专题5 生态工程生态工程是指人类应用生态学和系统学生态工程是指人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过系统设计、调的基本原理和方法，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。自然环境的和谐发展。5.1 生态工程的基本原理生态工程的基本原理一一 关注生态工程建设关注生态工程建设1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？资料分析一：资料分析一：提示：提示：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，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。成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室年度的罕见降雨。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。气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。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。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洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？么问题？提示：提示：传统的经济发展模式不注重生态环境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。巨大的生态环境破坏为代价。提示提示：“石油农业石油农业”大量使用化肥、农药和大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生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。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。染和环境污染等问题。1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？ 提示：提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的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。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。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。3.如何理解如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资源”这句话？这句话？提示：提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，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。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，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。污染，促进社会的可持续发展。4.石油农业的生产模式应当怎样改进？石油农业的生产模式应当怎样改进？关于生态经济：关于生态经济：二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理1。物质循环再生原理。物质循环再生原理无无废弃物农业废弃物农业是我国古代传统农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。早和最生动的一种模式。2。物种多样性原理。物种多样性原理物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高资料分析讨论：资料分析讨论：1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会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，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？保持着很高的生物多样性？提示：提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链纯樟子松林、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。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能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。外。2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结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？论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？提示：只有保持生态系统较高的生物提示：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，平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。而且往往作用巨大。3、协调与平衡原理、协调与平衡原理-需要考虑环境承载力即环境容纳量需要考虑环境承载力即环境容纳量资料分析：资料分析：1。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西。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，应选择哪些树种？如北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？么问题？几种西北地区特别适宜树种的介绍几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称）沙棘，俗称“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑刺黑刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，）山杏，主要指西伯利亚杏， （3）刺槐，）刺槐， （4）锦鸡儿（又称拧条），）锦鸡儿（又称拧条）， （5）杜梨）杜梨 （6）沙枣）沙枣 （7）合欢）合欢 （8）臭椿）臭椿 西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过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，人工种植牧外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。草，增加牧草产量。4、整体性原理、整体性原理整体指社会整体指社会-经济经济-自然复合成的巨大系统自然复合成的巨大系统例：林业工程例：林业工程建设中的问题建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活一方面要考虑农民的生活问题问题5 5、系统学和工程学原理系统学和工程学原理（1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理运用：改善和优化生态系统的结构运用：改善和优化生态系统的结构例：桑基鱼塘模式例：桑基鱼塘模式（2）系统整体性原理）系统整体性原理豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？ 1、物质循环再生原理、物质循环再生原理2、物种多样性原理、物种多样性原理3、协调与平衡原理、协调与平衡原理4、整体性原理、整体性原理5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理小结：生态工程的原理小结：生态工程的原理（1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理（2）系统整体性原理）系统整体性原理3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。量流动途径。提示：提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。过程中，随着食物链的延伸逐级递减。思考与探究思考与探究5 5、2 2 生态工程的实例和发展前景生态工程的实例和发展前景农村综合发展型生态工程农村综合发展型生态工程小流域综合治理生态工程小流域综合治理生态工程大区域生态系统恢复工程大区域生态系统恢复工程湿地生态恢复工程湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程城市环境生态工程城市环境生态工程一、生态工程的实例一、生态工程的实例 类型类型内容内容农村综农村综合发展合发展型生态型生态工程工程小流域小流域综合治综合治理生态理生态工程工程大区域大区域生态系生态系统恢复统恢复工程工程湿地生湿地生态恢复态恢复工程工程矿区废矿区废弃地的弃地的生态恢生态恢复工程复工程城市环城市环境生态境生态工程工程问题问题对策对策案例案例请阅读课文后总结请阅读课文后总结讨论：讨论：这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展低了环境污染，促进了农村的可持续发展。 1.在在农村综合发展型生态工程农村综合发展型生态工程案例中，案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理主要运用了哪些生态工程的基本原理 2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？这一生态系统的结构和功能有哪些特点？有哪些值得借鉴的做法？有哪些值得借鉴的做法？物质循环再生原理、系统的结构决定功能原理、物质循环再生原理、系统的结构决定功能原理、整体性原理、物种多样性原理等整体性原理、物种多样性原理等 分析甘肃省陇南县的分析甘肃省陇南县的“九子登科九子登科”模式，在说明模式，在说明“九子九子”措施含义的基础上，谈谈你对小流域综措施含义的基础上，谈谈你对小流域综合治理生态工程的理解。合治理生态工程的理解。1.小流域的综合治理，小流域的综合治理，“综合综合”表现在表现在哪些方面哪些方面？“综合综合”表现在不但注重通过还林、还草、表现在不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。各种措施的结果是建立一个稳定、水平。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。持久、高效的生态系统。2.为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？3.这一模式在其他小流域能够照搬吗？ 根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。 这种模式在其他小流域不能照搬，还是要因地制宜地这种模式在其他小流域不能照搬，还是要因地制宜地进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。 大区域生态系统恢复工程大区域生态系统恢复工程“三北三北”防护林案例防护林案例 1.国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？长的时间？三北防护林跨越中国三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区，对我国个省、直辖市、自治区，对我国具有重要的意义：具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。安全具有重要战略意义。这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间 2.这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？问题？首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种；首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。护林网可能占较大比重。 湿地生态恢复工程案例湿地生态恢复工程案例 1.当初人们为什么要围湖造田？当初人们为什么要围湖造田？2.为什么说为什么说“退耕还湖退耕还湖”是一项巨大的系统工是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？程？实施这一工程面临的主要困难是什么？3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？有什么责任？主要原因：我国历来人多地少，围湖造田，种植农作物，主要原因：我国历来人多地少，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。退耕还湖包括退耕地为湖区，湖区上游以及湖区周围的生态环境退耕还湖包括退耕地为湖区，湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。保护环境，减少水土流失和水污染保护环境，减少水土流失和水污染 矿区废弃地的生态恢复工程案例矿区废弃地的生态恢复工程案例 1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？为什么不是种植农作物？2.怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？3.除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？恢复工程与煤矿是否有不同之处？矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。应性强，耐旱的灌木、草和树。首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力, 要保持在承载力要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。城市生态工程城市生态工程 1.汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？施来减少由汽车造成的污染？2.城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。活中的水污染行为。二、生态工程发展的前景二、生态工程发展的前景“生物圈生物圈2号号” 生态工程的实验及启示生态工程的实验及启示“生物圈生物圈2号号”于于1986年年11月破土动工。月破土动工。1991年年9月，月，第一批第一批8名实验者进入其中并开始实验。名实验者进入其中并开始实验。1993年年2月，月，向向“生物圈生物圈2号号”输氧，人员撤出。输氧，人员撤出。1994年年2月第二批月第二批7名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。“生物圈生物圈2号号” 的物质循环途径是怎样的？的物质循环途径是怎样的？“生物圈生物圈2号号”失败的原因？失败的原因？“生物圈生物圈2号号”的启示是？的启示是？我国生态工程发展的分析与展望？我国生态工程发展的分析与展望？