5-1生态工程的基本原理

当人类第一次离开地球，在太空遥望自己的家乡时，人们这才惊讶地发现，在目前已知的宇宙星体中，唯有我们人类的家园——地球，才是一颗蔚蓝色的星球。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。一、全球气候变化当前全球性生态环境问题凸显二、水资源短缺三、臭氧层破坏四、酸雨五、土地荒漠化六、海洋污染七、生物多样性锐减知识链接厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。当这种现象发生时，海水水位上涨，水温升高，导致太平洋沿岸地区出现干旱及洪涝等自然灾害，甚至造成全球气候反常。温室效应CO2等温室气体的大量排放，引起全球气候变暖，导致极地的冰雪和高山冰川融化，海平面上升等。水资源短缺地球表面的70%被水覆盖，但淡水资源仅占所有水资源的2.5%，可为人类直接利用的淡水只占所有淡水资源的1%。随着工业污染和生活污水的排放，水资源的短缺已经成为摆放在人类面前的刻不容缓的问题。黄河断流臭氧层破坏氟利昂等物质的大量排放，引起臭氧层破坏，导致地球上的紫外线辐射增强，人类的皮肤癌和白内障患病率上升，植物的光合作用受到抑制等。酸雨酸雨是指PH值小于5.6的酸性降雨。酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害农作物和林木的生长，危害渔业生产；酸雨还腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹，同时也危害人类健康。土地荒漠化土地荒漠化简单地说就是指土地退化，也叫“沙漠化”。荒漠化的主要影响是土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果，如沙尘暴等。海洋污染各种污染物通过河流和空气进入海洋，以及海洋运输时的石油泄露和倾倒等造成海洋污染。生物多样性锐减由于环境污染,人们对资源不合理的开发利用,破坏了生物生存的环境,导致许多生物濒临灭绝。地球母亲需要我们的细心呵护！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、调控和技术组装操作过程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最终目的促进人类社会和自然环境的和谐发展【学习目标】1.说出生态工程的概念及原理，能够举例说出各原理的内容，并分析生态环境问题及解决对策；2.尝试运用生态工程原理；3.关注生态工程的建设。【通读教材】（5min）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。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.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。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。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。为了可持续发展，走生态经济之路。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。生态工程所遵循的基本原理1、物质循环再生原理2、物种多样性原理3、协调与平衡的原理4、整体性原理5、系统学和工程学原理生态工程所遵循的基本原理1、物质循环再生原理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。理论基础:物质循环物质循环再生原理无废弃物农业----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。2、物种多样性原理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。理论基础：生态系统的稳定性生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好3、协调与平衡原理由于周边城市、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理论基础：生物与环境的协调与平衡西北地区年降雨量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“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。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：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。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。人类处在一个社会、经济、自然复合而成的系统中。例：林业工程建设中的问题理论基础：社会、经济、自然复合系统5、系统学和工程学原理⑴系统的结构决定功能原理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。⑵系统整体性原理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+12”。理论基础：分布式优于集中式和环式理论基础：整体功能大于部分之和在我国的生态工程建设中，人为调控仍起着较大的作用，强调因地制宜地调整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；促进系统的良性循环，以达到经济、生态和社会效益的统一。