第4章第3節生態工程

奧林匹克森林公園（視頻）人口增長人類活動全球生態環境危機人類可持續發展受到影響解決環境與經濟與協調發展生態工程導致導致需要需要（一）生態工程提出的背景：一、關注生態工程的建設消耗少、效益多、可持續。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。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。理論基礎③目的②優點

①概念：操作過程毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農藥等農業生產方式,以及工業的迅猛發展,正在消耗大量的自然資源。④原因一、關注生態工程的建設（二）生態工程請同學們自主閱讀教材P99-102，小組合作思考討論完成問題。

1.生態工程所遵循的基本原理的種類、理論基礎、意義、實例。2.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。二、生態工程的基本原理請同學們自主閱讀教材P99-102，小組合作思考討論完成問題。

3.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？4.快速準確判斷生態工程實例所遵循的原理：

①無廢棄物農業；

②在人工林中增加植被層次；

③太湖水體富營養化引起大面積水華；

④前面造林，后面砍林；

⑤草原確定合理載畜量，不能過度放牧；

⑥單一人工林比天然混合林穩定性低，易爆發蟲害—；

⑦濕地的破壞，水體的污染；

⑧引種時考慮是否適應環境；二、生態工程的基本原理循環整體

生態工程以生態系統的_______、_________功能為基礎,遵循______、_____、_____、_____等生態學基本原理自組織自我調節整體循環協調自生自生協調二、生態工程的基本原理一個系統在沒有外界信息指令的作用下，自發地由無序發展到有序，由低有序到高有序的發展過程，就是自組織。1.自生在生態系統中由生物組分而產生的自組織、自我優化、自我調節、自我更新和維持。(1)含義:(3)措施:（1）在生態系統中有效選擇生物組分并合理布設。這是該系統或工程能否形成自組織能力的基礎條件。（2）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。(2)實例：濕地生態系統的修復北京漢石橋濕地景區二、生態工程的基本原理太陽能水生態修復系統（最核心的原理）2.循環促進物質的

，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。(1)含義:(3)措施:(2)實例：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”的生產。

遷移與轉化無廢棄物農業二、生態工程的基本原理(4)優點：實現物質多級循環利用，廢棄物資源化，減少污染。

旁欄思考（p100）：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：

認同。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。2.循環二、生態工程的基本原理3.協調考慮

、

的協調與適應。(1)含義:(3)措施:(2)實例：處理好生物與環境、生物與生物的協調與平衡，需要考慮環境容納量。西北地區不適于種植喬木類的楊樹生物與環境生物與生物二、生態工程的基本原理

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？

我國西部地區缺雨干旱，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業，應注意考慮環境容納量，牲畜數量不超過草地的承載力，避免過度放牧，并適當種植牧草。3.協調二、生態工程的基本原理4.整體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。(1)含義:(3)措施:(2)實例：①遵從自然生態系統的規律。②人類處在一個社會—經濟—自然復合而成的巨大系統中。③社會習慣、法律制度等也對生態工程建設有著重要影響。進行林業工程建設時，一方面號召農民種樹，另一方面考慮農民的生活問題。能統一協調當前與長遠、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和穩定。(4)意義：二、生態工程的基本原理分析生態工程案例中的原理和應用思考.討論二、生態工程的基本原理討論1：嘗試畫出桑基魚塘中的食物鏈分析生態工程案例中的原理和應用思考.討論二、生態工程的基本原理桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人浮游植物→魚浮游植物一浮游動物→魚討論2：桑基魚塘應用了生態工程的哪些原理？分析生態工程案例中的原理和應用思考.討論二、生態工程的基本原理（1）蠶糞、蔗葉進入魚塘，經分解者作用后被植物利用。（2）池塘養魚要考慮不同魚種的關系和魚的數量。（3）桑基魚塘在設計時要考慮栽種作物與養殖動物的比例。主要為循環原理主要為協調原理主要為整體原理（4）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。主要為自生原理討論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做桑樹肥料，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？分析生態工程案例中的原理和應用思考.討論二、生態工程的基本原理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生態工程的基本原理---記憶強化理論基礎意義實例自生自組織、自我優化、自我調節、自我更新和維持實現系統結構和功能的協調，形成有序的整體濕地生態系統的修復循環物質循環通過系統設計實現循環，使前一環節產生的廢物盡可能被后一環節利用，減少整個生產環節廢物的產生無廢棄物農業協調生物與生物、生物與環境的協調與適應生物數量不超過環境承載力，避免系統的失衡和破壞西北地區不適于種植喬木類的楊樹整體社會、經濟、自然構成的復合系統統一協調各種關系，保障生態系統的平衡和穩定林業建設中自然系統與社會、經濟系統的關系問題寫出下列例子主要涉及到的生態工程原理①沼氣池——遵循了_____原理；②在人工林增加植被層次——遵循了_____原理；③“落紅不是無情物，化作春泥更護花”——體現了______原理；④前面造林，后面砍樹——違背了_____原理；⑤草原確定載畜量，不能過度放牧——遵循______原理；⑥濕地破壞——違背了______原理；⑦減少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理；⑧引入物種時考慮是否適應環境——遵循______原理；⑨引入水葫蘆泛濫，導致多數生物死亡——違背了_____原理和_____原理循環自生循環整體協調自生自生協調自生協調

生態工程自20世紀60年代提出后，在世界范圍內逐漸得到廣泛的認同和重視。20世紀70年代以來，我國生態工程的理論和實踐都取得了長足進展，政府十分重視。

在某些研究領域已處于國際領先的地位，在實踐上已應用于農業生產、環境保護、城鎮建設等許多方面，取得了令人矚目的成就。退耕還林、還草工程“三北”防護林工程平原綠化和綠色通道工程還能舉出我國在生態工程建設方面的實例及成就嗎？

一、概念檢測1.生態工程遵循整體、協調、循環、自生等基本原理。判斷下列相關表述是否正確。（1）依據生態工程的循環原理,應該對垃圾進行焚燒處理。（

）（2）園林既能改善生態環境,又能提高社會和經濟效益,體現了生態工程的整體原理。（

）2.建設人工濕地可將污水、污泥有控制地投放到人工建造的濕地上，主要利用了土壤、人工介質、微生物的作用對污水和污泥進行處理。下列敘述，不合理的是（

）A．合理搭配植物以提高系統的生物多樣性B.盡量使用本地物種以減少外來物種入侵C.為提高能量傳遞效率增大引入濕地的污水總量D.選擇合適的人工介質以利于好養微生物的分解作用×√C練習與應用二、拓展應用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。幾年來，由于基本沒有人類活動，這里恢復了完全的自然狀態。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。”說說這個案例給你的啟示。我們在認識到生態工程在恢復、重建受損生態環境方面可發揮重要作用的同時，不能忘記大自然固有的強大的生態恢復力量，更不能誤認為只要有了生態工程，就可以先污染，后治理;在生態工程建設中，我們應充分利用自然生態系統的恢復能力，結合當地生態環境有針對性地進行生態工程建設，以達到更好的效果，并節約成本。練習與應用二、拓展應用請基于對生態系統穩定性的認識，回答以下問題。3.可以采取什么措施來改善該地河流水質？從治理已有污染的角度，可采用物理、化學、生物等方法進行治理，如機械除藻、底泥疏浚、在某些區段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物進行生態修復等。從管理的角度，應禁止生活污水和工業廢水排入河道，或污水、廢水必須經嚴格處理才能排放；加強人們的水環境保護意識；加強執法檢査；練習與應用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濕地縮小和破壞問題生態環境破壞沼氣農業生態系統控制污染，減少干擾恢復土地，恢復植被我國生態工程取得不少成績，仍有不足之處。二、生態工程的實例請同學們自主閱讀教材P104-108，小組合作思考討論完成問題。

類型問題主要原理對策實例1.生態工程的實例類型、面臨的問題、治理運用原理、對策、實例等。二、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建設宗旨：因地制宜二、生態工程的實例沼渣廄糞秸稈種植業青貯、氨化處理，食用菌培養基飼料屠宰廠副產品沼渣沼液加工養殖業谷物魚/螺池1.農村綜合發展型生態工程二、生態工程的實例分析某農村綜合發展型生態工程思考.討論討論1：在這一案例中，主要運用了生態工程的哪些基本原理？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。______原理自生循環整體討論2：這一生態系統的結構和功能有哪些特點？

生態系統中的各組分搭配合理，緊密聯系形成一個有序的整體，實現了物質多級循環利用、能量充分利用，減少了廢物排放與環境污染。討論3：這一生態工程有哪些值得借鑒的做法？

這一生態工程實現了物質利用的良性循環，提高了土地產出水平，創造了多種勞動力就業機會，增加了農民收入，促進了經濟發展，同時降低了環境污染，促進了農村的可持續發展。1.農村綜合發展型生態工程分析某農村綜合發展型生態工程思考.討論二、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主要措施:③案例：退耕還湖廈門筼筜湖生態恢復。②問題:⑤主要困難:解決遷出湖區居民的生活和就業問題。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。廈門筼筜湖二、生態工程的實例2.濕地生態恢復工程二、生態工程的實例廈門筼(yún)筜(dāng)湖生態恢復工程污水排放水質惡化魚蝦絕跡散發臭味減少重金屬有毒物排放清挖淤泥、沿湖修建整治沿湖及周邊企業引潮入湖、西水東調增加氧容量增強自凈力改善水質、美化景區2.濕地生態恢復工程二、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二、生態工程的實例2.濕地生態恢復工程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二、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二、生態工程的實例礦區廢棄地工程機械措施制造表土、壓實植樹、種草環境投入牧草加工業就業投入肉蛋奶施肥畜牧養殖社會、市場類型問題主要原理對策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資源有限，人多地少，產出不足濕地面積的縮小和破壞礦區生態環境的破壞自生、循環、協調、整體原理自生原理，

協調原理，

整體原理自生、協調、整體原理建立綜合發展型生態工程實現物質的多級循環利用，保證在資源有限的條件下有較多產出控制污染、動植物物種引進、建立緩沖帶等修復土地，恢復植被北京郊區某村以沼氣工程為中心的生態工程廈門筼筜湖生態恢復工程赤峰市元寶山礦區生態修復工程二、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。三、生態過程的發展前景2.我國目前面臨的生態危機及對策：環境污染人口激增環境與資源破壞能源短缺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。（1）危機：（2）對策：三、生態過程的發展前景3.對生態工程治理應持有的態度：

在肯定生態工程的作用，特別是看到它在恢復、重建受損生態環境方面可發揮重要作用的同時，不要忘記大自然固有的強大的生態恢復力量，更不能誤認為只要有了生態工程，就可以走“先污染、破壞，后治理”的老路。4.我國生態工程的前景：

中華民族傳承古老的天人合一理念，在發展中尊重自然、順應自然、保護自然。今天，古老的智慧融合了現代科學成就，生態工程的發展和應用，將在建設美麗中國的過程中大有作為。三、生態過程的發展前景思維訓練：總結概括并運用術語表達1.生命系統的結構特征？2.生命系統的功能特點？3.從生態的視角看，生命系統_______________________________。4.從歷史的角度看，生命系統_________________________________________________。依存于環境，也能適應環境、影響環境

能與環境進行物質和能量的交換以維持自身的有序性，進行“自我更新”；細胞和個體等生命系統還能進行“自我復制”。

開放性、復雜性、有序性、動態性、整體性。由最原始、最簡單的生命進化而來，凝聚著漫長的進化史問題探討

在2008年北京奧運會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個重要建設項目。公園所在地原來主要是普通村落和農田。2002年招標設計，2005年開工建設，2008年建成。公園建設堅持“綠色奧運”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統、廢物資源循環利用等多項生態技術。例如，公園的水系建設采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態防滲等環保技術。

棄耕的農田在自然狀態下演替為森林需要經過數十年甚至更長的時間，而利用生態工程原理進行人工造林，可以縮短建設周期，在較短時間內獲得生態效益。討論1：農田棄耕后，在自然狀態下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？討論3:公園建設為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統呢？

建設北京奧林匹克森林公園是涉及生態學、工程學、系統學、經濟學等多學科的原理和方法的系統工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設成本較高，在開工前做好整體設計可以保證工程建設的合理性與可實施性，也可以有效控制建設成本和后續維護成本，避免不必要的浪費，提高生態效益。

生態工程的建設要順應自然，即合乎自然規律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環境相適應的結果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續發展，并且會減少人力和物力的投入。討論2：為什么要先做森林公園的整體設計再開工呢？問題探討一、概念檢測1.生態工程建設需要因地制宜、多措并舉。判斷下列相關表述是否正確。（1）農村綜合發展型生態工程實現了物質和能量的循環利用。（）（2）農村綜合發展型生態工程的原理是一樣的，各地均可按相同的模式建設。（）（3）在濕地生態恢復工程中，建立緩沖帶主要是為了減少人類的干擾。（）（4）在某礦區廢棄地進行公園化建設時，需要考慮植被與土壤之間的協調。（）×√×√練習與應用一、概念檢測2.2017年，我國農業部啟動了農業綠色發展行動，其中要求提高農作物秸稈的利用率。下列對農作物秸稈處理不當的是()A.過腹還田B.青貯、氨化處理C.田間焚燒，留灰做底肥D.利用作物秸桿培養蚯蚓C練習與應用

萊茵河是歐洲大陸的一條大河，流經多個國家,曾是流域內幾千萬人的飲用水水源，也是鮮魚等河游性魚的洄游河流。第二次世界大戰以后，伴隨經濟的快速發展，過度捕撈、河道的渠化、工業污水的排放、繁忙的內河航運等人類活動導致萊茵河的水質嚴重惡化，因河道裁彎取直,魚類澗游受阻等問題日趨嚴重。（1）針對上述問題，列舉菜茵河的治理要解決哪些方面的問題。（2）萊茵河流域管理委員會和沿河國家于1987年提出了重塑萊茵河的生態修復計劃，查閱資料，了解該計劃的設計思路。（3）查閱最新進展，了解萊茵河的生態現狀。（4）談談萊茵河治理給你的啟發。（5）你家鄉附近的河流是否也出現20世紀菜茵河遇到的問題？能否借鑒萊茵河治理的經驗和教訓？提出你的想法。二.拓展應用練習與應用

萊茵河是歐洲大陸的一條大河，流經多個國家,曾是流域內幾千萬人的飲用水水源，也是鮮魚等河游性魚的洄游河流。第二次世界大戰以后，伴隨經濟的快速發展，過度捕撈、河道的渠化、工業污水的排放、繁忙的內河航運等人類活動導致萊茵河的水質嚴重惡化，因河道裁彎取直,魚類澗游受阻等問題日趨嚴重。（1）針對上述問題，列舉菜茵河的治理要解決哪些方面的問題。提示：要解決過度捕撈、河道的渠化、工業污水的排放、繁忙的內河航運等人類活動帶來的水質嚴重惡化等問題。要協調經濟和社會發展與生態環境保護之間的關系。嚴格控制流域內的污水排放并對污水進行凈化處理；拆除不合理的航道、灌溉和防洪工程；保護植被、加強綠化