專題5第一節(jié)生態(tài)工程的基本原理一、生態(tài)工程的概論：1.概念：生態(tài)工程是指人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。2.建設(shè)目的：遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。3．特點(diǎn)：少消耗、多效益、可持續(xù)。4．生態(tài)經(jīng)濟(jì)：(1)實(shí)行原則：循環(huán)經(jīng)濟(jì)。(2)特點(diǎn)：廢棄物資源化。(3)最重要的手段之一：生態(tài)工程。二、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式與生態(tài)經(jīng)濟(jì)：(1)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式——石油農(nóng)業(yè)。①模式內(nèi)容：大量使用化肥、農(nóng)藥、機(jī)械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。②弊端：不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。(2)建立生態(tài)經(jīng)濟(jì)——循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

(1)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的實(shí)質(zhì)：能夠滿足我們的需求而又不會(huì)危及子孫后代滿足其需要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。(2)生態(tài)經(jīng)濟(jì)中生態(tài)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家之間的關(guān)系：①模式：實(shí)現(xiàn)“原料→產(chǎn)品→原料→產(chǎn)品”的生產(chǎn)體系。②目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。問題探討：1.你對(duì)“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？石油農(nóng)業(yè)：大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，由于對(duì)石油、煤、天然氣等能源有高度的依賴性而得名。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中復(fù)雜的生物過程→簡單的機(jī)械和化學(xué)過程。投入高，產(chǎn)出也高；產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。2.“石油農(nóng)業(yè)”的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式的比較生態(tài)工程傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)基本原理生態(tài)學(xué)、工程學(xué)工程學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制人為輔助下的自我調(diào)節(jié)人為調(diào)控與環(huán)境的關(guān)系協(xié)調(diào)破壞主要能源太陽能化石能生物多樣性保護(hù)破壞3.如何理解“污染物是放錯(cuò)地方的資源”這句話？

對(duì)環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費(fèi)。例如，對(duì)廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用。因此說污染物是放錯(cuò)了地方?jīng)]有被利用的資源。三、生態(tài)工程的基本原理生態(tài)工程是人類學(xué)習(xí)自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧”的結(jié)晶，是生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科交叉而產(chǎn)生的新興學(xué)科1.物質(zhì)循環(huán)再生原理2.物種多樣性原理3.協(xié)調(diào)與平衡原理4.整體性原理5.系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理1、物質(zhì)循環(huán)再生原理(1)含義：物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。(2)實(shí)例：“無廢棄物農(nóng)業(yè)”。

“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。無廢棄物農(nóng)業(yè)1、種植能夠固氮的豆科作物2、堆肥和漚肥,改善土壤結(jié)構(gòu)4、實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用堆肥的堆制要為微生物創(chuàng)造好氧分解的條件，發(fā)酵溫度較高。漚肥多在水下漚制，以厭氧分解為主，發(fā)酵溫度低。3、培育了土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念

生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力。.兩種穩(wěn)定性區(qū)別.比較兩種穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性：抵抗干擾，保持原狀恢復(fù)力穩(wěn)定性：遭到破壞，恢復(fù)原狀自動(dòng)調(diào)節(jié)能力資料分析遇蟲害而死的樟子松2、物種多樣性原理(1)內(nèi)容：物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性，可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。(2)實(shí)例：①反面：遼寧西部章古臺(tái)地區(qū)的樟子松林，由于沒有一條昆蟲與其天敵相生相克的食物鏈，松毛蟲肆虐一時(shí)。②正面：由珊瑚蟲和某些藻類共生組成的珊瑚礁區(qū)，物種繁多，系統(tǒng)穩(wěn)定。遇蟲害而死的樟子松我國“三北防護(hù)林”(1).為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐，幾十億株楊樹會(huì)毀于一旦？純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，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，因而會(huì)導(dǎo)致了樹林的毀壞2.從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？資料分析討論：只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡?！藤Y料分析討論：水葫蘆泛濫對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響需要考慮：生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系3、協(xié)調(diào)與平衡原理----需要考慮環(huán)境承載力（環(huán)境容納量），以及生物與環(huán)境的適應(yīng)需要考慮：生物與環(huán)境的適應(yīng)性，因地制宜抗寒、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)的沙棘，耐鹽堿力較強(qiáng)的沙棗等植物。

畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意：牲畜量不超過草地承載量討論：從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些特征的樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？4、整體性原理整體指社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)例：林業(yè)工程建設(shè)中的問題一方面號(hào)召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮農(nóng)民的生活問題生產(chǎn)成本消費(fèi)效益經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)植物動(dòng)物微生物非生物的因素自然系統(tǒng)政策管理科學(xué)文化社會(huì)系統(tǒng)含義：進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。只有應(yīng)用整體性原理,才能統(tǒng)一協(xié)高當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善生態(tài)系統(tǒng)功能的目的。運(yùn)用：改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例：?；~塘模式分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理桑基魚塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。遵循系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理的實(shí)例——?；~塘1．?；~塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互聯(lián)系的。能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過程中，隨著食物鏈的延伸逐級(jí)遞減。2．能量的多級(jí)利用和物質(zhì)的循環(huán)利用：(1)桑葉喂蠶，蠶產(chǎn)蠶絲。(2)桑樹的凋落物和蠶糞落到魚塘中，作為魚飼料，經(jīng)過魚塘內(nèi)的食物鏈過程，可促進(jìn)魚生長。(3)甘蔗可榨糖，糖渣喂豬，豬的排泄物進(jìn)入魚塘。(4)魚的排泄物及其他未被利用的有機(jī)物和底泥經(jīng)微生物的分解，又可作為桑和甘蔗的有機(jī)肥料。

3．?；~塘的優(yōu)勢(shì)：巧妙地利用了很難利用的大片低濕地，發(fā)展了多種經(jīng)營，為農(nóng)民創(chuàng)造了多種收入的門路，完全符合“無廢棄農(nóng)業(yè)”的要求。5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理（2）系統(tǒng)整體性原理你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎?系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。珊瑚礁“白化”豆科作物和固氮菌的共生

5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理（二）生態(tài)工程所遵循的基本原理（2）系統(tǒng)整體性原理豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長都要受到損害。

歸納：生態(tài)工程的基本原理物質(zhì)循環(huán)再生物種多樣性協(xié)調(diào)與平衡整體性系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能系統(tǒng)整體性目的：遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。特點(diǎn)：少消耗，多效益，可持續(xù)發(fā)展生態(tài)工程所遵循的基本原理理論基礎(chǔ)意義舉例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)避免環(huán)境污染及對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和發(fā)展的影響無廢棄物農(nóng)業(yè)物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性避免生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能失衡解決單純林引起的“綠色荒漠”問題協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡避免生態(tài)系統(tǒng)的失衡和破壞赤潮和水華等水體富營養(yǎng)