5.1生态工程

课题：5、1生态工程的基本原理 上课时间：2012-4- 流水号201204010

一、 学习目标

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。

二、 学习过程

一、生态工程的概念：

1．生态工程是指应用生态系统中 原理、 原则，结合经系统分析的最优化方法而设计的 的生产工艺系统。

2．生态工程建设的目的是在 的前提下，充分发挥资源的生产潜力， ，达到 和 的同步发展。

3．与传统工程相比，生态工程具有 、 、 的特点。

拓展：传统经济模式是一种高投入、低产出、高污染的经济模式，而生态经济模式主要通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。实现循环经济的重要手段之一就是生态工程。

二、生态工程的原理

1、物质循环再生原理

【主要内容】 物质能够在各类生态系统内进行 和 ，使物质 、 利用，进而达到“取之不尽、用之不竭”的效果。

【实 例】 古代“无废弃物农业”；农村综合发展型生态工程

2、物种多样性原理

【主要内容】 生态系统中生物多样性程度越高，食物链（网）越复杂，生态系统的抵抗力稳定性 ，

生态系统的结构越不易被破坏。生物多样性程度高的生态系统中，即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其它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。

【实 例】 人工林往往由于植物种类较单一，而容易因虫害等遭到破坏

3、协调与平衡原理

【主要内容】 在进行生态工程建设时，要注意要因地制宜，合理确定 （即环境容纳量）。

【实 例】 合理放牧

4、整体性原理

【主要内容】 人类处在一个社会—经济—自然的复合系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑

到 ，还要考虑到经济和社会系统的影响力，此外，社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要的影响。

【意 义】 整体理论是解决生态环境问题的必要基础，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、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

【实 例】 在进行林业工程建设时要考虑到农民的粮食、烧柴及收入等问题。

5、系统学和工程学原理

【主要内容】 ①系统的结构决定功能原理：通过 ，达到改善系统功能的目的。 ②系统整体性原理：系统各组分之间要有 关系，才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并实现总体功能大于部分之和的效果，即“1＋1>2”。

【实 例】 桑基鱼塘模式、珊瑚礁中珊瑚虫与共生藻类

【资料分析】

1．导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？(教材P107)

答案：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、气候异常有关。

2．洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？(教材P107)

答案：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。

3.你对“石油农业”是如何理解的？(教材P108)

答案：“石油农业”是指大量使用化肥、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。

4．如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？(教材P108)

答案：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。

5．“石油农业”的生产模式应当怎样改进？(教材P108)

答案：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。

6．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中，保持着很高的生物多样性？(教材P110)

答案：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。

7．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？(教材P110)

答案：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。

8．“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西部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？(教材P111)

答案：发展西北畜牧养殖业，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。

【旁栏思考】

你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？(教材P113)

答案：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。

【实践活动】

1．为什么我国要大力发展沼气工程？(教材P115)

答案：21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促使了以农牧结合中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。

三、 典型例题

1．下列不属于生态工程建设目的的是

A．对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善

B．防止环境污染

C．单纯追求粮食产量

D．促进人类社会和自然环境的和谐发展

2．生物的数量超过了环境的承载力后，会违背生态工程的哪一基本原理

A．整体性原理 B．系统性原理

C．协调与平衡原理 D．工程学原理

3．(2011年青岛高二检测)位于胶东半岛的昆嵛山林区，在20世纪六七十年代时，曾大规模营造马尾松纯林，结果遭到松干蚧的毁灭性打击。这一事例说明，在进行生态工程建设时，必须遵循

A．物质循环再生原理 B．物种多样性原理

C．协调与平衡原理 D．整体性原理

4．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是

A．系统整体性原理 B．整体性原理

C．系统的结构决定功能原理 D．以上都不是

5、人类设计生态工程的根本目标是

A．促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展

B．促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益

C．防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展

D．促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展

6、下列关于生态工程的叙述中，错误的是

A.生态工程是生态学和工程学的结合

B.生态工程追求经济和生态的双赢

C.应用物种多样性原理和物质循环再生原理

D.生态工程是无消耗、多效益的工程

四、 课堂巩固

7．我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理

A．系统整体性原理 B．协调与平衡原理 C．物种多样性原理 D．整体性原理

8．下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是

9．如下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是

A．物种多样性原理 B．整体性原理

C．物质循环再生原理 D．协调与平衡原理

10．“1+1>2”是生态工程基本原理中的哪一个

A．物种多样性原理 B．整体性原理

C．协调与平衡原理 D．系统学与工程学原理

11．某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的

A．协调与平衡原理 B．整体性原理

C．系统结构决定功能原理 D．系统整体性原理

12.下列有关物种多样性的叙述错误的是

A．物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性

B．生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多

C．生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大

D．生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力

13．（多选）生态工程是

A．生态学 B．工程学 C．系统学 D．经济学

14．（多选）我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就

是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于

A．积极种植能够固氮的豆科植物

B．收集一切可能的有机物

C．采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料

D．采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料

15．（多选）生态工程体系的特点是

A．少消耗 B．多效益 C．可持续 D．多投资

16．我市某校研究性学习小组同学前往市郊调查农业生态系统，经过交流和修改后绘制出了下图，请据图回答有关问题：

（1）流入这一生态系统的能量是 ，能量流动的特点是 。

（2）图示的生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成“无废弃物农业”，这主要是遵循生态工程的 原理，与此密切相关的生物为 。

（3）在充分利用能量，减少环境的污染的同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，体现了生态工程 原理。

（4）如果要提高农业生态系统的稳定性，一方面，对生态系统的利用不能超过生态系统的 能力，另一方面，应实施相应的物质和能量投入，例如 ，以保证生态系统内部结构和功能的协调。

五、教学分析

1-5CCBBD 6-10DBDCD 11-12BC 13ABCD 14ABD 15ABC

16．（1）农作物固定的太阳能 单向流动、逐级递减（1分）（2）物质循环再生 （腐生的）细菌和真菌（食用菌）

（3）整体性 （4）自我调节 施肥、灌溉和控制病虫害（答1点即可）

1-5CCBBD 6-10DBDCD 11-12BC 13ABCD 14ABD 15ABC

16．（1）农作物固定的太阳能 单向流动、逐级递减（1分）（2）物质循环再生 （腐生的）细菌和真菌（食用菌）

（3）整体性 （4）自我调节 施肥、灌溉和控制病虫害（答1点即可）

1-5CCBBD 6-10DBDCD 11-12BC 13ABCD 14ABD 15ABC

16．（1）农作物固定的太阳能 单向流动、逐级递减（1分）（2）物质循环再生

菌（食用菌）

（3）整体性 （4）自我调节 施肥、灌溉和控制病虫害（答1点即可）

1-5CCBBD 6-10DBDCD 11-12BC 13ABCD 14ABD 15ABC

16．（1）农作物固定的太阳能 单向流动、逐级递减（1分）（2）物质循环再生

菌（食用菌）

（3）整体性 （4）自我调节 施肥、灌溉和控制病虫害（答1点即可）

（腐生的）细菌和真 （腐生的）细菌和真