1、4.1生態(tài)工程及其原理,生態(tài)工程的興起,20世紀(jì)60年代以來，全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，技術(shù)的革新使得人們的生活水平大大提高，但其負(fù)面影響也越來越嚴(yán)重。在發(fā)展程度不同的國(guó)家，影響的表現(xiàn)形式也有很大的不同。在發(fā)達(dá)國(guó)家主要表現(xiàn)為工業(yè)化和高度集約化農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)所帶來的環(huán)境污染和過量耗費(fèi)某些不可更新資源（如石油）問題；在發(fā)展中國(guó)家則表現(xiàn)為：人口的快速增長(zhǎng)，資源的過度開發(fā)、損毀與低效利用，以及由此引發(fā)的環(huán)境污染問題。 傳統(tǒng)方法解決這一問題的方法是：用就事論事，期望開發(fā)某種單一的改造技術(shù)以及限制生產(chǎn)和發(fā)展來達(dá)到目的。而此種方法也不甚可取，是因?yàn)槲廴敬蠖鄶?shù)是由發(fā)達(dá)國(guó)家造成的，而限制發(fā)展也就意味著

2、剝奪了發(fā)展中國(guó)家的部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展的權(quán)利。到底應(yīng)該怎么辦呢？,一：關(guān)注生態(tài)工程建設(shè),1.生態(tài)工程 概念 人類應(yīng)用 等學(xué)科的基本原理和方法，通過 ，對(duì)已破壞的生態(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，達(dá)到,生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué),系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝,經(jīng)濟(jì)效益，生態(tài)效應(yīng)和社會(huì)效益同步發(fā)展的工程體系。,特點(diǎn),少消耗、高效益、可持續(xù),資料分析1： 1998年夏季，長(zhǎng)江流域經(jīng)歷了自1954年以來的最大洪災(zāi)。加上其他地區(qū)水災(zāi)，1998年全國(guó)受災(zāi)人數(shù)上億，近500萬所房屋倒塌，2000多萬公頃的土地被淹，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600多億元人民幣。,一：關(guān)注生態(tài)工程建設(shè),

3、討論:,1.導(dǎo)致1998年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？ 前期降雨偏多、中下游地區(qū)底水偏高。 降雨集中且強(qiáng)度大，大到暴雨甚至特大暴雨出現(xiàn)頻繁。 河道行洪能力降低，河道淤積、灘地圍墾。,解決措施：我國(guó)政府提出的“積極營(yíng)造長(zhǎng)江中上游水源涵養(yǎng)林和水土保持林”計(jì)劃，即以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。,不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，造成了巨大的生態(tài)破壞。,2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出發(fā)展模式存在什么 問題？,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式： 毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈(zèng)給我們的自然資本，并造成環(huán)境污染。,為了可持續(xù)發(fā)展，必須走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路。,2.生態(tài)經(jīng)濟(jì)：

4、概念 通過實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。 過程 污染物為原料產(chǎn)品原料產(chǎn)品,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。,1、物質(zhì)循環(huán)再生原理 地球的空間和資源是有限的，而長(zhǎng)久維持眾多生物的生存繁衍，原因就在于物質(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

5、的效果。,理論基礎(chǔ):生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán),二：生態(tài)工程的基本原理,無廢棄物農(nóng)業(yè)我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。,通過種植能夠固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、以及農(nóng)產(chǎn)品加工過程中的廢棄物等，,用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，施用到農(nóng)田中，改善了土壤結(jié)構(gòu)；培育了土壤微生物；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。,2、物種多樣性原理,理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,單一的人工松林被松毛蟲害死,閱讀教材P101，思考討論： 1.人工林和天然林相比有什么區(qū)別？ 2.為什么人工林的松毛蟲會(huì)肆虐，樹木

6、毀于一旦？ 3.人為因素對(duì)于物種多樣性的影響如何？,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。生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往起很大的影響。,3、協(xié)調(diào)與平衡原理,理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡,我國(guó)西北地區(qū)一些地區(qū)常年降雨量小于450mm，是只適宜種植灌木和草的地區(qū)，但卻被政策硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，以致到處都是“楊家將”。生態(tài)上的不適應(yīng)使許多地方的楊樹長(zhǎng)成半死不活的“小老頭”，遠(yuǎn)不如當(dāng)?shù)貥浞N的生態(tài)適應(yīng)性，結(jié)果防護(hù)林成了衰敗的“灰色長(zhǎng)城”。,處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力。環(huán)境承載力又稱環(huán)境容納量是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量。,實(shí)例1：

7、 西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量。針對(duì)過度放牧問題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。 實(shí)例2：山區(qū)農(nóng)民常年放養(yǎng)豬超量放置，導(dǎo)致當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染嚴(yán)重，水質(zhì)破壞。,4、整體性原理,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，要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。,人類處在一個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合而成的系統(tǒng)中。,例：林業(yè)工程建設(shè)中的問題,理論基礎(chǔ)：社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng),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)到改善系統(tǒng)功能的目的。,理論

8、基礎(chǔ)：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理,系統(tǒng)整體性原理 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+12”。,理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和,例如： 豆科作物和固氮菌的共生。固氮菌為豆科作物提供能量和其他營(yíng)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(zhǎng)；當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長(zhǎng)都要受到損害。 珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力，得益于珊瑚蟲和藻類組成的高效的植物動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。通常情況下，失去了共生藻類的珊瑚蟲會(huì)因?yàn)樗劳龆鴮?dǎo)致珊瑚礁逐漸“白化”，失去其鮮艷的色彩，生物多樣性也將銳減，從而造

9、成系統(tǒng)的崩潰。,1有一山區(qū)由于開采露天小鐵礦等活動(dòng)，自然生態(tài)系統(tǒng)完全被破壞，成為一片廢墟，為盡快使該山區(qū)恢復(fù)到原有自然生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)，應(yīng)采取的最好措施是在這片廢墟上( ) A回填土壤，引進(jìn)多種外來物種，重建新的生態(tài)系統(tǒng) B撤出人類全部活動(dòng)，實(shí)行全面封閉，等待自然恢復(fù) C回填土壤，栽培當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)農(nóng)作物，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn) D回填土壤，栽種多種當(dāng)?shù)卦械闹参?，?shí)行封山育林,課堂練習(xí),D,2.我國(guó)西北土地沙化和鹽漬化非常嚴(yán)重，原因有多種，其中一個(gè)主要原因是超載放牧導(dǎo)致草地退化。試分析上述事實(shí)主要違背了生態(tài)工程的什么原理（ ） A系統(tǒng)整體性原理 B協(xié)調(diào)與平衡原理 C物種多樣性原理 D整體 性原理,B,3某些地區(qū)出現(xiàn)“前面造林 ，后面砍林”的現(xiàn)象，是因?yàn)榘l(fā)展中哪一原理失調(diào)造成的( ) A協(xié)調(diào)與平衡原理 B整體性