選修3-51生態(tài)工程的基本原理

1、生態(tài)工程 是指人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。理論基礎(chǔ)：生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)技術(shù)手段：通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝操作過(guò)程：對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力最終目的：促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展生態(tài)工程1、生態(tài)工程建設(shè)的目的： 遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。 2、生態(tài)工程建設(shè)的

2、特點(diǎn)： 與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類(lèi)少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。 “石油農(nóng)業(yè)” 指大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾?lài)性而得名。一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)石油農(nóng)業(yè)對(duì)石油等能源有高度的依賴(lài)性，它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變成了簡(jiǎn)單的機(jī)械過(guò)程和化學(xué)過(guò)程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，但它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力,并造成了農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問(wèn)題。3、生態(tài)經(jīng)濟(jì) 主要是通過(guò)實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。v 實(shí)現(xiàn)手段：生態(tài)工程。為了可持續(xù)發(fā)展，走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路

3、。生態(tài)工程的構(gòu)建和運(yùn)行主要依據(jù)是生態(tài)學(xué)的基本原理。v 二、生態(tài)工程所遵循的基本原理和具體實(shí)例1、物質(zhì)循環(huán)再生原理2、物種多樣性原理3、協(xié)調(diào)與平衡原理4、整體性原理5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理1、物質(zhì)循環(huán)再生原理 地球以有限的空間和資源，長(zhǎng)久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于物質(zhì)能夠在各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡，用之不竭的效果。理論基礎(chǔ)：物質(zhì)循環(huán)v 實(shí)例：無(wú)廢棄農(nóng)業(yè)無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。2、物種多樣性原理理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的

4、抵抗力穩(wěn)定性。 在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。實(shí)例： 反面：?jiǎn)我环N植樟子松林； 正面：由珊瑚蟲(chóng)和某些藻類(lèi)共生組成的珊瑚礁區(qū)。單一的樟子松林被松毛蟲(chóng)害死生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很好3、協(xié)調(diào)與平衡原理理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡 環(huán)境承載力又稱(chēng)環(huán)境容納量是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量。 如果生物的數(shù)量超過(guò)了環(huán)境承載力的限度，就引起系統(tǒng)的失衡和破壞。v 實(shí)例：太湖富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題、過(guò)度放牧等太湖富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題過(guò)度放牧 西北地區(qū)年降雨量450nm，只適宜種植灌木和草的地區(qū)，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹(shù)，“楊家將”因?yàn)椴贿m應(yīng)長(zhǎng)成了“小老頭“防護(hù)林變成了殘敗的”灰色

5、長(zhǎng)城“4、整體性原理 進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。 理論基礎(chǔ)：社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)v 實(shí)例：林業(yè)工程建設(shè)中的問(wèn)題 在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時(shí)，一方面要號(hào)召農(nóng)民種樹(shù)，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問(wèn)題。如糧食、燒柴及收入等。.新。.系統(tǒng)學(xué)，工程學(xué)林業(yè)工程建設(shè)中的問(wèn)題5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理理論基礎(chǔ)：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理通過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。v 實(shí)例：?；~(yú)塘教材P113思考與探究，思考討論：提示：?；~(yú)塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過(guò)程中，隨著食

6、物鏈的延伸逐級(jí)遞減。能量的多級(jí)利用和物質(zhì)的循環(huán)利用：桑葉用于喂蠶，蠶可以生產(chǎn)蠶絲；桑樹(shù)的凋落物和蠶沙（糞）落到魚(yú)塘中，作為魚(yú)的飼料，經(jīng)過(guò)魚(yú)塘內(nèi)的食物鏈過(guò)程，可以促進(jìn)魚(yú)的生長(zhǎng)；甘蔗可以榨糖，糖渣用來(lái)喂豬，豬的排泄物也進(jìn)入魚(yú)塘；魚(yú)的排泄物及其他未被利用的有機(jī)物和底泥經(jīng)過(guò)微生物的分解，又可以作為桑和甘蔗的有機(jī)肥料。?；~(yú)塘巧妙地利用了很難利用的大片低濕地，發(fā)展了多種經(jīng)營(yíng)，為農(nóng)民創(chuàng)造了多種收入的門(mén)路，完全符合“無(wú)廢棄農(nóng)業(yè)”的要求。系統(tǒng)整體性原理 理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和系統(tǒng)各組分之間要在適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“

7、1+12”。v 實(shí)例：珊瑚礁、藻類(lèi)和珊瑚蟲(chóng)的關(guān)系 豆科作物與固氮菌的關(guān)系系統(tǒng)整體性原理例如：珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力，得益于珊瑚蟲(chóng)和藻類(lèi)組成的高效的植物動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。通常情況下，失去了共生藻類(lèi)的珊瑚蟲(chóng)會(huì)因?yàn)樗劳龆鴮?dǎo)致珊瑚礁逐漸“白化”，失去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣性也將銳減，從而造成系統(tǒng)的崩潰。課本旁欄思考：固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營(yíng)養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長(zhǎng)；當(dāng)把它們分開(kāi)時(shí)，兩者的生長(zhǎng)都要受到損害。 豆科作物和固氮菌的共生總結(jié)：生態(tài)工程所遵循的基本原理和具體實(shí)例1、物質(zhì)循環(huán)再生原理2、物種多樣性原理3、協(xié)調(diào)與平衡原理4、整

8、體性原理5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理系統(tǒng)整體性原理試分析下列事件可用何種生態(tài)工程原理來(lái)解釋1.畜牧養(yǎng)殖應(yīng)注意牲畜量不超過(guò)草地承載量2.使用堆肥和漚肥法實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)3.廣東大量引種木麻黃作為行道樹(shù)，一年一種叫吹綿介殼蟲(chóng)的害蟲(chóng)使木麻黃遭受?chē)?yán)重破壞，后來(lái)從國(guó)外引進(jìn)澳洲瓢蟲(chóng)，已持續(xù)發(fā)揮了控制害蟲(chóng)的作用。 4.針對(duì)過(guò)度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，進(jìn)行草地承包，有效管理。另一方面要設(shè)法增加農(nóng)牧民的收入途徑。物質(zhì)循環(huán)再生原理物種多樣性原理協(xié)調(diào)與平衡原理整體性原理2單一的人工林比天然混合林的穩(wěn)定性低，容易遭受害蟲(chóng)危害，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理（ ）A物質(zhì)循環(huán)再生原理B協(xié)調(diào)與平衡原理C物種

9、多樣性原理D系統(tǒng)整理性原理1實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的最重要的手段之一是（ ）A大力發(fā)展“石油農(nóng)業(yè)”B生態(tài)工程C清除污染物D禁止產(chǎn)出污染物BC課堂練習(xí)3城市生活垃圾要做到分類(lèi)、回收、利用，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。與該做法關(guān)系最密切的生態(tài)工程原理是（ ） A物種多樣性原理 B整體性原理 C物質(zhì)循環(huán)再生原理 D系統(tǒng)學(xué)原理4協(xié)調(diào)與平衡原理主要指（ ） A生物與環(huán)境的適應(yīng)及環(huán)境對(duì)生物的承載力 B系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系 C自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一 D物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一課堂練習(xí)CA5.人類(lèi)設(shè)計(jì)生態(tài)工程的根本目標(biāo)是（ ）A促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，達(dá)到生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同步發(fā)展B促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，防治環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益C防治環(huán)境污染，達(dá)到生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同步發(fā)展D促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同步發(fā)展D課堂練習(xí)6.我國(guó)西北土地沙化和鹽漬化非常嚴(yán)重，原因有多種，其中一個(gè)主要原因是超載放牧，導(dǎo)致草地退化。試分析上述事實(shí)主要違背了生態(tài)工程的什么原理