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第3节 生态工程
一 生态工程的基本原理
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。
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。
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。
新课导入
生态工程的真实写照
新课导入
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。
新课导入
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。
新课导入
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。
生态工程建设
01
关注生态工程建设
为什么要进行生态系统保护和修复？
毁林种地
围湖造田
滥用化肥农药
滥用化石能源
人口增长
不可持续发展
绿水青山就是金山银山
遵循 ，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到__________
和 的同步发展。
与传统的工程相比，生态工程是是一类 的工程体系。
少消耗、多效益、可持续
(2)进行生态工程建设的目的:
(3)生态工程的优点:
(1)生态工程的概念：
指人类应用__________________等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行__________________，或对已被破坏的生态环境进行了_____________，从而提高生态系统的________或_________________，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。
分析、设计和调控
生态学和系统学
生产力
修复、重建
改善生态环境
生态学原理
经济效益
生态效益
01
关注生态工程建设
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
02
生态工程遵循的原理
自生
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、
自我调节、 。
内容
生态系统的 能力
自我优化
自我更新和维持
生物组分：①个体代谢再生更新；②种间相互作用(种间关系)。
原理
遵循 原理。有效选择并合理布设生物组分，尽量提高生物多样性程度。
自生
基础
自我调节
实际应用
太阳能水生态修复系统
在湿地修复过程中，应该选择污染物净化能力较强的多种水生植物，还需要考虑这些植物各自的生态位差异，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。
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质。
实际应用
在湿地生态工程中，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。
循环
生态系统的 功能
内涵
依据
物质循环
指在生态工程中促进系统的物质 。
①保证各个环节的物质迁移顺畅；② 保证主要物质或元素的转化率较高。
迁移与转化
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。
原则
实例——无废弃物农业
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染。
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？
我国古代先民正是依靠“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。
这样做有何优点？
协调
考虑 、 的协调与适应。
内容
生物与环境
生物与生物
(2)、两方面:
①生物要适应环境
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”。
01
生物要适应环境
过度放牧的草地
02
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。
整体
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。
原理
应用
人类处在社会—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。
经济系统
生产成本
消费效益
自然系统
植物
动物
微生物
非生物因素
社会系统
政策
科学文化
管理
系统的整体功能
大于
各成分功能之和
生态系统是一个有机的整体
社会-经济-自然是一个复合系统
整体
社会一经济一自然复合系统
整体
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。
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。
实例
整体
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。
遵循整体性原则，有什么意义？
核心词
提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件
物质循环，无废弃物
各组分之间要有适当的比例，自然(生态)、经济、社会结合
生物与生物之间、生物与环境之间协调，考虑环境容纳量
【现学现用】
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
【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
什么是桑基鱼塘？
分析生态工程案例中的原理和应用
1. 尝试画出桑基鱼塘中的食物链。
桑树→蚕；甘蔗→人；
甘蔗→猪→人。
如果用蚕沙喂鱼，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
分析生态工程案例中的原理和应用
2. 桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
① 蚕类、树叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用。
② 池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量。
③ 桑基鱼塘在设计时，要考虑栽种作物与养殖动物的比例。
④ 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。
循环
协调
整体
自生
分析生态工程案例中的原理和应用
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？
关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。
整体
协调
循环
自生
自我更新
自我组织
自我优化
自我维持
促进物质迁移转化
废物循环再次利用
生物环境
生物之间
协调适应
协调平衡
整体考虑
生态整体
社会经济自然整体
知识小结
生态工程的基本原理
关注生态工程建设
生态工程遵循的基本原理
自生
循环
协调
整体
比较项目 生态工程 传统农业
基本原理
调节机制
与环境的关系
主要能源
生物多样性
生态学、工程学
工程学
人为辅助下的自我调节
人为调控
协调
破坏环境
太阳能
化学能
得到保护
减少
生态工程与传统农业的比较
当堂检测
1. 下列关于生态工程的叙述，不正确的是（ ）
A. 当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生
B. 生态工程能够减少环境污染
C. 生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品
D. 生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一
C
当堂检测
2. 根据下图说明我国现有的生产模式违反的生态工程原理是 ( 　　)
A. 循环原理 B. 自生原理 C. 协调原理 D. 整体原理
A
当堂检测
3. 生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。这体现了生态工程的原理是( 　　)
A.循环 B.自生 C.协调 D.整体
4. 在帮助农民发展经济的时候，一定要注意一些实际问题，如“苹果树不宜在热带地区栽种”“柑橘不宜在北方地区栽种”，这主要体现了生态工程的原理是(　　 )
A.循环 B.自生 C.协调 D.整体
B
C
当堂检测
5. 在“绿水青山就是金山银山”的理念指导下，近年来我国实施了一系列生态建设工程，生态效应逐渐显现。
下列有关该生态工程的分析评价不合理的是(　 　)
A. 使物种多样性程度显著提高
B. 使生物群落的组成更为复杂
C. 使生态系统的类型更为多样
D. 其主要目的是提高生物多样性的直接价值
D

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