生态工程的基本原理(公开课)

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。
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
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 系统学和工程学原理
1、物质循环再生原理 理论基础:物质循环 地球以有限的空间和资源，长久维持着众多 生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于物质能 够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球 地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而 达到取之不尽，用之不竭的效果。
资料分析2问题讨论
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。
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。
最终目的
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是： 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。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
分析传统经济模式带来哪些问题？
资料1： 1998年夏季，长江流域经历了自1954年以来 的最大洪灾。加上其他地区水灾，1998年全国受 灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷 的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。
2、物种多样性原理
理论基础：生态系 统的稳定性
单一的樟子 松林被松毛 虫害死
食物链短而 单调，缺少 松毛虫、天 牛的天敌。
生物多样性很高的珊 瑚礁维持的很好
阅读教材P110《资料分析》，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？
P108资料分析2问题讨论
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。
c
• 2．实现循环经济的最重要的手段之一是 （ B） • 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
• 3．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（C） • 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
2．某地农民大量焚烧农作物的秸秆，造成环境污染，影 响了航班起降。 (1)秸秆的大量焚烧，使当地雨水pH发生变化，变化趋 减小 势是________。 矿质元素 (2）秸秆焚烧后所剩的灰分，是植物的_______，在 焚烧过程中，以气体形式散失的是_________、 二氧化碳 水蒸气 ___________等。 (3）从生态系统的物质循环分析，焚烧秸秆对农田生态 加大了物质的输出 系统的影响是_____________。 (4)该地农民的做法主要破坏了生态工程的哪一原理？ 物质循环再生原理 _______________________。
二、能力提高：
1.
自然物质循环 生态工程建设的目的就是遵循__________的 生态效益 规律，达到_________和 经济效益 ______________同步发展，与传统工程相 效益 比，生态工程是一类少_______、多______、 消耗 持续 可_______的工程体系。生态经济主要是通 循环经济 过实行___________的原则，使一个系统产 出的污染物能够成为本系统或者另一个系统的 生产原料，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就是 ____________。 生态工程
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2：我国是农业大国，人均土地、水 等资源占有量远低于世界平均水平。虽 然我国用占世界10%的耕地养活了占世界 21%的人口，但由于受到西方“石油农业” 模式的影响，加上人口压力以及缺乏生 态环境意识，所造成的资源破坏和农业 环境污染，已经对社会的可持续发展造 成很大障碍
பைடு நூலகம்
P108资料分析2问题讨论
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。
P110资料分析问题讨论提示
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.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。
巩固练习一：单选题
• 1．我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经 济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也 产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由 于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐 一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明 了（ ） • A．樟子松树的抗虫能力很差 • B．松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树 • C．生物多样性对生态系统的重要性 • D．由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子 松树
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。
本专题题图寓意?
本专题题图寓意：
• 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 生态 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。
• 学习目标： • 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。 • 学习重点： • 生态工程的基本原理 • 学习难点： • 生态工程的系统学和工程学原理
生态工程
是指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。
生态工程概念突破
理论基础 生态学和系统学
技术手段 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、 操作过程 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
传统经济模式：
毁坏水、大气、土壤和生物资源， 消耗地球赠给我们的自然资本，并造成 环境污染。
为了可持续发展，走生态经济之路。
生态经济：
主要是通过实行“循环经济”的原则， 使一个系统产出的污染物，能够成为本系 统或者另一个系统的生产原料，从而实现 废弃物的资源化，而实现循环经济最重要 的手段之一就是生态工程。
• 4.下列哪项叙述完全符合生态经济（ ） • ①建立“原料一产品一原料一产品”的 B 无废料生产体系 ②在资源不增加甚至减 少的条件下实现经济增长 ③在经济产 出不变甚至增加的条件下，向环境排放 的废弃物大大减少 ④先生产后治理，提 高经济效益 • A．①② B．①②③ C．② ③ D．②③④
• 5.实施可持续发展战略，我们不提倡 （D） • A．控制人口 B．节约源 • C．保护环境 D．先污染后治理
P108资料分析2问题讨论
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。
解决措施：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。
2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么 问题？
无废弃物农
业——我国
古代传统农
业的辉煌成
就之一，是
生态工程最
早和最生动
的一种模式。
无废弃物农业----通过 积极种植能够固氮的豆 科作物，以及收集一切 可能的有机物质，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 用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥 料，施用到农田中，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。