第4章 第3节 生态工程-【大鹏生物】新教材高中生物同步选择性必修2 生物与环境

65 第 3 节 生态工程 3.1 关注生态工程建设 1.生态工程发展的必要性 （1）20 世纪 60 年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，人们生活水平 提高、人口迅速增长，人类 也随之更多地从自然中索取。 （2）毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在大量消 耗自然资源。这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续性发展。 2.生态工程 （1）概念：指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和 调控，或对已被破坏的生态环境进行修复重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类 社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 （2）生态工程建设目的：遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益 和生态效益的同步发展。 （3）生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。 对生态工程概念的理解 ①涉及的学科：生态学、工程学、系统学、经济学等学科。 ②主要任务： ①对人工生态系统进行分析、设计和调控； ②对已被破坏的生态环境进行修复、重建。 ③结果：提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展。 66 3.2 生态工程所遵循的基本原理 1.生态工程的基础 以生态系统的自组织、自我调节功能为基础。 2.生态工程的基本原理 生态工程遵循着自生、循环、协调、整体等生态学基本原理。 （1）自生原理 ①系统的自生：指由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。 ②维持系统自生 第一，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。 例如，在湿地修复过程中，形成自组织能力的基础条件如下： a.应选择污染物净化能力较强的多种水生植物； b.考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们之间的种间关系； c.通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系。 第二，需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。 例如，在湿地生态工程中，通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加 水体溶氧量，可以改善水生生物的生存环境，从而有利于生态系统的自生。 （2）循环原理 ①含义：指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物 质或元素的转化率较高。 ②遵循循环原理就是通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减 少整个生产环节“废物”的产生。例如无废弃物农业。 （3）协调原理 在进行生态工程建设时，需要考虑的问题： ① 生物与环境、生物与生物的协调与适应。例如，我国西北一些地区年降水量小于 450mm，不利于杨 树的生长，这里人工种植的许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有 较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。 ②环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。 （4）整体原理 ①几乎每个生态工程都是具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，这样的复杂系统建设必须以整体观 为指导。自然生态系统可以为生态工程提供重要参考。 ②内容 第一，遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构， 通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。 67 第二，人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不仅要考虑 自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。 ③举例：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。 ④意义：只有应用整体原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的 关系，保障生态系统的平衡和稳定。 68 3.3 生态工程的实例 1.农村综合发展型生态工程 （1）问题：农村人多地少，产出不足。 （2）对策：建立农村综合发展型生态工程。 （3）原理：自生原理、循环原理和整体原理。 种植 （4）案例：北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程 作物秸秆→用来生产食用菌和饲料； 饲料→用于喂养畜禽； 人、畜粪尿→作为原料生产沼气； 沼液→用于水产养殖业； 沼渣→用于为有机农产品“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽。 （5）意义：达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”（饲料、燃料、 肥料）的缺乏问题，提高 了土地产出水平；同时畜禽、鱼、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售。 （6）优点：农业生态工程以沼气