1、第五章 生態工程第五章 生態工程本專題題圖寓意?本專題題圖寓意?干裂的土地，赤紅的荒山，意味著不斷惡化的 ，幼苗的上方是蔚藍的地球，地球似乎化作一滴甘露，滋潤著大地；幼苗又可寓意為 工程，雖然柔弱，卻頑強地支撐著地球；地球和幼苗組合和諧，象征著希望。生態環境生態境情設創干裂的土地，赤紅的荒山，意味著不斷惡化的 20世紀60年代以來，全球經濟進入快速增長階段。經濟的迅猛發展，技術的革新使人們的生活水平大大提高，但是其負面影響也越來越嚴重。在發達國家，主要表現為：工業化和高度集約化的農業經營所帶來的種種環境污染和過量耗費不可更新資源問題。在發展中國家，表現為人口的快速增長，資源的過度開發、毀損和低

2、效利用，以及由此而引起的環境污染問題。問題境情設創20世紀60年代以來，全球經濟進入快速增長階段。經濟的迅猛發傳統的解決問題的思維方式是就事論事，期望通過開發利用若干單一的環境改造技術，快速解決遇到的每一個環境污染問題。但這種割裂式思維的結果往往僅是污染物在不同地區間的轉移，不能徹底解決問題。美國等國家曾經提出實現污染物的“零排放”的對策，但是由于多種原因，迄今未能做到。發達國家的學者還提出，通過限制生產，限制發展的途徑來減少污染，也是不可取的。1987年，以挪威前首相布倫特蘭夫人為主席的聯合國環境與發展委員會在給聯合國的報告我們共同的未來中提出“可持續發展”的戰略思想。解決生態工程的興起傳統

3、的解決問題的思維方式是就事論事，期望通過開發利用若干單一習學主自任務：閱讀教材第105頁生態工程時間：2分鐘問題：1、試說出生態工程的概念:2、總結出生態工程的理論、技術手段、操作過程、最終目的:習學主自任務：閱讀教材第105頁生態工程1、試說出生態工程的 人類應用 等學科的基本原理和方法，通過 ，對已破壞的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力，從而生態學和系統學系統設計、調控和技術組裝促進人類社會和自然環境和諧發展一、生態工程的概念: P105納歸題問 人類應用 生態工程概念突破理論基礎生態學和系統學技術手段通過系統設計、調控和技術組裝操

4、作過程對已被破壞的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力最終目的促進人類社會和自然環境的和諧發展 生態工程概念突破理論基礎生態學和系統學技術手段通過系統設計第一節 生態工程的基本原理第一節 生態工程的基本原理生態工程建設目的：遵循自然界物質循環的規律，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。與傳統的工程相比，生態工程是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系。生態工程優點：納歸題問生態工程建設目的：遵循自然界物質循環的規律，充分發揮資源的生一、關注生態工程建設1.分析傳統經濟模式帶來哪些問題？2.什么是傳統經濟3.

5、什么是生態經濟？習學主自任務：閱讀教材第107-108頁資料分析時間：2分鐘問題：一、關注生態工程建設1.分析傳統經濟模式帶來哪些問題？習學主資料分析資料1： 1998年夏季，長江流域經歷了自1954年以來的最大洪災。加上其他地區水災，1998年全國受災人數上億，近500萬所房屋倒塌，2000多萬公頃的土地被淹，直接經濟損失達1600多億元人民幣。納歸題問資料分析資料1：納歸題問高中生物生態工程的基本原理課件5討論:1.導致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊

6、面積急劇減少。直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。解決措施：我國政府提出的“積極營造長江中上游水源涵養林和水土保持林”計劃，即以生物措施為主，結合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。在進行生態工程建設時，要考慮到怎樣解決農村（尤其是湖區或山區的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農民的經濟收入。討論:1.導致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？解決措2.洪災的發生反映出經濟發展模式存在什么問題？傳統的經濟發展模式不注重生態環境的保護，沒有考慮生態成本，經濟的發展以巨大的生態環境破壞為代價。納歸題問2.洪災

7、的發生反映出經濟發展模式存在什么問題？傳統的經濟發展資料2：我國是農業大國，人均土地、水等資源占有量遠低于世界平均水平。雖然我國用占世界10%的耕地養活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油農業”模式的影響，加上人口壓力以及缺乏生態環境意識，所造成的資源破壞和農業環境污染，已經對社會的可持續發展造成很大障礙資料2：我國是農業大國，人均土地、水等資源占有量遠低于世界平高中生物生態工程的基本原理課件51.你對“石油農業”是如何理解的？ “石油農業”大量使用化肥、農藥和機械的生產方式，因對石油等能源有高度的依賴性而得名。理解：a它把農業生產這一復雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學過程。b優

8、點:由于其投入高，產出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，c缺點：它所產生的廢棄物和有害物質的數量很龐大，大大削弱了農業生態系統的穩定性和持續生產力，并造成日益嚴重的農產品污染和環境污染等問題。資料分析2問題討論1.你對“石油農業”是如何理解的？ “石油農業”大量使用化肥2. 你能舉出一些農業生產活動對人體健康以及環境造成危害的實例嗎？ 除日常生活中能夠發現的實例外，農業活動對環境和人類健康造成危害的實例中，世界上影響較大的有藍嬰病。1973年，美國內布拉斯加州首次出現幼兒高鐵血紅蛋白癥（藍嬰病）。其原因是飲用水中硝酸鹽含量超過10 mg/L，這時過多的硝酸鹽會與紅細胞中的

9、血色素結合，形成高鐵血紅蛋白。高鐵血紅蛋白不能為細胞和組織運輸足夠的氧。患兒的臨床癥狀是在口、手或腳等部位出現時斷時續的藍色或淡紫色，呼吸困難、腹瀉、嘔吐、抽搐，嚴重的會失去知覺，甚至死亡。硝酸鹽來源于點源污染，如下水道、畜禽養殖場等，或非點源污染，如對農田、公園、草地等的施肥。 P108資料分析2問題討論2. 你能舉出一些農業生產活動對人體健康以及環境造成危害的實3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？ 對環境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術，就能夠進行回收和循環利用，這樣不但能夠減少環境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養分就可

10、以進行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方沒有被利用的資源。 P108資料分析2問題討論3.如何理解“污染物是放錯地方的資源”這句話？ 4.石油農業的生產模式應當怎樣改進？ 在不同的國家有不同的改進措施。例如，在我國，人多地少，應該大力發展生態農業。實施的具體措施包括：可以根據田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進行再利用，實現物質的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的產出水平；另一方面要減少農業活動對環境的污染，促進社會的可持續發展。 P108資料分析2問題討論4.石油農業的生產模式應當怎樣改進？ 在不同傳統經濟

11、模式： 毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本，并造成環境污染。納歸題問傳統經濟模式： 毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我 主要是通過實行“ ”原則，使一個系統產生出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的 ，從而實現廢棄物的資源化，而實現循環經濟最重要的手段之一是 。生態經濟 循環經濟 生產原料 生態工程 主要是通過實行“ 生態工程是人類學習自然生態系統“智慧”的結晶，是生態學、工程學、系統學、經濟學等學科交叉而產生的新興學科。 生態工程主要由生物種群、生物群落和生態系統構成。生態工程的構建和運行主要依據是生態學的基本原理。二、生態工程所遵循的基本原理 生態工程是

12、人類學習自然生態系統“智慧”的結晶，生態工程都遵循哪些基本原理？習學主自任務：閱讀教材第109-113頁時間：5分鐘問題：生態工程都遵循哪些基本原理？習學主自任務：閱讀教材第109-1、物質循環再生原理理論基礎:物質循環 地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁衍和發展，奧秘就在于物質能夠在各類生態系統中，進行區域小循環和全球地質大循環，循環往復，分層分級利用，從而達到取之不盡，用之不竭的效果。納歸題問1、物質循環再生原理理論基礎:物質循環 地球以有限的空間和資無廢棄物農業我國古代傳統農業的輝煌成就之一，是生態工程最早和最生動的一種模式。無廢棄物農業我國古代傳統農業的輝煌成就之一，

13、是生態工程最無廢棄物農業-通過積極種植能夠固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有機物質，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農產品加工過程中的廢棄物等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉變為有機肥料，施用到農田中，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。無廢棄物農業-通過積極種植能夠固氮的豆科作物，以及收集2、物種多樣性原理單一的樟子松林被松毛蟲害死食物鏈短而單調，缺少松毛蟲、天牛的天敵。理論基礎：生態系統的穩定性2、物種多樣性原理單一的樟子松林被松毛蟲害死食物鏈短而單調，生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很好生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很

14、好 純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調，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，因而會導致了樹林的毀壞。 珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態系統的環境。例如，氮、磷等養分就能夠在該區生物體間充分地循環利用而很少流出系統外。P110資料分析問題討論提示 純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調，缺2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？ 只有保持生態系統較高的生物多樣性，才能保證生態系統的穩定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且

15、往往作用巨大。2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多3、協調與平衡原理由于周邊城市、工業和農田的排水中氮、磷的濃度較高，使太湖水體中的水葫蘆和藻類瘋長理論基礎：生物與環境的協調與平衡3、協調與平衡原理由于周邊城市、工業和農田的排水中氮、磷的濃 西北地區年降雨量450nm，只適宜種植灌木和草的地區，卻被硬性規定種植屬于喬木的楊樹，“楊家將”因為不適應長成了“小老頭“防護林變成了殘敗的”灰色長城“ 西北地區年降雨量450nm，只適宜種植灌木和 提示：抗寒、耐旱，適應性強的沙棘，耐鹽堿力較強的沙棗等植物。 P111資料分析問題討論 從協調與平衡原理出發，想一想，在我國西北地區進

16、行防護林建設時，應選擇哪些特征的樹種？如果在該地區發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？ 提示：抗寒、耐旱，適應性強的沙棘，耐鹽堿力較強的沙提示： 西北畜牧養殖應該注意牲畜數量不能超過草地的承載量。針對公共草地的過度放牧問題，應該實行草地承包，調動個人的管理積極性，減少過度放牧現象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產量。提示： 處理好生物與環境的協調與平衡，需要考慮環境承載力。環境承載力又稱環境容納量是指某種環境所能養活的生物種群的數量。納歸題問 處理好生物與環境的協調與平衡，需要考慮環境承載力。環4、整體性原理整體指社會-經濟-自然復合而成的巨大系統（二）生態工程所遵循的基

17、本原理生產 成本消費效益經濟系統植物動物微生物非生物的因素自然系統政策管理科學文化社會系統4、整體性原理整體指社會-經濟-自然復合而成的巨大系統（二）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、開發與環境建設之間的關系，保障生態系統平衡和穩定。.新。.系統學，工程學另外，社會習慣、法律制度等也都對生態工程建設有著重要影響。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5、系統學和工程學原理（1）系統的結構決定功能原理（二）生態工程所遵循的基本原理 桑基魚塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉，是一種典型的水陸物質和能量交換型生態工程。 生態工程需要考慮系統內部不

18、同組分之間的結構，通過改變和優化結構，達到改善系統功能的目的。5、系統學和工程學原理（1）系統的結構決定功能原理（二）生態5、系統學和工程學原理系統結構決定功能原理高效生態系統5、系統學和工程學原理系統結構決定功能原理高效生態系統5、系統學和工程學原理（二）生態工程所遵循的基本原理（2）系統整體性原理 你能舉出系統整體功能大于部分之和的例子嗎? 系統各組分之間要有適當的比例關系，只有這樣才能順利完成能量、物質、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。珊瑚礁“白化”5、系統學和工程學原理（二）生態工程所遵循的基本原理（2）系5、系統學和工程學原理系統整體性原理例

19、如：珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統生產力，得益于珊瑚蟲和藻類組成的高效的植物動物營養循環。通常情況下，失去了共生藻類的珊瑚蟲會因為死亡而導致珊瑚礁逐漸“白化”，失去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣性也將銳減，從而造成系統的崩潰。豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌為豆科作物提供能量和其他營養，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。5、系統學和工程學原理系統整體性原理結小堂課結小堂課物質循環再生原理物種多樣性原理協調與平衡原理整體性原理系統學和工程學原理（1）系統的結構決定功能原理（2）系統整體性原理物質循環再生原理物種多樣性原理協調與平衡原理整體

20、性原理系統學習練饋反習練饋反試分析下列事件可用何種生態工程原理來解釋1.畜牧養殖應注意牲畜量不超過草地承載量2.使用堆肥和漚肥法實現生態農業3.廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴重破壞，后來從國外引進澳洲瓢蟲，已持續發揮了控制害蟲的作用。 4.針對過度放牧的草原，一方面要減少畜牧量，進行草地承包，有效管理。另一方面要設法增加農牧民的收入途徑。物質循環再生原理物種多樣性原理協調與平衡原理整體性原理試分析下列事件可用何種生態工程原理來解釋1.畜牧養殖應注意牲高中生物生態工程的基本原理課件52單一的人工林比天然混合林的穩定性低，容易遭受害蟲危害，這體現了生態工程的什么原理（）A物質循環再生原理B協調與平衡原理C物種多樣性原理D系統整理性原理1實現循環經濟的最重要的手段之一是（ ）A大力發展“石油農業”B生態工程C清除污染物D禁止產出污染物課堂練習BC2單一的人工林比天然混合