1、第一节生态工程及其原理课1优选第一节生态工程及其原理课2水资源危机水资源危机34砍伐树木砍伐树木，破坏生态系统，破坏生态系统，导致森林减少，水土流失。导致森林减少，水土流失。毁林开荒毁林开荒泥石流泥石流泥石流泥石流森林破坏森林破坏5土地资源丧失土地资源丧失6沙尘暴7能源危机能源危机8环境污染环境污染910为减缓和防止自然生态系统为减缓和防止自然生态系统的退化，人们希望通过生态的退化，人们希望通过生态工程建设，寻求解决环境危工程建设，寻求解决环境危机的对策，修复或重建受损机的对策，修复或重建受损的生态系统！的生态系统！111213一、生态工程的概念一、生态工程的概念 生态工程是指应用生态系统中物
2、种共生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统分析的最优化方法协调原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。产工艺系统。根本目标：在促进自然界良性循环根本目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到力，防治环境污染，达到生态效益、生态效益、经济效益、社会效益经济效益、社会效益的同步发展。的同步发展。14资料资料1 1：19981998年夏季，长江流域经历了百年夏季，长江流域经历了百年不遇的
3、特大洪灾。加上其他地区水灾，年不遇的特大洪灾。加上其他地区水灾，19981998年全国受灾人数上亿，近年全国受灾人数上亿，近500500万所房万所房屋倒塌，屋倒塌，20002000多万公顷的土地被淹，直接多万公顷的土地被淹，直接经济损失达经济损失达16001600多亿元人民币。多亿元人民币。15热带雨林动植物种类繁多牧草蝗虫食虫鸟狐狸B原料一产品一废料一产品意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?根本原因：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；1、种植能够固氮的豆科作物理论基础：分布式优于集中式和环式你能举
4、出系统整体功能大于部分之和的例子吗?意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。（1）系统的结构决定功能原理意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响根本原因：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；理论基础：系统整体功能大于部分之和(1+12)你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?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。系统各组分之间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“1+12”。
5、生物与环境的协调与平衡氧化塘法：一个连续处理废水的生物循环过程，_具有净化污水、污水资源化。161.1.导致导致19981998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：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土根本原因：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；中游围保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。剧减少。直接原因：直接原因：19981998年度的罕见降雨。但这也与全球温室年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而
6、导致的温度升高、气候异常有关。气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。2.2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有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，经济的发展以巨大的生态环境破坏为考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。代价。17思考与探究：思考与探究：桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一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带的水乡，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生
7、态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。径。桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联桑基鱼塘系统中物质和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，系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。随着食物链的延伸逐级递减。18 桑基鱼塘是将低洼桑基鱼塘是将低洼地挖深变成水塘，地挖深变成水塘，挖出的泥堆放在水挖出的泥堆放在水塘的四周为地基，塘的四周为地基，基上种桑，塘中养基上种桑，塘中养鱼，桑叶用来喂蚕，鱼，桑叶用来喂蚕，蚕砂（屎）用以饲蚕砂（屎）用以饲鱼，而鱼塘中的塘鱼，而鱼塘中的塘泥又取上来作桑树泥又取上来作桑树的肥料。通过这样的肥料。通过这样的循环
8、利用，取得的循环利用，取得了了“两利俱全，十两利俱全，十倍禾稼倍禾稼”的经济效的经济效益，这便是桑基鱼益，这便是桑基鱼塘。塘。1920内容：物质能够在各类生态系统中，进内容：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。尽、用之不竭的效果。1.1.物质循环再生原理物质循环再生原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理意义：可避免环境污染及其对系统稳定意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。和发展的影响。21无废弃物农业无废弃物农业二
9、、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理饲料与垫料饲料与垫料人类食品人类食品作物残留作物残留人类人类食品食品人粪尿人粪尿N、P、K等等22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。无废弃物农业无废弃物农业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、堆肥和沤肥,改善土壤结构改善土壤结构4、实现了土壤养分如氮、磷、实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用钾及微量元素的循环利用堆肥的堆制要为微生物创堆肥的堆制要为微生物创造好氧分解的条件，发酵造好氧分解的条件，发
10、酵温度较高。沤肥多在水下温度较高。沤肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，沤制，以厌氧分解为主，发酵温度低。发酵温度低。3、培育了土壤微生物、培育了土壤微生物232.2.物种共生原理物种共生原理二、生态工程二、生态工程所遵循所遵循的基本原理的基本原理自然界中任何一种生物都不能离开其他自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括然界中生物之间长期进化的结果，包括互利共生、竞争等多种关系。互利共生、竞争等多种关系。243.3.生态位原理生态位原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理在生态工程中
11、，在生态工程中，合理利用生态合理利用生态位原理，可以位原理，可以构建一个具有构建一个具有多层次、多种多层次、多种群的稳定而高群的稳定而高效的生态系统。效的生态系统。25内容：一般而言，物种繁多而复杂的生内容：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。态系统具有较高的抵抗力稳定性。4.4.物种多样性原理物种多样性原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理热带雨林热带雨林动植物种类繁多动植物种类繁多26遇虫害而死的樟子松结构单一的人工松林容易遭遇虫害结构单一的人工松林容易遭遇虫害2728沤肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，发酵温度低。意义：生物数量不超过环境承载力，
12、可避免系统的失衡和破坏系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式理论基础：生物与环境的协调与平衡牲畜量不超过草地承载量试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。理论基础：系统整体功能大于部分之和(1+12)根本原因：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；生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。加上其他地区水灾，1998年全国受灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。生物数量不超过环境承载力，可避免
13、系统的失衡和破坏B协调与平衡原理A物质循环再生原理二、生态工程所遵循的基本原理A物质循环再生原理意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏系统整体性原理：整体大于部分热带雨林动植物种类繁多3生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态工程的哪一原理（）二、生态工程所遵循的基本原理与该做法关系最密切的生态工程原理是5 5、食物链原理、食物链原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理自然界中复杂的食物关系对生态系统的自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要的作用，是实现生态系统稳态具有重要的作用，是实现生态系统中物质循环、能量流动、信息传递的基中物质循环、能量流动
14、、信息传递的基础，也是物种共生原理的基础。础，也是物种共生原理的基础。29牧草蝗虫食虫鸟狐狸田鼠蛇老鹰生态系统生态系统A生态系统生态系统B牧草蝗虫食虫鸟狐狸 青虫 麻雀 老鹰5、食物链原理、食物链原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理 田鼠 蛇306 6、协调与平衡原理、协调与平衡原理 理论基础：生物与环境的协调与平衡理论基础：生物与环境的协调与平衡二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理水葫芦泛滥对生态系统造成影响水葫芦泛滥对生态系统造成影响意义：生意义：生物数量不物数量不超过环境超过环境承载力，承载力，可避免系可避免系统的失衡统的失衡和破坏和破坏必须考
15、虑环境承载力必须考虑环境承载力（环境容纳量），以及（环境容纳量），以及生物与环境的适应生物与环境的适应31 西北地区年降雨量西北地区年降雨量450nm450nm，只适宜种植灌，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，木的杨树，“杨家将杨家将”因为不适应长成了因为不适应长成了“小老头小老头”，防护林变成了残败的，防护林变成了残败的“灰色灰色长城长城”。32从协调与平衡原理出发，想一想，如果从协调与平衡原理出发，想一想，如果在我国西北地区发展畜牧养殖业，你认在我国西北地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？为应该注意什么问题？思考讨论：思考
16、讨论：西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。方，人工种植牧草，增加牧草产量。33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：牲畜量不超过草地承载牲畜量不超过草地承载量量 从协调与平衡原理出发
17、，想一想，在我国西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？如果在该地区发展畜牧养殖业，你的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？认为应该注意什么问题？347 7、整体性原理、整体性原理内容：内容：整体指社会整体指社会-经济经济-自然复合自然复合成的巨大系统成的巨大系统二、生态工程所遵循的原理二、生态工程所遵循的原理358 8、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理理论基础：分布式优于
18、集中式和环式理论基础：分布式优于集中式和环式36意义：改变和优化系统结构以改善功能意义：改变和优化系统结构以改善功能实例：桑基鱼塘实例：桑基鱼塘37（2 2）系统整体性原理）系统整体性原理二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理8 8、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理理论基础：系统整体功能大于部分之和理论基础：系统整体功能大于部分之和(1+12)(1+12)388 8、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（2 2）系统整体性原理）系统整体性原理 你能举出系统整体功系统整体功能大于部分之和的能大于部分之和的例子例子吗吗?系统各组分之间要有适系统各组分之间要有适当的比例关系
19、，只有这样才当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和现总体功能大于各部分之和的效果，即的效果，即“1+12”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 392某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的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。第一节生态工程及其原理课2某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的C协调与平衡原理 D工程学原理田鼠 蛇试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。沤
20、肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，发酵温度低。洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要的作用，是实现生态系统中物质循环、能量流动、信息传递的基础，也是物种共生原理的基础。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。7单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（）热带雨林动植物种类繁多1、种植能够固氮的豆科作物西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，“杨家将”因为不适应长成了“小老头”，防护林变成了残败的“灰色长城”。2、堆肥和沤肥,改善土壤结构意义：生物数
21、量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏40404141项目项目理论基础理论基础意义意义实例实例物质循环再物质循环再生原理生原理物质循环物质循环可避免环境污染可避免环境污染及其对系统稳定及其对系统稳定和发展的影响和发展的影响无废弃物农业无废弃物农业物种多样性物种多样性原理原理生态系统的稳生态系统的稳定性定性生物多样性程度生物多样性程度高，可提高系统高，可提高系统的抵抗力稳定性的抵抗力稳定性“三北三北”防护林防护林建设中的单纯林建设中的单纯林问题，问题，珊瑚礁生态系统珊瑚礁生态系统的生物多样性问的生物多样性问题题协调与平衡协调与平衡原理原理
22、生物与环境的生物与环境的协调与平衡协调与平衡生物数量不超过生物数量不超过环境承载力，可环境承载力，可避免系统的失衡避免系统的失衡和破坏和破坏太湖富营养化问太湖富营养化问题题42项目项目理论基础理论基础意义意义实例实例整体整体性原性原理理社会、经济、自然社会、经济、自然复合系统复合系统统一协调各统一协调各种关系，保种关系，保障系统的平障系统的平衡与稳定衡与稳定林业建设中自林业建设中自然系统与社会、然系统与社会、经济系统的关经济系统的关系问题系问题系统系统学和学和工程工程学原学原理理系统的结构决定功系统的结构决定功能原理：分布式优能原理：分布式优于集中式和环式于集中式和环式改变和优化改变和优化系统
23、的结构系统的结构以改善功能以改善功能桑基鱼塘桑基鱼塘系统整体性原理：系统整体性原理：整体大于部分整体大于部分保持很高的保持很高的系统生产力系统生产力珊瑚礁藻类和珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系珊瑚虫的关系431.1.依据：依据：_和和_的基本原理。的基本原理。2.2.方法：方法：(1)(1)通过通过“相接相接”的方法建立新的的方法建立新的_网络，促进物质的良性循环；网络，促进物质的良性循环；(2)(2)通过通过“加环加环”的方法在的方法在_中增加中增加一些环节一些环节,充分利用尚未利用的充分利用尚未利用的_ _,_ _,发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。生态学
24、生态学工程学工程学互利共生互利共生食物链食物链(网网)物质和能量物质和能量三、生态工程的设计三、生态工程的设计44生态工程设计中生态工程设计中“相接相接”示意图示意图45人人食用菌食用菌蛆蛹蛆蛹家畜家畜农作物农作物玉米玉米木糖醇木糖醇玉米玉米芯芯残余残余物物残余残余物物饲料饲料粪便粪便生态工程中食物链的一生态工程中食物链的一种种“加环加环”示意图示意图促进物质循环再生典型实例促进物质循环再生典型实例加环加环意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响 463.3.实例：生物氧化塘实例：生物氧化塘生物氧化塘是利用生物氧化塘是利用_等生等生物之间
25、的物之间的_作用处理污水的一种作用处理污水的一种典型生态系统。典型生态系统。藻类和细菌藻类和细菌协同协同三、生态工程的设计三、生态工程的设计47.在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。反应，分解废水中的有机物。.多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化。用，还可使污水资源化。4849氧化塘法：一个连续处理废水的生氧化塘法：一个连续处理
26、废水的生物循环过程，物循环过程，_具有具有净化污水、污水资源化。净化污水、污水资源化。工艺流程：工艺流程：多功能生物氧化塘多功能生物氧化塘50巩固练习：巩固练习：1 1无废料生产体系是指（无废料生产体系是指（）A A废料一产品废料一产品 B B原料一产品一废料一产品原料一产品一废料一产品 C C原料一产品一原料一产品原料一产品一原料一产品 D D原料一产品一废料原料一产品一废料2 2某些地区出现某些地区出现“前面造林，后面砍林前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的的 A A协调与平衡原理协调与平衡原理 B B整体性原理整体性原理 C C系
27、统结构决定功能原理系统结构决定功能原理 D D系统整体性原理系统整体性原理CB513 3生物数量超过了环境的承载力后，生物数量超过了环境的承载力后，就会破坏生态工程的哪一原理（就会破坏生态工程的哪一原理（）A A整体性原理整体性原理 B B系统性原理系统性原理 C C协调与平衡原理协调与平衡原理 D D工程学原理工程学原理C4 4珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力，其原理是（生态系统的生产力，其原理是（）A A系统结构决定功能原理系统结构决定功能原理 B B整体性原理整体性原理 C C系统整体性原理系统整体性原理 D D协调与平衡原理协调与平衡原理C5
28、25 5下列结构示意图能体现系统学和工下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是（程学原理的是（）D537单一的人工林比天然混合林的稳定单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（）态工程的什么原理（）A物质循环再生原理物质循环再生原理 B协调与平衡原理协调与平衡原理 C物种多样性原理物种多样性原理 D系统整理性原理系统整理性原理6实现循环经济的最重要的手段之一是实现循环经济的最重要的手段之一是 A大力发展大力发展“石油农业石油农业”B生态工生态工程程 C清除污染物清除污染物 D禁止产出污染物禁止产出污染物548 8城市生
29、活垃圾要做到分类、回收、城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用。与该做法利用，实现废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原理是关系最密切的生态工程原理是A A物种多样性原理物种多样性原理 B B整体性原理整体性原理C C物质循环再生原理物质循环再生原理 D D系统学原理系统学原理9 9协调与平衡原理主要指（协调与平衡原理主要指（）A A生物与环境的适应及环境对生物的承载力生物与环境的适应及环境对生物的承载力B B系统各组分之间要有适当的比例关系系统各组分之间要有适当的比例关系C C自然系统、经济系统、社会系统协调统一自然系统、经济系统、社会系统协调统一D D物质循环和能量
30、流动协调统一物质循环和能量流动协调统一5510.10.人类设计生态工程的根本目标是（人类设计生态工程的根本目标是（）A A促进自然界良性循环的前提下，达到生促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展态效益与经济效益的同步发展 B B促进自然界良性循环的前提下，防治环促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益境污染，提高经济效益 C C防治环境污染，达到生态效益与经济效防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展益的同步发展 D D促进自然界良性循环的前提下，充分发促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益、经济效益与社会效益的同步发展效益、经济效益与社会效益的同步发展5611.11.我国西北土地沙化和盐渍化非常严我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理事实主要违背了生态工程的什么原理（）A A系统整体性原理系统整体性原理 B B协调与平衡原理协调与平衡原理 C C物种多样性原理物种多样性原理 D D整体性原理整体性原理57
