生态工程的基本原理

1、课题： 第四章 生态工程 第一节 生态过程的原理和类型教学要求：1知识方面 简述生态工程的概念； 简述生态工程的物质循环再生和物种多样性两个基本原理。2情感态度与价值观方面关注生态工程的建设。3能力方面 举例说出物质循环再生原理和物种多样性原理的内容。 尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。教材分析：1.教学重点 生态工程的基本原理。2.教学难点 尝试运用生态工程的物质循环再生原理和物种多样性原理，分析生态环境问题及解决对策。3.教材地位 生态工程所涉及的原理很多，其中的物质循环再生原理，生物多样性原理，协调与平衡原理，整体性原理，系统学与工程学原理，生物间的共生及食物链理论等。这

2、些原理的学习，丰富了必修模块所学的知识，使学生学会系统分析的思想和方法，提高对生命系统与环境关系的认识，促进学生树立人与自然和谐发展的观念，形成可持续发展观。本部分知识与必修3中的生态系统和环境保护知识相联系，在考试中对本部分知识侧重考查了生态工程的原理和生态农业，可持续发展等与生产实际相关联知识的考查，以及生态工程的实例分析。常结合必修3中的生态工程的知识，联系生活实际，考查生态工程的应用。导学过程：1.生态工程的概念？（从涉及的学科、技术手段、最终目的分析）2阅读本节内容。思考并讨论以下问题：（1）阅读课本内容，在必修本生态系统及其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定吗？（2）生态工

3、程建设的目的是什么？（3）解决经济发展与环境问题的根本原则是什么？（4）生态工程遵循的基本原理是什么？3阅读材料1，思考并讨论以下问题：（1）导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？（2）洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？（3）可以采取什么措施解决长江洪水泛滥的问题？4阅读材料2，思考并讨论以下问题：（1）你对“石油农业”是如何理解的？（2）你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？（3）如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？（4）“石油农业”的生产模式应当怎样改进？5（1）物质循环再生原理的含义是什么？（2）复习必修3课本中生态系统的物质循环的含义？ （3）

4、分析无废弃物农业中如何体现物质循环再生？6（1）根据资料分析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？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？ （2）复习抵抗力稳定性的含义？7从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？8整体性原理和含义是什么？9桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。10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

5、总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?教学过程：（一）引入新课课件展示专题题图：问题你觉得本专题题图有什么寓意？学生干裂的土地，赤红的荒山；幼苗的上方是蔚蓝的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋润着幼苗和大地；幼苗又可寓意生态工程，虽然柔弱，但却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。通过师生共同分析以引起同学的思考，引导学生进入本专题的学习。 阅读生态工程的概念：人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，

6、从而促进人类社会和自然环境和谐发展。点拨（1）涉及的学科包括生态学和系统学；（2）运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；（3）最终目的是促进人类社会和自然环境和谐发展。阅读科技探索之路生态工程的兴起给学生呈现了生态工程的兴起过程。归纳（1）经济的不当发展对环境的破坏；（2）解决经济发展与环境问题的根本原则是循环经济；（3）实现循环经济的重要手段之一是生态工程。（二）进行新课阅读本节内容。思考并讨论以下问题：（1）阅读课本内容，在必修本生态系统及其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定吗？（2）生态工程建设的目的是什么？（3）解决经济发展与环境问题的根本原则是什么？（4）生态工程

7、遵循的基本原理是什么？1关注生态工程建设资料1讨论导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？提示根本原因：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；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年度的罕见降雨。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。 解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，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。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问

8、题以及如何提高农民的经济收入。讨论洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？提示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，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。资料2讨论你对“石油农业”是如何理解的？提示 “石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。讨论 “石油农业”的

9、生产模式应当怎样改进？提示在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。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。师讲传统经济模式正在毁坏资源，消耗地球赠给我们的自然资本，为了实验可持续性发展，经济发展必须符合生态学规律，走生态经济之路。问题什么是生态经济？生答主要是通过实行“循环经济”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一

10、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是生态工程。2生态工程所遵循的基本原理（1）物质循环再生原理实例无废弃物农业问题物质循环再生原理的含义是什么？生答生态系统中, 生物借助能量的不停流动, 一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质, 另一方面又随时分解为原来的简单物质, 即所谓“再生”, 重新被系统中的生产者植物所吸收利用, 进行着不停顿的物质循环。总结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）物种多样性原理资料分析：问题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？而

11、珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？提示纯樟子松林、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，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。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。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。总结生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高。（3）协调和平衡原理资料分析：总结生态系统的生物数量不能超过环境承载力的限度

12、。（4）整体性原理问题整体性原理和含义是什么？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的生活问题，如粮食、烧柴及收入等。总结整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统。是指我们在生态工程设计和建设时要考虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响只有把生态与经济和社会有机地结合起来，才能从根本上达到建设生态工程的目的。生产 成本消费效益经济系统植物动物微生物非生物的因素自然系统政策管理科学文化社会系统（5）系统学和工程学原理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，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，即要通过改善和优化系统结

13、构改善功能。实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘。系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。实例：能保持高系统生产力的珊瑚礁。小结（1）生态工程的基本原理（见右表）提示生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。 生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环的规律，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同步发展。生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。类比整体性原理和系统整体性原理的比较整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡

14、。如林业建设中自然系统、收入、粮食、燃料等问题。系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。（三）课堂总结题组训练例题分析例1请仔细读图，然后指出该生态农业的优点：(1) 生态农业设计的基本原理是_，_。(2)生态农业的优越性表现在_。 (3)在“农作物猪农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产出 摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的能量最多相当于_摩尔的葡萄糖。解析 本题考查农村综合发展型生态工程建设遵循的原理和优势，以及应用能力、理解分析能力等。生

15、态农业是运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业体系。生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的基本理论，食物链是能量流动和物质循环的主渠道。这样，各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用；人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节；用天敌减轻生物危害，用生产农产品的废弃物做饲料和肥料，减轻农药和化肥对环境的污染。能量和物质在食物链中传递按1020逐级递减。答案 (1)生态系统中能量多级利用和物质循环再生 环境与经济协调发展 (2)各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用 (

16、3)50 2 例2下列不属于生态工程建设目的的是 （ ） A对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 B防止环境污染 C单纯追求粮食产量 D促进人类社会和自然环境的和谐发展【解析】根据生态工程的概念可知，防止环境污染，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。只有C项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。 【答案】C例3我国在20世纪80年代兴起桑基鱼塘生产模式，实现了“原料产品原料一一产品”的循环生产模式，它不属于（ ）C A生态经济 B循环经济C生态工程 D生态农业【解析】本题原理是生态系统中物质循环再生产下产

17、生的生态农业中物质的多级利用，本题强调的是生产模式，生态工程与该模式有一定关系，但不属于同一概念范畴。 【答案】C 例4如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是（ ）CA物种多样性原理 B整体性原理C物质循环再生原理 D协调与平衡原理例5某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的 （ ）B A协调与平衡原理 B整体性原理 C系统结构决定功能原理D系统整体性原理巩固练习1. 人类设计生态工程的根本目标是（ ）A. 促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展B. 促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益C.

18、 防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展D. 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2我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明了（ ）A樟子松树的抗虫能力很差B松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树C生物多样性对生态系统的重要性D由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树3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

19、困地区农民的生活问题如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是（ ）A系统整体性原理 B整体性原理 C系统结构决定功能原理 D以上都不是4实现循环经济的最重要的手段之一是（ ）A大力发展“石油农业” B生态工程 C清除污染物 D禁止产出污染物5“1+12”是生态工程基本原理中的哪一个 （ ） A物种多样性原理 B整体性原理 C协调与平衡原理 D系统学与工程学原理6下列有关物种多样性的叙述错误的是 （ ） A物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 B生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多 C生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大 D生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高

20、系统的生产力7下列哪项叙述完全符合生态经济 （ ） 建立“原料一产品一原料一产品”的无废料生产体系 在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长 在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少 先生产后治理，提高经济效益 A B C D8我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理 （ ） A系统整体性原理 B协调与平衡原理 C物种多样性原理 D整体性原理9如图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理 （ ）A整体性原理 B协调与平衡原理C系统的结构决定功能原理 D物质循环再生的原理10（多选）

21、设计生态工程的常用方法之一是给食物链（网）“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法正确的是（ ）A用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加 经济效益B用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的 多级利用C用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循 环再生的原理D该生态工程的运转离不开人的管理11(多选)某生物小组考查一农田生态系统中水稻从播种到稻秆还田的全过程。在稻田分蘖期间，农民拔草、治虫；然后排水进行搁田(亦称“烤田”)；稻谷收获之后，有不少农民在田里焚烧稻秆。下列叙述中，正确的是（ ）A农民拔草、治虫目的是使能量较多地流向水稻B搁田时排出的水可能对水体造成污染C搁田有利于水稻根系生长

22、，提高水稻抗倒伏能力D焚烧稻秆可促进物质循环，实现能量高效利用12某地农民大量焚烧农作物的秸秆，造成环境污染，影响了航班起降。（1）秸秆的大量焚烧，使当地雨水pH发生变化，变化趋势是_。（2）秸秆焚烧后所剩的灰分，是植物的_，在焚烧过程中，以气体形式散失的是_、_等。（3）从生态系统的物质循环分析，焚烧秸秆对农田生态系统的影响是_。（4）该地农民的做法主要破坏了生态工程的哪一原理？_。12答案.（1）增大（2）矿质元素，CO2 水蒸气 (3)加大了物质的输出 (4）物质循环再生原理。13阅读下列材料，回答有关问题：澳洲草原广阔，天然牧草资源十分丰富。自1925年起，从印度和马来西亚引入当地没有

23、的牛、羊等家畜，大力发展畜牧业。几年后，千万头牛的粪便覆盖了草场，牧草大量枯死，同时蝇子蔓延，使澳洲草原生态系统处于崩溃的边缘。后来从亚洲引进蜣螂，它们把牛粪滚成团堆运到地下，既消除了牛粪又肥沃了土壤，还控制了蝇子，有效地解决了生态危机问题，使澳洲草原又呈现生机勃勃的景象。(1)上述事实表明，在引进牛、羊前，各种生物之间的关系呈现_状态。(2)从生态学的角度看，人们引进牛、羊的目的是_。(3)引进牛、羊后导致生态危机的主要原因是_。(4)蜣螂是这个草原生态系统的_(功能类群)的重要成分。(5)以上事实说明，生态系统的自我调节能力是有_。(6)引进牛、羊发生生态危机这一事实给人们的启示是人类的生

24、产活动要_。(7)最后结果给我们的启示是_。13答案：(1)功能上的动态平衡(2)调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分来源:Zxxk.Com(3)破坏了原有的食物链，导致生态平衡失调(4)分解者(5)一定限度的，如外来干扰超过了这个限度，生态平衡就会遭到破坏。(6)遵循生态工程建设的协调与平衡原理(7)人类活动只有遵循协调与平衡原理及整体性原理，在原有平衡基础上，建立新的生态平衡，才能使生态效益与经济效益、社会效益共同发展。14下图是我国华北平原某一较为原始的田园生态系统的示意图，请据图回答下列问题： (1)图中_为田园生态系统的生产者，之所以说它们是整个生态系统的生存基础，主要是因为_；之所说它们对维持生物圈的稳定也有重要作用，是因为_。 (2)图中的鼠属于_，其