高二生物下冊《生態工程的基本原理》知識點

生態工程的基本原理：

1、生態工程與生態經濟

(1)生態工程建設的目的：遵循自然界物質循環的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益和生態效益的同步發展。

(2)生態工程的特點：少消耗、多效益、可持續。

(3)生態經濟：通過實行“循環經濟”的原則，使一個系統產出的污染物能夠成爲本系統或另一個系統的生產原料，從而實現廢棄物的資源化。[實現手段：生態工程]

2、基本原理：

項目 理論基礎 意義 實例

物質循環再生原理 物質循環 可避免環境污染及其對系統穩定和發展的影響 無廢棄物農業

物種多樣性原理 生態系統的穩定性 生物多樣性程度高，可提高系統的抵抗力穩定性，提高系統的生產力 “三北”防護林建設中的問題、珊瑚礁生態系統的生物多樣性非常規

協調與平衡原理 生物與環境的協調與平衡 生物數量不超過環境承載力,高中歷史，可避免系統的失衡和破壞 太湖富營養化問題、過度放牧等

整體性原理 社會、經濟、自然構成複合系統 統一協調各種關係，保障系統的平衡與穩定 林業建設中自然生態系統與社會、經濟系統的關係問題

體統學和工程學原理 系統的結構決定功能原理：分佈式優於集中式和環式 改善和優化系統的結構以改善功能 桑基魚塘

系統整體性原理：整體大於部分 保持系統很高的生產力 珊瑚礁、藻類和珊瑚蟲的關係

3、特點

中國生態工程發展特點

中國與國外蓬勃發展的生態工程各有自己的特點，中國生態工程有獨特的理論和經驗，中國生態工程所研究與處理的對象，不僅是自然或人爲構造的生態系統，而更

生態工程

多的是社會-經濟-自然複合生態系統，這一系統是以人的行爲爲主導，自然環境爲依託，資源流動爲命脈，社會體制爲經絡的半人工生態系統。其結構可以分成爲3個主要集合。

生態工程構成

核心圈是人類社會，包括組織機構及管理、思想文化，科技教育和政策法令，是核心部分爲生態核。另一層次是內部環境圈，包括地理環境、生物環境和人工環境，是內部介質，稱爲生態基。常具有一定的邊界和空間位置;第三圈是外部環境，稱爲生態庫;包括物質、能量和信息以及資金、人力等。

國外的生態工程發展特點

國外的生態工程研究與處理的對象一般是按照自然生態系統來對待。如各類湖泊、草原、森林等，在自然生態系統中加入或構造原本沒有人爲結構，如水利設施與土壤改良等工程。西方生態工程的研究方法的貯備與應用，特別是定量化、數學模型化及其系統組分及機制的分析方面具有自己的特色。

4、含義

模擬自然生態系統中物質能量轉換原理並運用系統工程技術去分析、設計、規劃和調整人工生態系統的結構要素、工藝流程、信息反饋關係及控制機構，以獲得儘可能大的經濟效益和生態效益的一門學科。它是建立在生物工藝、物理工藝及化學工藝基礎上的一門系統工藝學。

在生態系統演替過程中，有兩種基本功能在起着重要作用：一是通過生物或子系統間相互協調形成的合作共存、互補互惠的共生功能;另一個是以多層營養結構爲基礎的物質轉化、分解、富集和循環再生功能。這兩種功能的強弱決定了生態系統的興衰及其穩定性。生態系統動態過程中，通常包含複雜的物理作用、化學作用和生物作用;其中生物起着傳遞者、觸媒乃至建造者的作用。生物在長期演化和適應過程中，不僅建立了相互依賴和制約的食物鏈聯繫，而且由於生活習性的演化形成了明確的分工，分級利用自然提供各種資源。正是由於這種原因，有限的空間內才能養育如此衆多的生物種類，並可保持

生態工程

相對穩定狀態和物質的持續利用。把自然生態系統中這種高經濟效能的結構原理應用到人工生態系統中，設計和改造工農業生產工藝結構，促進系統組分間的再生和共生關係，疏通物質能量流通渠道，開拓資源利用的深度及廣度，減少對外部“源”和“匯”的依賴性，促進環境和經濟持續穩定發展，是生態工程的基本目標。近年來，我國城鄉建設中出現了各種不同類型的生態工程雛形，如：

①物質能量的多層利用工程

模擬不同種類生物羣落的共生關係，包含分級利用和各取所需的生物結構，如利用秸稈生產食用菌和蚯蚓生態工程設計。秸稈經過糖化過程製成家畜喜食的飼料，再用家畜排泄物及殘渣來培養食用菌;生產食用菌後的殘餘菌牀又可用以繁殖蚯蚓,或與無毒有機廢物及生活污水混合以生產沼氣;最後把利用後的殘物返回農田，這樣就可以分級地充分利用其中的能量。這種分級利用的工藝不但可生產食用菌和蚯蚓及沼氣，還可以充分發揮秸稈的肥效。

②桑基魚塘的水陸交互補償工程

桑基魚塘(或蔗基魚塘)是中國廣東農家行之有效的多目標生產措施。桑樹通過光合作用生成有機物質桑葉，桑葉飼蠶，生產出蠶蛹及蠶絲(加工工藝中的.物質轉化)，桑樹的脫落物蠶沙施用到魚塘,經過魚塘內另一食物鏈過程,轉化爲魚。魚的排泄物及其未被利用的有機物沉積於塘底，經底棲生物分解後可成爲桑樹的肥料，返回桑基。這種交互補償水陸物質的方式,廣泛適用於沼澤及低溼地區(見圖)。生態工程

③工業城市廢物再生利用工程

工廠排出的餘熱，燃料釋放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物以及某些加工工業廢液中的重金屬，是廣泛存在的污染環境的污染物。回收和淨化此類物質，是城市建設及工業建設必須重視的社會問題。利用工廠餘熱(包括氣熱及水熱)作爲冬季住房的熱源，已在許多城市實行。如能根據熱係數，在工廠附近建造不同溫梯度的溫室，便可利用餘熱培植各種作物;作物的一部分製成飼料，飼養禽畜;禽畜排泄物施於農田或園林。而環境中林木還可吸收工廠燃料所產生的二氧化碳以及其他一些氣態的及存在空中懸浮的廢物。這種兼顧生產和環境保護的工藝，當做到基本不排污時，稱爲無污染工藝;若干這種工藝所構成的工程體系，稱爲無污染工程。另外，不少種陸生和水生生物可以吸附和富集某些微量金屬物質，因而可以用作回收某種微量元素的活介質。

④區域污水多功能的自淨系統

在結構複雜的自然生態系統中，往往同時在進行物質的富集與擴散、合成與分解、頡頏與加成等多種調控過程。在正常情況下，自然生態系統內部不易出現由於某種物質過度積累而造成的死亡，這是由於系統內具備自我解毒的機制(微生物)和解毒

生態工程

工藝過程(物理的、化學的作用過程)。即使由於某種物質積累破壞了系統的原來結構，也會出現適應新情況的生物更新。模似這種複雜功能的工藝體系是今後解決和防止工業污染以及實現廢水資源化的有效途徑，是系統生態原理在環境保護中的應用，這種生態工程包括相互交錯的食物鏈及三個方向的物質流與能流以及不同性質的輸入與輸出。

⑤多功能的農工商聯合生產體系

把生態系統通過一定的網絡結構和自調節功能而實現物質循環不已和生物生生不息的原理，應用到以農產品爲原料的加工工業中，使農工業產品(包括副產品)在農工商發展中相互補償原料，以保持該地區穩定的生產體系，減少廢物，防止污染，並改善農村生態環境。農工商聯合生產體結構模式應包括農、林、牧、副、漁業等一定範圍的居民點設施;農、林、牧、漁、副業等的產品數量和加工工業的範圍應與當地人口及計劃產值保持相應的比例。此類型的農工商聯合生產有機體系可作爲現代化農村建設的模式之一。