5.1_生态工程的基本原理

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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? 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。
3、协调与平衡原理
理论基础:生 物与环境的协 调与平衡
由于周边城市、工业和 农田的排水中氮、磷的 浓度较高,使太湖水体 中的水葫芦和藻类疯长
西北地区年降雨量450nm,只适宜种植灌木和 草的地区,却被硬性规定种植属于乔木的杨树, “杨家将”因为不适应长成了“小老头“防护林变 成了残败的”灰色长城“
P111资料分析问题讨论 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,应选择哪些特征的树种?如果在该地区 发展畜牧养殖业,你认为应该注意什么问题?
提示:抗寒、耐旱,适应性强的沙棘,耐盐碱力较 强的沙枣等植物。
提示:
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。
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
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。
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。 理论基础:整体功能 ⑵系统整体性原理 大于部分之和 系统各组分之间要在适当的比例关系,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”。
⑴系统结构决定功能原理
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。
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
资料分析2问题讨论
1.你对“石油农业”是如何理解的?
20世纪末世界人口突破了60亿,随着现代农 业生产的发展,人类活动遍布地球的每个角落, 地球上已经难以找到一个没有受到人类影响的地 方,原始的生态系统几乎丧失,全球生态环境危 机不断激化。
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;幼苗又可寓意为 生态 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
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
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。
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。
例:林业工程建设中的问题
另外,社会习惯、法律制度等也都对生态 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、局部与整体、开发与环境建设之间的关 系,保障生态系统平衡和稳定。
. .
. 新。.系统学,工程学
5、系统学和工程学原理
⑴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
课本旁栏思考: 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。
豆科作物和固氮菌的共生
目前,一些发达国家的生态工程建设主要依 据生态系统的自我调节理论,达到了以回归自然 为主,人为调控为辅的程度。 而在我国的生态工程建设中,人为调控仍起 着较大的作用,强调按预期目标,因地制宜地调 整复合生态系统的结构和功能;调控生态系统内 形成互利共生网络;多层次分级利用物质、能量、 空间、时间 ;促进系统的良性循环,以达到经 济、生态和社会效益的统一。生态工程的设计还 必须遵循社会发展和经济运行的基本规律,运用 系统工程的理论和方法来指导生态工程的实施和 管理。
处理好生物与环境的协调与平 衡,需要考虑环境承载力。环境承
载力又称环境容纳量是指某种环境
所能养活的生物种群的数量。
4、整体性原理
理论基础:社会、 经济、自然复合系 统 人类处在一个社会、 经济、自然复合而成的 系统中。 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,要考虑到经济 和社会等系统的影响力。
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。
“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。
若把系统的结构比作计算机网络,分 析三种计算机网络结构示意图:
工作的可靠性哪个高?
⑴系统结构决定功能原理
5、系统学和工程学原理
⑴系统结构决定功能原理
高 效 生 态 系 统
生态工程之沼气工程
生态工程之沼气工程
5、系统学和工程学原理
⑵系统整体性原理
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。通 常情况下,失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致 珊瑚礁逐渐“白化”,失去其鲜艳的色彩,那里的生物 多样性也将锐减,从而造成系统的崩溃。 豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌为豆科作物 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。
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。
课堂练习
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 C ) 原理是( A.物种多样性原理 B.整体性原理 C.物质循环再生原理 D.系统学原理 4.协调与平衡原理主要指( A ) 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 D.物质循环和能量流动协调统一
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。
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。
试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释
• 1.畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量 协调与平衡原理 • 2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业 物质循环再生原理 • 3.广东大量引种木麻黄作为行道树,一年一种叫 吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏,后来 从国外引进澳洲瓢虫,已持续发挥了控制害虫的 作用。 物种多样性原理 • 4.针对过度放牧的草原,一方面要减少畜牧量, 进行草地承包,有效管理。另一方面要设法增加 农牧民的收入途径。 整体性原理
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。
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

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( 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
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