选修三51生态工程的基本原理.ppt
专题5:生态工程,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。,生态工程：,理论基础,生态学和系统学,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,生态工程建设的目的是：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,资料分析,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。,资料分析：,1.导致我国长江流域洪水泛滥的主要原因和直接原因是什么？,2.洪灾频繁的发生反映出我国长江流域经济发展模式存在什么问题？,讨论:,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。,洪灾频繁发生反映出我国长江流域经济发展模式存在什么问题？,解决长江洪水泛滥应该采取什么措施？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。,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，经济的发展是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。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.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。,二、生态工程的基本原理1.物质循环再生原理 2.物种多样性原理 3.协调与平衡原理 4.整体性原理 5.系统学与工程学原理 系统的结构决定功能原理：系统整体性原理,1.物质循环再生原理：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。意义：避免环境污染,保持长久的可持续发展。实例：无废弃物农业（我国古代传统农业）,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。,比较上图两个生态系统，哪个抵抗力稳定性要更高？为什么？,2.物种多样性原理,理论基础生态系统具有一定抵抗力稳定性 意义：避免系统的结构与功能失衡。举例：正方：澳大利亚深海大堡礁生物多样性反方：我国三北防护林种植树种单一而造成“绿色荒漠”,物种越丰富，群落结构越复杂，生态系统的自动调节能力越强，生态系统的抵抗力稳定性越高。,物种多样性原理,珊瑚礁生物群落,物种多，营养结构（食物链、食物网）复杂的生态系统抵抗力稳定性高。,物种少，营养结构简单的生态系统抵抗力稳定性低。,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,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“,3.协调与平衡原理,理论基础：生物与环境的协调与平衡 需要考虑环境承载力某种环境所能养活的生物种群的最大数量。意义：避免系统的结构与功能失衡。举例：（违背协调与平衡原理）太湖水华（水体富营养化问题）西北灰色长城 过度放牧对草原的破坏 过度砍伐对森林植被的破坏造成水土流失洪涝灾害,P111资料分析问题讨论 从协调与平衡原理出发，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？,几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，（3）刺槐，（4）锦鸡儿（又称拧条），（5）杜梨（6）沙枣（7）合欢（8）臭椿,西北建设防护林应注意选择：生长快、抗寒、抗旱、耐盐碱、抗风沙，对保持水土、涵养水源有重要作用的树木种类。抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。,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。,意义：统一协调各种关系，才能保障生态系统的平衡与稳定。举例：耕还林、还草、还湖等措施，要协调好自然、社会与经济关系，应用好整体性原理。,4.整体性原理,理论基础社会、自然、经济复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力。,5.系统学与工程学原理,系统的结构决定功能原理：,分布式优于集中式和环式,意义：改善和优化系统的结构、从而达到功能改善的效果。举例：桑基鱼塘 太湖和珠江三角洲地区的应用，造就了发达的农村经济。,理论基础-把很多单个生产项目优化组合，有机结合形成高效生态系统，提高系统的生产力。,水陆交换系统-桑基鱼塘,5.系统学与工程学原理,系统整体性原理：系统各成分之间要有适当的比例关系，从而完成物质、能量、信息等的转换和流通，实现总体大于各部之和，即“1+1 2”。,意义：改善和优化系统的结构、从而达到功能改善的效果,举例：豆科与固氮菌 珊瑚藻类共生关系,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。,珊瑚藻类共生关系的意义：共生藻类的光合作用产物可以为珊瑚虫提供能量。,植物光合作用产生的氧气可供动物呼吸需要珊瑚虫代谢产物可以直接被藻类利用，补充植物的营养物质,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,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,练习：1、要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是A通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源B使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产C发展生态农业，实现物质和能量的多级利用D大力开垦湿地，扩大粮食种植面积,C,10.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,B,11“1+12”是生态工程基本原理中的哪一个 A物种多样性原理 B整体性原理 C协调与平衡原理 D系统学与工程学原理,D,12下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是,D,13下列有关物种多样性的叙述错误的是 A物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 B生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多 C生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大 D生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系 统的生产力,C,14下列哪项叙述完全符合生态经济 建立“原料一产品一原料一产品”的无废料生产体系 在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长 在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少 先生产后治理，提高经济效益 A B C D,B,15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,B,16如图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理 A整体性原理 B协调与平衡原理C系统的结构决定功能原理 D物质循环再生的原理,D,
