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第四章 第三节
生 态 工 程
本节聚焦
什么是生态工程?
为什么要关注
生态工程建设?
生态工程建设主要遵循哪些基本原理?
概述生态工程的概念,关注生态工程的建设
01
概述生态工程的基本原理,举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。 (重、难点)
02
通过分析和评价生态工程的实例,说出这些实例所运用的生态工程基本原理。 (重点)
03
学
习
目
标
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。
滇池复生——滇池东岸生态修复项目
修复前
修复后
长期开采和爆破造成水源涵养和水土保持功能急剧降低。
优化调整修复区域国土空间规划,把千疮百孔的矿区修复为生态良好的区域,片区生态、经济、社会效益得到全面提升。
一. 关注生态工程建设
1.实施生态工程的背景
(1)生态环境的恶化已严重影响人类的生存和发展。
(2)生态工程是既古老又年轻,在中国实施已经有3000多年了,源远流长。
(3)改变人类能征服自然的观念,解决环境和经济发展协调问题。
为了实现可持续发展,经济发展必须符合生态学规律。旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生并迅速发展。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
概念
指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,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
目的
遵循生态学规律,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。
优点
少消耗、多效益、可持续
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的自组织、自我调节能力为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态系统的基本原理。
自生
整体
协调
循环
什么是自组织?
一个系统在没有外界信息指令的情况下,自发由无序到有序,由低有序到高有序的发展过程。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、__________、自我调节、_________________就是系统的自生。
(1) 内容
自我优化
自我更新和维持
生物组分
个体代谢
再生更新
种间相互作用
(种间关系)
(2)理论基础
生态系统的结构与功能(生态系统的自我调节能力)
①个体水平
生物能够进行新陈代谢、再生更新等
②系统水平
生物之间通过各种相互作用(特别是种间关系)进行自组织,实现系统结构与功能的协调,形成有序的整体。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
(3)遵循该原理的具体做法
① 有效选择生物组分并合理布设
系统或工程能否形成自组织能力的基础条件
一般而言,应尽量提高生物多样性程度
如在湿地修复过程中,选择净化能力较强的多种水生植物,还要考虑这些植物各自的生态位差异,以及它们的种间关系。
② 要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,移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质,降低水体污染物,增加水体溶氧量。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
(4)实例
以太阳能为动力,驱动水质循环,进行生态恢复,改善水质
太阳能水生态修复系统
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——循环
促进物质的迁移与转化,保证各环节物质迁移顺畅,保证主要物质和元素的转化率高
(1) 内容
(2)理论基础
生态系统的物质循环功能
实现物质的多级循环利用,废物资源化,减少污染
(3) 特点
(4)实例:无废弃物农业
“无废弃物农业”
物质循环再生示意图
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——协调
在进行生态工程建设时,需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。
(1) 内容
(2)理论基础
生物与环境、生物与生物的协调与平衡
(3)遵循该原理的具体做法
①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
我国西北地区一些地区年降水量小于450mm,只适宜种植灌木和草本植物,但曾被硬性规定种植乔木类杨树。导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——协调
(3)遵循该原理的具体做法
②需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度,就会引起系统的失衡和破坏。
如果放养的牲畜量超过载畜量,则会造成过度放牧,使草地退化,还有土地沙漠化。
从协调原理出发,想一想,在我国西北地区进行防护林建设,应选择哪些树种?如果在该地区发展畜牧养殖业,你认为应该注意什么问题?
我国西部地区缺雨干旱,土壤较为贫瘠,应该选择适合当地自然环境条件的树种,如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等;
在西北地区发展畜牧业,应注意考虑环境容纳量,牲畜数量不超过草地的承载力,避免过度放牧,并适当种植牧草。
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——整体
系统建设以整体观为指导,进行生态工程建设时,不仅考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力。
(1) 内容
(2)理论基础
社会、经济、自然构成的复合系统
(3)遵循该原理的具体做法
①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的。
②进行生态工程建设时,不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力。
③考虑社会习惯、法律制度等的影响
一. 关注生态工程建设
2.生态工程
生态工程所遵循的基本原理——自生
(4)实例
在进行林业工程建设时,一方面号召农民种树,另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题。
只有把生态与社会、经济结合起来,才能从根本上达到造林和护林的目的。
生产
成本
消费效益
经济系统
植物
动物
微生物
政策
管理
科学文化
自然系统
社会系统
自然一社会一经济复合系统
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
明清时期,我国南方长江三角洲、珠田江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们,就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式:陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。这样可以将陆地种植与鱼塘养殖结合起来,把原本割裂的生产系统通过优化组合,有机地整合在一起。根据同样的原理,甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合在设计桑基鱼塘时,要考虑合适的陆地与水面的配比,需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如,地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题:
1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链
桑树→蚕
甘蔗→人
甘蔗→猪→人
浮游植物→鱼
浮游植物→浮游动物→鱼
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题:
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理?
桑基鱼塘中生物组分通过合理布设,互利共存,实现了系统结构与功能协调,形成了可以自我维持的有序整体。
自生
“陆基种桑,桑叶饲蚕,蚕沙喂鱼,塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环利用。
循环
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题:
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理?
所选择的生物与生物,生物与环境达到了协调和平衡。
协调
桑和甘蔗适应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,但养殖的蚕的数量没有多到危机桑的存活。
一. 关注生态工程建设
分析生态工程案例中的原理和应用
根据桑基鱼塘农业生产模式回答下列问题:
2.桑基鱼塘用了生态工程的哪些基本原理?
桑基鱼塘在设计,陆地与水面配比合理,各组分的搭配与比例适当,结构有序,形成了一个不可分割的整体。
整体
桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合,能够发展多种经营,为农民创造收入,是机构优化的“社会-经济-自然复合系统”。
一. 关注生态工程建设
生态工程原理总结
自生 自组织、自我优化、 自我调节、自我更新和维持 实现系统结构和功能的协调,形成有序的整体 湿地生态系统的修复
循环 物质循环 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 生物数量不超过环境承载力,避免系统的失衡和破坏 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
理论基础
意义
实例
一. 关注生态工程建设
熟记原理练习
熟记常见实例快速准确判断所遵循或违背的原理
1
2
3
4
5
6
7
8
无废弃物农业
在人工林中增加植被层次
太湖水体富营养化引起大面积水华
前面造林,后面砍树
草原确定合理的载畜量,不能过度放牧
单一人工林比天然混合林稳定性低,易爆发虫害
湿地破环,水体污染
引种时考虑是否适应环境
遵循循环原理
遵循自生原理
违背自生、协调原理
违背整体原理
遵循协调原理
违背自生原理
违背自生原理
遵循协调原理
9
在进行林业生态工程建设时,即号召农民种树又要考虑农民的生活问题
遵循整体原理
二、生态工程的实例和发展前景
我国生态工程取得不少成绩,仍有不足之处。
沼气农业生态系统
控制污染,减少干扰
恢复土地,恢复植被
+
+
物质多级循环利用问题
湿地缩小和破坏问题
生态环境破坏
生态工程
的实例
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
农村人多地少,产出不足。
①问题:
③对策:
建立农村综合发展型生态工程,实现物质的多级循环利用,获得较多的产出,取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
②案例:
北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
⑤优点:
农、林、牧、副、渔全面发展;开发可更新资源,减少环境污染。
④核心:
以沼气工程为中心。
(1)农村综合发展型生态工程
建设宗旨:因地制宜
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
分析某村综合发展型生态工程
根据“农村综合发展型生态工程”示意图,回答下列问题:
1.在这一案例中,主要运用了生态工程的哪些基本原理?
自生
循环
协调
整体
生态系统中的各组分搭配合理,紧密联系形成一个有序的整体,实现了物质多级循环利用、能量充分利用,减少了废弃物排放与环境污染。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点?
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
分析某村综合发展型生态工程
根据“农村综合发展型生态工程”示意图,回答下列问题:
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法?
达到了物质循环利用的良性循环。
缓解了农村“三料”(饲料、燃料、肥料)的缺乏问题,提高了土地的产出水平。
创造了多种劳动力就业机会,增加了农民收入。
开发了可以更新的资源,减少了环境污染。
生态工程实例
二、生态工程的实例和发展前景
①湿地的作用:湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱,调节区域气候,控制土壤侵蚀,自然净化污水,为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地,以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。
②问题:在经济发展过程中,人们对湿地进行排水和围垦,已经破坏了地球上80%的湿地资源。
③案例:厦门筼筜湖生态恢复
④主要措施:退耕还湖
⑤主要困难:解决迁出湖区居民的生活和就业问题。
生态工程实例
(2)湿地生态恢复工程
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
对 策
①采用工程学和生态学措施相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复
如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程,以及植物物种的引进种植等,使受到干扰的湿地得以恢复。
循 环
协 调
点源污染是指能够找到具体污染来源的污染,如下水道、工厂排污口等。
非点源污染是指不能准确确定污染发源地的污染,如农田施用农药、化肥对地表和地下水造成的污染。
②在湿地周围建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能
自 生
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
实 例
厦门筼筜湖
厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程
污水排放
水质恶化
鱼虾绝迹
散发臭味
整治沿湖及周边企业
减少重金属有毒物排放
引潮入湖、西水东调
增加氧容量增强自净力
清挖淤泥、沿湖修建
改善水质、美化景区
二、生态工程的实例和发展前景
(3)矿区废弃地的生态恢复工程
生态工程实例
矿藏开采后会造成山体、土壤和植被,乃至整个地区生态系统的破坏。
①问题:
③对策:
A.改良表土;
B.种植耐旱的灌木、草和树;
C.合理确定载牧量。
②案例:
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
对 策
矿区废弃地
植树、种草
社会、市场
畜牧养殖
牧草加工业
施
肥
工程机械措施
制造表土、压实
环境
投入
就业投入
肉蛋奶
①措施:人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程。其中,关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤生物群落的重建。
②具体方法:首先通过机械方法平整压实土地,人工制作表土;然后在人造表土上,植树种草(根据环境引入当地土著物种)。
自生、协调、整体
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程实例
实 例
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程、萍乡市下埠镇南竹坡自然村
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程的发展前景
1.我国生态工程存在的问题
(1)缺乏定量化模型的指导,难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
(2)有些设计缺乏高科技含量。
(3)生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
(4)缺乏理论指导。
2.我国目前面临的生态危机及对策
(1)危机: 人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题。
(2)对策: 发挥生态工程建设的作用,重视对生态环境的保护,更要注重与经济、 社会效益的结合。
二、生态工程的实例和发展前景
生态工程的发展前景
3.对生态工程治理应持有的态度
在肯定生态工程的作用,特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时,不要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,就可以走“先污染、破坏,后治理”的老路。
4.我国生态工程的前景
中华民族传承古老的天人合一理念,在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天,古老的智慧融合了现代科学成就,生态工程的发展和应用,将在建设美丽中国的过程中大有作为。
生态工程
生态工程所遵循的原理
生态工程的实例
自生
循环
协调
整体
农村综合发展型生态工程
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
1、生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。
(1)依据生态工程的循环原理,应该对垃圾进行焚烧处理。( )
(2)园林既能改善生态环境,又能提高社会和经济效益,体现了生态工程的整体原理。( )
2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上,主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述,不合理的是( )
A.合理搭配植物以提高系统的生物多样性
B.尽量使用本地物种以减少外来物种入侵
C.为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量
D.选择合适的人工介质以利于好氧微生物的分解作用
×
√
C
3.下列关于湿地生态恢复工程的叙述,错误的是( )
A.该工程采用工程学和生态学措施相结合的方法
B.要建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰
C.对湿地的恢复,只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以
D.湿地的恢复除利用生物工程手段外,还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
C