选修3生态工程(基础知识过关)

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1、（说明：苏教版与人教版在生态工程一章的内容上有比较大的差别，在整理知识点时主要以苏教版为主，对人教版的相关内容进行了相应的整合。）生态工程一、生态工程的概念1是指应用生态系统中 物种共生和物质循环再生 原理、结构和功能协调 原则，结合经 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。2、实例：农林牧副渔一体化生态工程依据生态学基本原理，其关键是调控 系统内部的结构和功能，进行优化组合，提高 生 态系统物质再生和能量转化 的能力，充分发挥物质生产的潜力，尽量充分利用 原料、产品、 副产品、废弃物以及时间、空间和营养生态位，提高整体的综合效益。3、（人教版）人类设计生态工程的

2、根本目的是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，达到生态效益与经济效益的同步发展。与传统的工程相比，生态工程 具有低消耗、多效益、可持续 的特征。4、 （人教版）生态经济：主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。二、生态工程的原理（苏教版）生态工程主要由 生物种群、生物群落和生态系统 构成。生态工程构建和运行的主要依 据是生态学基本原理。这些基本原理主要包括 物种共生、生态位、食物链、物种多样性 等。物种共生原理：自然界中任何一种生物都不

3、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，包括共生、竞争等多种关系，构成了生态系统的 自我调节和反馈机制。生态位原理：生态系统中各种生物都占有一定的生态位。在生态系统中，合理利用生 态位原理，可以构建一个具有 多层次、多种群的稳定而有效的生态系统。食物链原理：是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。物种多样性原理：生态系统中生物多样性越高，生态系统越稳定。生态工程的设计还必须遵循 社会发展和经济运行 的基本规律，运用 系统工程的理论和 方法来指导生态工程的实现和管理。在生态工程中除了必须遵循上述各种基本原理

4、外，还要考虑通过适当满足物种生存、生长或繁殖 的环境条件来提高物种的适应能力。二、生态工程所遵循的基本原理（人教版）1物质循环再生原理：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、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。生物多样性高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在 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。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。

5、3、协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力。环境承载力(又称环境容纳量):是指某种环境所能养活的 生物种群的数量。4、整体性原理：人类处在一个 社会一经济一自然 复合而成的巨大系统中。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。除此 之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的 整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。5、系统学和工程学原理：(1) 系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑 系统内部不同组分之间的结构，

6、通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。(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 转化和流通，并且实现 总体功能大于各部分之和 的效果，即“ 1+1 2 ”。三、生态工程的类型根据性质和设计目标的不同，生态工程可分为不同的类型。例如，具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的 农业生态工程；以环境保护为目标的 林业生态工程，包括水 土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等；以治理环境污染为目标的 治污生态工程，包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、 湖泊和水源地治理生态工程等。实例1:

7、 “人工湿地”生态工程。(1) 湿地是开放水域 和陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是生物多样性丰 富。湿地生态系统具有较强的 净化功能，被誉为“地球之肾”。(2) “人工湿地”是模拟 自然湿地的人工生态系统。它的组成成分包括土壤、各类水 生植物(浮水植物、挺水植物和沉水植物)和水 等。(3) “人工湿地”对污水的净化作用是通过 不同类型的水生植物和微生物 的共同作用 实现的。水生植物除了能 吸收、转化污水中的 N、P等物质外，还能促进 细菌等微生物对污 水的处理和净化。在“人工湿地”生态系统中，对废水净化起作用的是微生物的分解和转 化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等。

8、实例2:矿山废弃地生态修复工程(1) 矿山废弃地是指因采矿活动而遭破坏且不经治理便无法使用的土地。它包括开采 后的废石碓、大量采矿而形成的 开采废弃地、选矿剩余物造成的污染地 等。(2) 矿山废弃地的危害：不仅 毁坏和污染大片森林、草地和农田，还造成 水土大量流 失，有的甚至成为巨大的污染源。(3) 矿山废弃地的生态修复：关键在于植被恢复，以及为其所必需的 土壤微生物群落 的重建(人教版)。在植被恢复过程中要注意选择 生长快、抗逆性强 的树种，优先选择 固氮 树种，尽量选择适应性强的 乡土树种和先锋树种，注意树种的 多功能效益。实例3:林业生态工程(1)林业生态工程是环境与生态保护、修复和改善

9、的重要组成部分。它是在维护环境 与发展经济 的目标下，以 优化土地利用 为基础，以发挥 水土资源和生物资源生产潜力 为依 据，形成各林种、各树种的合理配置和组合，充分利用多林种、 多树种生物群体的 多功能和 多效益特点，建设功能完善、结构稳定、经济高效 的生态系统。（2）我国先后批准建设了 十大林业生态工程，特别是 三北防护林体系 建设工程、长江 中上游防护林体系建设工程、太行山绿化工程、黄河中上游防护林体系建设工程等。四、生态工程建设的基本过程生态工程建设既要遵循 生态学原理，也要遵循 适应性原则和高效益原则，即在强调 可 行性的前提下，突出 社会一经济一自然 生态系统的整体与功能，以 生态

10、建设促进产业发展， 并将环境保护融于产业工程之中。生态工程建设的基本过程包括 拟定目标与本底调查、系统分析、可行性评价与决策和 技术设计 等。其中技术设计是整个生态工程建设的核心环节。拟定目标与本底调查：设计时必须强调社会一经济一自然生态系统整体协调的目标。本底调查的内容包括 自然资源、社会经济条件和环境条件。系统分析：是生态工程可行性分析和决策的基础和依据。可行性评价与决策：通过可行性评价与决策分析，在达到最佳的经济效益和社会效益的同时，也达到最佳的 生态效益，增加复合生态系统的 稳定性，降低生态系统恶化的风险。技术设计：通过改变 食物链的方法，提高系统自身的 迁移、转化、再生物质和利用能

11、量的能力，充分利用 原料、产品、副产品以及时间、空间和营养生态位，提高整体的综合效益。生态系统技术设计的常用方法之一是食物链（网）的“相接”。即连接平行的原本不相连接的种类，形成 互利共生网络，提高效率，促进 物质的良性循环。生态系统技术设计的常用方法之二是 食物链（网）的“加环”。即在食物链（网）的中 增加一些环节，以充分利用 原先尚未利用的那部分物质和能量 ，促使物流和能流的路径畅 通，发挥生产潜力，提高 生态和经济效益。五、我国生态工程建设的实例典型的例子是治污生态工程和生态农业工程。1治污生态工程：（1） 包括固体、液体及有机废弃物的处理，生物肥料的研制与试用， 湖区污染的生态治理，

12、塑料的再生利用等方面。（2）生物氧化塘： 概念：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生态系统。 净化污水的机理：表层（好氧层）：分布有藻类，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。下层（兼性层）：通常有无色杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌 等优势菌种。底部（厌氧层）：分布有硫酸还原细菌和甲烷杆菌 。兼性菌和厌氧菌则通过 好氧和厌氧 反应，分解废水中的有机物。还有钟虫、轮虫类和甲壳类等 浮游动物，它们能去除塘中的 营养物质，提高水的透明 度。 多功能生物氧化塘工艺流程示意图昜习龍注杓氧妹T艺斑程产若口污水进来后，首先进入 沉砂环节，让一些固体废弃物沉淀下来。

13、如果污水中有机物的 含量高，就采用流程 I ；如果污水中有机物的含量低，就采用流程川或流程Wo藻-菌互生环节就是利用藻类吸收 有机物产生氧气和细菌的分解作用，促进污水净化。 出水前可通过对藻、菌进行控制以达到改善水质的目的。2、生态恢复工程：(1) 从生态学的角度出发，要实现一个地区环境的好转，首先就要恢复这一地区的生物群落，形成合理、高效的 食物链，并在演替过程中保持长期的稳定和平衡。其中，恢复植被 是生态恢复工程的第一步。(2) 我国西部的生态工程建设：水土流失 是西部生态问题中最本质、最突出的矛盾。西部 地区在落实退耕还林还草政策后，当地植被已得到一定程度的恢复。这说明在降雨量适宜的 地

14、区，生态植被具有一定的 自我恢复功能。3、生态农业：(1) 是以生态学理论为依据，以 环境与经济协调发展 为前提，在一定区域内，因地制宜规 划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。(2) 生态农业以保持生态系统内的 生态平衡为主导思想，促进 物质在系统内循环和重复使 用，以最少的 投入获取最大的 经济效益和生态效益。4、生态城市(城市环境生态工程)(1) 生态城市：是基于社会、经济、自然三个系统并高度统一的可持续发展城市。其特点主要包括注重 高效和谐性、保持整体性和实现可持续性。(2) 对城市环境的治理：要把整个城市作为一个巨大的 生态系统来考虑，即用生态工程的方法对城市环境进行综 合治理。首先在城市规划和布局方面，要进行 城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生 态绿地等；其次是推广“ 环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出；采 用各种手段治理污染，进行废弃物的 资源化利用；同时要建立健全 法制进行监督。在肯定生态工程的作用， 特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量；更不要误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。南京市第三十九中学汪菁