资源简介

第3节 生态工程
第4章 人与环境
一 、 生态工程的基本原理
奥林匹克森林公园建设过程中的图片
普通的村落和农田就脱胎换骨般地转变为令人赞叹的森林公园。它调节城市气候，丰富市民生活，也为众多动植物提供了生存的“家园”。
这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程
?应运而生并迅速发展。
问题探讨
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？
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？
2.?为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？
人类活动可以改变群落演替的速度，通过人工造林，可以加快弃耕农田演替到森林阶段的速度。
对森林公园先进行整体设计利用了生态工程的基本原理，以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循生态系统自生、循环、协调和整体的基本原理，充分发挥资源的生产潜力，既防止了环境的污染，又达到了经济效益和生态效益的同步发展
公园建设充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统是利用了生态工程自生的原理和协调的原理，充分考虑原有生物组分布局和它们生长、发育、繁殖及形成共存互利关系等条件，通过系统的自组织、自我优化、自我调节、自我更新维持系统的稳定。同时，利用了生物与生物、生物与环境长期作用形成的协调原理。
生态工程
概念：生态工程是指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。
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。
特点：少消耗、多效益、可持续。
生态工程
建设生态工程的原因：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗我们的自然资本，为实现可持续发展，要建设生态工程。
生态工程的目标：应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果。生态工程是针对传统经济模式而言的，可以减少环境污染，实现社会与自然的和谐发展。
生态工程的主要任务：是对已被破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
生态工程达到的结果：
①提高生态系统的生产力。
②促进人类社会和自然环境的和谐发展。
生态工程所遵循的基本原理
奥森水域面积小且封闭、易污染、缺少完整食物链，因此水体容易发生富营养化，产生水华。为评估奥森主湖水体生态系统的状况，提出水质净化的有效措施，研究人员借助模型软件对公园水体生态系统进行了模拟研究。
本研究中，以高等植物每年的长势作为判断生态系统稳定性高低和人工净水措施可持续性的指标。实验中选择了3种代表植物，通过观察这些植物的生物量变化建立模拟曲线。实验结果如下图。
自然水域 无人工净水系统
使用人工净水系统，进水口增加人工湿地
自然水域，无人工净水系统，加入田螺
1.模型一和模型二对比，增加了人工将是系统恒温在进水口增加人工湿地，模型二与模型一相比植物的长势是否发生了变化？
2.加入田螺后，生态系统的稳定性有何变化？
自生：这种由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。
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
循环
古代施肥
“无废弃物农业” 物质循环再生示意图
生态工程与传统农业
传统农业模式：大量使用化肥、农药、机械的农业生产模式。
传统农业的弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
基本原理
调节机制
与环境的关系
主要能源
生物多样性
生态工程
生态学、工程学
人为辅助下的自我调节
协调
太阳能
得到保护
传统农业
工程学
人为调控
破坏环境
化学能
减少
循环
目的：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。
概念：循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。
协调
我国西北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的杨树。由于环境不利于杨树的生长，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了残败的“灰色长城”
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。
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？
我国西北地区降雨较少，进行防护林建设时，选择的树种应耐干旱，如沙棘、山杏、刺槐、柠条、杜梨、沙枣、合欢、臭椿等。
西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。
整体
理论基础：社会—经济—自然构成复合系统。
内容：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力。
意义：社会习惯、法律制度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。。
整体
社会-经济-自然复合系统
既要考虑自然生态系统规律，也要考虑到经济和社会等系统的影响力。
生态工程的基本原理
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
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
湿地生态工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创造有利条件
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
西北地区的防护林建设出现的问题
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
分析生态工程案例中的原理与应用
尝试画出桑基鱼塘中的食物链。
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？
桑树→蚕；甘蓝→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；浮游植物一浮游动物→鱼。
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。
自生：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。
循环：“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。
协调：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；等等。
整体：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—经济—自然复合系统”。
?桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
1.下列关于生态工程的说法错误的是（ ）
A.与传统工程相比生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
B.能防止环境破坏和环境污染
C.遵循生态系统物质循环规律能提高能量利用率
D.生态工程能解决所有环境问题
D
随堂训练
2.下列关于生态工程建设中遵循自生原理的做法，错误的是（ ）
A.需要有效选择生物组分并合理布设
B应尽量减少生物多样性充分利用优势物种
C.尽量提高生态系统中食物链和食物网的复杂程度
D.系统的自生是靠生物组分实现的
B

展开更多......

收起↑