1、高三生物一輪復習學案內容：專題5 生態工程 5.1生態工程的基本原理一、生態工程的概念：生態工程是指人類應用 生態學 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 的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式 進行改善，并提高生態系統的 生產力 ，從而促進人類社會和自然環境的和諧發展。二、生態工程的興起：1、全球經濟迅猛發展的同時，出現的新問題：經濟的發展需要技術進步 ，但技術的進步又往往帶來嚴重的 環境污染和資源匱乏 ，反過來威脅到人類社會的發展。2、不同的觀點的爭論：1）傳統的解決問題的“割裂式思維”，往往僅是造成 污染物在不同地區間 的轉移

2、，不能徹底解決問題。2）美國等國家曾提出實現污染物“ 零排放 ”的對策。3）一些發達國家學者還提出，通過“ 限制生產、限制發展 ”的途徑來減少污染的主張，也不可取。3、解決問題的思路：1987年，在聯合國報告我們共同的未來中，提出了“ 可持續發展 ”的戰略思想，即經濟發展不僅要滿足當代人的需要，還要不危害 后代人的發展能力 ；生態利益應和社會利益與經濟的增長 協同 考慮。在這種形勢下，一門新學科生態工程 得到迅速的發展。三、關注生態工程建設1、目的：遵循自然界 物質循環 的規律，充分發揮資源的 生產潛力 ，防止環境污染，達到 經濟效益 和 生態效益 的同步發展。2、特點：與傳統工程相比，生態工

3、程是一類 少消耗、多效益、可持續 的工程體系。3、原因：傳統經濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和 生物資源 ，消耗地球贈給我們的自然資本。4、生態經濟：主要是通過實行 “ 循環經濟” 的原則，特點是使一個系統產出的 污染物 ，能夠成為本系統或另一個系統的 生產原料 ，從而實現 廢棄物的資源化 。實現循環經濟最重要的手段之一就是 生態工程 。四、生態工程所遵循的基本原理1、物質循環再生原理。含義：物質能夠在各類生態系統中，進行 區域小循環 和 全球地質大循環 ，循環往復，分層分級利用，從而達到取之不盡，用之不竭的效果。實例：“ 無廢棄物農業 ”。即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

4、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，把它們轉變為有機肥料，施用到農田中，改善了土壤結構；培育了土壤微生物；實現了土壤養分如氮、磷、鉀及微量元素的循環利用。2、物種多樣性原理。含義：物種繁多而復雜的生態系統具有較高的 抵抗力穩定性 。眾多的生物通過食物鏈關系互相依存，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。即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據它原來的 生態位置 ，從而避免了系統結構和功能的失衡。實例：反面：遼寧西部章古臺地區的樟子松林，由于沒有一條昆蟲與其天敵相生相克的

5、 食物鏈 ，松毛蟲肆虐一時，甚至使當地成為“不毛之地”。正面：由 珊瑚蟲 和 某些藻類 共生組成的珊瑚礁區，物種繁多，系統穩定，保持很高的 生物多樣性 。3、協調與平衡原理。進行生態工程建設時要處理好 生物與環境 的協調與平衡，需要考慮 環境承載力 (又稱環境容納量)，即某種環境所能養活的 生物種群 的最大數量。如果生物的數量超過了這一限度，就會引起系統的失衡與破壞。4、整體性原理。含義：進行生態工程建設時，不但要考慮到 自然生態系統 的規律，更重要的是，還要考慮到 經濟 和 社會 等系統的影響力。實例：在進行林業工程建設時，一方面要號召農民種樹，另一方面要考慮貧困地區農民的 生活 問題，如糧

6、食、燒柴及收入等。意義：只有應用整體性原理，才能統一協調當前與 長遠 、局部與整體、開發與 環境建設 之間的關系，保障生態系統的平衡和穩定。5、系統學和工程學原理。（1）系統的結構決定功能原理：含義：生態工程需要考慮系統內部 不同組分 之間的結構，通過改變和優化結構，達到改善 系統功能 的目的。實例：我國南方水網地區的 桑基魚塘 模式。（2）系統整體性原理：含義：系統各組分之間要有適當的 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“l+l>2”。實例：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

7、植物一動物營養循環 。 6、生態工程的原理及比較（參見創P243）生態系統中的能量多級利用和物質循環再生是生態學的一條基本原理，是建立生態農業的依據。 5.2生態工程的實例和發展前景一、我國生態工程發展現狀20世紀70年代以來，我國生態工程的理論和實踐都取得長足進步。在實踐上以應用于農業生產、環境保護、城鎮建設等許多方面，取得了令世人矚目的成就。在進行生態工程建設時，應當根據當地的實際條件，因地制宜地進行。二、生態工程的實例1、農村綜合發展型生態工程（1）問題：我國 人多地少 矛盾突出，產出不足。（2）對策：建立農村綜合發展型生態工程，實現物質的多級循環利用。（3）案例：北京竇店村實施以 沼氣

8、工程 為中心的物質多級利用工程。（4）主要原理：物質循環再生原理、整體性原理、物種多樣性原理等。（5）特點：創造多種勞動力就業機會，增加農民收入，開發可以更新的資源，減少環境污染。2、小流域綜合治理生態工程（1）問題：小河流是河流各級支流的集水區域， 水土流失 比較嚴重。（2）對策：應用生態工程的 整體 原理、 協調與平衡 原理以及工程學等原理，通過 保土蓄水 、耕作措施、林草措施等 工程 和生物措施，層層設防來控制土壤侵蝕。（3）案例：我國甘肅隴南地區“ 九子登科 ”的治理模式。3、大區域生態系統恢復工程（1）問題：我國土地 荒漠化 嚴重。造成的原因依次為：過度 樵采 (32)，過度 放牧

9、(30)，盲目開墾(27)，不合理利用 水資源 (96)，其他(14)。（2）對策：實施森林或草原 植被恢復 的生態工程、 水土保持 的生態工程等。 （3）案例：退耕還林還草生態工程、防沙治沙生態工程、“ 三北防護林 ”生態工程。（4）意義：減輕了風沙、干熱風、寒露風、昆蟲等 農作物的危害 ，改善了農業生產條件，加快了地方經濟發展和人民脫貧致富奔小康的步伐。（5）主要原理：協調與平衡原理、 物種多樣性 原理、整體性原理。4、濕地生態恢復工程（1）濕地的功能：濕地被譽為地球的“ 腎臟 ”， 具有 蓄洪防旱 ，調節 區域氣候 ，控制土壤侵蝕，自然 凈化污水 ，為遷飛的鳥類和多種動、植物提供棲息地，

10、為人們提供休閑娛樂的環境等功能。 （2）問題：人們對濕地進行 排水 和 圍墾 ，已經破壞了地球上80% 的濕地資源。導致局部氣候變劣、 地下水位 下降、生物多樣性降低、遷飛鳥類絕跡等。（3）對策：采用 工程和生物 措施相結合的方法，如廢水處理、點源和非點源污染控制、土地處理工程，以及植物物種的引進種植等，使受到干擾的濕地得以恢復。在濕地周圍建立 緩沖帶 ，以盡量減少人類的干擾，使濕地依靠 自然演替 等機制恢復其生態功能。（4）案例：鄱陽湖的生態恢復工程。治理方針：平堤行洪、退田還湖、 移民建鎮 注意事項：不僅要退耕還濕地或建立 自然保護區 ，還要注意濕地上、中游的 水土保持 情況，以及如何解決

11、遷出農民的生計問題。（5）主要原理：整體性原理、協調與平衡原理、物種多樣性原理、系統學和 工程學 原理5、礦區廢棄地的生態恢復工程（1）問題：礦區開采會造成 土體 、 土壤 和植被，乃至整個地區生態系統的破壞。尤其是規模巨大的采礦業，不僅會對土地景觀造成巨大的影響，還可能產生嚴重的 重金屬 污染。（2）對策：人們采取人工 制造表土 、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復工程等措施，其中關鍵在于 植被恢復 ，以及植被恢復所必需的 土壤微生物 群落的重建。而不是種植農作物，原因是礦區土壤條件惡劣，不適應農作物的生長。（3）案例：我國赤峰市元寶山礦區生態恢復工程。（4）主要原理：物種多樣性原理

12、、協調與平衡原理、 整體性 原理6、城市環境生態工程 （1）問題：隨著城市化進程加快，我國環境污染嚴重，包括過量的 垃圾 污染、 大氣 污染、 噪聲 污染等。（2）對策：對城市的治理，要用 生態工程 的方法對城市環境進行綜合治理。 首先在城市規劃和布局方面，要進行城市 生態分區 ，合理分布工業區、居住區、生態綠地等。其次，推廣 環境友好技術 和 低污染清潔生產工藝 ，以減少污染的產出。采用各種手段治理污染，進行廢棄物的 資源化 利用。 最后建立健全法制進行監督。（3）案例：張家港、大連、廈門等環境保護模范城市。（4）主要原理：物質循環再生原理、整體性原理、協調與平衡原理、物種多樣性原理、系統學

13、和工程學原理。三、生態工程發展的前景 1、“生物圈2號”生態工程的實驗及啟示（1）設計目的：制造一個人工模擬的 生命支持 系統，以驗證人類在離開地球的情況下，利用 人工生態工程 ，僅僅依靠 太陽能 能否維持生存。（2）組成：密封的鋼架構型+7種模擬 生態群落區 +兩個大氣擴張室+陽光（3）失敗原因：主要是 溫度 失調；“ 大氣和海洋 ”比例與地球相差甚遠，導致空氣中 CO2 的含量猛增； O2 量減少，不足以維持人及動物的生存。（4）啟示：使人們認識到與 自然 和諧共處的重要性深化了對 自然規律 的認識，盡管科學技術已很發達了，但人類仍沒有能力完全模擬出 自然生態系統 。2、對我國生態工程發展前景的分析與展望（1）西方國家生態工程的主要特點：除了治理環境污染之外，主要是通過介于工程和依靠 自然恢復力 的一種中間途徑，集中于對破壞的生態系統進行 生態恢復 ?？傮w看，應用范圍小，不太強調 經濟效益 。（2）我國生態工程特點：我國目前面臨的生態危機，已經不單純是環境污染問題，而是與 人口激增 、環境與資源破壞、 能源短缺 等問題結合在一起的“并發癥”。因此，我國的生態工程建設，要走中國特色的道路，即不僅要重視對 生態環境 的保護，更要注重與 經濟 、社會效益的結合。我國的農業生態工程遵循“ 整