第4章第3節生態工程

生態工程的基本原理經濟發展和環境保護的協調在1972年出版的《增長的極限》一書中，作者們得出了這樣的結論：

“假如現有的世界人口，工業化，污染，食物生產以及資源耗減的趨勢不做改變，那么我們這顆星球的增長極限將在未來100年內的某一時刻到來，其最有可能的結局將是人口和工業產值突然且無法遏制的下滑。”閱讀課本，思考下列問題什么是生態工程？生態工程的目的是什么？生態工程有哪些特點？生態工程建設主要遵循哪些原理？你如何理解這些原理。生態工程概念

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，對人工生態系統進行＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿，或對已被破壞的生態環境進行＿＿＿、＿＿＿，從而提高生態系統的＿＿＿或＿＿＿＿＿，促進人類社會與自然環境和諧發展的系統工程技術或綜合工藝過程。目的：遵循＿＿＿規律，充分發揮資源的＿＿＿＿，防止＿＿＿＿，達到＿＿效益和＿＿效益的同步發展。特點：少消耗、多效益、可持續。生態工程所遵循的基本原理生態工程以＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿為基礎，遵循＿＿、＿＿、＿＿、＿＿等生態系基本原理。自生原理

自生：由生物組分產生的自組織、自我優化、自我調節、自我更新和維持。有效選擇生物組分并合理布設（能否形成自組織能力的基礎條件）。要維持系統的自生，就需要創造有益于生物組分的生長、發育、繁殖，以及它們形成互利共存關系的條件。自生需要條件生命系統的形成是自組織的結果組織力來自系統內部的是自組織，組織力來自系統外部的是他組織。一個系統在沒有外界信息指令的作用下，自發地由無序到有序，由低級有序到高級有序的過程，就是自組織。人造事物都是他組織過程，但不論構造何種人工系統，都要遵循一定的自組織規律，都是仿照自組織系統而進行的。自然生態系統具有很強的自生能力1953年朝鮮戰爭停戰后，南北雙方以北緯38°為停火線，沿線兩側大約500km2為非軍事區，這里的地表經過戰爭浩劫，幾乎沒有生物存在。幾十年來，由于基本沒有人類活動，這里恢復了完全的口然狀態。河水清澈、森林茂盛、物種繁多,還出現了多種被認為早已在朝鮮半島滅絕的動物,如棕熊。有科學家評論說：“全世界只有在這個地方，由于3000年以來的農耕文明突然終止，原始物種可在沒有人類干擾的情況下自由發展，這個地區的生態恢復情況大大超過了人類所有生態建設所能達到的水平。”循環原理

循環：促進系統的物質遷移、轉換，實現資源多層次、循環利用。減少整個環節的“廢物”產生。生態系統中的一些資源是有限的。“無廢棄物農業”示意圖我國古人的生態智慧有人說，過度從土地索取導致土地退化，是有些古文明中斷的一個重要原因。我國幾千年的農業發展沒有出現這一問題，這是中華文明數千年延續不斷的條件之一。你認同這一觀點嗎？請查找資料，對這一觀點作出評析。提示：歷史上美索不達米亞、小亞細亞等地居民毀林造田，使那里成為不毛之地。而中華文明在“天人合一”“道法自然”等生態智慧和“仁民愛物”“民胞物與”等生態倫理的指導下，生生不息、源遠流長。協調原理

協調：生物與環境、生物與生物的協調與適應。因地制宜。需要考慮環境容納量，避免利用過度引起系統生態失衡和破壞。防護林建設需要依據當地環境選擇合適樹種從協調原理出發，想一想，在我國西北地區進行防護林建設，應選擇哪些樹種？如果在該地區發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？提示：我國西部地區缺雨干早，土壤較為貧瘠，應該選擇適合當地自然環境條件的樹種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等。在西北地區發展畜牧養殖業，應該注意牲畜數量不能超過草地的承載力。整體原理

整體：復雜系統建設需要整體觀。生態系統是一個有機的整體。通過改變和優化結構，達到改善系統功能的目的。自然—經濟—社會復合系統。協調當前與長遠、局部與整體、開發建設與環境保護之間的關系，保障生態系統的平衡與穩定。思考討論：分析生態工程案例中的原理和應用嘗試畫出桑基魚塘中的食物鏈？答案：桑樹→蠶；甘蔗→人；甘蔗→豬→人；雖然用蠶沙喂魚，但池塘中還可能存在如下食物鏈：浮游植物→魚；浮游植物→浮游動物→魚。思考討論：分析生態工程案例中的原理和應用桑基魚塘應用了生態工程的哪些基本原理？自生：桑基魚塘中的生物組分通過合理布設，互利共存，實現了系統結構與功能的協調，形成了可以自我維持的有序的整體。循環：“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑”這樣的農業生產模式維持著高效的物質循環。協調：所選擇的生物與生物、生物與環境達到了協調和平衡，例如，桑和甘蔗適應我國南方溫暖濕潤的氣候；四大家魚混養充分利用了群落的空間結構：桑葉飼蠶，利用了種間關系，但養殖的蠶的數量沒有多到危及桑的存活；等等。整體：桑基魚塘在設計時，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當，結構有序，形成了一個不可分割的整體；桑基魚塘將原本割裂的生產系統優化組合，能夠發展多種經營，為農民創造收入,是結構優化的“社會一經濟一自然復合系統”。思考討論：分析生態工程案例中的原理和應用當桑葉價格高，賣桑葉比賣魚更合算時，當地農民會將蠶沙用作桑樹的肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態工程除了要考慮生態學、工程學原理，還需要關注什么？答案：還需要關注經濟學原理，要達到經濟效益和生態效益的同步發展。(1)若想提高生態系統的自生能力，一般要盡量提高生物多樣性程度()(2)只要布設好生態系統的生物成分，生態系統的自生功能就能得以維持()(3)進行生態工程建設時，僅需考慮自然生態系統的規律()(4)在建設生態農業時，沼氣池建立是遵循循環原理()(5)整體原理，只考慮自然系統的規律，所有的人類活動必須完全以生態系統的穩定為核心()××√×概念辨析√第4章第3節生態工程

生態工程的實例農村綜合發展型生態工程問題：突出矛盾是人多地少。對策：建立農村綜合發展型生態工程。青貯飼料濕地生態恢復工程問題：由于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，從而導致局部氣候惡化，地下水位下降，生物多樣性降低、遷飛鳥類絕跡等。對策：采用工程學和生態學措施相結合的方法，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。丹頂鶴棲息地礦區廢棄地的生態恢復工程問題：礦藏開采后會造成山體、土壤和植被，及至整個地區生態系統的破壞；還可能產生嚴重的重金屬污染。對策：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。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。露天礦廠生態工程發展前景不足：缺乏定量化模型的指導，難以設計出標準化、易操作的生態工程樣板。有些設計缺乏高科技含量，生態系統的調控缺乏及時準確的檢測技術的支持，缺乏理論性指導。現狀：我國的生態危機，已經不單純是環境污染問題，而是人口激增、環境與資源破壞、能源短缺等問題結合在一起的并發癥。將來：一定能“望得見山，看得見水，記得住鄉愁”。(1)生態工程是無污染、多效益的工程()(2)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時，需選擇符合要求的植物，這遵循整體的原理()(3)礦區廢棄地生態恢復工程的關鍵是優先選擇農作物以提高經濟效益()(4)在進行生態工程建設時，應積極利用自然生態系統的自生能力，節省