(共29张PPT)
第3节
生态工程
第4章 人与环境
在2008年北京奥运会的筹办过程中,奥林匹克森林公园是一个重要建设项目公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计,2005年开工建设,2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念,充分利用了原有地貌和植被,采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如,公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
问题探讨
生态工程提出的背景
导致
导致
需要
需要
人口增长
人类可持续发展受到影响
解决环境与经济协调发展
生态工程
人类活动
全球生态环境危机
一、关注生态工程建设
少消耗、多效益、可持续。
生态工程指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,对人工生态系统进行分析、设计和调控,或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建,从而提高生态系统的生产力或改善生态环境,促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
遵循生态学原理,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。
理论基础
3.目的
2.优点
1.概念
操作过程
一
一、关注生态工程建设
生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
自组织是指一个系统在没有外界信息指令的作用下,自发地由无序到有序,由低有序到高有序的发展过程,就是自组织。
二、生态工程所遵循的基本原理
整体
循环
自生
协调
概念
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持
理论基础
生态系统具有独特的结构与功能
1
自生原理
有效选择并合理布设生物组分
要求措施
创造利于生物的条件
适当提高生物多样性
二、生态工程所遵循的基本原理
个体水平:
系统水平:
(3)遵循自生原理的要求措施:
①有效选择生物组分并合理布设。
a.净化能力较强的多种水生植物
b.通过合理的人工设计,使得这些物种形成互利共存的关系
例如,在湿地修复过程中:
适当提高生物多样性
*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础
1
自生原理
二、生态工程所遵循的基本原理
② 创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件
如湿地生态工程中,移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量
以太阳能为动力,驱动水质循环,进行生态恢复,改善水质
(1)概念:
指在生态工程中 __________________,既保证__________________,
也保证________________________。
促进物质的迁移与转化
各环节物质迁移顺畅
主要物质或元素的转化率高
(2)基础:
生态系统的物质循环功能
物质储存空间的改变
物质存在形式的改变
(3)优点:
(4)实例:
实现物质多级循环利用,废弃物资源化,减少污染
无废弃物农业
2
循环原理
二、生态工程所遵循的基本原理
考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。
生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
内容
考虑环境容纳量
过度放牧的草地
灰色长城
3
协调原理
二、生态工程所遵循的基本原理
遵从自然生态系统的规律
考虑经济和社会的影响力
经济系统
社会
系统
自然
系统
社会-经济-自然复合系统
生产成本
消费效益
植物
动物
微生物
非生物的因素
政策
管理
科学文化
如
前面造林,后面砍林的现象
4
整体原理
原理 理论基础 措施(意义) 实例
自生 生态系统的自我调节能力 合理布设生物组分,创造条件实现系统结构和功能的协调,形成有序的整体 湿地生态系统修复
循环 生态系统的物质循环功能 通过系统设计实现循环,使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用,减少整个生产环节废物的产生 无废弃物农业
协调 生物与生物、生物与环境的协调与适应 考虑生物的生态适应性和环境承载力,处理好生物与环境协调与平衡 西北地区不适于种植乔木类的杨树
整体 社会、经济、自然构成的复合系统 统一协调各种关系,保障生态系统的平衡和稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
归纳小结:生态工程所遵循的基本原理
①沼气池——遵循了 原理;
②在人工林增加植被层次——遵循了 原理;
③“落红不是无情物,化作春泥更护花”——体现了 原理;
④前面造林,后面砍树——违背了 原理;
⑤草原确定载畜量,不能过度放牧——遵循 原理;
⑥湿地的破坏,水体的污染——违背了 原理;
⑦减少污水排放,治理湖泊——遵循了 原理;
⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循 原理;
⑨引入水葫芦泛滥,导致多数生物死亡——违背了 原理和 原理。
循环
自生
循环
整体
协调
自生
自生
协调
自生
协调
巩固练习:写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
归纳总结:判断方法——核心词
自生原理:提高生物多样性,创造有益于生物形成互利共存关系的条件。
循环原理:物质循环、无废弃物。
协调原理:生物与生物之间、生物与环境之间协调;考虑环境容纳量。
整体原理:强调“自然(生态)-经济-社会”结合;强调整体大于部分之和。
二、生态工程所遵循的基本原理
基本原理应用分析
1.画出桑基鱼塘中的食物链?
2.除了生态学,还需要关注什么?
(1)桑树→蚕
(2)甘蔗→人
(3)浮游植物→鱼
(4)浮游植物→ 浮游动物→鱼
还需关注经济学原理,要达到经济效益和生态效益的同步发展。
3.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理?
桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设,互利共存,实现了系统结构与功能的协调,形成了可以自我维持的有序的整体。
“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑” 的农业生产模式维持着高效的物质循环。
桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候;四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构;桑叶饲蚕,利用了种间关系等等。
桑基鱼塘将水陆生产系统优化组合,适当配比组分、结构,形成了一个不可分割的整体;是结构优化的“社会—经济—自然复合系统”。
自生原理
循环原理
协调原理
整体原理
二、拓展应用
1953年朝鲜战争停战后,南北双方以北纬38°为停火线,沿线两侧大约500km2为非军事区,这里的地表经过战争浩劫,几乎没有生物存在。几年来,由于基本没有人类活动,这里恢复了完全的自然状态。河水清澈、森林茂盛、物种繁多,还出现了多种被认为早已在朝鲜半岛灭绝的动物,如棕熊。有科学家评论说:“全世界只有在这个地个地区的生态恢复情况大大超过了人类所有生态建设所能达到的水平。”说说这个案例给你的启示。
我们在认识到生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时,不能忘记大自然固有的强大的生态恢复力量,更不能误认为只要有了生态工程,就可以先污染,后治理;在生态工程建设中,我们应充分利用自然生态系统的恢复能力,结合当地生态环境有针对性地进行生态工程建设,以达到更好的效果,并节约成本。
练习与应用(P103)
问题
对策
实例
农村综合发展型生态工程
突出矛盾是人多地少,资源有限,产出不足
建立农村综合发展型生态工程
北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程
三、生态工程实例
思考 · 讨论 分析某村综合发展型生态工程
北京郊区的某村是这方面的一个典型,该村实施了以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程:
①作物秸秆用来生产食用菌和饲料(如图);
②饲料用于喂养畜禽;
③人畜粪便作为原料生产沼气;
④沼液用于水产养殖业;
⑤沼渣可用于为有机农产品——“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽;
⑥畜禽、鱼、螺、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售。
达到了物质利用的良性循环,缓解了农村“三料” (饲料、燃料、肥料)的缺乏问题,提高了土地产出水平;农业生态工程能创造多种劳动力就业机会,增加农民收入,开发可以更新的资源,减少环境污染。
青贮:是指在玉米等作物没有完全成熟时,将果穗和秸秆一起收获切碎,通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。
氨化:是指利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆,使之软化适口,提高其作为饲料的营养价值。
农村 综合 发展 型生 态工 程 主要原理及对应的内容
有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设 ________原理
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物 ________原理
利用自然生态系统中的成分,增加了就业和经济收入,解决了社会问题 ________原理
自生
循环
整体
(1)实现了物质的多级循环利用,减少了废物排放与环境污染;
(2)实现了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高;
(3)实现了能量的多级利用,大大提高了能力的利用率。
优点?
沼渣
厩粪
秸秆
种植业
青贮、氨化处理,食用菌培养基
饲料
屠宰厂
副产品
沼渣
沼液
加工
养殖业
谷物
鱼/螺池
三、生态工程实例
问题
对策
实例
湿地生态恢复工程
80年代的厦门筼筜湖
排水围垦、环境污染加剧、资源利用过度
控制污染、退耕还湖
厦门
筼筜湖
生态恢复
三、生态工程实例
湿地生态恢复工程 主要原理及对应的内容
废水等污染物的处理
________原理
根据原湿地中物种的分布情况引入动植物 ________原理
建立缓冲带,减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能 _________原理
循环
协调
自生
厦门筼筜湖生态恢复
三、生态工程实例
问题
对策
实例
矿区废弃地生态恢复工程
山体、土壤和植被和生态系统被破坏
修复土地、植被恢复
赤峰
元宝山矿区
生态恢复工程
三、生态工程实例
矿区废弃地的生态恢复工程 主要内容及对应的原理
人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建________原理
根据当地水分状况和土壤条件,一开始种植农作物,而是引入当地土著物种,植树种草____原理
通过植树种草,建立饲料工厂和饲养场,进行肉牛养殖,综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益________原理
肉牛粪肥的利用_______原理
自生
协调
整体
循环
矿区废弃地
工程机械
措施
制造表土、压实
植树、种草
环境
投入
牧草加工业
就业投入
肉蛋奶
施
肥
畜牧养殖
社会、市场
三、生态工程实例
生态工程的发展前景
1.不足
①我国生态工程缺乏定量化模型的指导,难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②设计缺乏高科技含量,生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持,缺乏理论性指导等。
三、生态工程实例
2.我国面临的生态危机:
3.我国态度:
把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标,在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。
环境污染
人口激增
环境与资
源破坏
能源短缺
三、生态工程实例
五
本课小结
生命系统的结构特征是 。
生命是什么?这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层次生命系统的共同特征,对你认识生命的本质会有帮助。这个活动,需要你综合运用已经学过的内容,甚至需要查找资料获取更多信息,并用准确的术语表达。
开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性
能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性,进行“自我更新”;细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”。
2. 生命系统的功能。生命系统不断从外界环境获取物质或能量,形成新的组织结构,也不断排出物质、散失热能,等等。细胞能形成新细胞,个体能产生新个体。
生命系统的功能特点是 。
1. 生命系统的结构。与一般的非生命系统相比,生命系统的复杂程度更高。生命系统尽管结构复杂,但都是由各个组成部分构成的统一的、有序的整体。
思维训练 总结概括,并运用术语表达
思维训练 总结概括,并运用术语表达
3. 生命系统与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在,而是与其他生物,包括同种和不同种的生物,紧密联系在一起的,同时又依存于非生物环境。
4. 生命系统的历史。分析生命系统的 由来,追寻生命系统的历史,也是理解生命是什么的关键。
从生态的视角看,生命系统 。
依存于环境,也能适应环境、影响环境
从历史的角度看,生命系统 。
由最原始、最简单的生命进化而来,凝聚着漫长的进化史。
生命是什么?这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层次生命系统的共同特征,对你认识生命的本质会有帮助。这个活动,需要你综合运用已经学过的内容,甚至需要查找资料获取更多信息,并用准确的术语表达。