高中生物人教版選擇性必修二教學(xué)課件431生態(tài)工程的基本原理

第3節(jié)

生態(tài)工程第4章人與環(huán)境一生態(tài)工程的基本原理奧林匹克森林公園奧林匹克森林公園是第一個(gè)全面采用生態(tài)節(jié)能建筑技術(shù)的大型城市公園。公園建筑均不同程度地采用了生態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能50%～65%的目標(biāo)。設(shè)計(jì)建設(shè)了中國(guó)第一座城市內(nèi)跨高速公路的大型生態(tài)廊道，將森林公園系統(tǒng)從島嶼式逐步過(guò)渡到網(wǎng)絡(luò)式，維護(hù)了城市生態(tài)綠地系統(tǒng)與格局的連續(xù)性，保障生物多樣性，保護(hù)物種及棲息地，有利于城市生態(tài)安全。公園內(nèi)的生態(tài)水處理展示溫室屬中國(guó)城市公園中的首創(chuàng)，并且是中國(guó)第一個(gè)全面采用雨水收集技術(shù)的大型城市公園，通過(guò)各種工程與非工程手段，收集公園95%的降雨，相當(dāng)于每年收集約134萬(wàn)立方米雨水。用于綠化灌溉和道路噴灑，確保森林公園內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了充分、全面、高效的水資源節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了水在公園內(nèi)部的循環(huán)。公園還采用了處于世界領(lǐng)先水平的智能化灌溉系統(tǒng)，與常規(guī)灌溉方式相比，年可節(jié)水100萬(wàn)立方米。公園率先在中國(guó)城市公園中實(shí)現(xiàn)了污水零排放（包括廁所排污），污水經(jīng)生態(tài)處理后循環(huán)回用。公園采用了MBR生物膜、生物速分、微生物降解糞便等先進(jìn)的水處理技術(shù)對(duì)公園污水進(jìn)行處理，制成高效的生態(tài)肥料，應(yīng)用于園林養(yǎng)護(hù)。該項(xiàng)目被列為科技部“十一五”國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目。

建設(shè)歷程2003年11月，奧林匹克森林公園與中心區(qū)景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方案征集活動(dòng)評(píng)選出3個(gè)優(yōu)秀方案。第二號(hào)方案為北京清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院與美國(guó)SASAKI景觀設(shè)計(jì)公司合作的方案，主題為“通向自然的軸線”。2005年4月14日，北京市規(guī)劃委員會(huì)發(fā)[2005]400號(hào)《關(guān)于奧林匹克森林公園規(guī)劃設(shè)計(jì)方案審查意見(jiàn)的批復(fù)》批示，原則上通過(guò)奧林匹克森林公園規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，以政府文件形式確定“通向自然的軸線”為設(shè)計(jì)主題。2005年6月30日，奧林匹克森林公園工程開(kāi)始建設(shè)奠基。2006年2月，奧林匹克森林公園全園交通系統(tǒng)規(guī)劃通過(guò)了交通影響評(píng)價(jià)。2006年4月29日，經(jīng)過(guò)120天的施工，主山填筑工程達(dá)到設(shè)計(jì)高程，主峰順利封頂。山體結(jié)構(gòu)經(jīng)一個(gè)雨季考驗(yàn)后觀測(cè)，除整體山基沉降2cm左右外（預(yù)測(cè)范圍30cm內(nèi)），沒(méi)有出現(xiàn)山體失穩(wěn)滑坡現(xiàn)象。主山填筑工程的竣工驗(yàn)收，標(biāo)志著森林公園大型土石方工程取得了巨大的成功。2007年8月奧林匹克森林公園射箭場(chǎng)竣工，并于該月舉辦北京國(guó)際射箭邀請(qǐng)賽（測(cè)試賽）。奧林匹克森林公園水系及水質(zhì)維護(hù)系統(tǒng)于2007年完成竣工，2008年投入運(yùn)行。

2008年6月20日奧林匹克森林公園全部竣工。問(wèn)題探討3.

公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營(yíng)造近自然林系統(tǒng)呢？1.

農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？2.

為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開(kāi)工呢？人類活動(dòng)可以改變?nèi)郝溲萏娴乃俣?，通過(guò)人工造林，可以加快棄耕農(nóng)田演替到森林階段的速度。公園建設(shè)充分利用原有的地貌和植被，營(yíng)造近自然林系統(tǒng)是利用了生態(tài)工程自生的原理和協(xié)調(diào)的原理，充分考慮原有生物組分布局和它們生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖及形成共存互利關(guān)系等條件，通過(guò)系統(tǒng)的自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。同時(shí)，利用了生物與生物、生物與環(huán)境長(zhǎng)期作用形成的協(xié)調(diào)原理。奧林匹克森林公園建設(shè)過(guò)程中的圖片普通的村落和農(nóng)田就脫胎換骨般地轉(zhuǎn)變?yōu)榱钊速潎@的森林公園。它調(diào)節(jié)城市氣候，豐富市民生活，也為眾多動(dòng)植物提供了生存的“家園”。這樣的生產(chǎn)方式，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人類的可持續(xù)發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須符合生態(tài)學(xué)規(guī)律，改變“人類能征服自然”的錯(cuò)誤觀念，旨在解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)問(wèn)題的一門(mén)新學(xué)科——生態(tài)工程

應(yīng)運(yùn)而生并迅速發(fā)展。生態(tài)工程概念：生態(tài)工程是指人類應(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，對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類社會(huì)與自然環(huán)境和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過(guò)程。特點(diǎn)：少消耗、多效益、可持續(xù)。生態(tài)工程建設(shè)生態(tài)工程的原因：傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗我們的自然資本，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，要建設(shè)生態(tài)工程。生態(tài)工程的目標(biāo)：應(yīng)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境等方面取得最佳效果。生態(tài)工程是針對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式而言的，可以減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與自然的和諧發(fā)展。生態(tài)工程的主要任務(wù)：是對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。生態(tài)工程達(dá)到的結(jié)果：

①提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

②促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。生態(tài)工程所遵循的基本原理奧森水域面積小且封閉、易污染、缺少完整食物鏈，因此水體容易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)生水華。為評(píng)估奧森主湖水體生態(tài)系統(tǒng)的狀況，提出水質(zhì)凈化的有效措施，研究人員借助模型軟件對(duì)公園水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬研究。

本研究中，以高等植物每年的長(zhǎng)勢(shì)作為判斷生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性高低和人工凈水措施可持續(xù)性的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中選擇了3種代表植物，通過(guò)觀察這些植物的生物量變化建立模擬曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。自然水域無(wú)人工凈水系統(tǒng)使用人工凈水系統(tǒng)，進(jìn)水口增加人工濕地自然水域，無(wú)人工凈水系統(tǒng)，加入田螺1.模型一和模型二對(duì)比，增加了人工將是系統(tǒng)恒溫在進(jìn)水口增加人工濕地，模型二與模型一相比植物的長(zhǎng)勢(shì)是否發(fā)生了變化？2.加入田螺后，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有何變化？自生：這種由生物組分而產(chǎn)生的自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持就是系統(tǒng)的自生。以太陽(yáng)能為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)水質(zhì)循環(huán)，進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，改善水質(zhì)循環(huán)古代施肥“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”物質(zhì)循環(huán)再生示意圖生態(tài)工程與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式：大量使用化肥、農(nóng)藥、機(jī)械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的弊端：不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒(méi)有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。基本原理調(diào)節(jié)機(jī)制與環(huán)境的關(guān)系主要能源生物多樣性生態(tài)工程生態(tài)學(xué)、工程學(xué)人為輔助下的自我調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)太陽(yáng)能得到保護(hù)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學(xué)人為調(diào)控破壞環(huán)境化學(xué)能減少循環(huán)目的：通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生。概念：循環(huán)是指在生態(tài)工程中促進(jìn)系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與轉(zhuǎn)化，既保證各個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)遷移順暢，也保證主要物質(zhì)或元素的轉(zhuǎn)化率較高。協(xié)調(diào)我國(guó)西北一些地區(qū)年降水量小于450mm,只適宜種植灌木和草本植物，但曾被硬性規(guī)定種植喬木類的楊樹(shù)。由于環(huán)境不利于楊樹(shù)的生長(zhǎng)，這里許多楊樹(shù)長(zhǎng)得十分矮小，枯枝很多，半死不活，遠(yuǎn)不如當(dāng)?shù)貥?shù)種那樣有較高的生態(tài)適應(yīng)性，導(dǎo)致一些地區(qū)種植的防護(hù)林成了殘敗的“灰色長(zhǎng)城”在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)也是需要考慮的問(wèn)題。從協(xié)調(diào)原理出發(fā)，想一想，在我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)，應(yīng)選擇哪些樹(shù)種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問(wèn)題？我國(guó)西北地區(qū)降雨較少，進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，選擇的樹(shù)種應(yīng)耐干旱，如沙棘、山杏、刺槐、檸條、杜梨、沙棗、合歡、臭椿等。西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過(guò)草地的承載力。針對(duì)公共草地的過(guò)度放牧問(wèn)題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過(guò)度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。整體理論基礎(chǔ)：社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)。內(nèi)容：進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。意義：社會(huì)習(xí)慣、法律制度等也對(duì)生態(tài)工程建設(shè)有著

重要影響。只有應(yīng)用整體原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、

局部與整體、開(kāi)發(fā)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，保障生態(tài)

系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。。整體社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合系統(tǒng)既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)規(guī)律，也要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。生態(tài)工程的基本原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例自生自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào)，形成有序的整體濕地生態(tài)工程建設(shè)有效選擇生物組分、合理布設(shè)，并創(chuàng)造有利條件循環(huán)物質(zhì)循環(huán)通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)廢物的產(chǎn)生無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)生物與生物、生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與適應(yīng)生物數(shù)量不超過(guò)環(huán)境承載力，避免系統(tǒng)的失衡和破壞西北地區(qū)的防護(hù)林建設(shè)出現(xiàn)的問(wèn)題整體社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問(wèn)題分析生態(tài)工程案例中的原理與應(yīng)用嘗試畫(huà)出桑基魚(yú)塘中的食物鏈。當(dāng)桑葉價(jià)格高，賣桑葉比賣魚(yú)更合算時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會(huì)將蠶沙用作桑樹(shù)的肥料，而不是喂魚(yú)。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學(xué)、工程學(xué)原理，還需要關(guān)注什么？桑樹(shù)→蠶；甘藍(lán)→人；甘蔗→豬→人；雖然用蠶沙喂魚(yú)，但池塘中還可能存在如下食物鏈：浮游植物→魚(yú)；浮游植物一浮游動(dòng)物→魚(yú)。自生：桑基魚(yú)塘中的生物組分通過(guò)合理布設(shè)，互利共存，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，形成了可以自我維持的有序的整體。

循環(huán)：“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚(yú)、塘泥培桑”這樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式維持著高效的物質(zhì)循環(huán)。

協(xié)調(diào)：所選擇的生物與生物，生物與環(huán)境達(dá)到了協(xié)調(diào)和平衡，例如，桑和甘蔗適應(yīng)我國(guó)南方溫暖濕潤(rùn)的氣候；四大家魚(yú)混養(yǎng)充分利用了群落的空間結(jié)構(gòu)；桑葉飼蠶，利用了種間關(guān)系，但養(yǎng)殖的蠶的數(shù)量沒(méi)有多到危及桑的存活；等等。

整體：?；~(yú)塘在設(shè)計(jì)時(shí)，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當(dāng)，結(jié)構(gòu)有序，形成了一個(gè)不可分割的整體；桑基魚(yú)塘將原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)，為農(nóng)民創(chuàng)造收入，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng)”。

?；~(yú)塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？1.下列關(guān)于生態(tài)工程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.與傳統(tǒng)工程相比