《生态工程及其原理》优教课件

4.1生态工程及其原理水资源被破坏，能源短缺日益严重！环境遭到严重破坏，人类面临着生存与发展的挑战！1.说出生态工程的概念。（重难点）2.掌握生态工程的四个基本原理。（重点）3.举例说出生态工程的主要类型。生态工程的概念生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。生态工程建设的根本目标：

在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、经济效益、社会效益的同步发展。1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？生态工程的兴起根本原因：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。1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？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？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。思考与探究：

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动途径。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。桑基鱼塘是将低洼地挖深变成水塘，挖出的泥堆放在水塘的四周为地基，基上种桑，塘中养鱼，桑叶用来喂蚕，蚕砂（屎）用以饲鱼，而鱼塘中的塘泥又取上来作桑树的肥料。通过这样的循环利用，取得了“两利俱全，十倍禾稼”的经济效益。桑基鱼塘生态工程的基本原理⒈物种共生原理⒉生态位原理⒊食物链原理⒋物种多样性原理生态工程主要是由生物种群、生物群落和生态系统构成。1、物种共生原理自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括互利共生、竞争等多种关系。2、生态位原理在生态工程中，合理利用生态位原理，可以构建一个具有多层次、多种群的稳定而高效的生态系统。3、物种多样性原理

一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。热带雨林生态系统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？珊瑚礁在养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。4、食物链原理

自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要的作用，是实现生态系统中物质循环、能量流动、信息传递的基础，也是物种共生原理的基础。1、物质循环再生原理没有物质循环的系统，就会产生废弃物，造成环境污染，并最终影响到系统的稳定和发展。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。无废弃物农业拓展延伸无废弃物农业饲料与垫料人类食品作物残留人类食品人粪尿N、P、K等需要考虑环境承载力（环境容纳量），以及生物与环境的适应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，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？2、协调与平衡原理生物与环境的适应性，因地制宜适宜种植抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。畜牧养殖应该注意：牲畜量不超过草地承载量

所谓协调与平衡是指生物与环境的协调与平衡。平衡：指某环境下生物种群的数量与环境的承载力要平衡，如果生物的数量超过了环境的承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏，如草原上的过度放牧就是典型的例子。协调：主要指生物要适应环境，因此在建设生态工程时，不要盲目引种或栽种；整体指社会-经济-自然复合成的巨大系统社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有重要影响。3、整体性原理一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题只有应用整体性原理,才能统一协高当前与长远、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。林业工程建设中的问题（1）系统的结构决定功能原理4、系统学和工程学原理主机集中式环式分布式运用：改善和优化生态系统的结构例：桑基鱼塘模式

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。（2）系统整体性原理

系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。珊瑚礁白化生态工程的设计1.依据：生态学和工程学的基本原理。2.方法：(1)通过“相接”的方法建立新的互利共生网络，促进物质的良性循环；(2)通过“加环”的方法在食物链（网）中增加一些环节，充分利用尚未利用的物质和能量，发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。人食用菌蛆蛹家畜农作物玉米木糖醇玉米芯残余物残余物饲料粪便食物链的一种“加环”示意图促进物质循环再生典型实例——加环意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响3.实例：生物氧化塘

生物氧化塘是利用藻类和细菌等生物之间的协同作用处理污水的一种典型生态系统。在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化。①氧化塘法：一个连续处理废水的生物循环过程，多功能生物氧化塘具有净化污水、污水资源化。②工艺流程：1．生物氧化塘净化污水的过程中硝化细菌位于(

)A．厌氧层

B．好氧层C．兼性层

D．各层均有分布C2．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什么原理(

)A．生态位原理B．物种多样性原理C．食物链原理D．整体性原理B3．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D4．设计生态工程的常用方法之一是给食物链（网）“加环”。如图就是一种“加环”示意图。据图判断下列说法正确的是（）A．用残渣来培