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1、专题5 生态工程,生态工程是指人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善、并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。,5.1 生态工程的基本原理,一 关注生态工程建设,1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？,资料分析一：,提示：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。,直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异
2、常有关。,解决长江洪水泛滥的措施有：以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。 在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。,2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？,提示：传统的经济发展模式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。,提示：“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起
3、到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。,1.你对“石油农业”是如何理解的？,提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。,3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？,提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据
4、田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。,4.石油农业的生产模式应当怎样改进？,关于生态经济：,二、生态工程所遵循的基本原理,1。物质循环再生原理,无废弃物农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。,2。物种多样性原理,物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高,资料分析讨论：,1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海
5、中，保持着很高的生物多样性？,提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。 珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。,2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？,提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。,3、协调与平衡原理,-需要
6、考虑环境承载力即环境容纳量,资料分析： 1。从协调与平衡原理出发，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？,几种西北地区特别适宜树种的介绍 （1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺 （2）山杏，主要指西伯利亚杏， （3）刺槐， （4）锦鸡儿（又称拧条）， （5）杜梨 （6）沙枣 （7）合欢 （8）臭椿,西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。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。,4、整体性原理,整体指社会-经济-
7、自然复合成的巨大系统,例：林业工程 建设中的问题,一方面号召农民种树，另 一方面要考虑农民的生活 问题,5、系统学和工程学原理,（1）系统的结构决定功能原理,运用：改善和优化生态系统的结构,例：桑基鱼塘模式,（2）系统整体性原理,豆科作物和固氮菌的共生,你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？,1、物质循环再生原理,2、物种多样性原理,3、协调与平衡原理,4、整体性原理,5、系统学和工程学原理,小结：生态工程的原理,（1）系统的结构决定功能原理,（2）系统整体性原理,3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流
8、动途径。 提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。,思考与探究,5、2 生态工程的实例和发展前景,农村综合发展型生态工程 小流域综合治理生态工程 大区域生态系统恢复工程 湿地生态恢复工程 矿区废弃地的生态恢复工程 城市环境生态工程,一、生态工程的实例,请阅读课文后总结,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，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。,1.在农村综合发展型生态工程案例中， 主要运用了哪些生态工程的基本原理2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
9、有哪些值得借鉴的做法？,物质循环再生原理、系统的结构决定功能原理、 整体性原理、物种多样性原理等,分析甘肃省陇南县的“九子登科”模式，在说明“九子”措施含义的基础上，谈谈你对小流域综合治理生态工程的理解。,1.小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？ “综合”表现在不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。,2.为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？3.这一模式在其他小流域能够照搬吗？,根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益， 又要考虑到人们的生活
10、和收入问题， 这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。,这种模式在其他小流域不能照搬，还是要因地制宜地 进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不 同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。,大区域生态系统恢复工程“三北”防护林案例,1.国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？,三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区，对我国 具有重要的意义： 生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题， 对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的 生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展 同时这里自然矿产资源丰富，对我
11、国的经济发展和国家 安全具有重要战略意义。 这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济 发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间,2.这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？,首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种； 其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性； 不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣 的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防 护林网可能占较大比重。,湿地生态恢复工程案例,1.当初人们为什么要围湖造田？2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？3
12、.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？,主要原因：我国历来人多地少，围湖造田，种植农作物， 以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到 湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。,退耕还湖包括退耕地为湖区，湖区上游以及湖区周围的生态环境 保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的 生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。,保护环境，减少水土流失和水污染,矿区废弃地的生态恢复工程案例,1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？2.怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？3.除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？,矿
13、区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。,首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养 成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力, 要保持在承载力 范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。,除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要 的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。,城市生态工程,1.汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？2.城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在
14、这方面承担什么责任和义务？,减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛， 禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染 能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。,减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水 和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的 意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生 活中的水污染行为。,二、生态工程发展的前景,“生物圈2号” 生态工程的实验及启示,“生物圈2号”于1986年11月破土动工。1991年9月， 第一批8名实验者进入其中并开始实验。1993年2月， 向“生物圈2号”输氧，人员撤出。1994年2月第二批 7名实验者进入其中，几个月后撤出，实验失败。,“生物圈2号” 的物质循环途径是怎样的？“生物圈2号”失败的原因？“生物圈2号”的启示是？我国生态工程发展的分析与展望？,
