理 B.整体性原理 C.系统结构决定功能原理 D.系统整体性原理
4.建设目的:
遵循物质循环的规律,防止环境污染,达到经济效 益和生态效益的同步发展。 最终目标:实现可持续发展。
•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。
二、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,是生态学、工程 学、系统学、经济学等学科交叉而产 生的新兴学科。它所遵循的基本原理 是:整体、协调、循环、再生。
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。
解决长江洪水泛滥的措施:
我国政府提出的“积极营造长江中 上游水源涵养林和水土保持林”计划, 即以生物措施为主,结合工程措施,提 高森林覆盖率;“退耕还湖”和改革不 合理耕作方式等。 在进行生态工程建设时,要考虑到 怎样解决农村(尤其是湖区或山区的迁 出人员)的能源来源问题以及如何提高 农民的经济收入。
式优于集中式和环式
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内容:生态工程需要考虑系统内部不同组 分之间的结构,通过改变和优化生态系统 的结构,达到改善系统功能的目的 例:桑基鱼塘模式
水陆交换系统—— 桑(蔗、蕉)基鱼塘模式
(2)系统整体性原理理论基础:系统整
体功能大于部分之和
内容: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”。
豆科作物和固氮菌的共生就 是一例。
藻类和珊瑚虫的关系
小结:生态工程的原理
1、物质循环再生原理 举例:无废弃物农业
2、物种多样性原理
3、协调与平衡原理
举例:三北防护林建设中问题
举例:赤潮和水华,物种引进
4、整体性原理 举例:林业建设中自然生 态系统和社会、经济系统的关系问题 5、系统学和工程学原理 (1)系统的结构决定功能原理
3.生物数量超过了环境的承载力后,就会破坏生态工程 的哪一原理( ) C A.整体性原理 B.系统性原理 C.协调与平衡原理 D.工程学原理
4.我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘,塘内养 鱼, 塘基上种桑,用桑养蚕,蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘 泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕三丰收,大大 提高了系统生产力,这种模式,主要应用了生态工 A 程遵循的哪个原理( ) A.系统学和工程学原理 B.整体性原理 C.物种多样性原理 D.物质循环再生原 理

思考讨论:
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?
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。
2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以 及环境造成危害的实例吗?
除日常生活中能够发现的实例外,农业活动对 环境和人类健康造成危害的实例中,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, 如对农田、公园、草地等的施肥。
讨论


上面两则资料所反映的经济模式有何共同点?
多消耗,少效益,不能持续发展
怎么解决? 生态经济
——主要通过实行“循环经济”的原则,使一个系 统产出的污染物,能够成为本系统或另一个系统的 生产原料,从而实现废弃物的资源化。 无废料模式:原料→产品→原料→产品

怎么实现生态经济
手段之一 生态工程
.共同,解决,生态经济,生态工程 .
4.石油农业的生产模式应当怎样改进? 在不同的国家有不同的改进措施。 例如,在我国,人多地少,应该大力发展 生态农业。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。一方面要不断提高土地的产出 水平;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。
专题五
生态工程
5.1
生态工程的基本原理
.直接原因和根本原因 .
. 石油农业.
1998年的洪水让6岁的江珊在激流中挣扎了9个小时。
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。
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。
举例:
物种繁多的生态系统具较高的抵抗力稳定性。 农林业常为追求最大产量,种植单一品种,造 成病虫害增加. 资料分析:“三北防护林”在辽宁西部的章古 台地区,单一种植樟子松(Pinus sylvestris var. sylvestriformis),因食物链单一而无松毛虫的 天敌,导致松毛虫肆虐,樟子松被毁. 宁夏、内蒙几十亿杨树被杨树天牛毁于一旦. 澳洲大堡礁鱼类约1 100种,300多种造礁珊瑚, 无数无脊椎动物和藻类,生物多样性高.
1、物质循环再生原理
理论基础:物质循环 内容:物质能够在各类生态系统 中进行区域小循环和全球地质大 循环,各层循环往复,分层分级 利用,达到取之不尽,用之不绝 的效果。
例:无废弃物 农业
是我国古代传统 农业的辉煌成就 之一,也是生态 工程最早和最生 动的一种模式。
通过积极种植能够固氮的豆科作物, 以及收集一切可能的有机物, 包括人畜粪 便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、 老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等, 采用堆肥、沤肥等多种方式,把它们转变 为有机肥料,施用到农田中: 优点: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。
内容: 进行生态工程建设时,不但要考虑 到自然生态系统的规律,更重要的是,还要 考虑到经济和社会等系统的影响力。只有把 生态与经济结合起来,才能最终达到可持续 发展的目的。
整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统
生产 成本 植物 动物 管 理
经济系统
消费 效益
政策
例:林业工程 建设中的问题
科 学 文 化
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。
3.协调与平衡原理理论基础:生物与环境的协
调与平衡
内容: 处理好生物
与环境的协调与平衡, 需要考虑环境承载力。 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。
举例:
资料分析:江苏、上海、浙江交界的
太湖,云南滇池等水体因N, P浓度高, 导致水葫芦和藻类疯长,造成水华。 耗水中溶解的氧,产生毒素。 我国西北年雨量<450 mm,适宜种灌 木和草本,硬性种植乔木——杨树而 导致半死不活. “西部大开发”的生态工程建设:防护 林应种植当地树种;发展畜牧养殖业 也应适应当地生态环境条件.
5.珊瑚虫与藻类共生,提高了珊瑚礁生态系统的生产力 其原理是(C ) A.系统结构决定功能原理 B.整体性原理 C.系统整体性原理 D.协调与平衡原理
6.下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是D(
7、近年来,世界范围内农田生态系统有两个突出的问题引 了人们的高度关注,其一是蛙类数量的大量减少; 其二是鼠害泛滥,虫害频繁,请据所学知识分析回答下列问 (1)该类现象体现了生态工程_______________原理的作用 协调与平衡 告诫人类要善待自然。 (2)臭氧层的破坏对蛙个体发育的影响是___________ 臭氧层的破坏使阳光中的紫外线含量增多,易诱发变异, __________。 而变异一般对蛙的生存是有害的人类对蛙的过度捕杀, 大量使用农药 (3)蛙数量减少的人为因素主要是____________________。
2.物种多样性原理

理论基础:生态系统的稳定
遇虫害而死的樟子松
内容:物种越丰富,生态系统的抵抗力 稳定性越高。生物多样性程度高,可以为各 类生物的生存提供多种机会和条件。众多的 生物通过食物链关系互相依存,就可以在有 限的资源条件下,产生或容纳更多的生物量, 提高系统生产力。即使某个物种由于某种原 因的死亡,也会很快有其他物种占据它原来 的生态位置,从而避免了系统结构的破坏。
举例:外来物种入侵破坏本地物种多样 性
水葫芦泛滥对生态系统造成影响
重视生物与环境的协调与平衡, 开发利用本地生物资源,科学引进 外来物种。
4、整体性原理理论基础:社会、经济、自然构成
复合系统
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。人类也处在一个社会-经济 -自然复合而成的巨大系统中。
. 什么是生态工程.
生态工程的概念
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 的和谐发展。
一、生态工程的概念
1.学科知识:生态学和系统学 系统设计、调控和技术组装 2.技术手段: 3.研究对象: 社会——经济——自然复合生态系统。
微生物 非生物的因素
自然系统
社会系统
一方面号召农 民种树,另 一方面要考虑 农民的生活 问题
法律与社会习惯等也对生态工程建设有
重要影响。 只有应用整体性原理,才能协调当前与 长远,局部与整体,开发与环境建设之 间的关系,保障生态系统的平衡与稳定
5.系统学和工程学原理
(1)系统的结构决定功能原理理论基础:分布
(4)有人尝试“引蛇灭鼠”,取得了较好的效果,此法的突出 不污染环境,维持生态系统的稳定 优点是____________________________________。
拓展视野 前景广阔的沼气工程
沼气:利用人畜粪便等物质,经系列复
杂厌氧发酵,产生以CH4为主的气体燃料. 解决燃料,减少生态破坏和环境污染, 为饲料、肥料开辟新来源。推广于20世 纪60 s后,近年发展快。 中国70%农户缺少燃料、饲料和肥料, 尤其在山区。 依赖于有限的作物秸秆、 谷壳、麸皮等和薪柴林等生物质(植物 利用太阳能进行光合作用合成的有机物, 其中所含能量为生物质能)。
.蓝婴病 .
. .两则资料比较
1.你对“石油农业”是如何理解的?
“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。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。 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,但 同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也 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。
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