高中生物 专题5 生态工程 第1节 生态工程的基本原理课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 生物 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 生态工程 专题五 一方面资源紧张 一方面我们的发展又过于粗放 过于大手大脚 更让人揪心的是 对能源及资源的利用效率低下导致近年来中国环境急剧恶化 目前 我国温室气体排放已经居世界第二 单位gdp污染排放量是发达国家平均水平的十几倍 水土流失 土地沙化 草地退化在加剧 通过本专题的学习 你就会知道走生态环保和可持续发展之路是唯一的选择 本专题包括 科技探索之路 生态工程的兴起 生态工程的基本原理 生态工程的实例和发展前景 和 实践活动 调查沼气工程的实施情况 本专题旨在使我们了解生态工程的建设需要系统学和工程学的知识 学会综合分析思考问题的能力 通过对中西方生态工程建设的比较 说明应根据我国国情走自己的生态工程之路 生态工程在我国具有广阔的发展前景 随着现代生物技术的发展 人们已经将更多研究的成果应用于生态工程建设中 例如 通过基因工程制造的抗虫 抗病转基因植物的种植 减少了农药的使用 保护了生态环境等 细胞工程中组织培养技术的应用对城市环境的综合治理也起到了重要作用 酶工程的原理 可以帮助我们理解沼气工程中对菌群的控制 生态建设中同样存在伦理问题 即生态伦理问题 因此 可以说 本专题与专题4 生物技术的安全性和伦理问题 的内容有相通之处 同样需要我们学会站在不同的角度 全面分析问题 本专题内容所涉及的生态环境问题是我们关注的热点问题 与在必修模块中学习的生态系统的结构 生态系统的物质循环和能量流动的基本规律和应用有密切的联系 保持生态平衡 防止环境污染及环境保护等都是当今世界各国政府非常关注的重大问题 有关这方面的题目在历年的高考题中有逐渐增多的趋势 要求学生能够运用所学生态学原理分析和解释类似的实际问题 生态工程是多学科交叉形成的新兴学科 进行生态工程建设时 会遇到各种错综复杂的问题 因此 既要遵循生态学原理 又要考虑社会 经济等各种因素 分析生态工程案例时只从生态学角度分析是片面的 教材中生态工程的原理和生态工程的实例内容比较丰富 给我们很大的空间 教材内容选择和呈现方式力求鼓励进行探究性学习 如实践活动 资料分析 讨论 设计和进展追踪等 应积极地进行自主探究 合作式的学习活动 第一节生态工程的基本原理 专题五 1 简述生态工程的概念 关注生态工程建设 2 简述生态工程的原理 举例说出各原理的内容 重点 3 尝试运用生态工程原理 分析生态环境问题及解决对策 难点 一 生态工程生态工程建设的目的就是遵循自然界 的规律 充分发挥 的生产潜力 防止 达到 效益和 效益的同步发展 与传统的工程相比 生态工程是一类 的工程体系 二 生态经济生态经济主要是通过实行 的原则 使一个系统产出的 能够成为本系统或另一系统的 从而实现 资源化 而实现循环经济最重要的手段之一就是 物质循环 资源 环境污染 经济 生态 少消耗 多效益 可持续 循环经济 污染物 生产原料 废弃物 生态工程 三 生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理有 原理 原理 原理 原理和 原理 物质循环再生 物种多样性 协调与平衡 整体性 系统学和工程学 思维激活 1 为什么说 污染物是放错地方的资源 2 樟子松林的松毛虫数量为什么会肆意增长 而珊瑚礁区却有很高的生物多样性 答案 1 对环境造成危害的污染物 采用一定的措施和技术 就能够回收和循环利用 这样不但能够减少环境污染 而且提高了资源的利用率 减少了资源的浪费 因此说 污染物是放错地方的资源 2 纯樟子松林的生物多样性低 食物链短而单调 缺少松毛虫的天敌 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 所以该区有很高的生物多样性 一 关注生态工程建设1 生态工程的概念生态工程是指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 从而促进人类社会和自然环境的和谐发展 注意 生态工程的特点是少消耗 多效益 可持续的工程体系 2 生态经济的概念 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 注意 应从以下几个方面来理解本概念 原理 循环经济原理 目的 实现废弃物的资源化 3 石油农业的理解 1 含义 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 2 优点 投入高 产出也高 对粮食安全保障和提高人民生活水平起了巨大作用 3 缺点 它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大 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 4 生态工程建设的目的 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 5 建设生态工程的原因 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 为了实现可持续发展 因而要建设生态工程 解析 能量的多级利用并不是食物链越长越好 还要考虑能量在传递过程中的生物呼吸所消耗的能量 生态农业实现了废物资源化 提高了能量的利用率 生态农业系统是遵循生态经济原理 在遵循 循环经济 的原则下 通过优化组合 使一个系统产出的污染物资源化 实现物质和能量的多级利用 同时防止了环境污染 在生态农业系统中人的作用非常突出 一旦失去人的作用 该系统将受到破坏 因而生态农业系统又属于人工生态系统 答案 a c 众多的生物通过食物链关系相互依存 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d 珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力 得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物 动物营养循环 答案 b 解析 无废弃物农业 不包括使用化肥 2 生态工程所遵循的基本原理生态工程是生态学 工程学 系统学 经济学等多学科交叉而产生的新兴学科 遵循的基本原理很多 主要原理如下 知识贴士 生物多样性高 食物链复杂 不同的生物占据不同的时间位 空间位和资源位 可充分利用生态系统的环境 只有保持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 协调与平衡是指生物与环境的协调与平衡 协调主要指生物要适应环境 平衡是指某环境下生物种群的数量与环境的承载力要平衡 否则会引起系统的失衡与破坏 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 物质循环再生原理 解析 从题图中不难看出 综合污染物与能源消耗呈逐年上升的趋势 说明了生产活动产生的物质不能被充分利用 造成了能源的消耗过大 答案 d 答案 c 解析 森林的采伐量小于生产量 利于森林的发展 人工鱼塘生产者的能量小于消费者的能量 可以通过人工补充能量来维持 农田通过农作物输出的氮素多于补充的氮素 土壤就会越来越贫瘠 影响可持续发展 向农田施用的无机氮肥可以多于生物固定的氮肥 沼气工程1 北方地区的沼气池冬天的维持及使沼气池中菌类维持稳定产气的方法在冬季 可以通过加温 蒸气 热水通入发酵池 或将沼气池用塑料大棚封闭起来增加产气 沼气池稳定产气必须的条件 1 沼气池必须密闭 沼气菌群是一类厌氧细菌 它在整个生命过程 生长 发育 繁殖 代谢等 中都不需要氧 2 适当的水 发酵池中的料 水比例得当是正常产生沼气的关键 如一个6m3的标准池 首次投料大约需要人畜粪便1500kg 杂草500kg 再加入2000kg的水 3 适当的温度 一般8 以上沼气菌即可活动 产生微量沼气 20 24 活动正常 28 30 活动最旺盛 产生沼气率最高 4 酸碱度 沼气发酵适宜的ph范围是6 5 7 5 最适ph是6 8 7 0 5 搅拌 适当搅拌可以提高发酵池内产气率 一般每周搅拌2次即可 6 接种 增加沼气菌种数量 尽快发酵产生沼气 沼气池正常产气后 还需不断地添加新料 清除旧料才能确保持续产气 2 沼气的成分及清理沼气池时要防止中毒沼气是一种多成分混合气体 主要成分为甲烷和二氧化碳 甲烷的含量一般为60 75 并含有少量的一氧化碳 氢 硫化氢和氮等 沼气中氧气浓度低 一氧化碳等有害气体浓度高 人一定要注意在通风充分 确保安全后才可进入 否则会引起中毒 3 大型养殖场厩粪和沼气发电工程采用高温 50 左右 厌氧发酵 可使厩粪料的分解周期缩短到十几小时并能够稳定地产生大量沼气 通过沼气与燃油混烧的发电设备 使发出的电并到大电网上 出售商品电力 由此可以达到消除污染 获得可再生能源和优质生物肥料等目的 1 此生态系统的生产者是 分解者是 2 设计该生态系统遵循了 原理