专题五---生态工程的基本原理

专题五生态工程5.1生态工程的基本原理...直接原因和根本原因石油农业.１９９８年的洪水让６岁的江珊在激流中挣扎了９个小时。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。解决长江洪水泛滥的措施：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。...蓝婴病.两则资料比较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。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。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，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，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.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10mg/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。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。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。讨论上面两则资料所反映的经济模式有何共同点?多消耗,少效益,不能持续发展怎么解决?生态经济——主要通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。无废料模式：原料→产品→原料→产品怎么实现生态经济手段之一生态工程...共同,解决,生态经济,生态工程什么是生态工程.生态工程的概念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。一、生态工程的概念1.学科知识：2.技术手段：生态学和系统学系统设计、调控和技术组装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。3.研究对象:社会——经济——自然复合生态系统。•特点: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。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。它所遵循的基本原理是：整体、协调、循环、再生。二、生态工程所遵循的基本原理1、物质循环再生原理理论基础：物质循环内容：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，各层循环往复，分层分级利用，达到取之不尽，用之不绝的效果。是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。例：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，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、沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中：优点：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.物种多样性原理理论基础：生态系统的稳定性遇虫害而死的樟子松内容：物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高。生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。即使某个物种由于某种原因的死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构的破坏。物种繁多的生态系统具较高的抵抗力稳定性。农林业常为追求最大产量，种植单一品种，造成病虫害增加.资料分析：“三北防护林”在辽宁西部的章古台地区，单一种植樟子松（Pinussylvestrisvar.sylvestriformis），因食物链单一而无松毛虫的天敌，导致松毛虫肆虐，樟子松被毁.宁夏、内蒙几十亿杨树被杨树天牛毁于一旦.澳洲大堡礁鱼类约1100种，300多种造礁珊瑚，无数无脊椎动物和藻类，生物多样性高.举例：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？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。3.协调与平衡原理理论基础：生物与环境的协调与平衡内容：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。举例：资料分析：江苏、上海、浙江交界的太湖，云南滇池等水体因N,P浓度高，导致水葫芦和藻类疯长，造成水华。耗水中溶解的氧，产生毒素。我国西北年雨量450mm，适宜种灌木和草本，硬性种植乔木——杨树而导致半死不活.“西部大开发”的生态工程建设：防护林应种植当地树种；发展畜牧养殖业也应适应当地生态环境条件.水葫芦泛滥对生态系统造成影响举例：外来物种入侵破坏本地物种多样性重视生物与环境的协调与平衡,开发利用本地生物资源，科学引进外来物种。4、整体性原理理论基础：社会、经济、自然构成复合系统自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。人类也处在一个社会－经济－自然复合而成的巨大系统中。内容：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，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。只有把生态与经济结合起来，才能最终达到可持续发展的目的。整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统生产成本消费效益经济系统植物动物微生物非生物的因素自然系统政策管理科学文化社会系统例：林业工程建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题法律与社会习惯等也对生态工程建设有重要影响。只有应用整体性原理，才能协调当前与长远，局部与整体，开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定5.系统学和工程学原理（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内容：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化生态系统的结构，达到改善系统功能的目的例：桑基鱼塘模式水陆交换系统——桑（蔗、蕉）基鱼塘模式（2）系统整体性原理理论基础：系统整体功能大于部分之和豆科作物和固氮菌的共生就是一例。藻类和珊瑚虫的关系内容：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+12”。1、物质循环再生原理举例：无废弃物农业2、物种多样性原理举例：三北防护林建设中问题3、协调与平衡原理举例：赤潮和水华，物种引进4、整体性原理举例：林业建设中自然生态系统和社会、经济系统的关系问题5、系统学和工程学原理小结：生态工程的原理（1）系统的结构决定功能原理（2）系统整体性原理巩固练习：1．无废料生产体系是指（）A．废料一产品B．原料一产品一废料一产品C．原料一产品一原料一产品D．原料一产品一废料2．某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的（）A．协调与平衡原理B．整体性原理C．系统结构决定功能原理D．系统整体性原理CB3．生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态工程的哪一原理（）A．整体性原理B．系统性原理C．协调与平衡原理D．工程学原理CA4．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力，这种模式，主要应用了生态工程遵循的哪个原理（）A．系统学和工程学原理B．整体性原理C．物种多样性原理D．物质循环再生原理5．珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力，其原理是（）A．系统结构决定功能原理B．整体性原理C．系统整体性原理D．协调与平衡原理C6．下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是（）D7、近年来，世界范围内农田生态系统有两个突出的问题引起了人们的高度关注，其一是蛙类数量的大量减少；其二是鼠害泛滥，虫害频繁，请据所学知识分析回答下列问题：(1）该类现象体现了生态工程_______________原理的作用，告诫人类要善待自然。(2)臭氧层的破坏对蛙个体发育的影响是_____________________。(3)蛙数量减少的人为因素主要是____________________。(4)有人尝试“引蛇灭鼠”，取得了较好的效果，此法的突出优点是____________________________________。协调与平衡臭氧层的破坏使阳光中的紫外线含量增多，易诱发变异，而变异一般对蛙的生存是有害的人类对蛙的过度捕杀，大量使用农药不污染环境，维持生态系统的稳定拓展视野前景广阔的沼气工程沼气：利用人畜粪便等物质，经系列复杂厌氧发酵，产生以CH4为主的气体燃料.解决燃料，减少生态破坏和环境污染，为饲料、肥料开辟新来源。推广于20世纪60s后，近年发展快。中国70%农户缺少燃料、饲料和肥料，尤其在山区。依赖于有限的作物秸秆、谷壳、麸皮等和薪柴林等生物质（植物利用太阳能进行光合作用合成的有机物，其中所含能量为生物质能）。沼气池结构和形成过程图1983年政府把沼气工程列入国民经济的“农村能源”发展规划，5年内试点县人均增加20kg标准煤的生物质能，节约100kg生物质，提高森林覆盖率6%.沼气底渣可做再生饲料、肥料、食用菌培养基；沼气液通入养鱼池，促进浮游生物生长，增加饵料等.沼气用途见图.沼气工程在物质、能量多级充分利用和转化方面独特，规划30年内全国推广至5000万个沼气池.沼气的用途示意图