生态工程概念、原理、及相关理论
生态工程的原理
生态工程的原理生态工程是指利用生态学原理和技术手段，对自然生态系统进行保护、恢复和重建的一种综合性工程。
其原理是通过调控生态系统的结构和功能，达到改善环境质量、提高生态系统服务功能和保护生物多样性的目的。
生态工程的原理主要包括生态系统的稳定性原理、物质循环原理和能量流动原理。
首先，生态工程的原理之一是生态系统的稳定性原理。
生态系统的稳定性是指生态系统在受到外界干扰或内部变化时，能够保持其结构和功能的稳定状态。
生态工程通过调控生态系统的物种组成、种群结构和生态位分布，增加生态系统的稳定性，提高其对干扰的抵抗能力。
例如，在湿地生态工程中，通过引种适应性强的湿地植物，增加湿地生物多样性，提高湿地生态系统的稳定性，减少水质污染。
其次，生态工程的原理还包括物质循环原理。
生态系统中的物质循环是维持生态系统稳定运行的重要基础。
生态工程通过调控生态系统中的物质循环过程，促进养分的循环利用，减少环境污染。
例如，在农田生态工程中，采用有机农业技术，增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高养分的利用效率，减少化肥的使用量，降低农田环境的污染。
另外，能量流动原理也是生态工程的重要原理之一。
生态系统中的能量流动是维持生态系统生物多样性和稳定性的重要因素。
生态工程通过调控生态系统中的能量流动过程，提高能量的利用效率，促进生态系统的健康发展。
例如，在城市生态工程中，通过建设绿色景观和生态廊道，增加城市植被覆盖率，提高城市生态系统的能量利用效率，改善城市环境质量。
总的来说，生态工程的原理是基于生态学原理和技术手段，通过调控生态系统的结构和功能，达到改善环境质量、提高生态系统服务功能和保护生物多样性的目的。
生态工程的原理包括生态系统的稳定性原理、物质循环原理和能量流动原理。
这些原理为生态工程的实施提供了科学依据，对于保护和改善环境、促进可持续发展具有重要意义。
通过生态工程的实施，我们可以更好地保护和利用自然资源，实现人与自然的和谐共生。
生态工程的知识点高三
生态工程的知识点高三生态工程是一门研究如何修复和保护生态系统的学科，它涉及到许多知识点，对高三学生来说尤为重要。
下面将为你详细介绍生态工程的几个重要知识点。
一、生态工程的概念及目标生态工程是指通过人工干预和管理手段，促进和维护生态系统的稳定和恢复。
其主要目标包括提供生态系统服务、修复生态系统功能、改善环境质量和维护生物多样性。
二、生态工程的分类和技术1. 湿地生态工程：主要利用湿地植物和微生物处理污染物，同时提供众多生态系统服务，如水质净化、洪水调节等。
2. 河流湿地生态工程：通过人工恢复湿地和改善生境特征，提高生物多样性，增强水体自净能力。
3. 河流生态修复：通过解决水文条件、水质环境和河道结构等方面的问题，实现河流生态系统的恢复与修复。
4. 森林生态工程：利用植树造林、生物多样性保护等方法，修复退化的森林生态系统，提高水土保持能力和缓解气候变化。
5. 城市生态工程：通过构建绿色基础设施，恢复城市生态系统功能，改善生活环境，提高城市可持续发展水平。
三、生态工程修复技术1. 生物修复技术：利用特定的植物、微生物和动物等生物体对污染物进行吸附、降解和转化，以净化环境。
2. 土壤修复技术：包括土壤翻耕、添加修复剂和植物修复等，旨在恢复土壤肥力和改善土壤水分保持能力。
3. 河道改善技术：主要包括河岸整治、水生植物引种和水域清淤等，以改善河道的水质和生态环境。
4. 绿地建设技术：通过增加城市绿地覆盖面积，提高城市热环境、空气质量和人民生活质量。
5. 水体净化技术：包括人工湖泊、浮床湿地和生态滤池等，以提高水体质量和水体的自净能力。
四、生态工程的重要意义1. 保护生态环境：生态工程能够修复退化的生态系统，提高环境质量，保护物种多样性，维护生态平衡。
2. 改善生存条件：生态工程能够改善土壤肥力、水质环境和气候环境，为人类提供更好的生存条件和硬件环境。
3. 提升城市品质：生态工程在城市生活中发挥重要作用，改善空气质量、减少噪音污染，提供休闲和生态交流空间。
生态工程概念原理及相关理论
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理
• 2、物种多样性原理
• 3、协调与平衡原理
• 4、整体性原理
• 5、系统学和工程学原理
–
系统的结构决定功能原理
–
系统整体性原理
物质循环再生原理
• 理论基础是：生物地球化学循环
组 成 生 物 体 的 C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 S 基 本 元 素
大规模生态工程成败原因
• 斯大林改造大自然：
化学家门捷列耶夫、生理学家巴甫洛夫、物理学家波波 夫；在生物 —地学领域也不乏大师,道库恰耶夫 (1846～1903)；农学家依兹马依里斯基(1851～1914)。
其理论依据主要来自道库恰耶夫以及依兹马依里斯基的 学说。遗憾的是规划的倡导人决策人操持的是繁重庞 杂的国家政务, 不可能事必躬亲地深究防护林营造的 具体细节, 也不可能全面地理解和把握科学家理论的 要点。
如何立法自我节制
• 强制的法律或税务 措施，做成污染者 在排放前处理污染 物成本比不处理为 低。
• 强化监督机制。 • 加强道德教育。
自由生育
在我们努力将自 己社会建成一个 福利国家的过程 中，人口问题是 我们的社会必然 面对的另一种公 地悲剧。
无节制的生育的影响
1.使社会在提供现有人口生活条件和提高人民生活水平方面，遇到 了难以克服的困难：就业困难,住房紧张,粮食、燃料等生活必需品 短缺等。
2024/1/25
自我设计：利用生态系统自 组织原理进行生态系统设计
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理
• 2、物种多样性原理
• 3、协调与平衡原理
• 4、整体性原理
生态工程的原理
生态工程的原理
生态工程是一种通过调整和改善自然环境来恢复或改善生态系统功能的科学和技术方法。
它的原理基于生态学理论，主要包括以下几个方面。
1. 自然恢复：生态工程首先依靠自然恢复的力量，通过提供适当的环境条件和资源，促进自然过程中生态系统的自我修复能力。
例如，通过控制环境因素，如水质、气候和土壤条件，来促进湿地的自然恢复，从而使湿地生态系统得以重建。
2. 人工干预：在自然恢复的基础上，生态工程还采用人工干预的方式，以加速生态系统的修复和改善。
这包括引入适宜的植物和动物物种，修复受损的地形和土壤，以及建立合适的生态结构，如湿地、林地和草地等。
3. 生物多样性保护：生态工程的原则之一是保护和增强生物多样性。
通过合理设计和管理生态工程项目，保护和恢复不同物种的栖息地，提供适宜的食物和庇护条件，以促进物种的繁衍和迁徙，从而维护生态系统的稳定性和健康。
4. 持续管理：生态工程的成功不仅依赖于初始的工程建设和生态恢复，还需要进行持续的管理和监测。
这包括定期评估生态系统的状况，采取必要的修复和改进措施，以确保生态工程项目的长期效益和可持续发展。
综上所述，生态工程基于自然恢复和人工干预的原则，以保护生物多样性和实现可持续管理为目标，旨在恢复和改善生态系
统的功能和健康。
通过科学的设计和实施，生态工程可以在人类活动对自然环境造成破坏的情况下，促进生态系统的恢复和保护，为人类提供可持续的生态服务。
生态工程 原理及应用
生态工程原理及应用生态工程是一种通过构建和重建自然生态系统来解决环境问题、保护生物多样性和提供可持续发展的方法。
其原理是利用生物多样性和生态系统的自我调节能力，通过人为干预来实现环境修复和保护的目的。
生态工程的原理主要包括以下几个方面：1. 生态系统的自我修复能力：生物多样性和生态系统具有自我修复和调节的能力。
通过建设和重建生态系统，可以恢复受损的生态功能，提高环境质量。
2. 生物多样性的重要性：生态工程注重保护和恢复生物多样性。
通过引入适应当地环境的物种，增加物种多样性，提高生态系统的抗干扰能力和稳定性。
3. 自然与人工结合：生态工程不仅强调保护自然生态系统，还会进行人工干预和管理。
通过人为引导和调控，以达到提高生态系统功能和环境质量的目的。
生态工程的应用范围广泛，可以用于解决不同的环境问题，包括但不限于以下几个方面：1. 水体污染治理：生态工程可以通过建设湿地、人工湖泊等方式，利用湿地生态系统的净化功能来治理水体中的污染物质，如重金属、有机物等。
2. 土壤修复与保护：生态工程可以通过重建植被、改善土壤结构、加强水土保持等措施，来修复和保护受损的土壤环境，提高土壤质量和农作物产量。
3. 生态景观设计与规划：生态工程在城市规划和景观设计中发挥重要作用。
通过合理设计和安排绿地、湿地、自然景观等元素，增加城市生态系统的多样性和稳定性，提高居住环境的质量。
4. 生物多样性保护：生态工程是保护和提高生物多样性的重要手段之一。
通过保护和修复生态系统，营造适宜的生存环境，保护濒危物种和生态系统，维护生物多样性的稳定性。
除此之外，生态工程还可以用于河流治理、城市污水处理、矿山废弃地治理、自然保护区管理等方面。
随着环境问题日益突出，生态工程的应用范围将进一步扩大。
总结起来，生态工程是一种通过构建和重建自然生态系统来解决环境问题的方法。
其原理是利用生物多样性和生态系统的自我修复能力，通过人为干预实现环境修复和保护目的。
生态工程的基本原理
2、物种多样性原理 理论基础：生态系统的稳定性
【资料分析】 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。
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。 生态工程主要由生物种群、生物群落和生态 系统构成。生态工程的构建和运行主要依据是生 态学的基本原理。
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。
3.某牧草的留种区，为了预防鸟啄食草籽， 用网把留种区罩起来，后来发现，留种区草 的叶子几乎被虫吃光了。发生这种现象的根 本原因是
A．害虫过度繁殖 B．干旱缺水引起虫害 C．食物链被破坏 D．害虫产生变异新类型
4.（多选）生态工程体系的特点是：ABC A．少消耗 C．可持续 B．多效益 D．多投资
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。
生态工程的基本原理
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。
解决长江洪水泛滥的措施有：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。
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。生态 工程是恢复被破坏的生态环境的重要途径。
阅读课本p108资料二，幵思考讨论部分问题。
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。 生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
阅读课本p107资料一，幵思考讨论部分问题。
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。
2、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。 总的来说即是要通过生态工程来实现生态经 济。
生态工程
①大力推行一水多用，循环分级用水，减少水资源的浪费。 ②建立多功能污水自净系统，处理污水。
"水立方"打造节水型场馆 每年减少废水排放14万吨
“水立方”采用了大量专门措施降低自来水消耗，减少 废水排放。全年收集雨水1万吨、洗浴废水7万吨，游泳 池用水6万吨。建筑物所需的绿化、冷却塔补水、护城河 补水、冲厕、冲洗地面等用水全部通过废水回用解决， 每年减少了废水排放量14万吨。
什么是生态工程?
20世纪60年美国学者H.T.Odum(奥德姆)和我国生态学家 马世骏等分别提出了生态工程的概念. 马世骏对生态工程下的定义是 生态工程：是应用生态系统中物种共生与物质循环、 再生的原理，结合系统工程的最优化方法，设计的分 层多级利用物质的生产工艺系统。 生态工程的目标：是在促进自然界良性循环的前提 下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达 到经济效益与生态效益同步发展。
4、清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
设计目标： 为社会提供能效高、对环境影响小、可持续的能源服务。 主要措施： ①生物能利用技术、 ②农副产品利用技术、 ③太阳能利用技术、 ④风能利用技术
如：北方的四位一体庭园生态工程（农作物、禽畜、沼气、人）
（1）生态住宅、生态小区和生态城镇的生态工程 其它工程： （2）生态恢复工程 （3）生态旅游 （4）绿色化学工程
（3）协调与平衡原理
需要考虑环境承载力即环境容纳量 （4）整体性原理 整体指社会-经济-自然复合成的巨大系统 （5）系统学和工程学原理 ①系统的结构决定功能原理 ②系统整体性原理
我国农业生态工程的主要技术 （1）物质的良性循环技术 （2）洁净可再生的新能源开发技术 （3）种植业和畜牧业合理优化技术
1、庭院生态工程
生态工程
物质循环再生原理的应用
• 物质循环再生原理:要求我们在生 态工程设计和建设中要使大多的物 质循环再生,以减少污染
第二、物种多样性原理
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。 物种丰富度越高生态系统抵抗力稳定性高
抵抗力很强
抵抗力较弱
物种多样性原理应用
我国生态工程存在的问题及发展前景： 不是单纯的环境污染问题，而是与人口 激增、环境与资源破坏、能源短缺等问 题结合在一起的“并发症”。
①缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工 程样板； ②设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测 技术支持，缺乏理论性指导等。
（1）系统的结构决定功能原理 （2）系统整体性原理
5.2 生态工程的实例和发展前景
1.农村综合发展型生态工程
问题:资源有限，人多地
对策:进行综合发展型生
态工程。原理：物质循 环再生、整体性、物种 多样性
少
案例:北京窦店村以沼
气为中心的生态工程 以沼气工程为中心，农 林牧渔全面发展，开发 可更新资源，减少环境 污染
整体性原理
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 消费 效益 政策
经济系统
微生物 非生物的因素
科 学 文 化
自然系统
社会系统
第五、系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理
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。
（二）生态工程所遵循的基本原理 无废弃物农业
是我国古代传统 农业的辉成就 之一，也是生态 工程最早和最生 动的一种模式。
生态工程
生态工程的原理和类型 关注生态工程建设
生态工程的概念
• 应用生态系统中物种多样性与物质循环再 生原理、结构与功能协调原则， 生原理、结构与功能协调原则，结合经系 统分析的最优化方法而设计的促进物质被 分层多级利用的生产工艺系统。 分层多级利用的生产工艺系统。 • 应用生态工程，可对已被破坏的生态环境 应用生态工程， 进行修复、重建， 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、 的传统生产方式进行改善、并提高生态系 统的生产力， 统的生产力，从而促进人类社会和自然环 境的和谐发展。 境的和谐发展。
• 人工湿地处理污水
2006年 2006年无锡市政 部门在城区古运河人民 桥至永定桥段放置了 50多组泡沫浮床 多组泡沫浮床， 50多组泡沫浮床，栽 种生存能力强、 种生存能力强、根系发 达的美人蕉 美人蕉、 达的美人蕉、睡莲等水 生植物， 生植物，面积达到 1000多平方米 多平方米， 1000多平方米，用于 吸收水体腐殖质， 吸收水体腐殖质，达到 净化水体的目的。 净化水体的目的。
生态工程的实例
• 生态农业：以生态学理论为依据，以 生态农业：以生态学理论为依据， 环境与经济协调发展为前提， 环境与经济协调发展为前提，开展多 层次、多功能的生态农业。 层次、多功能的生态农业。
• 生态农业中包含了哪些原理？ 生态农业中包含了哪些原理？ • 生态农业工程有哪些特点？ 生态农业工程有哪些特点？
浮床生态工艺法
生态工程的实例
• 生态恢复工程
1.在这一案例中， 1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和 在这一案例中 种草，为什么不是种植农作物？ 种草，为什么不是种植农作物？ 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长， 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长， 因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。 因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。 2.植树的树种应该考虑哪些原理 植树的树种应该考虑哪些原理？ 2.植树的树种应该考虑哪些原理？ 物种多样性原理、协调与平衡原理、 物种多样性原理、协调与平衡原理、物种 共生原理、生态位原理。。。 共生原理、生态位原理。。。
生态工程
9、城市生态系统是人类起主导作用的生态系统其主导作用体现在（ B） A．城市的一切设施是人制造的 B．人类对城市生态系统的发展支配作用 C．消费者主要是人类 D．城市中动物、植物不多，分解者功能不强，人是主要种群 10、城市居民赖以生存的基本物质环境包括（ B ） ①阳光 ②淡水 ③道路 ④动物 ⑤植物 ⑥房屋 ⑦商场 ⑧微生物 A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②④⑤⑧ C．①②④⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦⑧ 11、据统计表明，进人21世纪后，几乎每年至少有一种鸟类或哺乳动物从地 球上消失，造成野生动植物，濒危或灭绝的主要原因（ D ） A．自然灾害 B．动物病害 C．天敌过多 D．人类活动对生态环境的破坏
生态工程的实例
建立不同的生态工程要 依据不同的原理，因地制宜，
“生物圈2号”于1986年11月破土动工。1991年9月， 第一批8名实验者进入其中并开始实验。1993年2月， 向“生物圈2号”输氧，人员撤出。1994年2月第二批 7名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。
在我国北方地区，由于冬天气温很低，会导致农作物不能生长， 家畜生长缓慢，甚至停止，沼气池不能正常产气；而农民要解决 蔬菜的不间断生产问题。很显然，大量使用造价昂贵、并用燃料 加热的玻璃温室是不符合我国国情的。你能用所学知识，设计一 种生态工程，来较好地解决上述问题吗？请在画出其物质和能量 结构图的基础上，说明你所依据的生态工程原理。 教材中“四位一体”的图所示为近年来出现在我国北方农区的 一种生态工程类型，它较好地解决了习题中所述问题。“四位” 指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态 农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温 效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严 寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化 碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产 气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和 沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜 的产量和质量。
生态工程(第1课时)——生态工程的基本原理 高二生物课件(人教版2019选择性必修2)
理论基础
意义
实例
自
自组织、自我优化、自
实现系统结构和功能的协调，形成
湿地生态工程建设有效选
我调节、自我更新和维
择生物组分、合理布设，
生
持
有序的整体
并创造有利条件
循
通过系统设计实现循环，使前一环
物质循环
节产生的废物尽可能被后一环节利
无废弃物农业
环
用，减少整个生产环节废物的产生
协
生物与生物、生物与环
生物数量不超过环境承载力，避免
社会习惯、法律制度等对生态工程建设有着重要影响
只有应用整体性原理， • 才能统一协调
• 当前与长远、 （3）意义
• 局部与整体、 • 开发建设与环境保护之间的关系， • 保障生态系统的平衡和稳定。
生态系统 是一个有 机的整体
社会-经济自然是一个 复合系统
系统的整体功能 大于
各成分功能之和
生态工程的基本原理
定种植杨树。由于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得矮小，枯枝很多，半死不活， 远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长 城” （2）遵循该原理的具体做法： 生物与环境、生物与生物之间的协调与平衡，需要考虑环境容纳量，生物数量不能超过环境 承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。
第4章 人与环境 第3节 生态工程 一 生态工程的基本原理
问题探讨
在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要 是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的 理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。 例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
生态工程的原理
5.1 生态工程的基本原理班级小组姓名【学习目标】1.理解生态工程的主要原理2.关注生态工程建设过程3.总结生态工程的概念【学习重点】1.生态工程的概念2.生态工程的主要原理【课前预习】1.生态工程(1)原理和方法：应用和等学科的基本原理和方法。
(2)技术手段：系统、调控和等。
(3)任务：对已被破坏的生态环境进行修复、，对造成和破坏的传统生产方式进行改善。
(4)结果：提高生态系统的，促进人类社会和的和谐发展。
2.生态工程建设的目的遵循自然界的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止，达到经济效益和的同步发展，从而促进人类社会和自然环境的和谐统一。
3.生态工程的特点生态工程是一类少、多效益、的工程体系。
4.生态经济(1)原则：“”。
(2)目标：一个系统产出的，能够成为本系统或者另一个系统的，从而实现废弃物的。
(3)手段：。
5.生态工程的基本原理包括、、、、。
【学习过程】一、课前思考1.全球面临的生态问题有哪些？2.回顾生态系统的成分、结构、功能？二、生态工程的基本原理及运用活动一：分析教材中实例，描述不同原理的内容及应用过程活动二：生态工程建设实践1.基本过程：拟定目标，摸底调查系统分析可行性评价与决策技术设计2.资料分析：吉林省西部大安市盐碱含量较高，农作物生长发育受到抑制，农民收入过低；各家各户都散养鸡、猪、牛等家畜，粪便未妥善处理，气味难闻，动物粪便和生活垃圾污染了村中的水塘；村里不通燃气，村民上山砍伐树木来烧柴取暖做饭，甚者倒卖木材，增加收入。
分析这个村子存在哪些生态问题？请你应用生态工程原理帮助治理盐碱地。
三、生态工程的概念活动三：尝试总结生态工程的概念【课后拓展】共建美丽家园结合我校附近生态现状，请为我校生态工程建设，提出你的宝贵建议。
【巩固检测】1.下列关于生态工程的说法，错误的是[ ]A．与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系B．能防止环境破坏和环境污染 C．生态工程能解决所有环境问题D．遵循生态系统物质循环规律，能提高能量利用率2.下列不．属于生态工程建设目的的是 [ ]A.对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善B.防止环境污染C.单纯追求粮食产量D.促进人类社会和自然环境的和谐发展3.下列关于生态工程的叙述，不正确的是[ ]A.当人类赖以生存的生态系统出现严重的健康问题时，生态工程应运而生B.生态工程能够减少环境污染C.生态工程以牺牲环境和资源为前提，生产出更多的产品D.生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一4.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 [ ]A.物质循环与再生利用原理B.协调与平衡原理C.物种多样性原理D.整体性原理5.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。
高中生物选修3第5章课件：5-1生态工程的基本原理
六、物种多样性原理：
• 1.基本内容： • 2.生物多样性包括地球上所有植物、动物、微生物
和它们所拥有的基因以及由这些生物和环境构成的 生态系统。
• 3.保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因三 个水平上采取保护战略和保护措施。
生态工程的兴起
“可持续发展”的内涵: (Sustainable Development)
problems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be
supplementary rather than primary
四、讨论：
• 1.生态工程建设的目的是什么？ • 2.解决经济发展与环境问题的根本原则是什
么？ • 3.生态工程是一门生态学、工程学、 • 系统学 和 经济学等学科交叉而产生的新兴学
科。 • 4.生态工程遵循的基本原理是什么？
五、物质循环再生原理：
• 1.基本内容： • 2.类型：水循环、气体型循环、沉积型循环 • 1）水循环线路：
(overhead).” 即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类 社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的 人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要 作用；或“人类应用主要来自自然的能源作为 辅助能对环境的控制”；或“对自然的管理就 是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关 系”。
H.T.奥德姆的学生米奇（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（Ecological
系统的
，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是
读背,梳理生态工程的原理及应用,生态经济的概念及可持续发展的内涵。
读背,梳理生态工程的原理及应用,生态经济的概念及可持续发展的内涵。
生态工程的基本原理1、物质循环再生原理理论基础：物质循环意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响2、物种多样性原理理论基础：生态系统的抵抗力稳定性意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力3、协调与平衡原理理论基础：生物与环境的协调与平衡意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏4、整体性原理理论基础：社会—经济—自然复合系统意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定5、系统学与工程学原理a. 理论基础：系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式意义：改善和优化系统的结构以改善功能b. 理论基础：系统整体性原理：整体大于部分意义：保持系统很高的生产力。
生态工程的应用一、生态工程在水污染控制中的应用1、利用水生高等植物控制水体营养盐及浮游植物许多国家用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体。
有凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲等许多种类。
可根据不同的污染条件和污染物的性质进行适宜的选栽。
净化原理是植物和根区微生物共生产生协同效应净化水质。
经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒同时对重金属分子也有降解效果。
2、以浮游动物、鱼类控制浮游植物。
生物调控主要有以下途径先向水体中投放适当密度的鲢、鳙鱼藻类吸收水体中的氮磷→放养鱼类摄食含氮磷的藻类捕捞成鱼带出氮磷一遏制水华、减轻水体富营养化;放养食鱼性鱼类如鳜鱼等→抑制野杂鱼食用浮游动物→增加浮游动物生物量食用浮游植物→减少浮游植物等现存量→提高水体透明度→增加水体自净能力;放养滤食性双壳类即蚌类滤食能力极强→从而使其食物--浮游植物、细菌、腐厝和小型浮游动物减少→增加水体透明度提高水体的自净能力二、生态工程在土壤污染控制中的应用土壤污染本身具有自我净化能力，因为土壤中生活的微生物(细菌、真菌、放线菌、藻类等)及动物(原生动物、蚯蚓、线虫类等)对进入土壤的有机污染物的降解及无机污染物(如重金属)的形态转化起着主导作用，是土壤净化功能的主要贡献者。
《生态工程的特点及基本原理》 讲义
《生态工程的特点及基本原理》讲义一、生态工程的概念生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。
简单来说，生态工程就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。
二、生态工程的特点1、少消耗生态工程强调在资源利用上尽量减少不必要的消耗。
这意味着在生产和生活的各个环节，都要精打细算，避免浪费。
例如，在农业生产中，通过精准灌溉、合理施肥等措施，减少水和肥料的使用量，既能降低成本，又能减少对环境的压力。
2、多效益生态工程追求的不仅仅是单一的经济效益，而是经济、社会和生态的综合效益。
比如，一个湿地生态系统的建设，不仅可以净化水质、调节气候，还能为当地提供旅游资源，增加居民收入，同时也有助于保护生物多样性。
3、可持续可持续性是生态工程的核心特点之一。
它要求所构建的生态系统能够长期稳定地运行，不会因为时间的推移而出现崩溃或退化。
这就需要在设计和实施生态工程时，充分考虑生态系统的自我调节能力和适应性。
4、综合性生态工程是一个综合性的系统工程，涉及到生态学、工程学、经济学、社会学等多个学科的知识和技术。
在解决实际问题时，需要综合考虑各种因素的相互作用和影响，制定出全面、科学的解决方案。
三、生态工程的基本原理1、物质循环再生原理物质在生态系统中是不断循环的，不会消失也不会增加。
例如，植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物，动物摄取植物获取能量和物质，动植物死亡后，经过分解者的分解作用，又将有机物转化为无机物，重新被植物吸收利用。
生态工程中遵循这一原理，可以实现废弃物的资源化利用，减少对外部资源的依赖。
2、物种多样性原理生态系统中物种越丰富，其稳定性就越高。
这是因为物种之间存在着复杂的相互关系，如捕食、竞争、共生等，这些关系共同维持着生态系统的平衡。
在生态工程中，增加物种的多样性可以提高生态系统的抗干扰能力和自我修复能力。
生态工程及其原理
现代生物科技专题 －－－生态工程
2016年4月18日
考纲要求
1、生态工程的实质和基本原理
2、生态工程的实例及应用 3、农村综合发展型生态工程运用的原理 及优点
夏收时节
讨论回答下列问题： （1）焚烧秸秆有哪些危害？
（2）秸秆真的是废弃物吗？
（3）如何解决这一顽症？
随着农村种、养殖业发展水平的提高， 村庄污染问题却越发突出，严重防碍了 社会主义新农村的建设进程。
为什么说农林牧副渔一体化生态 工程体现了整体性原理？
四、生态工程的工程学原理
1、系统的结构决定功能原理（系统学核心）
生态工程结构越复杂，
调节功能完善，越稳定，
效率可能越高。
生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构， 通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的
高效生态农业系统
2、系统的整体性原理（工程学核心）
生态工程中通过食物链“相连”可以建立新的 互利共生网络，促进物质的良性循环 食物链“加环”方法充分利用尚未利用的物质 和能量，发挥生产潜力，提高生态效益和经济 效益
以沼气工程为中心，农林牧副渔全 面发展，增加就业，促进经济发展，降 低环境污染，促进了农村可持续发展
自养需氧型
生产者
将生活垃圾分类处理
系统各组分间有适当的比例，总体功能大于各部分之和。
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 且实现总体功能于各部分之和的效果，即 “1+1>2”。
例如：珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益 于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物—动物营养循环。
豆科作物和固氮菌共生也是一例。
物质循环再生 物种多样性
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环境容纳量（K）：长时期内环境所能维持的种群最大数量。
K/2
逻辑斯谛增长
指数增长
增长 方式
指数 增长
形成条件
资源无限、空 间无限，不受 其他生物制约
逻辑 斯谛 增长
资源有限、空 间有限，受到 其他生物制约
特点
影响种群数量 的因素
起始增长慢，随 后越来越快
起始加速增长， K/2时增长最快， 此后减速增长， 到K时停止增长。
森林草地 生长衰退
森林
地下水
人类健康
土壤 生态退化
碳的生物地球化学循环影响气
候
气候变暖
+
• 工业革命改变 了的碳循环
• 工业革命改变 碳循环原理：
• 大气中二氧化碳 升高具有施肥效 应
• 大气中二氧化碳 升高会加强温室 效应，通过温度 升高影响碳循环
balanced
生物地球化学循环的驱动力
• 太阳辐射：自然驱动力
• 生态工程是为了人类和自然的相互利益而进 行的一种生态系统设计
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理 • 2、物种多样性原理 • 3、协调与平衡原理 • 4、整体性原理 • 5、系统学和工程学原理
– 系统的结构决定功能原理 – 系统整体性原理
物质循环再生原理
• 理论基础是：生物地球化学循环
组 成 生 物 体 的 C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 S 基 本 元 素
• 太阳辐射 • 光合作用 • 生物圈
• 人类：另一驱动力
• 燃烧化石 • 土地利用改变 • 矿物开发利用 • 工业固氮
农作物秸秆还田与 秸秆焚烧过程物质循环差异分析
物种多样性原理
• 生物多样性是实现生物物种可持续发展的 重要前提。为了保证系统的稳定和提高系 统的效益, 生态系统规划必须将维护生物多 样性作为首先考虑的设计指标,必须提供满 足生物多样性要求的生存环境。
生 物 群 落
无 机 环 境
反 复 循 环
• 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。
什么是生物地球化学循环？
• 什么是地球系统
出生率和死亡率 （决定因素）；
年龄结构；
性比例；
人类活动；
外界环境，如气候、 食物、天敌等
整体性原理
生产
消费
成本
效益
经济系统
例：林业工程建设中的问题
植物 动物 微生物
非生物的因素
自然系统
政策
科
管会系统
世界大型生态工程没有达成预期 目标都是因为没有运用或者忽视 了生态工程的这一原理。
系统学和工程学原理
生态工程概念、原理、实例总结
生态工程概念
• 20世纪后期以来随着科技水平的发展，人类干扰地球表层系统的能力越 来越强，已经成为控制地球表层生态过程的主要变量。
• 但是我们对地球表层复杂系统的了解十分有限，当人类盲目的按照自我 的意志改造地球表层系统时，不可避免产生了人类意想不到的环境问题， 包括气候变化，荒漠化，水体富营养化，大气污染，物种灭绝等。
（1）系统的结构决定功能原理
理论基础：分 布式优于集中 式和环式
运用：改善和优化生态系统的结构
系统学和工程学原理
（2）系统整体性原理
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”。
你能举出系 统整体功能大于 部分之和的例子 吗?
2020/3/28
自我设计：利用生态系统自 组织原理进行生态系统设计
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理 • 2、物种多样性原理 • 3、协调与平衡原理 • 4、整体性原理 • 5、系统学和工程学原理
– 系统的结构决定功能原理 – 系统整体性原理
大规模生态工程成败原 因
大规模生态工程成败原因
• 与能量的单向流动不同，生物地球化学循环使物 质通过生物圈过程重复使用
• 人类已经显著地改变了地球的生物地球化学循环 • 改变了通量 • 产生出新的物质转移路径 • 可能使某些储库储量改变量巨大可导致循环 链断裂
生物地球化学循环（酸沉降）导致的
生态和环境问题
水生生物产量
和品质下降
酸沉降
化石燃烧
湖泊
• 罗斯福工程：
1944年对罗斯福防护林工程进行的普查显示,虽约有10% 造林消失或因放牧严重受害,但80%以上被认定为发挥 了有效或较好的作用。
10年以后,1954年再次调查时,仍被认定为发挥有效或较 好作用的降到42%。旱灾、病虫害及放牧不当给大面 积防护林敲响了丧钟。
• 及时调整策略（护土、还草、人退、放弃 造林）
• 俞孔坚曾提出“生态设计的最深层的含意 就是为生物多样性而设计”。而保护生物 多样性的根本是保持和维护乡土生物与生 境的多样性。
协调与平衡原理
• 协调-------主要是生物与环境的协调(强调生物要 和环境相适应)（生态位）
• 平衡------是种群数量与环境的负载能力要平衡
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。
Regional Center
Temperate East Asia
化石燃料
太阳辐射输入
植
自养细
藻
物
菌
类
岩石圈
光合作 用
土壤圈
大气圈 风 输 、 沉 降 、 排 放
风搬运
生物地球化学循环的重要性
• 许多物质及对于生命的存在和持续具有决定性的 作用 • 决定生命能否存在 • 决定生命存在的最大数量 • 不同物质的生物地球化学循环的特征差别巨 大
大规模生态工程成败原因
• 斯大林改造大自然：
化学家门捷列耶夫、生理学家巴甫洛夫、物理 学家波波夫；在生物 —地学领域也不乏大师, 道库恰耶夫(1846～1903)；农学家依兹马依 里斯基(1851～1914)。
其理论依据主要来自道库恰耶夫以及依兹马依 里斯基的学说。遗憾的是规划的倡导人决策 人操持的是繁重庞杂的国家政务, 不可能事必 躬亲地深究防护林营造的具体细节, 也不可能
大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈和人类构成的相互作用着 的系统
地球系统是封闭系统（为什么？），但非孤立系统（为什么？）
• 什么是封闭系统
与外界没有物质交换（或净交换为零）的系统 只有在封闭系统中才能讨论物质循环问题
• 什么是孤立系统
与外界既无物质交换又无能量交换的系统
• 什么是生物地球化学循环 物质在地球系统中在各圈层中互相传输或转化， 使物质总量不变的过程之和