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第3节 生态工程
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
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。
讨论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。
讨论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。
一.关注生态工程建设
1. 生态工程提出的背景:
人口增长
人类活动
全球生态环境危机
人类可持续发展受到影响
解决环境与经济与协调发展
生态工程
导致
导致
需要
需要
①毁林种地;
②围湖造田;
③大量使用化肥、农药等;
④工业的迅猛发展, 正在消耗大量的自然资源。
2.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。
建设目的
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。
建设原因
少消耗
多效益
可持续
优点
毁林种地、围湖造田、大量使用化肥、农药等农业生产方式, 正在消耗大量的自然资源。
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。
二、生态工程所遵循的基本原理
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.生态工程的基本原理
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(特别是种间关系)进行自组织
生物自身
生物之间
实现系统结构与功能协调，形成有序整体
自我维持
理论基础
生态系统的自我调节能力
1. 生态工程所遵循的基本原理：自生
①有效选择生物组分并合理布设
应用
②创造有益于生物组分生长、发育、繁殖，及形成互利共存关系的条件
尽量提高生物多样性
实例：湿地修复生态工程
措施：选择污染物净化能力较强的多种水生植物，同时需要考虑这些植物的生态位差异，以及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系。
实例：湿地修复生态工程
措施：通过移除湖泊、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
二.生态工程的基本原理
1. 生态工程所遵循的基本原理：自生
太阳能水生态修复系统
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质。
实例
二.生态工程的基本原理
1. 生态工程所遵循的基本原理：自生
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较高
2. 生态工程所遵循的基本原理：循环
生态系统的物质循环功能
概念
理论基础
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”的产生。
应用
”实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染“
二.生态工程的基本原理
循环原理实例：无废弃物农业
古代施肥
旁栏思考题(P100)
二.生态工程的基本原理
有人说，过度从土地索取导致土地退化，是有些古文明中断的一个重要原因，我国几千年的农业发展没有出现这一问题，这是中华文明数千年延续不断的条件之一，你认同这一观点吗？
认同。
历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，使那里成为了不毛之地，而中华文明在“天人合一”、“道法自然”等生态智慧和“仁民爱物”、“民胞物与”等生态伦理的指导下，生生不息、源远流长；
我国古代先民还依靠“无废弃物农业”保证了土壤的肥力，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，因此，几千年来，土地一直维持着生产能力。
3. 生态工程所遵循的基本原理：协调
在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题。
概念
实例
我国西北地区指适宜栽种灌木和草本植物，曾被硬性规定种植杨树，导致“灰色长城”。
二.生态工程的基本原理
灰色长城
灰色长城
理论基础
①考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应
二.生态工程的基本原理
3. 生态工程所遵循的基本原理：协调
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。
②考虑环境容纳量
过度放牧的草地
意义
生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏。
处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。
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养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。
旁栏思考题(P101)
二.生态工程的基本原理
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。
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。
概念
4. 生态工程所遵循的基本原理：整体
实例
二.生态工程的基本原理
理论基础
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。
“前面栽林，后面砍树”的现象
反例
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，要考虑经济和社会等系统的影响力。
二.生态工程的基本原理
4. 生态工程所遵循的基本原理：整体
③社会习惯、法律制度等也会对生态工程建设有着重要影响。
只有应用整体性原理,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。
意义
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

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