生物：5.1《生态工程的基本原理》课件（新人教选修3）

1、 生态工程的兴起生态工程的兴起“可持续发展可持续发展”的内涵的内涵: (Sustainable Development) 经济发展不仅要满足当代人的需要经济发展不仅要满足当代人的需要,还要不危害后代人发展能力。还要不危害后代人发展能力。美国生态学家美国生态学家H.T.H.T.奥德姆于奥德姆于19621962年首先提出年首先提出“生态生态工程工程”概念：概念：“A branch of engineering and field of science in which solutions to societys environmental problems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary (overhead).”即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会环境问题的一门工程分支科学，它

2、所需的人类工程环境问题的一门工程分支科学，它所需的人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或“人人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控制制”；或；或“对自然的管理就是生态工程，更好的措对自然的管理就是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关系施是与自然结成伙伴关系”。H.T.奥德姆的学生米奇（W.J.Mitsch）继承其思想，于1989年编了世界上第一本生态工程专著（Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology），并于1992年主编创办了生态工程杂志。他对生态工程的定义是：Ecological engineering has been defined as the design of ecosystems for the mutual benefit of humans and nature. 即生态工程是为了人类和自然的相互利益而进行的一种生态系统设计。 我国著名生态学家马世骏先生我国著名生态学家马世骏先生19791979

3、年首年首先倡导生态工程。他对生态工程下的定先倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：生态工程是应用生态系统中物种义是：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、结合系统共生与物质循环再生的原理、结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。工程系统。 人类应用生态学和系统学的基本人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过系统设计、调控和原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进技术组装，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、并提高坏

4、的传统生产方式进行改善、并提高生态系统的生产力，从而促进人类社生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。会和自然环境的和谐发展。 生态工程的概念生态工程的概念（一）关注生态工程建设一）关注生态工程建设资料分析一：资料分析一：1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水：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。面积急剧减少。直接原因直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。有关。解决长江洪水泛滥的措施有：解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，结以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖退耕还湖”和改和改革不合理耕作方式等。革不合理耕作

5、方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。以及如何提高农民的经济收入。2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？问题？传统的经济发展模式不注重生态环境的保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，经济的发展以巨护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价大的生态环境破坏为代价。“石油农业石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方大量使用化肥、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。它把式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械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。由于其投入高，产出也高，对粮过程和化学过程。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，食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的但同时它所产生的废弃物和有害物

6、质的数量也很庞废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产大，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力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题题。1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？资料分析二：资料分析二： 对环境造成危害的污染物，采用一定对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。的资源。3.3.如何理解如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资源”这这句话？句话？ 在不同的国家有不同的改进措施。例如，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。

7、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，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，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。活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。4.4.石油农业的生产模式应当怎样改进？石油农业的生产模式应当怎样改进？关于关于生态经济生态经济：（二）生态工程所遵循的基本原理（二）生态工程所遵循的基本原理1 1、物质循环再生原理物质循环再生原理无无废弃物农业废弃物农业是我国古代传统农业的是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。最生动的一种模式。2 2、物种多样性原理、物种多样性原理物种越丰富，生态系统

8、的抵抗力稳定性越高物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高资料分析讨论：资料分析讨论：1.1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？深海中，保持着很高的生物多样性？ 纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。来源，因而会导致了树林的毁坏。 珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。物体间充分地循环利用而很少流出系统外。2.2.从上面正

9、面和反面的实例，你能得出怎样的从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？ 只有保持生态系统较高的生物多样性，只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。大。3 3、协调与平衡原理、协调与平衡原理-需要考虑环境承载力即环境容纳量需要考虑环境承载力即环境容纳量资料分析：资料分析：1 1、从协调与平衡原理出发，想一想，在我国从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？应该注意什么问题？几种西北地区特别适宜树种的介绍几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称）沙棘，俗称“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑刺黑刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，）山杏，主要指西伯利亚杏， （3）刺槐，）刺槐， （4）锦鸡儿（又称拧条），）锦鸡儿

10、（又称拧条）， （5）杜梨）杜梨 （6）沙枣）沙枣 （7）合欢）合欢 （8）臭椿）臭椿 西北畜牧养殖应该注意牲畜数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，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，增有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。加牧草产量。4 4、整体性原理整体性原理整体指社会整体指社会- -经济经济- -自然复合成的巨大系统自然复合成的巨大系统例：林业工程例：林业工程建设中的问题建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活一方面要考虑农民的生活问题问题5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理运用：改善和优运用：改善和优化生态系统的结构化生态系统的结构例：桑基鱼塘模式例：桑基鱼塘模式（2）系统整体性原理）系统整体性原理豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 你能

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