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(共42张PPT)
第4章　人与环境
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。
奥林匹克森林公园俯瞰
问题探讨
01
关注生态工程建设
一、关注生态工程建设
1.生态工程的概念:
指人类应用_______________________的基本原理和方法，对人工生态系统进行__________________，或对已被破坏的生态环境进行了_____________，从而_____________________或______________，促进人类____________________________的系统工程技术或综合工艺过程。
分析、设计和调控
生态学和系统学等学科
提高生态系统的生产力
修复、重建
改善生态环境
社会和自然环境的和谐发展
3. 生态工程建设的目的:
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。
是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
4. 生态工程的优点:
2. 生态工程建设的原因:
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。
一、关注生态工程建设
02
生态工程所遵循的基本原理
二、生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的_________、_________功能为基础, 遵循_______、_______、_______、_______等生态学基本原理。
自组织
自我调节
整体
循环
协调
自生
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。）
（一）自生（最核心的原理）
1.概念：
在生态系统中由_________而产生的________、_________、_________、_________和_______。
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
2.基础：生态系统的结构和功能
（生态系统的自我调节能力）
个体水平：
系统水平：
生物能够进行新陈代谢、再生更新等
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
二、生态工程所遵循的基本原理
3.遵循该原理的具体做法或要求：
①有效选择生物组分并合理布设。
a.选择污染物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：
*一般而言，应尽量提高生物多样性程度；
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。
例如，在湿地修复过程中：
移除湖泊、河流中富营养化的沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量，改善水生生物的生存环境。
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、生态工程所遵循的基本原理
【思考1】为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自生能力？
提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来。
考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系
【思考2】使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？
二、生态工程所遵循的基本原理
（二）循环
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
物质储存空间的改变
物质存在形式的改变
人类食品
作物残留
人尿粪
人
土壤
养分吸收
作物
沉降物（雨、雪）
牲畜
牲畜粪便
人类食品
饲料与垫料
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
实例：
二、生态工程所遵循的基本原理
4.优点：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染
2.基础：
生态系统的物质循环功能
3.遵循该原理的具体做法：
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
二、生态工程所遵循的基本原理
（三）协调
1.概念：
是指在进行生态工程建设时，___________、_________的__________
也是需要考虑的问题；
生物与环境
生物与生物
协调与适应
2.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
实例： 只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致一些地区种植的防护林成了“灰色长城”；
实例：过度放牧导致草场退化；
水体富营养化。
②考虑环境容纳量：生物数量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。
二、生态工程所遵循的基本原理
选择性必修2 P101“旁栏思考”：
从协调原理出发，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(环境容纳量)。
二、生态工程所遵循的基本原理
（四）整体
1.概念：
系统建设以______为指导，不仅考虑____生态系统的规律，更要考虑_____和_____等系统的影响力；
整体观
自然
经济
社会
社会—经济—自然复合系统
实例：
前人栽树，后人砍树
二、生态工程所遵循的基本原理
2.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.意义：
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
二、生态工程所遵循的基本原理
理论基础 意义 实例
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
小结：生态工程的基本原理
【思考·讨论】
分析生态工程所遵循的基本原理和应用
1.尝试画出桑（蔗）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
①“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”主要遵循了_____原理；
②“所选择的生物与生物、生物与环境达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候”主要遵循了_____原理；
③“在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比”主要遵循了_____原理；
④“四大家鱼混养模式，通过合理布设，让各种鱼类都有生存的机会和空间”主要遵循了_____原理。
循环
协调
整体
自生
【思考·讨论】
分析生态工程所遵循的基本原理和应用
归纳总结
生态工程基本原理的判断方法:
①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。
②体现物种多，营养关系复杂；涉及结构与功能的协调→自生原理。
③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。
④涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。
【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
03
生态工程的实例
三、生态工程的实例
1.农村综合发展型生态工程
（1）问题：突出矛盾是人多地少。
（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物质多级循环利用工程。
思考·讨论
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：
三、生态工程的实例
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。
三、生态工程的实例
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
讨论：
整体、协调、循环、自生等
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
三、生态工程的实例
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，减少了废物排放与环境污染。
讨论：
三、生态工程的实例
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
讨论：
这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，实现了物质利用的良性循环，提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入，促进了经济发展，同时降低了环境污染，促进了农村的可持续发展
三、生态工程的实例
2.湿地生态恢复工程
地球的“肾”
湿地作用：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动植物提供栖息地，以及为人类提供娱乐的环境等。
三、生态工程的实例
2.湿地生态恢复工程
（1）问题：湿地缩小和破坏
（2）对策：采用工程学和生态学措施相结合的方法，在湿地周围建立缓冲带，废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程等
三、生态工程的实例
（3）案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程
20世纪90年代，厦门市采取了引潮入湖、输送新鲜海水、西水东调等措施。进入21世纪，通过清挖湖底淤泥，沿湖修建驳岸、导流堤及环湖林荫步行道等措施。
三、生态工程的实例
（3）案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程
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
三、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：
采矿业对环境造成的日渐严重的破坏。矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍植被的生长，还可能产生严重的重金属污染。
采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后，在人造表土上，植树种草。
三、生态工程的实例
（3）实例：赤峰市元宝山矿区生态修复工程
三、生态工程的实例
（3）实例：赤峰市元宝山矿区生态修复工程
主要原理及对应的内容
人工进行地表覆盖、植被恢复——________原理
根据环境引入当地土著物种——________原理
搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复
_________原理
自生
协调
整体
三、生态工程的实例
04
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。
四、生态工程的发展前景
2.我国目前面临的生态危机：人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”
3.对策：不仅要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，需要生态工程发挥作用。
四、生态工程的发展前景
4.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。
5.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。
四、生态工程的发展前景
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
发展前景
课堂小结
“四位一体”生态模式是利用沼气能用的生态模式，在我国北方农村比较常见。在农户的田地或庭院里建造太阳能温室，种植蔬菜水果等农产品；温室一段的地下建造沼气池，沼气池上建猪舍和厕所。我国北方冬季温度过低，沼气池运行困难， 且容易造成池体损坏。这种生态农业模式将猪舍和沼气池建在太阳能温室大棚内，可以保证沼气池的温度，解决北方冬季沼气池运作难的问题，猪舍与温室有透气孔连接，猪呼出的大量二氧化碳可以增加太阳能温室二氧化碳浓度，促进温室蔬菜瓜果生长。
拓展：“四位一体”农业生态工程

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