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專題5生態(tài)工程 5 1生態(tài)工程的基本原理 1 簡述生態(tài)工程的概念 關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè) 2 簡述生態(tài)工程的原理 舉例說出各原理的內(nèi)容 3 嘗試運用生態(tài)工程原理 分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策 一 二 一 關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1 生態(tài)經(jīng)濟 1 最主要的實行原則 循環(huán)經(jīng)濟 2 最主要的特點 使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料 從而實現(xiàn)廢棄物的資源化 3 實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的最重要的手段之一 生態(tài)工程 2 生態(tài)工程生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律 充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力 防止環(huán)境污染 達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益同步發(fā)展 與傳統(tǒng)的工程相比 生態(tài)工程是一類少消耗 多效益 可持續(xù)的工程體系 一 二 二 生態(tài)工程所遵循的基本原理1 物質(zhì)循環(huán)再生原理 1 理論基礎(chǔ) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán) 循環(huán)往復 分層分級利用 從而達到取之不盡 用之不竭的效果 2 實例 無廢棄物農(nóng)業(yè) 無廢棄物農(nóng)業(yè) 即通過積極種植能夠固氮的豆科作物 以及收集一切可能的有機物質(zhì) 如糞便 枯枝落葉 河泥等 采用堆肥和漚肥等多種方式 把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料 施用到農(nóng)田中 這樣既利用了廢棄物 又改善了土壤結(jié)構(gòu) 培育了土壤微生物 實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮 磷 鉀及微量元素的循環(huán)利用 3 沒有物質(zhì)循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)的危害 會產(chǎn)生廢棄物 造成環(huán)境污染 并最終影響系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展 一 二 2 物種多樣性原理 1 理論基礎(chǔ) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性 生物多樣性程度高 可以為各類生物的生存提供多種機會和條件 眾多的生物通過食物鏈關(guān)系互相依存 就可以在有限的資源條件下 產(chǎn)生或容納更多的生物量 提高系統(tǒng)生產(chǎn)力 2 實例 純樟子松林 楊樹林的生物多樣性低 食物鏈短而單調(diào) 缺少松毛蟲 天牛的天敵 而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源 因而會導致樹林的毀壞 珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高 食物鏈復雜 不同的生物占據(jù)了不同的時間位 空間位和資源位 因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境 例如 氮 磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外 一 二 3 協(xié)調(diào)與平衡原理 1 理論基礎(chǔ) 生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡 2 處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡 需要考慮環(huán)境承載力 又稱環(huán)境容納量 是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的最大數(shù)量 4 整體性原理 1 理論基礎(chǔ) 社會 經(jīng)濟 自然復合系統(tǒng) 如下圖 一 二 如上圖所示 人類所處的是一個由社會系統(tǒng) 經(jīng)濟系統(tǒng) 自然系統(tǒng)復合而成的巨大的系統(tǒng) 三者相互影響而形成一個統(tǒng)一的整體 在進行生態(tài)工程建設(shè)時 不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律 更重要的是 還要考慮經(jīng)濟和社會等系統(tǒng)的影響力 只從生態(tài)學的角度片面考慮生物與環(huán)境之間 生物與生物之間的相互影響是不可以的 2 意義 只有應用整體性原理 才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當前與長遠 局部與整體 開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系 保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定 一 二 5 系統(tǒng)學和工程學原理 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理 生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu) 通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu) 達到改善系統(tǒng)功能的目的 在分布式的結(jié)構(gòu)中 一般局部的故障不至于造成整個網(wǎng)絡的癱瘓 2 系統(tǒng)整體性原理 系統(tǒng)的各組分之間要有適當?shù)谋壤P(guān)系 只有這樣才能順利完成能量 物質(zhì) 信息等的轉(zhuǎn)換和流通 并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果 即 1 1 2 在我國西北一些地區(qū)年降雨量小于450mm 如果在這些地區(qū)種植的不是適應當?shù)丨h(huán)境的灌木和草 而是不適應當?shù)丨h(huán)境的楊樹 這主要違背了什么原理 提示 主要違背了協(xié)調(diào)與平衡原理 一 二 三 一 物種多樣性與生物多樣性1 物種多樣性是指多種多樣的生物種類 強調(diào)物種的變異性 2 生物多樣性是指生命形式的多樣化 從類病毒 病毒 細菌 放線菌 支原體 真菌到植物 動物 各種生命形式之間及其與環(huán)境之間的多種相互作用 以及各種生物群落 生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)環(huán)境與生態(tài)過程的復雜性 一般地講 生物多樣性可以從三個層面上去描述 即遺傳 基因 多樣性 物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性 四 一 二 三 二 協(xié)調(diào)與平衡原理所謂協(xié)調(diào)與平衡是指生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡 1 協(xié)調(diào)主要指生物要適應環(huán)境 因此在建設(shè)生態(tài)工程時 不要盲目引種或栽種 2 平衡是指某環(huán)境下生物種群的數(shù)量與環(huán)境的承載力要平衡 如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境的承載力 就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞 如草原上的過度放牧就是典型的例子 四 一 二 三 三 整體性原理與系統(tǒng)整體性原理1 整體性原理 1 含義 指社會 經(jīng)濟 自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一 保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡 2 舉例 林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng) 社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的關(guān)系問題 即種樹的同時考慮經(jīng)濟收入 糧食 燃料等問題 2 系統(tǒng)整體性原理 1 含義 指總體功能大于各部分之和 即1 1 2 原因是系統(tǒng)保持很高的生產(chǎn)力 具體是指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理 2 舉例 如藻類和珊瑚蟲 大豆和根瘤菌 地衣植物中的藻類和真菌等 四 一 二 三 四 四 常見生態(tài)工程實例主要遵循的原理分析1 單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低 易爆發(fā)蟲害 物種多樣性原理 2 草原確定合理載畜量 不能過度放牧 協(xié)調(diào)與平衡原理 3 引種考慮適應環(huán)境 協(xié)調(diào)與平衡原理 4 林業(yè)生態(tài)工程建設(shè) 既考慮種樹又考慮生活問題 整體性原理 題型一 題型二 題型三 題型一生態(tài)工程 例1 下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述 錯誤的是 A 生態(tài)工程是生態(tài)學與系統(tǒng)工程學的結(jié)合B 生態(tài)工程追求經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的雙贏C 生態(tài)工程是無消耗 多效益的工程D 生態(tài)工程能促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展解析 生態(tài)工程是生態(tài)學與系統(tǒng)工程學相結(jié)合 追求經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的雙贏 促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展 低消耗 多效益的工程體系 答案 C 題型一 題型二 題型三 題型二生態(tài)工程的基本原理 例2 下列關(guān)于生態(tài)工程的基本原理的說法 錯誤的是 A 物質(zhì)循環(huán)再生原理 在于使生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能夠循環(huán)利用B 物種多樣性原理 是指眾多生物通過食物鏈相互依存 提高系統(tǒng)生產(chǎn)力 維持系統(tǒng)平衡C 整體性原理 是考慮自然系統(tǒng)的規(guī)律 所有的人類活動必須完全以生態(tài)系統(tǒng)為核心D 系統(tǒng)整體性原理要求系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)谋壤P(guān)系解析 整體性原理是指進行生態(tài)工程建設(shè)時 不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律 還要考慮經(jīng)濟和社會的影響力 答案 C 題型一 題型二 題型三 題型三運用生態(tài)工程基本原理分析實例 例3 為加強水體治理 珠江流域某城市構(gòu)建了較大面積的人工濕地 1 當污染物隨水流進入該濕地時 濕地水體中碳元素的遷移和轉(zhuǎn)化途徑如下圖 請用箭頭和文字補充虛線框中的碳轉(zhuǎn)化途徑 題型一 題型二 題型三 2 一段時間后 濕地中出現(xiàn)了輪蟲等浮游動物 可控制綠藻等浮游植物的增殖 管理員還放養(yǎng)了一些魚和鴨 為城市增添自然氣息 請寫出可能存在的食物鏈 兩條 3 如果含有重金屬的工業(yè)廢水進入該系統(tǒng) 請根據(jù)生態(tài)學基本原理 指出可能產(chǎn)生哪些負面影響 解析 由題圖可知 可溶性有機碳可作為好氧細菌的碳源 被好氧細菌分解利用 好氧細菌呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳等作為黑藻 綠藻等植物光合作用的原料 同時CO2又是黑藻 綠藻等植物呼吸作用的產(chǎn)物 這樣 在細菌 植物 無機環(huán)境之間形成了穩(wěn)定的物質(zhì)循環(huán) 根據(jù)第 2 小題的題干 梳理出兩條食物鏈 重金屬鹽在食物鏈中有富集現(xiàn)象 對處于高營養(yǎng)級的人危害很大 而且難于降解 易發(fā)生二次污染 題型一 題型二 題型三 答案 1 2 綠藻 輪蟲 魚 黑藻 魚 鴨 3 重金屬進入食物鏈 危害人體健康 重金屬無法降解 易發(fā)生二次污染