《生態(tài)工程及其原理》優(yōu)教課件

4.1生態(tài)工程及其原理水資源被破壞，能源短缺日益嚴(yán)重！環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，人類面臨著生存與發(fā)展的挑戰(zhàn)！1.說出生態(tài)工程的概念。（重難點(diǎn)）2.掌握生態(tài)工程的四個(gè)基本原理。（重點(diǎn)）3.舉例說出生態(tài)工程的主要類型。生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級(jí)利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。生態(tài)工程建設(shè)的根本目標(biāo)：

在促進(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、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的同步發(fā)展。1.導(dǎo)致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？生態(tài)工程的興起根本原因：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減少。1.導(dǎo)致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？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(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(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)。思考與探究：

桑基魚塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。試分析?；~塘的物質(zhì)和能量流動(dòng)途徑。桑基魚塘系統(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)利用過程中，隨著食物鏈的延伸逐級(jí)遞減。?；~塘是將低洼地挖深變成水塘，挖出的泥堆放在水塘的四周為地基，基上種桑，塘中養(yǎng)魚，桑葉用來喂蠶，蠶砂（屎）用以飼魚，而魚塘中的塘泥又取上來作桑樹的肥料。通過這樣的循環(huán)利用，取得了“兩利俱全，十倍禾稼”的經(jīng)濟(jì)效益。?；~塘生態(tài)工程的基本原理⒈物種共生原理⒉生態(tài)位原理⒊食物鏈原理⒋物種多樣性原理生態(tài)工程主要是由生物種群、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成。1、物種共生原理自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁衍，這種關(guān)系是自然界中生物之間長期進(jìn)化的結(jié)果，包括互利共生、競爭等多種關(guān)系。2、生態(tài)位原理在生態(tài)工程中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)建一個(gè)具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。3、物種多樣性原理

一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐，幾十億株楊樹會(huì)毀于一旦？珊瑚礁在養(yǎng)分稀少的深海中保持著很高的生物多樣性。

純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，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(huì)導(dǎo)致了樹林的毀壞。珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)外。4、食物鏈原理

自然界中復(fù)雜的食物關(guān)系對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)具有重要的作用，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞的基礎(chǔ)，也是物種共生原理的基礎(chǔ)。1、物質(zhì)循環(huán)再生原理沒有物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng)，就會(huì)產(chǎn)生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展。是我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。無廢棄物農(nóng)業(yè)拓展延伸無廢棄物農(nóng)業(yè)飼料與墊料人類食品作物殘留人類食品人糞尿N、P、K等需要考慮環(huán)境承載力（環(huán)境容納量），以及生物與環(huán)境的適應(yīng)從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些特征的樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？2、協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的適應(yīng)性，因地制宜適宜種植抗寒、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)的沙棘，耐鹽堿力較強(qiáng)的沙棗等植物。畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意：牲畜量不超過草地承載量

所謂協(xié)調(diào)與平衡是指生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡。平衡：指某環(huán)境下生物種群的數(shù)量與環(huán)境的承載力要平衡，如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境的承載力的限度，就會(huì)引起系統(tǒng)的失衡和破壞，如草原上的過度放牧就是典型的例子。協(xié)調(diào)：主要指生物要適應(yīng)環(huán)境，因此在建設(shè)生態(tài)工程時(shí)，不要盲目引種或栽種；整體指社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)社會(huì)習(xí)慣、法律制度等也都對(duì)生態(tài)工程建設(shè)有重要影響。3、整體性原理一方面號(hào)召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮農(nóng)民的生活問題只有應(yīng)用整體性原理,才能統(tǒng)一協(xié)高當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。林業(yè)工程建設(shè)中的問題（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理4、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理主機(jī)集中式環(huán)式分布式運(yùn)用：改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例：桑基魚塘模式

?；~塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。（2）系統(tǒng)整體性原理

系統(tǒng)各組分之間要有適當(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“1+1>2”。珊瑚礁白化生態(tài)工程的設(shè)計(jì)1.依據(jù)：生態(tài)學(xué)和工程學(xué)的基本原理。2.方法：(1)通過“相接”的方法建立新的互利共生網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)物質(zhì)的良性循環(huán)；(2)通過“加環(huán)”的方法在食物鏈（網(wǎng)）中增加一些環(huán)節(jié)，充分利用尚未利用的物質(zhì)和能量，發(fā)揮生產(chǎn)潛力，提高生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。人食用菌蛆蛹家畜農(nóng)作物玉米木糖醇玉米芯殘余物殘余物飼料糞便食物鏈的一種“加環(huán)”示意圖促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)再生典型實(shí)例——加環(huán)意義：可避免環(huán)境污染及其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和發(fā)展的影響3.實(shí)例：生物氧化塘

生物氧化塘是利用藻類和細(xì)菌等生物之間的協(xié)同作用處理污水的一種典型生態(tài)系統(tǒng)。在氧化塘中，藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣和空氣中的氧氣，有利于好氧菌降解廢水中的有機(jī)物；兼性菌和厭氧菌則通過好氧或厭氧反應(yīng)，分解廢水中的有機(jī)物。多功能生物氧化塘不僅具有污水凈化的作用，還可使污水資源化。①氧化塘法：一個(gè)連續(xù)處理廢水的生物循環(huán)過程，多功能生物氧化塘具有凈化污水、污水資源化。②工藝流程：1．生物氧化塘凈化污水的過程中硝化細(xì)菌位于(

)A．厭氧層

B．好氧層C．兼性層

D．各層均有分布C2．生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)即使某個(gè)物種由于某種原因而死亡，也會(huì)很快有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理(

)A．生態(tài)位原理B．物種多樣性原理C．食物鏈原理D．整體性原理B3．人類設(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D4．設(shè)計(jì)生態(tài)工程的常用方法之一是給食物鏈（網(wǎng)）“加環(huán)”。如圖就是一種“加環(huán)”示意圖。據(jù)圖判斷下列說法正確的是（）A．用殘?jiān)鼇砼?/p>