第四章

人與環境第3節

生態工程的基本原理【本節聚焦】1.什么是生態工程？2.為什么要關注生態工程建設？3.生態工程建設主要遵循哪些基本原理？問題探討普通村落和農田奧林匹克森林公園

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。短短幾年，普通的村落和農田就脫胎換骨般地轉變為令人贊嘆的森林公園。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。它這個例子是生態工程的生動縮影。思考：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？利用生態工程原理進行人工造林，可以縮短建設周期，在較短時間內獲得更高的生態效益。一、關注生態工程建設1.實施生態工程的背景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

與

1協調發展生態工程導致導致需要需要毀林種地大量使用化肥圍湖造田環境經濟一、關注生態工程建設2.生態工程的概念:

指人類應用_______________________的基本原理和方法，對人工生態系統進行__________________，或對已被破壞的生態環境進行了_____________，從而_________________________或______________，促進人類___________________的系統工程技術或綜合工藝過程。分析、設計和調控生態學和系統學等學科提高生態系統的生產力修復、重建改善生態環境社會和自然環境的和諧發展3.生態工程建設的目的:

遵循生態學規律，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。是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系。4.生態工程的優點:生態工程是可持續發展的重要手段。那么，在建設生態工程的過程中，要遵循哪些基本原理呢？二、生態工程所遵循的基本原理

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整體循環自生協調

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，由低有序到高有序的發展過程，就是自組織。星球的誕生，自然生態系統的形成都是自組織的結果。二、生態工程所遵循的基本原理1.自生由

而產生的___________、___________、___________、自我更新和維持就是系統的自生。(1)概念：生物組分自我優化自我調節自組織(2)理論基礎：生態系統的

。自我調節能力生物能夠進行新陳代謝、再生更新生物之間通過各種相互作用(特別是種間關系)進行自組織生物本身生物之間實現系統結構與功能協調，形成有序整體自我維持如何應用呢？二、生態工程所遵循的基本原理（3）遵循該原理的具體做法或要求：①有效選擇生物組分并合理布設。a.選擇污染物凈化能力較強的多種水生植物b.通過合理的人工設計，使得這些物種形成互利共存的關系例如，在濕地修復過程中：適當提高生物多樣性*這是系統或工程能否形成自組織能力的基礎二、生態工程所遵循的基本原理思考1：為什么提高生物多樣性程度，有助于生態系統維持自生能力？思考2：使物種之間形成互利共存的關系應考慮哪些因素？

提高生物多樣性程度，利用種群之間互利共存的關系，構建復合群落，這樣即使某個種群消亡，其他種群也能彌補上來

考慮生物之間生態位的差異，以及它們之間的種間關系二、生態工程所遵循的基本原理②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如濕地生態工程中，移除水體中富營養化沉積物和有毒物質、增加水體溶氧量（3）遵循該原理的具體做法或要求：以太陽能為動力，驅動水質循環，進行生態恢復，改善水質二、生態工程所遵循的基本原理2.循環在生態工程中促進系統的物質遷移與轉化，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效率高。(1)概念：(2)理論基礎：

生態系統的物質循環功能。物質儲存空間的改變物質存在形式的改變(3)措施：通過設計，實現不斷循環，使前一個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。實現物質的多級循環利用，廢物資源化，減少污染物質和能量的多級循環利用（

）×二、生態工程所遵循的基本原理(4)實例：“無廢棄物農業”物質循環再生示意圖

我國古代先民依靠“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能力。無廢棄物農業我國古代沒有化肥，農民如何保持土壤肥力？二、生態工程所遵循的基本原理

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？

認同。

歷史上美索不達米亞、小亞細亞等地居民毀林造田，使那里成為了不毛之地，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；

我國古代先民還依靠“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能力。美索不達米亞思考·討論二、生態工程所遵循的基本原理3.協調考慮生物與環境、生物與生物的協調與適應。生物與環境、生物與生物之間要協調與適應內容考慮環境容納量不能在年降雨量小于450mm的西北部建防護林，能否栽種喬木楊樹？實例：過度放牧的草地實例：灰色長城二、生態工程所遵循的基本原理

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，應該注意牲畜數量不能超過草地的承載力。(環境容納量)。思考：從協調原理出發，在我國西北地區進行防護林建設，應選擇哪些樹種？如果再該地區發展畜牧養殖業，應該注意什么？山杏沙棘沙棗刺槐二、生態工程所遵循的基本原理整體原理社會-經濟-自然是一個復合系統生態系統是一個有機的整體系統的整體功能大于各成分功能之和需要遵循4.整體系統建設以________為指導，不僅考慮______生態系統的規律，更要考慮_____和_____等系統的影響力。(1)概念：整體觀自然經濟社會(2)理論基礎：二、生態工程所遵循的基本原理

為什么一般要森林公園要先做森林公園的整體設計再開工呢？(3)實施措施:①生態系統是一個有機的整體

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。植物微生物動物非生物因素自然系統除了要考慮生態系統的整體性，還要考慮什么？二、生態工程所遵循的基本原理②社會-經濟-自然是一個復合系統經濟系統自然系統社會系統(3)實施措施:

在進行林業工程建設時，一方面要號召農民種樹，另一方面一定要考慮貧困地區農民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等。避免出現：前人栽樹，后人砍樹的現象.其他：社會習慣、法律制度等對生態工程建設有著重要影響。二、生態工程所遵循的基本原理

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、開發建設與環境保護之間的關系,保障生態系統的平衡和穩定。生產成本消費效益經濟系統政策管理科學文化社會系統植物微生物動物非生物因素自然系統(4)意義：二、生態工程所遵循的基本原理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【檢測】寫出下列例子主要涉及到的生態工程原理二、生態工程所遵循的基本原理思考?討論：分析生態工程案例中的原理和應用二、生態工程所遵循的基本原理討論1：嘗試畫出桑基魚塘中的食物鏈（人為消費者）魚塘魚塘魚塘桑樹

桑葉蠶蠶蛹絲蠶排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人浮游植物→魚→人浮游植物→浮游動物→魚→人蠶沙喂魚二、生態工程所遵循的基本原理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“桑和甘蔗適應我國南方溫暖濕潤氣候”

－－主要遵循了_____原理；③“將陸地種植與魚塘養殖結合起來，把原本割裂的生產系統通過優化組合，有機地整合在一起”“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“桑基魚塘中的生物組分通過合理布設，互利共存，形成了可以自我維持的有序整體”－－主要遵循了_____原理。循環協調整體自生討論2：桑基魚塘應用了生態工程的哪些基本原理？二、生態工程所遵循的基本原理討論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作桑樹的肥料，而不