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第4章第3节
生态工程
一.关注生态工程建设
阅读教材P98-99，思考回答下列问题
1.生态工程的概念？
2.生态工程建设的目的、优点是？
3.建设生态工程的原因？
二.生态工程所遵循的基本原理
1.生态工程的基础？遵循哪些原理
2.什么是自生原理？其理论基础是？意义 遵循自生原理时，需要注意哪些问题？例子？
3.什么是循环原理？其理论基础是？意义 例子？特点？
4. 协调原理的含义？具体内容是？
5.什么是整体原理？其理论基础是？其意义
1.关注生态工程建设
(1)生态工程的概念：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
，从而提高生态系统的 或改善 ，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。
(2)生态工程建设的目的：遵循 规律，充分发挥资源的生产潜力，防止 ，达到经济效益和 的同步发展。
(3)生态工程的特点：与传统工程相比，生态工程是一类 、多效益、
的工程体系。
教材梳理
预习新知　夯实基础
修复、重建
生产力
生态环境
生态学
环境污染
生态效益
少消耗
可持续
2.生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的 为基础，遵循着______
等生态学基本原理。
(1)自生
①含义：由生物组分而产生的 、自我优化、 、自我更新和维持。
②要求
a.遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择 并合理布设。
b.维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的 ，及它们形成 关系的条件。
自组织、自我调节功能
整体、
协调、循环、自生
自组织
自我调节
生物组分
生长、发育、繁殖
互利共存
(2)循环
①含义：在生态工程中促进系统的物质 ，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的 较高。
②意义：通过系统设计实现不断 ，使前一环节产生的 尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“ ”的产生。
(3)协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需考虑_____
。如果生物的数量超过了 的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
迁移与转化
转化率
循环
废物
废物
环境
容纳量
环境承载力
(4)整体
①要求
a.遵从 的规律，各组分之间要有 ，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。
b.考虑 复合系统的影响力。
②意义：统一协调当前与长远、 、开发建设与_________
之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。
自然生态系统
适当的比例
社会—经济—自然
局部与整体
环境保护
1.生态工程的实例分析
(1)农村综合发展型生态工程
①问题：突出矛盾是 。
②对策：建立农村综合发展型生态工程。
③实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的 工程。
(2)湿地生态恢复工程
①问题：由于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，从而导致 恶化， 下降，生物 降低、迁飞鸟类绝迹等。
教材梳理
预习新知　夯实基础
人多地少
物质多级循环利用
局部气候
地下水位
多样性
②对策
a.采用 措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。
b.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______
等机制恢复其生态功能。
③案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程。
工程学和生态学
自然
演替
(3)矿区废弃地的生态恢复工程
①问题：矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，及至整个地区______
的破坏；还可能产生严重的 污染。
②对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于 ，以及植被恢复所必需的______
群落的重建。
③案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
生态
系统
重金属
植被恢复
土壤
微生物
2.生态工程的发展前景
(1)不足
①缺乏 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 ，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。
(2)我国面临的生态危机：环境污染、 、环境与资源破坏、
等。
(3)我国态度：把 作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中 自然、 自然、 自然。
定量化模型
高科技含量
人口激增
能源短缺
美丽中国
尊重
顺应
保护
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。
1.农田弃耕后,在自然状态下也可以演替为森林,为什么还要人工造林呢？
弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。
1.问题探讨
2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？
3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？
建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且建设成本较高，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费，提高生态效益。
生态工程的建设要顺应自然，即合乎自然规律。自然的地貌和植被，是自然选择、生物与环境相适应的结果，充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物力的投入。
1.问题探讨
消耗少、效益多、可持续。
生态工程
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。
①概念：
毁林种地,围湖造田,大量使用化肥、农药等农业生产方式,以及工业的迅猛发展,正在消耗大量的自然资源。
②目的：
③优点：
④原因：
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。
基础：
基本原理：
生态系统的自组织、自我调节功能
自生、循环、协调、整体、
1.生态工程的基础？遵循哪些原理
2.什么是自生原理？其理论基础是？意义 例子？
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、
自我调节、 。
(1)概念:
(2)理论基础:
在湿地修复过程中，选择净化能力较强的多种水生植物，
还要考虑各自的生态位差异，及他们的种间关系。
(4)应用实例：
（有效选择并合理布设生物组分， 尽量提高生物多样性程度）
生态系统的自我调节能力
自我优化
自我更新和维持
湿地生态工程中，移除有害物质、增加水体溶氧量
太阳能水生态修复系统
（3）意义：
实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体
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
3.什么是循环原理？其理论基础是？意义 例子？特点？
(1)概念:
(2)理论基础:
(4)应用实例：
（3）意义：
促进物质的 ，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。
生态系统的物质循环功能
无废弃物农业
(5)特点（优点）：
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
人类食品
作物残留
人
土壤
作物
牲畜
饲料与垫料
通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的生产。
迁移与转化
4. 协调原理的含义？具体内容是？
考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。
过度放牧的草地
灰色长城
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、柠条、沙枣等。
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。
(1)概念:
(2)具体内容:
①生物要适应环境
②考虑环境容纳量
在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，成了残败的“灰色长城”
过度放牧的草地
可避免系统的失衡和破坏。
(3)意义：
5.什么是整体原理？其理论基础是？其意义
(1)概念:
(2)理论基础:
（3）意义：
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。
社会——经济——自然构成的复合系统。
统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。
整体原理
遵从自然生态系统的规律
考虑经济和社会等的影响力
经济系统
生产成本
消费效益
社会系统
政策
管理
科学文化
自然系统
植物
动物
微生物
非生物的因素
社会—经济—自然复合系统
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;
实例：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。
生态工程遵循的基本原理归纳
核心归纳
原理 理论基础 意义 实例
自生原理 自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持 实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体 湿地生态系统的修复
循环原理 物质的迁移和转化 (物质循环) 实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生 “无废弃物农业”
协调原理 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，可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
整体原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 在林业工程建设中，自然系统与社会、经济系统的关系问题
思考 讨论
生态工程所遵循的基本原理
讨论：
1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。
①桑树→蚕；
②甘蔗→人
③甘蔗→猪→人
④浮游植物→鱼
⑤浮游植物一浮游动物→鱼
2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
①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。
自生原理
②蚕粪、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用。
循环原理
③池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量。
④桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例。
协调原理
整体原理
3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？
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。
快速准确判断生态工程实例所遵循的原理
(1)无废弃物农业——遵循 原理。
(2)在人工林中增加植被层次——遵循 原理。
(3)太湖水体富营养化引起大面积水华——违背 原理。
(4)前面造林，后面砍林——违背 原理。
(5)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——遵循 原理。
(6)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害—违背 原理。
(7)湿地的破坏，水体的污染——违背 原理。
(8)引种时考虑是否适应环境——遵循 原理。
(9)在进行林业生态工程建设时，既号召农民种树，又要考虑农民生活问题——遵循 原理。
循环
自生
自生
整体
协调
自生
自生
协调
整体
【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
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湿地破坏——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
1.生态工程的基本原理
（一）我国在生态工程建设方面取得的成就
生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。
20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得了长足进展，政府十分重视。
在某些研究领域已处于国际领先的地位，在实践上已应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令人瞩目的成就。
（二）生态工程建设的宗旨
因地制宜
2.生态工程的实例
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
（三）生态工程的实例
1.农村综合发展型生态工程
(1)问题:
建立农村综合发展型生态工程
人多地少，资源有限
(2)对策:
(3)实例:
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。
2.生态工程的实例
①作物秸秆用来生产食用菌和饲料
青贮：
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：
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。
2.生态工程的实例
1.农村综合发展型生态工程
以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：
②饲料用于喂养畜禽
③人、畜粪尿作为原料生产沼气
④沼液用于水产养殖
⑤沼渣用于为有机农产品——“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
①作物秸秆用来生产食用菌和饲料
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
整体
协调
循环
自生
2.生态工程的实例
1.农村综合发展型生态工程
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。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
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。
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
2.生态工程的实例
2.湿地生态恢复工程
（1）湿地的
作用：
（2）问题：
（3）对策：
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。
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。
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。
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。
协调
循环
2.生态工程的实例
2.湿地生态恢复工程
（3）对策：
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
（4）实例：
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
减少重金属有毒物排放
清挖淤泥、沿湖修建
整治沿湖及周边企业
引潮入湖、西水东调
增加氧容量增强自净力
改善水质、美化景区
自生
2.生态工程的实例
3.矿区废弃地的生态恢复工程
（1）问题：
（2）对策：
①山体、土壤和植被乃至整个地区生态系统被破坏
②极端恶劣的土地条件，会阻碍植被的生长
③规模巨大的采矿业，对土地景观造成巨大的影响，产生严重的重金属污染
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。
植树、种草
社会、市场
畜牧养殖
矿区废弃地
牧
草
加
工
业
施
加
工程机械措施
就业投入
肉蛋奶
环境
投入
制造表土压实
2.生态工程的实例
3.矿区废弃地的生态恢复工程
（2）对策：
（3）案例：
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)。
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
矿区生态恢复工程流程图
自生、协调、整体
（二）、生物工程的发展前景
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。
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。
3.生态工程的发展前景
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。
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。生命系统的结构特征是______________________________________________ 。
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__________________________ 。
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”
3.生态工程的发展前景
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。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
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
一、概念检测
1.生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。
(1 )农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。( )
(2)农村综合发展型生态工程的原理是一样 的，各地均可按相同的模式建设。( )
(3) 在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。( )
(4) 在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调。 ( )
×
×
√
√
2.2017年，我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物秸杆的利用率。下 列对农作物秸秆处理不当的是( )
A.过腹还田 B.青贮、氨化处理
C.田间焚烧，留灰做底肥 D.利用作物秸秆培养蚯蚓
C
二、拓展应用
莱茵河是欧洲大陆的一条大河，流经多个国家，曾是流域内几千万人的饮用水水源，也是鲑鱼等洄游性鱼的洄游河流。第二次世界大战以后， 伴随经济的快速发展，过度捕捞、河道的渠化、 工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动导致莱茵河的水质严重恶化，因河道裁弯取宜，鱼类洒游受阻等问题日趋严重。
(1 )针对上述问题，列举莱茵河的治理要解决哪些方面的问题。
要解决过度捕捞、河道的渠化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动带来的水质严重恶化等问题。要协调经济和社会发展与生态环境保护之间的关系。
严格控制流域内的污水排放并对污水进行净化处理;拆除不合理的航道、灌溉和防洪工程；保护植被、加强绿化、恢复生态；保护洄游鱼类、保护鱼类产卵场、控制鱼类捕捞量；等等。
(2)莱茵河流域管理委员会和沿河国家于 1987年提出了重塑莱茵河的生态修复计划，查阅资料，了解该计划的设计思路。
(3) 查阅最新进展，了解莱茵河的生态现状。
(4 )谈谈莱茵河治理给你的启发。
提示：一方面可以从人们对污染治理的观念转变，制订科学的治理方案，加强国际合作与公众参与等角度来谈；另一方面可以将菜茵河的治理与我国在河流治理方面的典型案例进行对比分析，并提出合理化建议等。
(5 )你家乡附近的河流是否也出现20世纪莱茵河遇到的问题？能否借鉴莱茵河治理的经验和 教训？提出你的想法。
可查阅资料，走访当地居民,咨询相关部门，了解情况后进行交流。
生态工程所遵循的原理
农村综合发展型生态工程
矿区废弃地的生态恢复工程
生态工程的实例
自生
循环
协调
湿地生态恢复工程
整体
生态工程
课堂总结
小结：生态工程的实例分析
类型 问题 主要原理 对策 实例
农村综合发展型生态工程 资源有限，人多地少，产出不足 循环原理，
整体原理 建立综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用，保证在资源有限的条件下有较多产出 北京郊区某村以沼气工程为中心的生态工程
湿地生态恢复工程 湿地面积的缩小和破坏 自生原理，
协调原理，
整体原理 控制污染、动植物物种引进、建立缓冲带等 厦门筼筜湖生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏 协调原理，
整体原理 修复土地，恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态修复工程
实例 主要原理及对应的内容
农村综合发展型生态工程 自生：有效选择畜、鱼等多种生物组分并合理布设
循环：作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物
整体：利用了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
协调：要考虑该生态系统中生物与生物、生物与环境的协调与适应
湿地生态恢复工程 循环：废水等污染物的处理
协调：根据原湿地中物种的分布情况引入动植物
自生：减少人类的干扰，依靠其自然演替等机制恢复其生态功能
矿区废弃地的生态恢复工程 自生：人工进行地表覆盖、植被恢复
协调：根据环境引入土著物种
整体：搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复

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