专题五生态工程的基本原理.

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。本专题的图片有何寓意?干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的，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。生态环境生态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:生态学和系统学等学科技术手段: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一、关注生态工程建设为什么要进行生态工程建设呢？首先来分析传统经济模式带来了哪些问题？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。1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因（1）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；（2）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。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。资料分析2问题讨论优点: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，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。2.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。P108资料分析2问题讨论3.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问题讨论传统经济模式：正在毁坏水、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。通过上述两个资料总结：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。二、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。2、物种多样性原理单一的樟子松林被松毛虫害死物种单一，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。P110资料分析问题讨论提示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。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。如：古代的桑基鱼塘。理论基础：分布式优于集中式和环式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？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：整体功能大于部分之和如：豆科植物和根瘤菌的共生珊瑚虫与藻类植物的共生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。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。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•2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业•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。•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。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（）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1．实现循环经济的最重要的手段之一是（）A．大力发展“石油农业”B．生态工程C．清除污染物D．禁止产出污染物课堂练习BC3．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．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课堂练习CA5.人类设计生态工程的根本目标是（）A．促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展B．促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益C．防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展D．促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展课堂练习D6.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。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理（）A．系统整体性原理B．协调与平衡原理C．物种多样性原理D．整体性原理课堂练习B7．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是（）A．系统整体性原理B．整体性原理C．系统结构决定功能原理D．以上都不是课堂练习B