生态工程的基本原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题5 生态工程,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,，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,生态工程的概念：,人类应用,等学科的基本原理和方法，通过,，对已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,生态学和系统学,系统设计、调控和技术组装,促进人类社会和自然环境和谐发展。,生态工程建设目的：,5.1 生态工程的基本原理,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,1.,导致,1998,年长江洪水泛滥的主要原因是什么？,2.,洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？,讨论,:,讨论,:,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。,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。,（一）关注生态工程建设,1.,你对“石油农业”是如何理解的？,2.“,石油农业”的生产模式应当怎样改进？,讨论,:,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。,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。,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。,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的资源。,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,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。,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,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。,P,110,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,。,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,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,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。,5,、系统学和工程学原理,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。,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,系统结构决定功能原理,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？,系统结构决定功能原理,5,、系统学和工程学原理,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。,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,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,（,1,）实验目的：,制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态系统，仅依靠太阳能，能否维持生存。,（,2,）实验场所：,（,3,）实验特点：,物质上：与外界隔绝；信息上：可以通过电力传输、电信和计算机同外界相连；能量上：只允许太阳能通过玻璃射入。,“,生物圈,2,号”的实验及启示,问题提出,:,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。,（,4,）实验结果：,（,5,）实验失败原因：,大气成分的变化，内部气候没调节好。,（,6,）实验启示：,使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。在现有技术条件下人类没有能力去完全模拟出自然生态系统,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,B,C,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,C,A,5.,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,D,6.,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,B,7,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,