《生态工程的基本原理》(新人教版-选修)-109.ppt

生态工生态工程的基本程的基本原理原理(新新人教版人教版-选选修修)教学目标教学目标1、知识与技能、知识与技能(1).简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。(2).简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。(3).尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。2、过程与方法、过程与方法（1）运用所学的生态工程原理，结合当地的社会发展状况研究当地生态工程的建设方向和途径。（2）分析并评价生态工程的实例，运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程3、情感、态度和价值观、情感、态度和价值观关注生态工程建设、初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。、教学重点、教学重点生态工程的基本原理。、教学难点、教学难点生态工程的系统学和工程学原理。生态工程的兴起生态工程的兴起“可持续发展可持续发展”的内涵的内涵:(SustainableDevelopment)经济发展不仅要满足当代人的经济发展不仅要满足当代人的需要需要,还要不危害后代人发展能力。还要不危害后代人发展能力。美国生态学家美国生态学家H.T.H.T.奥德姆于奥德姆于19621962年首先提出年首先提出“生态工程生态工程”概念：概念：“A branch of engineering and field of science in which solutions to societys environmental problems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary(overhead).”即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或作用；或“人类应用主要来自自然的能源作为人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控制辅助能对环境的控制”；或；或“对自然的管理就对自然的管理就是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关系系”。H.T.奥德姆的学生米奇（W.J.Mitsch）继承其思想，于1989年编了世界上第一本生态工程专著（EcologicalEngineering:AnIntroductiontoEcotechnology），并于1992年主编创办了生态工程杂志。他对生态工程的定义是：Ecologicalengineeringhasbeendefinedasthedesignofecosystemsforthemutualbenefitofhumansandnature.即生态工程是为了人类和自然的相互利益而进行的一种生态系统设计。我国著名生态学家马世骏先生我国著名生态学家马世骏先生19791979年首先倡导生态工程。他对生态工程年首先倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：生态工程是应用生态系下的定义是：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、统中物种共生与物质循环再生的原理、结合系统工程的最优化方法，设计的结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。统。人类应用生态学和系统学的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、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生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。然环境的和谐发展。生态工程的概念生态工程的概念（一）关注生态工程建设（一）关注生态工程建设资料分析一：资料分析一：1.导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因根本原因：长江上游乱砍江上游乱砍滥伐森林，水源涵养伐森林，水源涵养和水土保持功能急和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤降低，造成大量泥沙淤积河道；中游河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面洪作用的湖泊面积急急剧减少。减少。直接原因直接原因：1998年度的罕年度的罕见降雨。但降雨。但这也与也与全球温室气体排放量增加而全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、致的温度升高、气候异常有关。气候异常有关。解决解决长江洪水泛江洪水泛滥的措施有：的措施有：以生物措施以生物措施为主，主，结合工程措施，提高森林覆盖率；合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕退耕还湖湖”和改革不合理耕作方式等。和改革不合理耕作方式等。在在进行生行生态工程建工程建设时，要考，要考虑到怎到怎样解决解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来）的能源来源源问题以及如何提高以及如何提高农民的民的经济收入。收入。2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？什么问题？传统的经济发展模式不注重生态环境的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以巨大的生态环境破坏为代价。“石油农业石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生大量使用化肥、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，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产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农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益严重的农产品污染和环境污染等问题。1.你对你对“石油农业石油农业”是如何理解的？是如何理解的？资料分析二：资料分析二：对环境造成危害的污染物，采用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，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。了地方没有被利用的资源。3.3.如何理解如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资源”这句话？这句话？在不同的国家有不同的改进措施。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：可展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、以根据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，促进社会的可农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。持续发展。4.4.石油农业的生产模式应当怎样改进？石油农业的生产模式应当怎样改进？关于关于生态经济生态经济：（二）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1 1、物质循环再生原理物质循环再生原理无废弃物农业无废弃物农业是我国古代传统农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。早和最生动的一种模式。2 2、物种多样性原理、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物种越丰富，生态系统的抵抗力稳定性越高资料分析讨论：资料分析讨论：1.1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿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株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？纯樟子松林、杨树林的生物多样性纯樟子松林、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，因而会导致了树供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链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、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。用而很少流出系统外。2.2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样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的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？素吗？只有保持生态系统较高的生物多样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。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，而且往生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。往作用巨大。资料分析：资料分析：1 1、从协调与平衡原理出发，想一想，在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？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几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称）沙棘，俗称“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑黑刺刺（2）山杏，主要指西伯利亚杏，）山杏，主要指西伯利亚杏，（3）刺槐，）刺槐，（4）锦鸡儿（又称拧条），）锦鸡儿（又称拧条），（5）杜梨）杜梨（6）沙枣）沙枣（7）合欢）合欢（8）臭椿）臭椿 西北畜牧养殖应该注意牲畜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；理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。工种植牧草，增加牧草产量。4 4、整体性原理整体性原理整体指社会整体指社会-经济经济-自然复合成的巨大系统自然复合成的巨大系统例：林业工程例：林业工程建设中的问题建设中的问题一方面号召农民种树，另一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活一方面要考虑农民的生活问题问题5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理运用：改善和优运用：改善和优化生态系统的结化生态系统的结构构例：桑基鱼塘模式例：桑基鱼塘模式（2）系统整体性原理）系统整体性原理豆科作物和固氮菌的共生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？你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？思考与探究：思考与探究：3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角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交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。量流动途径。桑基桑基鱼塘系塘系统中物中物质和能量的流和能量的流动是相互是相互联系的，能量的流系的，能量的流动包含在物包含在物质的循的循环利用利用过程中，随着食物程中，随着食物链的延伸逐的延伸逐级递减。减。物质循环再生原理物质循环再生原理物种多样性原物种多样性原理理协调与平衡原理协调与平衡原理整体性原理整体性原理系统学和工程学原系统学和工程学原理理（1 1）系统的结构决定功能原理）系统的结构决定功能原理（2 2）系统整体性原理）系统整体性原理网网络络知知识结识结构构生态工程建设目的：遵循自然界 的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止 ，达到 和 的同步发展。（少消耗、多效益、）生态经济：主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的 ，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是 。1）原理：物质能在生态系统中循环往复，2）原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的 生态工程原理 3）原理：生态系统的生物数量不能超过 （环境容纳量）的限度 4）原理：生态系统建设要考虑自然、的整体影响5）原理 系统的结构决定 原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的 ，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分 的效果，即“1+12”答案：物质循环环境污染经济效益生态效益可持续循环经济生产原料生态工程物质循环再生分层分级利用物种多样性抵抗力稳定性协调与平衡环境承载力整体性经济社会系统学和工程学功能比例关系之和