5.1 生态工程的基本原理
目标导航 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，分析生态环境问题及解决对策。
重难点击 生态工程原理的内容，分析生态环境问题及解决对策。 课堂导入
方式一：云南，“彩云之南”，我国一个美丽的省份，有丰富的动植物资源，也有众多水域分布，更是远近闻名的旅游胜地。但是2009年至2012年，在这片美丽的土地上，却在承受着巨大的痛苦——旱灾。这是天灾还是人祸？右图是相关的图片： 结合这幅图，同学们思考一下几个问题：
(1)在云南持续发生这样的大旱，原因到底是什么？
(2)经济的发展带来社会进步，但是我们的环境问题却越来越严重，我们到底需要什么样的经济发展的新思路才能避免对环境的破坏呢？
方式二：金字塔农场是一种设想的未来农业发展模式(如图)，由埃里克·埃林森教授和迪克森·戴斯波米尔教授联手设计。在农田资源有限的地球，如何满足日益增长的人口对食物的需求是所有政府必须要面对和解决的问题。金字塔农场正是一个富有创意的解决之道。除了种植水果和蔬菜外，金字塔农场还装有一个加
热和加压系统，能够将污水转换成水和碳，为机器和照明设备提供能量。金字塔农场实质就是一个一个完整的生态系统，这个农场的设计需要遵循什么原理，还有，这样的金字塔农场有何优点，有没有值得改进的地方，就让我们通过本节课来一起了解吧！
一、关注生态工程建设
1.生态工程概念 涉及学科 技术手段生态学和系统学等 通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对和方法 造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 结果 提高生态系统的生产力，促进人类社会和自然环境的和谐发展 1
特点 2.生态工程建设
是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系 (1)目的：遵循自然界物质循环的规律，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。
(2)特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 (3)原因：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。 3.生态经济
(1)原则：循环经济。
(2)特点：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。 (3)手段：生态工程。 合作探究
1.传统经济模式带来的问题及改进措施
(1)导致1998年长江洪水泛滥的根本原因和直接原因分别是什么？
答案 根本原因：①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；②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？
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，经济的发展以生态环境破坏为代价。
(3)可以采取什么措施解决长江洪水泛滥的问题？
答案 以生态措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。
2.传统生产模式所带来的问题及改进措施
“石油农业”是指大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力而得名。 (1)石油农业的优势有哪些？
答案 高产、高效、省时、省力；提高农业生产效率和农产品产量，解决粮食需求矛盾。 (2)石油农业有哪些弊端？ 答案 高投入、高成本、高污染。
(3)在我国，石油农业的生产模式应当如何改进？
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答案 我国人多地少，应该大力发展生态农业。具体措施主要包括：①根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药；②多施有机肥，提高作物对水、肥等资 源的利用效率；③对
作物秸秆和畜禽粪便再利用，实现物质的多级利用。总之，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。
1.下列关于生态工程的叙述，不正确的是( )
A.当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生 B.生态工程能够减少环境污染
C.生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品 D.生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一
问题导析 (1)生态工程产生的背景：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。
(2)生态工程的目的：遵循自然界物质循环的规律，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)生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。 答案 C 一题多变
若按照C项所述模式发展，将会导致什么后果？ 答案 会造成生态环境失衡、破坏。
二、生态工程所遵循的基本原理
1.物质循环再生原理
(1)含义：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。 (2)实例：“无废弃物农业”。 2.物种多样性原理
(1)内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。 (2)实例
①反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，松毛虫肆虐一时。
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②正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。 3.协调与平衡原理
处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，即环境所能养活的生物种群的最大数量。如果生物的数量超过了一定的限度，就会引起系统的失衡和破坏。 4.整体性原理
(1)含义：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(2)实例：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、烧柴及收入等。 5.系统学和工程学原理 (1)系统的结构决定功能原理
①含义：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善生态系统功能的目的。
②实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。
(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”。 合作探究
1.物质循环再生原理
(1)分析教材P109图5－1“无废弃物农业”物质和能量流动图，总结物质循环再生的含义。 答案 物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。
(2)图示无废弃物农业生态系统是怎样实现物质的循环利用的？
答案 该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留都再返回农田土壤里供生产者利用。 2.物种多样性原理
结合“三北防护林”遭遇虫害死亡案例和澳洲大堡礁珊瑚礁区案例，回答下列问题： (1)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？
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。 (2)珊瑚礁区为什么能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？
答案 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。
(3)从上述正面和反面的实例，可得出怎样的启示？生物多样性的破坏有人为因素吗？ 答案 只有保证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。 3.协调与平衡原理
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