第3節生態工程一、生態工程的基本原理【學習任務單】1.生態工程的概念2.生態工程的目的和優點3.生態工程的基本原理【情景導入】由于人口迅速增長，毀林種地，圍湖造田，大量使用化肥，帶來一系列生態環境問題；經濟快速增長，工業迅猛發展，大量消耗自然資源加劇生態環境問題，已經嚴重影響了人類的可持續發展，生態工程正是在這種背景下發展起來的。一、生態工程的概念（1）生態工程是指人類應用

和

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

或改善

，促進人類社會與自然環境

的系統工程技術或綜合工藝過程。（2）生態工程建設的目的就是遵循

規律，充分發揮資源的生產

，防止

，達到

效益和

效益的同步發展。（3）與傳統的工程相比，生態工程是一類

、

、

的工程體系。生態學系統學分析設計調控修復重建生產力生態環境和諧發展生態學潛力環境污染經濟生態少消耗多效益可持續閱讀教材P99頁相關內容完成填空！消耗少、效益多、可持續。遵循生態學原理，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.目的3.優點1.概念：一、生態工程的概念指的是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分析、設計和調控，或對已被破壞的生態環境進行了修復、重建，從而提高生態系統的生產力或改善生態環境，促進人類社會和自然環境的和諧發展的系統工程技術或綜合工藝過程。二、生態工程的基本原理（1）生態工程是人類學習自然生態系統“智慧”的結晶，是生態學、工程學、

、

等學科交叉而產生的應用學科。閱讀教材P99頁相關內容完成填空！（2）生態工程以生態系統的

、

功能為基礎，遵循著

、_____、

、

等生態學基本原理。（3）自生生態系統具有獨特的結構與功能，一方面是緣于其中的“生物”，生物能夠進行新陳代謝、再生更新等；另一方面是這些生物之間通過各種相互作用進行

，實現系統結構與功能的協調，形成有序的整體。這一有序的整體可以

。這種由生物組分產生的自組織、自我優化、自我調節、自我更新和維持就是系統的自生。（4）遵循自生原理，需要在生態工程有效選擇生物組分并合理布設。例如，在濕地修復過程中，應該選擇污染物凈化能力較強的多種水生植物，還需要考慮這些植物各自的生態位差異，以及它們之間的種間關系，通過合理的人工設計，使這些物種形成互利共存的關系。這是該系統或工程能否形成自組織能力的基礎條件。一般而言，應盡量提高生物多樣性程度，利用種群之間互利共存關系，構建復合的群落，這樣即便某個種群消亡，其他種也能彌補系統學經濟學自組織自我調節整體協調循環自生自組織自我維持循環整體

生態工程以生態系統的自組織、自我調節功能為基礎,遵循整體、協調、循環、自生等生態學基本原理自生協調二、生態工程的基本原理由生物組分而產生的自組織、自我調節、自我優化、自我更新和維持就是系統的自生。①有效選擇并合理布設生物組分②創造利于生物的條件這是系統或工程能否形成自組織能力的基礎條件適當提高生物多樣性1.自生二、生態工程的基本原理（1）概念：（2）措施：二、生態工程的基本原理（1）循環循環是指在生態工程中促進系統的物質

與

，既保證各個環節的物質遷移順暢，也保證主要物質或元素的轉化率較高。通過系統設計實現不斷循環，使前一環節產生的

盡可能地被后一環節

，減少整個生產環節“廢物”的產生。閱讀教材P100頁相關內容完成填空！（2）土壤的肥力是一切農業生產特別是種植業的基礎，當今大多數國家的土壤肥力，都嚴重依賴化學肥料，而在古代是根本沒有化肥投入的。我國古代先民正是依靠“無廢棄物農業”保證了土壤的肥力，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，因此，幾千年來，土地一直維持著生產力。遷移轉化廢物利用促進物質的遷移與轉化，保證各環節物質遷移順暢，保證主要物質和元素的轉化率高。通過系統設計實現不斷循環，使前一環節產生的廢物

盡可能地被后一環節利用，減少整個生產環節“廢物”的產生2.循環二、生態工程的基本原理（1）概念：（2）措施：實現物質的多級循環利用，廢物資源化，減少污染二、生態工程的基本原理（1）協調在進行生態工程建設時，生物與

、生物與

的

與適應也是需要考慮的問題。例如，我國西北一些地區年降水量小于450mm，只適宜種植灌木和草木植物，但曾被硬性規定種植喬木類的楊樹。由于環境不利于楊樹的生長，這里許多楊樹長得十分矮小，枯枝很多，半死不活，遠不如當地樹種那樣有較高的生態適應性，導致一些地區種植的防護林成了殘敗的“灰色長城”。閱讀教材P100、P101頁相關內容完成填空！（2）處理好生物與環境、生物與生物的協調與平衡，需要考慮

。如果生物的數量超過了環境承載力的限度，就會引起系統的失衡和破壞。環境生物協調環境容納量考慮生物與環境、生物與生物的協調與適應。3.協調①生物與環境、生物與生物之間要協調與適應②考慮環境容納量二、生態工程的基本原理（1）概念：（2）措施：二、生態工程的基本原理（1）整體幾乎每個生態工程都是具有多組分、復雜結構及綜合功能的系統，這樣的復雜系統建設必須以

觀為指導。閱讀教材P101頁相關內容完成填空！（2）自然生態系統是通過生物與環境、生物與生物之間的協同進化而形成的一個不可分割的有機整體。遵循

原理，首先要遵從自然生態系統的規律，各組分之間要有適當的比例，不同組分之間應構成有序的結構，通過改變和優化結構，達到改善系統功能的目的。其次，人類在一個

—

—_____復合而成巨大系統中。進行生態工程建設時，不僅要考慮自然生態系統的規律，更要考慮經濟和社會等系統的影響力。例如，…整體整體社會經濟自然遵從自然生態系統的規律，各組分之間要有適當的比例考慮經濟和社會的影響力“綠色”的經濟系統“宜居”的社會系統“生態”的自然系統社會-經濟-自然復合系統生產成本消費效益植物動物微生物非生物的因素政策管理科學文化4.整體二、生態工程的基本原理生態工程的基本原理自

生自我組織自我更新自我優化自我維持循

環物質循環，減少廢物產生協

調生物與生物，生物與環境協調與適應整

體整體考慮社會、經濟、自然復合系統總結分析生態工程案例中的原理和應用思考討論明清時期，我國南方長江三角洲、珠江三角洲低洼內澇積水地或河網發達地區的先民們，就探索出一種桑基魚塘的農業生產模式：陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘培桑。分析生態工程案例中的原理和應用思考.討論討論1.嘗試畫出桑基魚塘中的食物鏈。桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人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→魚蠶沙喂魚糖蠶蛹絲蠶桑葉蠶排泄物甘蔗桑樹塘泥糖渣魚塘魚塘魚塘分析生態工程案例中的原理和應用思考討論討論2.桑基魚塘應用了生態工程的哪些基本原理？分析生態工程案例中的原理和應用思考討論①“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑”主要遵循了_____原理；②“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氣候”主要遵循了_____原理；③“在設計桑基魚塘時，要考慮合適的陸地與水面的配比”主要遵循了_____原理；④“四大家魚混養模式，通過合理布設，讓各種魚類都有生存的機會和空間”主要遵循了_____原理。循環協調整體自生討論3.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，生態工程建設除了要考慮生態學、工程學原理，還需要關注什么？還需關注經濟學原理，要達到經濟效益和生態效益的同步發展。分析生態工程案例中的原理和應用思考討論糖蠶蛹絲蠶桑葉蠶排泄物甘蔗桑樹塘泥糖渣魚塘魚塘魚塘第3節生態工程二、生態工程的實例和發展前景【學習任務單】1.生態工程的實例2.生態工程的發展前景生態工程的實例農村綜合發展型生態工程濕地生態恢復工程礦區廢棄地的生態恢復工程物質多級循環利用問題沼氣農業生態系統控制污染，減少干擾濕地縮小和破壞問題生態環境破壞恢復土地，恢復植被我國生態工程取得不少成績，仍有不足之處。一、生態工程的實例農村人多地少，產出不足。①問題:③對策:②案例：建立農村綜合發展型生態工程，實現物質的多級循環利用，獲得較多的產出，取得經濟效益、社會效益和生態效益的全面提高。北京郊區的某村以沼氣工程為中心的物質多級循環利用工程。④核心:⑤優點:農、林、牧、副、漁全面發展；開發可更新資源,減少環境污染。以沼氣工程為中心。1.農村綜合發展型生態工程一、生態工程的實例主要原理及對應的內容有效選擇畜、魚等多種生物組成并合理布設。________原理作物→糧食、秸稈→人、畜食用→糞便殘渣→沼氣池→農田→作物。________原理利用自然生態系統中的成分，增加了就業和經濟收入，解決了社會問題。________原理自生循環整體1.農村綜合發展型生態工程一、生態工程的實例濕地被譽為地球的“腎”,具有蓄洪防旱，調節區域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水，為遷飛的鳥類和其他多種動植物提供棲息地，以及為人們提供休閑娛樂的環境等功能。①濕地的作用:④對策:③案例：廈門筼筜湖生態恢復。②問題:在經濟發展過程中，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。2.濕地生態恢復工程廈門筼筜湖濕地生態恢復工程就是采用工程學和生態學措施相結合的方法，如廢水處理、點源和非點源污染控制、土地處理工程，以及動植物物種引進等，使受到干擾的濕地得以恢復。建立緩沖帶…一、生態工程的實例主要原理及對應的內容廢水等污染物的處理。________原理根據原濕地中物種的分布情況引入動植物。____原理建立緩沖帶，減少人類的干擾、依靠其自然演替等機制恢復其生態功能。_________原理循環協調自生江西鄱陽湖生態恢復工程廈門筼筜湖江西潘陽湖的永吳公路2.濕地生態恢復工程一、生態工程的實例礦藏開采后會造成山體、土壤和植被，乃至整個地區生態系統的破壞。A.改良表土；B.種植耐旱的灌木、草和樹；C.合理確定載牧量。①問題:②案例：③對策:赤峰市元寶山礦區生態恢復工程。3.礦區廢棄地的生態恢復工程一、生態工程的實例主要原理及對應的內容人工進行地表覆蓋、植被恢復。________原理根據環境引入當地土著物種。________原理搞好礦區經濟的同時，實現自然生態系統的恢復。

_________原理自生協調整體3.礦區廢棄地的生態恢復工程一、生態工程的實例1.我國生態工程存在的問題①缺乏定量化模型的指導，難以像“精確農業”那樣設計出標準化、易操作的生態工程樣板。

②有些設計缺乏高科技含量。

③生態系統的調控尚缺乏及時準確的監測技術的支持。

④缺乏理論指導。2.我國目前面臨的生態危機及對策②對策：發揮生態工程建設的作用，重視對生態環境的保護，更要注重與經濟、社會效益的結合。二、生物工程的發展