4.1 生态工程及其原理.ppt

1、4.14.1生态工程及其原理生态工程及其原理 2020世纪末世界人口突破了世纪末世界人口突破了6060亿，随着现代农业生亿，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。态系统几乎丧失，全球生态环境危机不断激化。 水资源危机水资源危机 砍伐树木砍伐树木，破坏生态系统，破坏生态系统， 导致森林减少，水土流失。导致森林减少，水土流失。 毁林开荒毁林开荒 泥石流泥石流 泥石流泥石流 森林破坏森林破坏 土

2、地资源丧失土地资源丧失 能源危机能源危机 环境污染环境污染 为减缓和防止自然生态系统的退化，人为减缓和防止自然生态系统的退化，人 们希望通过生态工程建设，寻求解决环们希望通过生态工程建设，寻求解决环 境危机的对策，修复或重建受损的生态境危机的对策，修复或重建受损的生态 系统！系统！ 一、生态工程的概念一、生态工程的概念 生态工程生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质是指应用生态系统中物种共生与物质 循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统 分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利 用的生产工艺系统

3、。用的生产工艺系统。 根本目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分根本目标：在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，达到发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效生态效 益、经济效益、社会效益益、经济效益、社会效益的同步发展。的同步发展。 资料资料1 1：19981998年夏季，长江流域经历了百年不遇的年夏季，长江流域经历了百年不遇的 特大洪灾。加上其他地区水灾，特大洪灾。加上其他地区水灾，19981998年全国受灾人年全国受灾人 数上亿，近数上亿，近500500万所房屋倒塌，万所房屋倒塌，20002000多万公顷的土多万公顷的土 地被淹，直接经济损失达地被淹，

4、直接经济损失达16001600多亿元人民币。多亿元人民币。 1.1.导致导致19981998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，水源涵养和水土保持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、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。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：直接原因：19981998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体年度的罕见降雨。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

5、常有关。排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。 2.2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？ 传统的经济发展模式传统的经济发展模式不注重生态环境的保护不注重生态环境的保护，没有考虑生，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。态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。 思考与探究：思考与探究： 桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带 的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态 工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。工程。试分

6、析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。 桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系 的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随 着食物链的延伸逐级递减。着食物链的延伸逐级递减。 桑基鱼塘桑基鱼塘是将低洼地挖是将低洼地挖 深变成水塘，挖出的泥堆深变成水塘，挖出的泥堆 放在水塘的四周为地基，放在水塘的四周为地基， 基上种桑，塘中养鱼，桑基上种桑，塘中养鱼，桑 叶用来喂蚕，蚕砂（屎）叶用来喂蚕，蚕砂（屎） 用以饲鱼，而鱼塘中的塘用以饲鱼，而鱼塘中的塘 泥又取上来作桑树的肥料。泥又取上来作桑树的肥料。 通过这样的循环利用，取

7、通过这样的循环利用，取 得了“两利俱全，十倍禾得了“两利俱全，十倍禾 稼”的经济效益，稼”的经济效益，这便是这便是 桑基鱼塘。桑基鱼塘。 内容：物质能够在各类生态系统中，进行内容：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循区域小循 环和全球地质大循环环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，循环往复，分层分级利用， 从而达到取之不尽、用之不竭的效果。从而达到取之不尽、用之不竭的效果。 1.1.物质循环再生原理物质循环再生原理 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 意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。 无废弃物农业无废

8、弃物农业 饲料与垫料饲料与垫料 人类食品人类食品 作物残留作物残留 人类人类 食品食品 人粪尿人粪尿 是我国古代传统农业的辉煌成就之一，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最生动的一种模式。也是生态工程最早和最生动的一种模式。 无废弃物农业无废弃物农业 1、种植能够固氮的豆科作物、种植能够固氮的豆科作物 2、堆肥和沤肥、堆肥和沤肥,改善土壤结构改善土壤结构 4、实现了土壤养分如氮、磷、实现了土壤养分如氮、磷、 钾及微量元素的循环利用钾及微量元素的循环利用 堆肥的堆制要为微生物创堆肥的堆制要为微生物创 造好氧分解的条件，发酵造好氧分解的条件，发酵 温度较高。沤肥多在水下温度较高

9、。沤肥多在水下 沤制，以厌氧分解为主，沤制，以厌氧分解为主， 发酵温度低。发酵温度低。 3、培育了土壤微生物、培育了土壤微生物 2.2.物种共生原理物种共生原理 二、生态工程二、生态工程所遵循所遵循的基本原理的基本原理 自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独 生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进 化的结果，包括互利共生、竞争等多种关系。化的结果，包括互利共生、竞争等多种关系。 3.3.生态位原理生态位原理 在生态工程中，合理利在生态工程中，合理利 用生态位原理，可以构用生态位原理，可以构 建一

10、个具有多层次、多建一个具有多层次、多 种群的稳定而高效的生种群的稳定而高效的生 态系统。态系统。 内容：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有内容：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有 较高的抵抗力稳定性。较高的抵抗力稳定性。 4.4.物种多样性原理物种多样性原理 热带雨林热带雨林动植物种类繁多动植物种类繁多 遇虫害而死的樟子松 结构单一的人工松林容易遭遇虫害结构单一的人工松林容易遭遇虫害 5 5、食物链原理、食物链原理 自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重 要的作用，是实现生态系统中物质循环、能量流动、要的作用，是实现生态系统中物质循环、

11、能量流动、 信息传递的基础，也是物种共生原理的基础。信息传递的基础，也是物种共生原理的基础。 牧草蝗虫食虫鸟狐狸 田鼠蛇老鹰 生态系统A 生态系统B 牧草蝗虫食虫鸟狐狸 青虫 麻雀 老鹰 田鼠 蛇 6 6、协调与平衡原理、协调与平衡原理 理论基础：生物与环境的协调与平衡理论基础：生物与环境的协调与平衡 水葫芦泛滥对生态系统造成影响水葫芦泛滥对生态系统造成影响 意义：生物数意义：生物数 量不超过环境量不超过环境 承载力，可避承载力，可避 免系统的失衡免系统的失衡 和破坏和破坏 必须考虑环境承载力（环必须考虑环境承载力（环 境容纳量），以及生物与境容纳量），以及生物与 环境的适应环境的适应 西北地

12、区年降雨量西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的，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”。残败的“灰色长城”。 从协调与平衡原理出发，想一想，如果在我国西北从协调与平衡原理出发，想一想，如果在我国西北 地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？ 思考讨论：思考讨论： 西北畜牧养殖应该注意西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量牲畜数量不能超过草地的承载

13、量。 针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调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，动个人的管理积极性，减少过度放牧现象减少过度放牧现象；另外，可以；另外，可以 在有条件的地方，在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。人工种植牧草，增加牧草产量。 抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，抗寒、耐旱，适应性强的沙棘， 耐盐碱力较强的沙枣等植物。耐盐碱力较强的沙枣等植物。 畜牧养殖应该注意：畜牧养殖应该注意： 牲畜量不超过草地承载量牲畜量不超过草地承载量 从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进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

14、选择哪些特征的树种？如果在该行防护林建设时，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？地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？ 7 7、整体性原理、整体性原理 内容：内容： 整体指社会整体指社会- -经济经济- - 自然复合成的巨大自然复合成的巨大 系统系统 8 8、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 理论基础：分布式优于集中式和环式理论基础：分布式优于集中式和环式 意义：改变和优化系统结构以改善功能意义：改变和优化系统结构以改善功能 实例：桑基鱼塘实例：桑基鱼塘 （2 2）系统整体性原理）系统

15、整体性原理 8 8、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理 理论基础：系统整体功能大于部分之和理论基础：系统整体功能大于部分之和(1+12) 你能举出系统整体功能大于你能举出系统整体功能大于 部分之和的部分之和的例子例子吗吗? 系统各组分之间要有适当的系统各组分之间要有适当的 比例关系比例关系，只有这样才能顺利，只有这样才能顺利 完成完成能量、物质、信息等的转能量、物质、信息等的转 换和流通换和流通，并且实现总体功能，并且实现总体功能 大于各部分之和的效果，即大于各部分之和的效果，即 “1+12”。”。 珊瑚礁珊瑚礁“白化白化” 豆科作物和固豆科作物和固 氮菌的共生氮菌的共生 1.依据：依据：

16、_和和_的基本原理。的基本原理。 2.方法：方法： (1)通过通过“相接相接”的方法建立新的的方法建立新的_网络，促进网络，促进 物质的良性循环；物质的良性循环； (2)通过通过“加环加环”的方法在的方法在_中增加一些环节中增加一些环节, 充分利用尚未利用的充分利用尚未利用的 发挥生产潜力，发挥生产潜力， 提高生态效益和经济效益。提高生态效益和经济效益。 生态学生态学 工程学工程学 互利共生互利共生 食物链食物链(网网) 物质和能量物质和能量 三、生态工程的设计三、生态工程的设计 生态工程设计中生态工程设计中 “相接相接”示意图示意图 人人 食用菌食用菌 蛆蛹蛆蛹 家畜家畜 农作物农作物 玉米

17、玉米 木糖醇木糖醇 玉米芯玉米芯 残余物残余物 残余物残余物 饲料饲料 粪便粪便 生态工程中食物链的一种生态工程中食物链的一种“加环加环”示意图示意图 促进物质循环再生典型实例促进物质循环再生典型实例加环加环 意义：意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响 3.实例：生物氧化塘实例：生物氧化塘 生物氧化塘是利用生物氧化塘是利用_等生物之间的等生物之间的_作作 用处理污水的一种典型生态系统。用处理污水的一种典型生态系统。 藻类和细菌藻类和细菌 协同协同 . .在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中 的

18、氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性 菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的 有机物。有机物。 . .多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还 可使污水资源化。可使污水资源化。 氧化塘法：一个连续处理废水的生物循环过程，氧化塘法：一个连续处理废水的生物循环过程， _具有净化污水、污水资源化。具有净化污水、污水资源化。 工艺流程：工艺流程： 多功能生物氧化塘多功能生物氧化塘 巩固练习：巩固练习： 1无废料生产体系是指（无废料生产体系是指（ ） A废料一产

19、品废料一产品 B原料一产品一废料一产品原料一产品一废料一产品 C原料一产品一原料一产品原料一产品一原料一产品 D原料一产品一废料原料一产品一废料 2某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，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是因为发展中哪一原理失调造成的( ) A协调与平衡原理协调与平衡原理 B整体性原理整体性原理 C系统结构决定功能原理系统结构决定功能原理 D系统整体性原理系统整体性原理 C B 3生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态 工程的哪一原理（工程的哪一原理（ ） A整体性原理整体性原理 B系统性

20、原理系统性原理 C协调与平衡原理协调与平衡原理 D工程学原理工程学原理 C 4珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的 生产力，其原理是（生产力，其原理是（ ） A系统结构决定功能原理系统结构决定功能原理 B整体性原理整体性原理 C系统整体性原理系统整体性原理 D协调与平衡原理协调与平衡原理 C 5下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的 是（是（ ） D 7单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭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（受害虫危害，这体现了生态工程的什

21、么原理（ ） A物质循环再生原理物质循环再生原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D系统整理性原理系统整理性原理 6实现循环经济的最重要的手段之一是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”大力发展“石油农业” B生态工程生态工程 C清除污染物清除污染物 D禁止产出污染物禁止产出污染物 8城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废 物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原 理是理是( ) A物种多样性原理物种多样性原理 B整体性原理整体性原理C物质循环物

22、质循环 再生原理再生原理 D系统学原理系统学原理 9协调与平衡原理主要指（协调与平衡原理主要指（ ） A生物与环境的适应及环境对生物的承载力生物与环境的适应及环境对生物的承载力 B系统各组分之间要有适当的比例关系系统各组分之间要有适当的比例关系 C自然系统、经济系统、社会系统协调统一自然系统、经济系统、社会系统协调统一 D物质循环和能量流动协调统一物质循环和能量流动协调统一 10.人类设计生态工程的根本目标是（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经济效益的同步发展 B促进自然界良性循环的前

23、提下，防治环境污染，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防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步 发展发展 D促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的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、经济效益生产潜力，防治环境污染，达到生态效益、经济效益 与社会效益的同步发展与社会效益的同步发展 11.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多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。种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。 试

24、分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理 （ ） A系统整体性原理系统整体性原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D整体性原理整体性原理 12在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，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、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烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理 是是( ) A系统整体性原理系统整体性原理 B整体性原理整体性原理 C系统结构决定功能原理系统结构决定功能

25、原理 D以上都不是以上都不是 13（多选）生态工程体系的特点是（多选）生态工程体系的特点是( ) A低消耗低消耗 B多效益多效益 C可持续可持续 D多投资多投资 14我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内 养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥 塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收， 大大提高了系统生产力，这种模式，主要应用了生大大提高了系统生产力，这种模式，主要应用了生 态工程遵循的哪个原理（态工程遵循的哪个原理（ ） A系统学和工程学原理系统学和工程学原理 B整体性原理整体性原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D物质循环再生原理物质循环再生原理 A