资源简介

(共24张PPT)
第3节 生态工程
第4章人与环境
问题探讨
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
讨论
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
讨论
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
2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢
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
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
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
一 生态工程的基本原理
奥林匹克森林公园能调节城市气候，丰富市民生活，也为众多动植物提供了生存的“家园”。这个例子是生态工程的生动缩影
关注生态工程建设
生态工程
目的
概念
基础
基本原理
优点
消耗少、效益多、可持续
生态工程
指的是人类应用 和 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，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
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
概念
生态学
系统学
目的
优点
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
生态工程遵循的生态学基本原理
自组织
自我调节功能
自生
循环
协调
整体
自组织
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
星球的诞生，自然生态系统的形成都是自组织的结果
基础
基本原理
自生
由于生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生
生态系统具有独特的结构与功能
生物能够进行新陈代谢、再生更新
生物之间通过各种相互作用（特别是中间关系）进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体
有序的整体可以自我维持
理论基础：
生态系统的自我调节能力
自生
应用原则：
①有效选择生物组分并合理布设
在湿地修复过程中，应该选择污染物净化能力 的多种水生植物，还需要考虑这些植物各自的 差异，及他们的 ，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系
一般而言，应尽量提高生物多样性程度
利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落，这样即便某个种群消亡，其他种群也能弥补上来，从而有助于生态系统维持自生能力
较强
生态位
种间关系
（能否形成自组织能力的基础条件）
自生
应用原则：
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的条件
在湿地生态系统中，通过移除湖泊，河流中富营养化沉积物和有毒物质，减少水体污染物，增加水体溶氧量，可以改善水生生物的生存环境，从而有利于生态系统的自生
应用太阳能水生态修复系统改善湖水水质
循环
在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节物质迁移顺畅，也保证主要物质和元素的转化率较高
理论基础：
应用原则：
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
土壤的肥力是一切农业生产特别是种植业
的基础，当今大多数国家的土壤肥力，都
严重依赖化学肥料
生态系统的物质循环功能
我国古代先民依靠“无废弃物农业”保证了土壤肥力，改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用，土地一直维持着生产能力
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
特点：
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
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
①生物要适应环境
我国西北一些地区年降雨量小于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的杨树。由于环境不利于杨树生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成立残败的“灰色长城”
如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就好
引起系统的失衡和破坏
从协调原理出发，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？
沙棘、山杏、刺槐、合欢等
注意牲畜数量不能超过草地的承载量；减少过度
放牧现象；在有条件的地方，人工种植牧草
②考虑环境容纳量
整体
复杂系统建设必须以 为指导
自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间协同进化而形成的一个不可分割的有机整体
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
整体观
整体原理
遵从自然生态系统的规律
考虑经济和社会的影响力
②人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中
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
进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，
另一方面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
往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌
丛的过量砍伐
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社会习惯、法律指导等也对生态工程建设有着
重要影响
只有应用整体原理,才能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
思考 讨论
分析生态工程案例中的原理和应用
桑基鱼塘农业生产模式：
陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼
塘泥培桑
将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，
有机地整合在一起
甘蔗种植也可以与养猪、养鱼
结合
讨论1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链
桑树→蚕
甘蔗→人
甘蔗→猪→人
虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：
浮游植物→鱼
浮游植物→浮游动物→鱼
讨论2.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”这样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，但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活
桑基鱼塘在设计时，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；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，是结构优化的“社会一经济一自然复合系统”
自生
循环
协调
整体
讨论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？
还需要关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展
练习与应用
一、概念检测
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，这主要利用了土壤、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人侵
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
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500 km2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十年来，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 在这个地方，由于3 000年以来的农 耕文明突然终止，原始物种可在没有 人类干扰的情况下自由发展，这个地 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

展开更多......

收起↑