選修3－生態(tài)工程的基本原理 完整版課件

1、專題5 生態(tài)工程5.1 生態(tài)工程的基本原理 20世紀末世界人口突破了60億，隨著現代農業(yè)生產的發(fā)展，人類活動遍布地球的每個角落，地球上已經難以找到一個沒有受到人類影響的地方，原始的生態(tài)系統幾乎喪失，全球生態(tài)環(huán)境危機不斷激化。 是指人類應用生態(tài)學和系統學等學科的基本原理和方法，通過系統設計、調控和技術組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統的生產力，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。生態(tài)工程的概念從四個方面來理解（1）涉及的學科知識（2）運用到的技術手段或方法（3） 操作過程 （4）最終目的 遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的

2、生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。生態(tài)工程建設的目的生態(tài)工程的優(yōu)越性 少消耗、 多效益、 可持續(xù)一、關注生態(tài)工程建設分析傳統經濟模式帶來哪些問題？P107資料1 1998年夏季，長江流域經歷了自1954年以來的最大洪災。加上其他地區(qū)水災，1998年全國受災人數上億，近500萬所房屋倒塌，2000多萬公頃的土地被淹，直接經濟損失達1600多億元人民幣。被洪水淹沒的大地砍伐森林-綠色的流逝1.導致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇

3、減少。直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。2.洪災的發(fā)生反映出經濟發(fā)展模式存在什么問題？ 傳統的經濟發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮生態(tài)成本，經濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。P107討論 我國是農業(yè)大國，人均土地、水等資源占有量遠低于世界平均水平。雖然我國用占世界10%的耕地養(yǎng)活了占世界21%的人口，但由于我國受到西方“石油農業(yè)”模式的影響, P108資料2一、關注生態(tài)工程建設1.你對“石油農業(yè)”是如何理解的？3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？4.“石油農業(yè)”的生產模式應當怎樣改進？P108討論 “石油農業(yè)”是

4、指大量使用化肥、農藥和機械的農業(yè)生產方式。需要大量的石油、煤、天然氣等作為原料或動力。它把農業(yè)生產這一生物過程，變成了機械過程和化學過程（產生大量的廢棄物和有害物質）。在提高人民生活水平的同時，大大削弱了農業(yè)生態(tài)系統的穩(wěn)定性和可持續(xù)生產力，并造成日益嚴重的農產品污染和環(huán)境污染等問題。P108討論1.你對“石油農業(yè)”是如何理解的？P108討論3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？ 對環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術，就能夠進行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢、污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進行回收再利用。因此說

5、污染物是放錯了地方沒有被利用的資源。P108討論4.“石油農業(yè)”的生產模式應當怎樣改進？ 在不同的國家有不同的改進措施。例如，在我國，人多地少，應該大力發(fā)展生態(tài)農業(yè)。實施的具體措施包括：可以根據田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進行再利用，實現物質的多級利用等等。一方面要不斷提高土地的產出水平；另一方面要減少農業(yè)活動對環(huán)境的污染，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。 毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本，并造成環(huán)境污染。傳統經濟模式帶來諸多問題：一、關注生態(tài)工程建設為了可持續(xù)發(fā)展，走生態(tài)經濟之路生態(tài)經濟： 主

6、要是通過實行“循環(huán)經濟”的原則，使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料，從而實現廢棄物的資源化，而實現循環(huán)經濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。1、生態(tài)經濟：(1)實行原則：_經濟。(2)特點：廢棄物資源化。(3)最重要的手段之一：生態(tài)工程。循環(huán)2、傳統農業(yè)生產模式與生態(tài)經濟：(1)傳統農業(yè)生產模式石油農業(yè)。模式內容：大量使用化肥、農藥、機械的農業(yè)生產方式。弊端：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮成本，經濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。(2)建立生態(tài)經濟循環(huán)經濟。模式：實現“原料產品原料產品”的生產體系。目標：實現廢棄物的資源化。生態(tài)工程傳統農業(yè)基本原理生態(tài)學、工程學工程學

7、調節(jié)機制人為輔助下的自我調節(jié)人為調控與環(huán)境的關系協調破壞主要能源太陽能化石能生物多樣性保護破壞(3)生態(tài)工程與傳統農業(yè)模式的比較：二、生態(tài)工程所遵循的基本原理 生態(tài)工程是人類學習自然生態(tài)系統“智慧”的結晶，是生態(tài)學、工程學、系統學、經濟學等學科交叉而產生的新興學科。1、物質循環(huán)再生原理2、物種多樣性原理4、整體性原理5、系統學和工程學原理3、協調與平衡原理系統的結決定功能原理系統整體性原理它所遵循的基本原理有： 地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于物質能夠在各類生態(tài)系統中，進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質大循環(huán)，循環(huán)往復，分層分級利用，從而達到取之不盡，用之不竭的效

8、果。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1、物質循環(huán)再生原理（1）內容：（2）理論基礎：物質循環(huán) 是我國古代傳統農業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動的一種模式?！盁o廢棄物農業(yè)”二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1、物質循環(huán)再生原理(3)實例:“無廢棄物農業(yè)”物質和能量流動圖 通過積極種植能夠固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有機物質，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農產品加工過程中的廢棄物等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉變?yōu)橛袡C肥料，施用到農田中，改善了土壤結構；培育了土壤微生物；實現了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1、物質循環(huán)再

9、生原理(3)實例:“無廢棄物農業(yè)”施有機肥料提高土壤肥力 我國古代傳統農業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最早和最生動的一種模式?！盁o廢棄物農業(yè)”二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1、物質循環(huán)再生原理(3)實例: 實現了物質的區(qū)域小循環(huán)，做到了物質和能量的分層分級利用。沒有物質循環(huán)的系統，就會產生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統的穩(wěn)定和發(fā)展。(4)意義: 物種多而繁雜的生態(tài)系統具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。生物多樣性程度高，可以為各類生物的生存提供多種機會和條件。眾多的生物通過食物鏈關系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產生或容納更多的生物量，提高系統生產力。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2、物種多樣性原

10、理(1)內容:生態(tài)系統的抵抗力穩(wěn)定性(2)理論基礎:二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2、物種多樣性原理單一的樟子松林被松毛蟲害死食物鏈短而單調，缺少松毛蟲的天敵。(3)實例一:單一的楊樹林被楊樹天牛毀于一旦。生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很好二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1、物種多樣性原理(3)實例二:1.為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？為什么珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？P110討論1.為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？為什么珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀

11、少的深海中，保持著很高的生物多樣性？P110討論 純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導致了樹林的毀壞。 珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統外。2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？P110討論 只有保持生態(tài)系統較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統的穩(wěn)定和平衡。 生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大。二、生態(tài)

12、工程所遵循的基本原理3、協調與平衡原理（1）內容：（2）理論基礎： 處理好生物與環(huán)境的協調與平衡，需要考慮環(huán)境承載力。環(huán)境承載力（又稱環(huán)境容納量）是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數量。生物與環(huán)境的協調與平衡由于周邊城市、工業(yè)和農田的排水中氮、磷的濃度較高，使太湖水體中的水葫蘆和藻類瘋長二、生態(tài)工程所遵循的基本原理3、協調與平衡原理（3）實例一： 西北地區(qū)年降雨量450mm，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，“楊家將”因為不適應長成了“小老頭”，防護林變成了殘敗的 “灰色長城”。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理3、協調與平衡原理（3）實例二：P111討論 從協調與平衡原理出發(fā)

13、，想一想，在我國西北地區(qū)進行防護林建設時，應選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認為應該注意什么問題？ 可選擇一些耐干旱、抗鹽堿性的品種，如沙棘、山杏、刺槐、合歡等。 注意牲畜數量不能超過草地的承載量；減少過度放牧現象；在有條件的地方，人工種植牧草。-需要考慮環(huán)境承載力即環(huán)境容納量二、生態(tài)工程所遵循的基本原理4、整體性原理（1）內容：（2）理論基礎： 進行生態(tài)工程建設時，不但要考慮到自然生態(tài)系統的規(guī)律，更重要的是，要考慮到經濟和社會等系統的影響力。 另外，社會習慣、法律制度等也都對生態(tài)工程建設有著重要影響。 人類處在一個社會、經濟、自然復合而成的系統中。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理4、

14、整體性原理（3）實例：（4）意義：林業(yè)工程建設中，自然生態(tài)生態(tài)系統與社會、經濟系統的關系問題。 統一協調當前與長遠、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設之間的關系，保障生態(tài)系統的平衡和穩(wěn)定。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理（1）內容：（2）理論基礎：系統的結構決定功能原理 生態(tài)工程需要考慮系統內部不同組分之間的結構，通過改變和優(yōu)化結構，達到改善系統功能的目的。 若把系統的結構比作計算機網絡，分析三種計算機網絡結構示意圖，工作的可靠性哪個高？系統的結構決定功能（分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式）二、生態(tài)工程所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理系統的結構決定功能原理（3）實例：?；~塘二、生態(tài)工程

15、所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理系統的結構決定功能原理（4）意義： 該模式把很多單個生產系統通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起，成為一個新的高效生態(tài)系統，大大提高了系統的生產力。改變和優(yōu)化系統的結構以改善功能。生態(tài)工程之沼氣工程生態(tài)工程之沼氣工程二、生態(tài)工程所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理（1）內容：（2）理論基礎：系統整體性原理 系統各組分之間要在適當的比例關系，只有這樣才能順利完成能量、物質、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”?？傮w功能大于各部分之和 珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統生產力，得益于珊瑚蟲和藻類組成的高效的植物動物營養(yǎng)循環(huán)。通常情況

16、下，失去了共生藻類的珊瑚蟲會因為死亡而導致珊瑚礁逐漸“白化”，失去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣性也將銳減，從而造成系統的崩潰。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理系統整體性原理（3）實例一：藻類與珊瑚蟲的關系 豆科植物和根瘤菌是互利共生的關系，根瘤菌為豆科作物提供氮素，豆科作物為根瘤菌提供有機養(yǎng)料，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害，即“1+12”。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理5、系統學和工程學原理系統整體性原理（3）實例二：豆科植物與根瘤菌互利共生試分析下列事件可用何種生態(tài)工程原理來解釋：1.畜牧養(yǎng)殖應注意牲畜量不超過草地承載

17、量2.使用堆肥和漚肥法實現生態(tài)農業(yè)3.廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴重破壞，后來從國外引進澳洲瓢蟲，已持續(xù)發(fā)揮了控制害蟲的作用。 4.針對過度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，進行草地承包，有效管理。另一方面要設法增加農牧民的收入途徑。物質循環(huán)再生原理物種多樣性原理協調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，容易遭受害蟲危害，這體現了生態(tài)工程的什么原理（） A物質循環(huán)再生原理 B協調與平衡原理 C物種多樣性原理 D系統整理性原理1實現循環(huán)經濟的最重要的手段之一是（ ） A大力發(fā)展“石油農業(yè)” B生態(tài)工程 C清除污染物 D禁止產出污染物練一練3城市生活垃圾要做到分類、回收、利用，實現廢物資源化利用。與該做法關系最密切的生態(tài)工程原理是（ ） A物種多樣性原理 B整體性原理 C物質循環(huán)再生原理 D系統學原理練一練4協調與平衡原理主要指（ ） A生物與環(huán)境的適應及環(huán)境對生物的承載力 B系統各組分之間要有適當的比例關系 C自然系統、經濟系統、社會系統協調統一 D物質循環(huán)和能量流動協調統一練一練5.我國西北土地沙化和鹽漬化非常嚴重，原因有多種，其中一個主要原因是超載放牧，導致草地退化。試分析上述