《生态工程的基本原理》课件.ppt

1、五十年代淘米洗菜五十年代淘米洗菜六十年代洗衣灌溉六十年代洗衣灌溉七十年代水质变坏七十年代水质变坏八十年代鱼虾绝代八十年代鱼虾绝代九十年代拉稀生颤九十年代拉稀生颤弍一世纪咱们咋办弍一世纪咱们咋办 干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的 ，幼苗的上方是蔚蓝的地球，地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。你觉得本专题题图有什么寓意你觉得本专题题图有什么寓意?生态环境生态环境生态生态 人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境系统设

2、计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。人类社会和自然环境的和谐发展。一、一、生态工程的概念生态工程的概念理论基础？理论基础？生态学和系统学生态学和系统学技术手段？技术手段？通过系统设计、调控和技术组装通过系统设计、调控和技术组装操作过程？操作过程？对已被破坏的生态环境进行修复、对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改

3、善，并提高生态统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。系统的生产力。最终目的？最终目的？促进人类社会和自然环境的和谐发展。促进人类社会和自然环境的和谐发展。阅读阅读 P106 科技探索之路科技探索之路 生态工程的兴起生态工程的兴起思考思考：从以往的历史看，从以往的历史看，经济发展经济发展和和环境污染环境污染有什么关系？他们之间的矛盾是否就是不可有什么关系？他们之间的矛盾是否就是不可调和的呢？调和的呢？“可持续发展可持续发展”的内涵的内涵:(Sustainable Development)经济发展不仅要满足当代人的需要，还要经济发展不仅要满足当代人的需要，还要不危害后代人发展能力，即经济和环

4、境协不危害后代人发展能力，即经济和环境协调发展。调发展。二、生态工程建设二、生态工程建设 遵循自然界遵循自然界 的规律，充分发的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止挥资源的生产潜力，防止 ，达，达到到 和和 的同步发展。的同步发展。与传统的工程相比，生态工与传统的工程相比，生态工程是一类程是一类 的工程体系。的工程体系。环境污染环境污染物质循环物质循环经济效益经济效益生态效益生态效益2、特点：、特点：1、目的：、目的：少消耗少消耗、多效益多效益、可持续可持续三、关注生态工程的建设：三、关注生态工程的建设：传统经济模式带来的问题探讨传统经济模式带来的问题探讨：资料资料1：1998年长江洪水泛滥年长

5、江洪水泛滥图片图片资料资料数据数据资料资料问题问题探讨探讨资料资料2：“石油农业石油农业”对我国的影响对我国的影响图片图片资料资料问题问题探讨探讨1、导致、导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。的湖泊面积急剧减少。直接原因直接原因：1998年的罕见降雨。但年的罕见降雨。但这也与全球温室气体

6、排放量增加而这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。导致的温度升高、气候异常有关。2、洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问、洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？题？传统的经济发展模式不注重生态环境的传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，保护，没有考虑生态成本，经济的发展以经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价巨大的生态环境破坏为代价。3、可以采取什么措施解决长江洪水泛滥的问题？、可以采取什么措施解决长江洪水泛滥的问题？以以生物措施生物措施为主，结合工程措施，提为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；高森林覆盖率；“退耕还湖退耕还湖”和改革不合和改革不合

7、理耕作方式等。理耕作方式等。传统经济模式带来的问题探讨传统经济模式带来的问题探讨：“石油农业石油农业”对我国的影响对我国的影响1、你对、你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？石油农业石油农业:是指大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。理解：a它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。b优点:由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，c缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。2 2、农业生产活动对人体健

8、康以及环境造成危、农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例害的实例 世界上影响较大的有蓝婴病。1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10 mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地施肥。对环境造成危害的污染物，对环境造成危害的污染物，采用一定采用一定的措施和技术，就能够

9、进行回收和循环的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，利用，这样不但能够减少环境污染，而这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。因此说污染物是放错了地方没的浪费。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。有被利用的资源。3、如何理解、如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资源”这句话？这句话？在不同的国家有不同的改进措施。例如，在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需

10、要适量需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。实现物质的多级利用，等等。一方面要不断一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。4、石油农业的生产模式应当怎样改进？、石油农业的生产模式应当怎样改进？传统经济发展模式：传统经济发展模式：“石油农业石油农业”大量使用化肥

11、、农药、机械的农业生大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式产方式 传统经济发展模式弊端：不注重生传统经济发展模式弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，态环境的保护，没有考虑成本，经济经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价的发展以巨大的生态环境破坏为代价传统的经济发展传统的经济发展总结：总结：传统经济模式传统经济模式(“(“石油农业石油农业”的生产模式）的生产模式）生态经济模式生态经济模式 主要是通过实行主要是通过实行“循环经济循环经济”原则，原则，使一个系统产生出的使一个系统产生出的污染物污染物，能够成为本，能够成为本系统或者另一个系统的系统或者另一个系统的生产原料生产原料，从而实，从而实现

12、废弃物的资源化，而实现循环经济最重现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是要的手段之一就是生态工程。生态工程。1、概念：、概念：四、生态经济四、生态经济 模式：实现模式：实现原料原料产品产品原料原料产品产品的的生产体系，实现废物的资源化生产体系，实现废物的资源化 实现生态经济的最重要手段之一：实现生态经济的最重要手段之一：生态工程生态工程 生态经济的实质：生态经济的实质：能够满足我们的需求能够满足我们的需求而又不会危及子孙后代满足其需要而又不会危及子孙后代满足其需要2、生态经济、生态经济试比较传统经济与生态经济的不同。试比较传统经济与生态经济的不同。传统经济是大量使用化肥、农药、机

13、械的传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。发展以巨大的生态环境破坏为代价。生态经济实现了原料生态经济实现了原料产品产品原料原料产品产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。传统经济传统经济生态经济生态经济基本原理生产模式调节机制与环境的关系生物的多样性工程学生态学、工程学大量使用化肥、农药、机械等实现了废弃物的资源化人为调控人为辅助下的自我调节破坏环境协调得到保护减少五、生态工程的基本原理五、生态工程的基本原理1、物质循环再生原理、物质

14、循环再生原理2、物种多样性原理、物种多样性原理3、协调与平衡原理、协调与平衡原理4、整体性原理、整体性原理5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理1、物质循环再生原理、物质循环再生原理 理论基础是：理论基础是：必修课中学习过的生态系统的物质循环必修课中学习过的生态系统的物质循环 原理具体内容：原理具体内容：物质能够在各类生态系统中物质能够在各类生态系统中,进行区域小循环和全球进行区域小循环和全球物质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用物质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。之不竭的效果。生物群落 组成生物体的C、H、O、N、P、S基本元素反复循环

15、 无机环境意义：避免环境污染及其对生意义：避免环境污染及其对生态系统的稳定和发展的影响态系统的稳定和发展的影响.是我国古代传统农业的辉煌成就是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。动的一种模式。实例：无废弃实例：无废弃物农业物农业1、种植能够固氮的豆科作物、种植能够固氮的豆科作物2、堆肥和沤肥，改善土壤结构、堆肥和沤肥，改善土壤结构4、实现了土壤养分如氮、磷、钾、实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用及微量元素的循环利用3、培育了土壤微生物、培育了土壤微生物 堆肥和沤肥都是利用植物残落物，如秸堆肥和沤肥都是利用植物残落物，如秸杆

16、、树叶、杂草、植物性垃圾以及其他废杆、树叶、杂草、植物性垃圾以及其他废物为主要原料，加进人粪尿或牲畜粪尿进物为主要原料，加进人粪尿或牲畜粪尿进行堆积和沤制而成。堆肥的堆制要为微生行堆积和沤制而成。堆肥的堆制要为微生物创造好氧分解的条件，发酵温度较高。物创造好氧分解的条件，发酵温度较高。沤肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，发沤肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，发酵温度低。酵温度低。1、为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨、为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？树会毁于一旦？纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的

17、天敌，而成片单一的短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。林的毁坏。资料分析资料分析 为什么珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海为什么珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？中，保持着很高的生物多样性？资料分析资料分析 珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。分利用了珊瑚礁生态系统的环境。2、从上面正面和反面的实

18、例，你能得出怎样的、从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？资料分析讨论：资料分析讨论：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。坏有人为因素，而且往往作用巨大。2、物种多样性原理：、物种多样性原理：理论基础：理论基础：生态系统的稳定性生态系统的稳定性原理具体内容：原理具体内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性

19、（即生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的（即生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的能力）。能力）。生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种机生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件；会和条件；众多的生物通过食物链关系相互依存，就可以在有限的众多的生物通过食物链关系相互依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统

20、生产力。力。实例实例：“三北三北”的防护林建设中的单纯林问题、珊瑚的防护林建设中的单纯林问题、珊瑚礁生态系统的生物多样性问题礁生态系统的生物多样性问题抵抗力很强抵抗力很强抵抗力较弱抵抗力较弱意义：意义：避免系统结构或功能的失衡避免系统结构或功能的失衡应用：应用：物种多样性原理要求我们在生态工程物种多样性原理要求我们在生态工程设计和建设时物种多样性程度高，生态系统设计和建设时物种多样性程度高，生态系统稳定性高稳定性高,以保持生态平衡以保持生态平衡资料分析讨论：资料分析讨论：水葫芦泛滥对生态水葫芦泛滥对生态系统造成影响系统造成影响3、协调与平衡原理：、协调与平衡原理：理论基础：理论基础：生物与环境

21、的协调与平衡生物与环境的协调与平衡原理具体内容：原理具体内容：要处理好生物与环境的协调与平衡，需要处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。要考虑环境承载力。环境承载力（又称环境容纳量）是指某环境承载力（又称环境容纳量）是指某种环境所能养活的生物种群的数量。种环境所能养活的生物种群的数量。意义：意义：避免生态系统的失衡和破坏避免生态系统的失衡和破坏实例：实例：太湖富营养化问题、西北一些地太湖富营养化问题、西北一些地区的防护林问题区的防护林问题抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。耐盐碱力较强的沙枣等植物。畜牧养殖应该注意：畜牧养殖应该注意：牲

22、畜量不超过草地承载量牲畜量不超过草地承载量讨论：讨论：从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？4、整体性原理、整体性原理理论基础：理论基础：指社会指社会-经济经济-自然复合系统自然复合系统生产生产 成本成本消费消费效益效益经济系统经济系统植物植物动物动物微生物微生物非生物的因素非生物的因素自然系统自然系统政策政策管管理理科科学学文文化化社会系统社会系统原理具体内容：

23、原理具体内容：进行生态工程建设时，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还不但要考虑到自然生态系统的规律，还需要考虑经济和社会系统的影响力。三需要考虑经济和社会系统的影响力。三者结合才能在生态工程设计和建设中取者结合才能在生态工程设计和建设中取得成果。得成果。意义：意义：只有应用整体性原理只有应用整体性原理,才能统一协才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定衡和稳定实实例：例：林业工程建设中的问题林业工程建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题一方

24、面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题此外社会习惯、法律制度等也都对生此外社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有重要影响。态工程建设有重要影响。5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1）系统的结构决定功能原理系统的结构决定功能原理原理具体内容：原理具体内容：生态工程需要考虑系统内生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。结构，达到改善系统功能的目的。分布式优于集中式和环式分布式优于集中式和环式 桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种

25、典型的水陆物质和能量交换型生态工程。乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。思考与探究思考与探究3意义及运用：意义及运用：通通过改善和优化生态过改善和优化生态系统的结构来改善系统的结构来改善系统功能系统功能实例：实例：桑基鱼塘模式桑基鱼塘模式思考与探究思考与探究33、桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的、桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，桑基鱼塘系统中物质和

26、能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶用于喂能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可以促进鱼的生长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的以促进鱼的生长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的排泄物也进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机排泄物也进入鱼塘；鱼的排泄物及

27、其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合符合“无废弃农业无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图下图。流动示意图下图。图：桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图图：桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图（2）系统整体性原理）系统整体性原理 你能举出系统整体功能系统整体功能大于部分之和的大

28、于部分之和的例子例子吗吗?原理具体内容：原理具体内容：系统各组分之间系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。珊瑚礁珊瑚礁“白化白化”豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释：试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释：1、畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量、畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量2、使用堆肥和沤肥法实现生态农业、使用堆肥和沤肥法实现生态农业3、广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害、广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。挥了控制害虫的作用。4、针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，、针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。物质循环再生原理物质循环再生原理物种多样性原理物种多样性原理协调与平衡原理协调与平衡原理整体性原理整体性原理