1、生態工程生態工程 是指人類應用是指人類應用生態學生態學和和系統學系統學等學科的基等學科的基本原理和方法，通過本原理和方法，通過系統設計、調控和技術組系統設計、調控和技術組裝裝，對已被破壞的生態環境進行修復、重建，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，從而促進善，并提高生態系統的生產力，從而促進人類人類社會和自然環境社會和自然環境的和諧發展。的和諧發展。生態工程概念突破生態工程概念突破理論基礎理論基礎生態學和系統學生態學和系統學技術手段技術手段通過系統設計、調控和技術組裝通過系統設計、調控和

2、技術組裝操作過程操作過程對已被破壞的生態環境對已被破壞的生態環境進行修復進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式統生產方式進行改善進行改善，并提高并提高生態生態系統的生產力系統的生產力最終目的最終目的促進人類社會和自然環境的和諧發促進人類社會和自然環境的和諧發展展生態工程建設的生態工程建設的目的目的是：是： 遵循自然界遵循自然界物質循環物質循環的規律，充分發揮的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止資源的生產潛力，防止環境污染環境污染，達到，達到經濟經濟效益效益和和生態效益生態效益的同步發展。與傳統的工程的同步發展。與傳統的工程相比，生態工程是一類相比，生態

3、工程是一類少消耗、多效益、可少消耗、多效益、可持續持續的工程體系。的工程體系。一、關注生態工程建設一、關注生態工程建設分析傳統經濟模式帶來哪些問題？分析傳統經濟模式帶來哪些問題？資料資料1 1： 19981998年夏季，長江流域經歷了自年夏季，長江流域經歷了自19541954年以來年以來的最大洪災。加上其他地區水災，的最大洪災。加上其他地區水災，19981998年全國受年全國受災人數上億，近災人數上億，近500500萬所房屋倒塌，萬所房屋倒塌，20002000多萬公頃多萬公頃的土地被淹，直接經濟損失達的土地被淹，直接經濟損失達16001600多億元人民幣。多億元人民幣。1.1.導致導致1998

4、1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？年長江洪水泛濫的主要原因是什么？根本原因根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養和水土：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍保持功能急劇降低，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湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。劇減少。直接原因直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。解決措施解決措施：我國政府提出的我國政府提出的“積極營

5、造長江中上游水源積極營造長江中上游水源涵養林和水土保持林涵養林和水土保持林”計劃，即以生物措施為主，結合計劃，即以生物措施為主，結合工程措施，提高森林覆蓋率；工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖退耕還湖”和改革不合和改革不合理耕作方式等。理耕作方式等。在進行生態工程建設時，要考慮到怎樣解決農村（尤其是湖區或山在進行生態工程建設時，要考慮到怎樣解決農村（尤其是湖區或山區的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農民的經濟收入。區的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農民的經濟收入。2.洪災的發生反映出經濟發展模式存在什洪災的發生反映出經濟發展模式存在什么問題？么問題？ 傳統的經濟發展模式傳統的經濟發

6、展模式不注重生態環境不注重生態環境的保護的保護，沒有考慮生態成本，經濟的發展，沒有考慮生態成本，經濟的發展以巨大的生態環境破壞為代價。以巨大的生態環境破壞為代價。資料資料2 2：我國是農業大國，人均土地、水：我國是農業大國，人均土地、水等資源占有量遠低于世界平均水平。雖等資源占有量遠低于世界平均水平。雖然我國用占世界然我國用占世界10%10%的耕地養活了占世界的耕地養活了占世界21%21%的人口，但由于受到西方的人口，但由于受到西方“石油農業石油農業”模式模式的影響，加上人口壓力以及缺乏生的影響，加上人口壓力以及缺乏生態環境意識，所造成的資源破壞和農業態環境意識，所造成的資源破壞和農業環境污染

7、，已經對社會的可持續發展造環境污染，已經對社會的可持續發展造成很大障礙成很大障礙1.1.你對你對“石油農業石油農業”是如何理解的？是如何理解的？ “石油農業石油農業”大量使用化肥、農藥和機械的生產方大量使用化肥、農藥和機械的生產方式，因對石油等能源有高度的依賴性而得名。式，因對石油等能源有高度的依賴性而得名。理解：理解：a a它把農業生產這一復雜的生物過程，變成了簡單的它把農業生產這一復雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學過程。機械過程和化學過程。b b優點優點: :由于其投入高，產出也高，對糧食安全保障和由于其投入高，產出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，提高人民生

8、活水平起到了巨大的作用，c c缺點缺點：它所產生的廢棄物和有害物質的數量很龐大，：它所產生的廢棄物和有害物質的數量很龐大，大大削弱了農業生態系統的穩定性和持續生產力，并大大削弱了農業生態系統的穩定性和持續生產力，并造成日益嚴重的農產品污染和環境污染等問題。造成日益嚴重的農產品污染和環境污染等問題。資料分析資料分析2 2問題討論問題討論4.4.石油農業的生產模式應當怎樣改進？石油農業的生產模式應當怎樣改進？ 在不同的國家有不同的改進措施。例如，在在不同的國家有不同的改進措施。例如，在我國，人多地少，應該大力發展我國，人多地少，應該大力發展生態農業生態農業。實。實施的具體施的具體措施包括：措施包括

9、：可以根據田間作物的需要可以根據田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農藥，多施有適量施用高效、低毒、低殘留的農藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進行再利用，實現物質對作物秸稈和畜禽糞便進行再利用，實現物質的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的產出水平；另一方面要減少農業活動對環境的產出水平；另一方面要減少農業活動對環境的污染，促進社會的可持續發展。污染，促進社會的可持續發展。 P108P108資料分析資料分析2 2問題討論問題討論2. 你能舉出一些農業生產活動對人體你能舉

10、出一些農業生產活動對人體健康以及環境造成危害的實例嗎？健康以及環境造成危害的實例嗎？ 除日常生活中能夠發現的實例外，農業活動對環境除日常生活中能夠發現的實例外，農業活動對環境和人類健康造成危害的實例中，世界上影響較大的有藍和人類健康造成危害的實例中，世界上影響較大的有藍嬰病。嬰病。19731973年，美國內布拉斯加州首次出現幼兒年，美國內布拉斯加州首次出現幼兒高鐵血高鐵血紅蛋白癥（藍嬰?。┘t蛋白癥（藍嬰病）。其原因是飲用水中硝酸鹽含量超其原因是飲用水中硝酸鹽含量超過過10 mg/L10 mg/L，這時過多的硝酸鹽會與紅細胞中的血色素這時過多的硝酸鹽會與紅細胞中的血色素結合，形成高鐵血紅蛋白。高

11、鐵血紅蛋白不能為細胞和結合，形成高鐵血紅蛋白。高鐵血紅蛋白不能為細胞和組織運輸足夠的氧?；純旱呐R床癥狀是在口、手或腳等組織運輸足夠的氧?；純旱呐R床癥狀是在口、手或腳等部位出現時斷時續的藍色或淡紫色，呼吸困難、腹瀉、部位出現時斷時續的藍色或淡紫色，呼吸困難、腹瀉、嘔吐、抽搐，嚴重的會失去知覺，甚至死亡。硝酸鹽來嘔吐、抽搐，嚴重的會失去知覺，甚至死亡。硝酸鹽來源于點源污染，如下水道、畜禽養殖場等，或非點源污源于點源污染，如下水道、畜禽養殖場等，或非點源污染，如對農田、公園、草地等的施肥。染，如對農田、公園、草地等的施肥。 P108P108資料分析資料分析2 2問題討論問題討論3.3.如何理解如何理

12、解“污染物是放錯地方的資源污染物是放錯地方的資源”這句話？這句話？ 對環境造成危害的污染物，采用一定的對環境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術，就能夠進行回收和循環利用，措施和技術，就能夠進行回收和循環利用，這樣不但能夠減少環境污染，而且提高了資這樣不但能夠減少環境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養分就可以對廢污水中的重金屬或氮、磷等養分就可以進行回收再利用。因此說污染物是放錯了地進行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方沒有被利用的資源。方沒有被利用的資源。 P108P108資料分析資料分析2 2問題

13、討論問題討論傳統經濟模式：傳統經濟模式： 毀壞毀壞水、大氣、土壤和生物資源水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的消耗地球贈給我們的自然資本自然資本，并造成，并造成環境污染。環境污染。生態經濟：生態經濟： 主要是通過實行主要是通過實行“循環經濟循環經濟”的原則，的原則，使一個系統產出的污染物，能夠成為本系使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料，從而實現統或者另一個系統的生產原料，從而實現廢棄物的廢棄物的資源化資源化，而實現循環經濟最重要，而實現循環經濟最重要的手段之一的手段之一就是就是生態工程。生態工程。為了可持續發展，走生態經濟之路。為了可持續發展，走生態經濟之路

14、。 生態工程是人類學習自然生態系統生態工程是人類學習自然生態系統“智慧智慧”的結晶，是生態學、工程學、系統學、經濟學等的結晶，是生態學、工程學、系統學、經濟學等學科交叉而產生的新興學科。學科交叉而產生的新興學科。 生態工程主要由生物種群、生物群落和生態生態工程主要由生物種群、生物群落和生態系統構成。生態工程的構建和運行主要依據是系統構成。生態工程的構建和運行主要依據是生生態學態學的基本原理。的基本原理。二、生態工程所遵循的基本原理二、生態工程所遵循的基本原理1 1、物質循環再生原理、物質循環再生原理 地球以有限的空間和資源，長久維持著眾地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁衍和發

15、展，奧秘就在于多生物的生存、繁衍和發展，奧秘就在于物質物質能夠在各類生態系統中能夠在各類生態系統中，進行區域小循環和全進行區域小循環和全球地質大循環球地質大循環，循環往復循環往復，分層分級利用分層分級利用，從，從而達到取之不盡，用之不竭的效果。而達到取之不盡，用之不竭的效果。理論基礎理論基礎:物質循環物質循環無廢棄物農無廢棄物農業業我國我國古代傳統農古代傳統農業的輝煌成業的輝煌成就之一，是就之一，是生態工程最生態工程最早和最生動早和最生動的一種模式。的一種模式。無廢棄物農業無廢棄物農業-通過通過積極種植能夠固氮的豆積極種植能夠固氮的豆科作物，以及收集一切科作物，以及收集一切可能的有機物質，包括

16、可能的有機物質，包括人畜糞便、枯枝落葉、人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農產品加工老墻土以及農產品加工過程中的廢棄物等，采過程中的廢棄物等，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。元素的循環利用。2 2、物種多樣性原理、物種多樣性原理單一的樟子單一的樟子松林被松毛松林被松毛蟲害死蟲害死食物鏈短而食物鏈短而單調，缺少單調，缺少松

17、毛蟲、天松毛蟲、天牛的天敵。牛的天敵。理論基礎：生態系理論基礎：生態系統的穩定性統的穩定性生物多樣性很高的珊生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很好瑚礁維持的很好 純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片鏈短而單調，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，因而單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導致了樹林的毀壞。會導致了樹林的毀壞。 珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了不同的時間位、空間位和資源位，同的生物占據了不同的時間位、空間位和資

18、源位，因而充分利用了珊瑚礁生態系統的環境。例如，因而充分利用了珊瑚礁生態系統的環境。例如，氮、磷等養分就能夠在該區生物體間充分地循環氮、磷等養分就能夠在該區生物體間充分地循環利用而很少流出系統外。利用而很少流出系統外。P P110110資料分析問題討論提示資料分析問題討論提示2.2.從上面正面和反面的實例，你能得從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多樣性的出怎樣的結論？你認為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？破壞有人為因素嗎？ 只有保持生態系統較高的生物只有保持生態系統較高的生物多樣性，才能保證生態系統的穩定多樣性，才能保證生態系統的穩定和平衡。生物多樣性的破壞有人為和平衡。生物

19、多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大。因素，而且往往作用巨大。3 3、協調與平衡原理、協調與平衡原理由于周邊城市、工業和由于周邊城市、工業和農田的排水中氮、磷的農田的排水中氮、磷的濃度較高，使太湖水體濃度較高，使太湖水體中的水葫蘆和藻類瘋長中的水葫蘆和藻類瘋長理論基礎：生理論基礎：生物與環境的協物與環境的協調與平衡調與平衡 西北地區年降雨量西北地區年降雨量450nm，只適宜種植灌木和，只適宜種植灌木和草的地區，卻被硬性規定種植屬于喬木的楊樹，草的地區，卻被硬性規定種植屬于喬木的楊樹，“楊家將楊家將”因為不適應長成了因為不適應長成了“小老頭小老頭“防護林變防護林變成了殘敗的成了殘敗的”灰色長

20、城灰色長城“ 提示：提示：抗寒、耐旱，適應性強的沙棘，耐鹽堿力較抗寒、耐旱，適應性強的沙棘，耐鹽堿力較強的沙棗等植物。強的沙棗等植物。 P111P111資料分析問題討論資料分析問題討論 從協調與平衡原理出發，想一想，在我國西北地區進從協調與平衡原理出發，想一想，在我國西北地區進行防護林建設時，應選擇哪些特征的樹種？如果在該地區行防護林建設時，應選擇哪些特征的樹種？如果在該地區發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？西北畜牧養殖應該注意西北畜牧養殖應該注意牲畜數量不牲畜數量不能超過草地的承載量能超過草地的承載量。針對公共草地的。針對公共草地的過度放牧問題，

21、應該實行過度放牧問題，應該實行草地承包，調草地承包，調動個人的管理積極性，減少過度放牧動個人的管理積極性，減少過度放牧現現象；另外，可以在有條件的地方，象；另外，可以在有條件的地方，人工人工種植牧草，增加牧草產量種植牧草，增加牧草產量。 處理好生物與環境的協調與平處理好生物與環境的協調與平衡，需要考慮衡，需要考慮環境承載力環境承載力。環境承環境承載力又稱環境容納量載力又稱環境容納量是指某種環境是指某種環境所能養活的生物種群的數量。所能養活的生物種群的數量。4 4、整體性原理、整體性原理 進行生態工程建設進行生態工程建設時，不但要考慮到時，不但要考慮到自然自然生態系統生態系統的規律，更重的規律，

22、更重要的是，要考慮到要的是，要考慮到經濟經濟和和社會社會等等系統的影響力。系統的影響力。 人類處在一個社會、人類處在一個社會、經濟、自然復合而成的經濟、自然復合而成的系統中。系統中。例：林業工程建設中的問題例：林業工程建設中的問題理論基礎：社會、理論基礎：社會、經濟、自然復合系經濟、自然復合系統統 只有應用整體性原理只有應用整體性原理,才能統一協調當前與長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遠、局部與整體、開發與環境建設之間的關系，保障生態系統平衡和穩定。系，保障生態系統平衡和穩定。.新。.系統學，工程學另外，社會習慣、法律制度等也都對生態另外，社會習慣、法律制度等也都對

23、生態工程建設有著重要影響。工程建設有著重要影響。5 5、系統學和工程學原理、系統學和工程學原理系統的結構決定功能原理系統的結構決定功能原理 生態工程需要考慮系統內部不同組分之間生態工程需要考慮系統內部不同組分之間的結構，的結構，通過改變和優化結構通過改變和優化結構，達到改善系統達到改善系統功能功能的目的。的目的。系統整體性原理系統整體性原理 系統各組分之間要在適當的比例關系，只系統各組分之間要在適當的比例關系，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換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即的效果，即“1

24、+121+12”。理論基礎：分理論基礎：分布式優于集中布式優于集中式和環式式和環式理論基礎：整體功能理論基礎：整體功能大于部分之和大于部分之和系統結構決定功能原理系統結構決定功能原理 若把系統的結構比作計算機網絡，分若把系統的結構比作計算機網絡，分析三種計算機網絡結構示意圖：析三種計算機網絡結構示意圖：工作的可靠性哪個高？工作的可靠性哪個高？系統結構決定功能原理系統結構決定功能原理5 5、系統學和工程學原理、系統學和工程學原理系統結構決定功能原理系統結構決定功能原理高效生態系高效生態系統統生態工程生態工程之沼氣工程之沼氣工程生態工程生態工程之沼氣工程之沼氣工程5 5、系統學和工程學原理、系統學

25、和工程學原理系統整體性原理系統整體性原理例如：珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統生產力，得益例如：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植物于珊瑚蟲和藻類組成的高效的植物動物營養循環。通動物營養循環。通常情況下，失去了共生藻類的珊瑚蟲會因為死亡而導致常情況下，失去了共生藻類的珊瑚蟲會因為死亡而導致珊瑚礁逐漸珊瑚礁逐漸“白化白化”，失去其鮮艷的色彩，那里的生物，失去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣性也將銳減，從而造成系統的崩潰。多樣性也將銳減，從而造成系統的崩潰。豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌為豆科作物豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌為豆科作物提供能量和其他營

26、養，兩者的共生使豆科作物能夠在氮提供能量和其他營養，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，兩者的生長都素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。要受到損害。課本旁欄思考：課本旁欄思考：固氮菌為豆科作物提供氮素，固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和而豆科作物為其提供能量和其他營養，兩者的共生使豆其他營養，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，地上生長；當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。兩者的生長都要受到損害。 豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 目前，一些發達國家的生態工程

27、建設主要依目前，一些發達國家的生態工程建設主要依據生態系統的自我調節理論，達到了以回歸自然據生態系統的自我調節理論，達到了以回歸自然為主，人為調控為輔的程度。為主，人為調控為輔的程度。 而在我國的生態工程建設中，人為調控仍起而在我國的生態工程建設中，人為調控仍起著較大的作用，強調按預期目標，因地制宜地調著較大的作用，強調按預期目標，因地制宜地調整復合生態系統的結構和功能；調控生態系統內整復合生態系統的結構和功能；調控生態系統內形成互利共生網絡；多層次分級利用物質、能量、形成互利共生網絡；多層次分級利用物質、能量、空間、時間空間、時間 ；促進系統的良性循環，以達到經；促進系統的良性循環，以達到經

28、濟、生態和社會效益的統一。生態工程的設計還濟、生態和社會效益的統一。生態工程的設計還必須遵循社會發展和經濟運行的基本規律，運用必須遵循社會發展和經濟運行的基本規律，運用系統工程的理論和方法來指導生態工程的實施和系統工程的理論和方法來指導生態工程的實施和管理。管理。試分析下列事件可用何種生態工程原理來解釋試分析下列事件可用何種生態工程原理來解釋 1.畜牧養殖應注意牲畜量不超過草地承載量畜牧養殖應注意牲畜量不超過草地承載量 2.使用堆肥和漚肥法實現生態農業使用堆肥和漚肥法實現生態農業 3.廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴

29、重破壞，后來吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴重破壞，后來從國外引進澳洲瓢蟲，已持續發揮了控制害蟲的從國外引進澳洲瓢蟲，已持續發揮了控制害蟲的作用。作用。 4.針對過度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，針對過度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，進行草地承包，有效管理。另一方面要設法增加進行草地承包，有效管理。另一方面要設法增加農牧民的收入途徑。農牧民的收入途徑。物質循環再生原理物質循環再生原理物種多樣性原理物種多樣性原理協調與平衡原理協調與平衡原理整體性原理整體性原理2 2單一的人工林比天然混合林的穩定性低，容易單一的人工林比天然混合林的穩定性低，容易遭受害蟲危害，這體現了生態工程的什么原理（）遭受害蟲危害，這體現了生態工程的什么原理（）A A物質循環再生原理物質循環再生原理B B協調與平衡原理協調與平衡原理C C物種多樣性原理物種多樣性原理D D系統整理性原理系統整理性原理1 1實現循環經濟的最重要的手段之一是（實現循環經濟的最重要的手段之一是（ ）A A大力發展大力發展“石油農業石油農業”B B生態工程生態工程C C清除污染物清除污染物D D禁止產出污染物禁止產出污染物課堂練習課堂練習BC3 3城市生活垃圾要做到分類、回收、利用，實現城市生活垃圾要做到分類、回收、利用，實現廢物資源化利用。與該做法關系最密切的生態工程廢物資源化利用。與該做法關系最密切的生態工程原理是（原理是（