1、能夠概述生態(tài)工程的概念。2、能夠概述生態(tài)工程的基本原理，舉例說出自生、循環(huán)、協(xié)調(diào)和整體原理的主要內(nèi)容。
在2008年北京奧運會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個重要建設(shè)項目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅持“綠色奧運”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。
1.農(nóng)田棄耕后,在自然狀態(tài)下也可以演替為森林,為什么還要人工造林呢？
棄耕的農(nóng)田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經(jīng)過數(shù)十年甚至更長的時間，而利用生態(tài)工程原理進(jìn)行人工造林，可以縮短建設(shè)周期，在較短時間內(nèi)獲得生態(tài)效益。
2.為什么要先做森林公園的整體設(shè)計再開工呢？3.公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統(tǒng)呢？
建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等多學(xué)科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開工前做好整體設(shè)計可以保證工程建設(shè)的合理性與可實施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護(hù)成本，避免不必要的浪費，提高生態(tài)效益。
生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會減少人力和物力的投入。
1、生態(tài)工程提出的背景
人類可持續(xù)發(fā)展受到影響
解決環(huán)境與經(jīng)濟與協(xié)調(diào)發(fā)展
生態(tài)工程是可持續(xù)發(fā)展的重要手段。
指人類應(yīng)用______________________的基本原理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行_________________，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行了____________，從而_____________________或______________，促進(jìn)人類____________________________的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過程。
社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展
毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式, 以及工業(yè)的迅猛發(fā)展, 正在消耗大量的自然資源。
生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的_________、_________功能為基礎(chǔ), 遵循_______、_______、_______、_______等生態(tài)學(xué)基本原理。
遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。
是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。
奧森水域面積小且封閉、易污染、缺少完整食物鏈，因此水體容易發(fā)生富營養(yǎng)化，產(chǎn)生水華。為評估奧森主湖水體生態(tài)系統(tǒng)的狀況，提出水質(zhì)凈化有效措施，研究人員借助Aquatx模型軟件對公園水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬研究。
設(shè)計思路:設(shè)置空白對照組（模型1：自然水域，無人工凈水系統(tǒng)）和實驗組（模型2：使用人工凈水系統(tǒng)，進(jìn)水口增加人工濕地），其他變量一致。模擬期限設(shè)定為5年（即5個植物生長期）
相關(guān)數(shù)據(jù)：本研究中，以高等植物每年的長勢作為判斷生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性高低和人工凈水措施可持續(xù)性的指標(biāo)。實驗中選擇了3種代表植物，通過觀察這些植物的生物量變化建立模擬曲線，實驗結(jié)果如下圖。
問題1：模型2在進(jìn)水口增加了人工濕地，對入水進(jìn)行一定的凈化。與模型1相比，模型2中三種植物的長勢是否有變化，請你推測，哪個模型的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。
模型2中苦草長勢幾乎不怎么變化，菹草長勢增加，水蘚長勢下降。模型2的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。
問題2 請利用生態(tài)學(xué)知識提高模型1穩(wěn)定性的新措施。
增加水體植物的天敵、增加沉水植物和挺水植物的組合配植
問題3：加入田螺后生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有何變化？分析產(chǎn)生這種變化的原因。
底棲動物的加入完善了湖水中的生態(tài)系統(tǒng)，增加了“植物—田螺—鯉魚”這一條食物鏈，加速了營養(yǎng)物質(zhì)和能量從植物到鯉魚的傳遞。一方面由于鯉魚的食物來源增加，模型可承載的鯉魚生物量增大；另一方面水蘚和浮游植物由于田螺的攝食，生物量維持在較低的水平。
在生態(tài)系統(tǒng)中由________而產(chǎn)生的_______、________、________、__________和________。
生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能(生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力)
生物能夠進(jìn)行新陳代謝、再生更新
生物之間通過各種相互作用(特別是種間關(guān)系)進(jìn)行自組織
實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)，形成有序整體
一個系統(tǒng)在沒有外界信息指令的作用下，自發(fā)地由無序發(fā)展到有序，由低有序到高有序的發(fā)展過程，就是自組織。
星球的誕生，自然生態(tài)系統(tǒng)的形成都是自組織的結(jié)果。
選擇污染物凈化能力較強的多種水生植物
考慮這些植物各自生態(tài)位差異，以及它們之間的種間關(guān)系，通過合理設(shè)計，使這些物種形成互利共存的關(guān)系。
ⅰ有效選擇生物組分并合理布設(shè)。
【思考】為什么提高生物多樣性程度，有助于生態(tài)系統(tǒng)維持自生能力？
提高生物多樣性程度，利用種群之間互利共存的關(guān)系，構(gòu)建復(fù)合群落，這樣即使某個種群消亡，其他種群也能彌補上來。
移除湖泊、河流中富營養(yǎng)化沉積物和有毒物質(zhì)
ⅱ創(chuàng)造有益于生物組分的生長、發(fā)育、繁殖、以及它們形成互利共存關(guān)系的條件。
通過設(shè)計，實現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生。
實現(xiàn)廢棄物的資源化，減少污染。
指在生態(tài)工程中______________________________，既保證______________________，也保證______________________
促進(jìn)系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與轉(zhuǎn)化
主要物質(zhì)或元素的轉(zhuǎn)化率高
生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能
我國古代 “無廢棄物農(nóng)業(yè)”
保證土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，培育土壤微生物；
實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。
“傳統(tǒng)經(jīng)濟”≠“生態(tài)經(jīng)濟”
(1)傳統(tǒng)經(jīng)濟是大量使用化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。
(2)生態(tài)經(jīng)濟實現(xiàn)了“原料—產(chǎn)品—原料—產(chǎn)品”的生產(chǎn)體系，是實現(xiàn)了廢棄物資源化的循環(huán)經(jīng)濟。具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點。
有人說，過度從土地索取導(dǎo)致土地退化，是有些古文明中斷的一個重要原因。我國幾千年的農(nóng)業(yè)發(fā)展沒有出現(xiàn)這一問題，這是中華文明數(shù)千年延續(xù)不斷的條件之一。
你認(rèn)同這一觀點嗎？請對這一觀點做出評析。
歷史上美索不達(dá)米亞、小亞細(xì)亞等地居民毀林造田，使那里成為不毛之地。
中華文明在“天人合一”“道法自然”等生態(tài)智慧和“人仁民愛物”“民胞物與”等生態(tài)倫理的指導(dǎo)下，生生不息、源遠(yuǎn)流長。
ⅰ考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)。
生物與環(huán)境、生物與生物之間相互適應(yīng)、平衡，協(xié)同進(jìn)化。
我國西北地區(qū)一些地區(qū)年降水量小于450mm，只適宜種植灌木和草本植物，但曾被硬性規(guī)定種植喬木類楊樹。
由于環(huán)境不利于楊樹生長，這里的楊樹長得十分矮小，枯枝很多，半死不活，遠(yuǎn)不如當(dāng)?shù)貥浞N那樣有較高的生態(tài)適應(yīng)性，導(dǎo)致一些地區(qū)種植的防護(hù)林成了殘敗的“灰色長城”。
一定時期內(nèi)單位面積草地上、在利用適度的條件下所能放牧的牲畜頭數(shù)。不同質(zhì)量的草地其載畜量不一樣。如果放養(yǎng)的牲畜量超過載畜量、則會造成過度放牧、使草地退化還有，過度放牧極易造成草場退化、土地沙漠化。
ⅱ處理好生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境容納量。
【思考】從協(xié)調(diào)原理出發(fā)，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)，應(yīng)選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，應(yīng)該注意什么？
我國西北部地區(qū)缺雨干旱，土壤貧瘠，應(yīng)該選擇適合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的樹種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等。
在西北地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，應(yīng)該注意牲畜的數(shù)量不能超過草地的承載力。
每個生態(tài)工程都是具有多組分、復(fù)雜結(jié)構(gòu)及綜合功能的系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)建設(shè)必須以整體觀為指導(dǎo)。
社會-經(jīng)濟-自然是一個復(fù)合系統(tǒng)
生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體
系統(tǒng)的整體功能大于各成分功能之和
①生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體
遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤?，不同組分之間應(yīng)構(gòu)成有序的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。
②社會-經(jīng)濟-自然是一個復(fù)合系統(tǒng)
人類處在一個社會—經(jīng)濟—自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)中，進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟和社會系統(tǒng)的影響力。
在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面號召農(nóng)民種樹，另一方面一定要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。
往往是生活方面的因素導(dǎo)致農(nóng)民對森林、灌叢的過量砍伐。因此，只有把生態(tài)與社會、經(jīng)濟結(jié)合起來，才能從根本上達(dá)到造林和護(hù)林的目的。
此外，社會習(xí)慣、法律制度等對生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。
當(dāng)前與長遠(yuǎn)局部與整體建設(shè)與環(huán)保
分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用
陸基種桑，桑葉飼蠶蠶沙喂魚，塘泥培桑
優(yōu)點：將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結(jié)合起來，把原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起。
根據(jù)同樣原理，甘蔗種植與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結(jié)合(如圖)
1.嘗試畫出?；~塘中的食物鏈
浮游植物→浮游動物→魚
2.桑基魚塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些原理？
?；~塘中生物組分通過合理布設(shè)，互利共存，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)，形成了可以自我維持的有序整體。
“陸基種桑，桑葉飼蠶，蠶沙喂魚，塘泥培?！边@樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式維持著高效的物質(zhì)循環(huán)利用。
所選擇的生物與生物，生物與環(huán)境達(dá)到了協(xié)調(diào)和平衡。
桑和甘蔗適應(yīng)南方溫暖濕潤的氣候，四大家魚混養(yǎng)充分利用了群落的空間結(jié)構(gòu)；
桑葉飼蠶，利用了種間關(guān)系，但養(yǎng)殖的蠶的數(shù)量沒有多到危機桑的存活。
桑基魚塘在設(shè)計，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當(dāng)，結(jié)構(gòu)有序，形成了一個不可分割的整體，
?；~塘將原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經(jīng)營，為農(nóng)民創(chuàng)造收入，是機構(gòu)優(yōu)化的“社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合系統(tǒng)”。
3.當(dāng)桑葉價格高，賣桑葉比賣魚更合算時，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會將蠶沙用做桑樹肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學(xué)、工程學(xué)原理，還需要關(guān)注什么？
還需要關(guān)注經(jīng)濟學(xué)原理，要達(dá)到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。

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第3節(jié) 生態(tài)工程

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