2019_2020学年高中生物第4章生态工程第1节生态工程及其原理学案苏教版选修3.docx

第一节生态工程及其原理1掌握生态工程的概念。2概述生态工程的依据原理。(重点)3理解生态工程设计的目的与方法。(难点)知识点| 生态工程的概念和原理1生态工程的概念(1)原理和方法：生态学、系统学等学科。(2)途径：通过系统设计、调控和技术组装。(3)目标：修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到经济效益、生态效应和社会效益同步发展的工程体系。(4)特点：是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系。2生态工程的基本原理生态工程的基本原理包括：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理以及系统学与工程学原理。(1)物质循环再生原理核心：生态学中的物质循环原理。含义：物质不断地在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，实现物质的分层、分级利用。(2)物种多样性原理核心：生态学中物种多样性与生态系统稳定性关系的原理。含义：物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。(3)协调与平衡原理核心：生态学中生物与环境相适应的原理。含义：维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。如果超过环境承载力，就会引起系统的失衡和破坏。(4)整体性原理核心：生态学、系统学和经济学相统一的原理。含义：生态工程是一个社会经济自然复合系统，只有统一协调各种关系，才能保障系统的平衡与稳定。(5)系统学与工程学原理核心：系统学原理的核心是系统学中系统结构决定功能的原理，工程学原理的核心是系统整体性原理。含义：进行生态工程的设计时，要充分考虑人工生态系统内部不同成分之间的结构，通过优化这种结构，达到改善系统功能的目的。资料1“无废弃物农业”是生态工程最早和最生动的一种模式，下图为“无废弃物农业”物质和能量的流动图。资料2我国“三北防护林”在辽宁西部的章古台地区，最初单一种植了大片的樟子松林，结果发生了松毛虫害，很多地方的樟子松奄奄一息，甚至成为“不毛之地”。在养分稀少的深海中，珊瑚礁区保持着很高的生物多样性。资料3我国西北一些地区年降雨量小于450 mm，是只适宜种植灌木和草的地区，但却被硬性规定种植杨树，以致许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，结果防护林成了残败的“灰色长城”。资料4下图为我国南方水网地区的桑基鱼塘。探讨：举例说出资料1图中的生产者、消费者和分解者。提示：生产者是作物，消费者是牛、羊、猪等家畜和人，分解者是土壤中的细菌、真菌等微生物。探讨：资料1中的生态系统是怎样实现物质的循环利用的？物质是以什么形式循环的？提示：该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留都再返回到农田土壤里供生产者利用。物质是以元素形式循环的。探讨：资料2中为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，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？提示：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。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。探讨：生态系统能维持相对稳定的原因是什么？生态系统抵抗力稳定性的高低是由什么决定的？提示：生态系统具有自我调节能力。生态系统抵抗力稳定性的高低是由营养结构的复杂程度决定的。一般来说生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其抵抗力稳定性就越高。探讨：协调与平衡原理中的“协调”主要指什么？“平衡”主要指什么？提示：“协调”主要是生物与环境协调，强调生物与环境相适应。“平衡”是种群数量与环境承载力要平衡。探讨：桑基鱼塘的建设主要遵循了什么基本原理？提示：系统学和工程学原理。探讨：试分析桑基鱼塘的物质和能量流动的途径。提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的多级利用和物质的循环利用。桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙(粪)一部分落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链，可以促进鱼的生长，另一方面用于生产沼气；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑树的有机肥料。生态工程的基本原理原理理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响“无废弃物农业”物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题整体性原理社会经济自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学与工程学原理系统结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改变和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于各部分之和保持很高的系统生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系易错提醒整体性原理系统整体性原理(1)整体性原理是指人类处在一个社会、经济、自然复合而成的巨大系统中。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。(2)系统整体性原理属于系统学和工程学原理之一。系统整体性是指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、物质和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。1“三北”防护林工程建设中注意了以下两个问题：(1)考虑到树种的生态适应性问题；(2)考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的()A系统学原理和物种多样性原理B协调与平衡原理和物种多样性原理C整体性原理和物种多样性原理D物种多样性原理和整体性原理【解析】引种时必须要注意引种的生物是否与当地的环境相协调，因此树种的生态适应性体现了协调与平衡原理；树种多样性体现了物种多样性原理。【答案】B2在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析图回答问题：(1)该生态工程所遵循的基本原理_(至少写2种)。(2)该生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是_。【解析】本题考查生态工程的原理及对农业生态系统的分析。解答本题时首先要仔细分析图示中各种生物之间的物质、能量关系，结合每小题具体涉及的相关知识作具体分析，归纳整理正确答案。【答案】(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)桑等生产者固定的太阳能蚕、禽、畜(3)粪便等“废弃物”被及时利用课堂小结知识网络构建生态工程及其原理核心语句归纳1.生态工程是通过系统设计、调控和技术组装，修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到生态效益、经济效益和社会效益同步发展的工程体系。2.生态工程的基本特点是少消耗、多效益、可持续的工程体系。3.运用生态工程可对遭到破坏的生态环境进行修复和重建。4.生态经济主要通过实现“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废物资源化。5.生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统和工程学原理。1下列关于生态工程的叙述，错误的是()A生态工程是生态学和工程学的结合B生态工程追求经济和生态的双赢C依据的生态学原理有物种多样性原理、物质循环再生原理等D生态工程是无消耗、多效益的工程【解析】生态工程建设的目的是促进人类和社会的和谐发展，但是并不意味着就不需要消耗，只是尽可能地降低消耗并增多收益。【答案】D2下列关于生态农业的叙述，不正确的是()A生态农业实现了对能量和物质的多级利用B生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础C生态农业使废物资源化，提高能量的转化效率，减少了环境污染D农业生态系统的抵抗力稳定性比自然生态系统高【解析】生态农业由于物种多样性低，自我调节能力弱，故抵抗力稳定性比自然生态系统低。【答案】D3下列措施中最可能与人类的可持续发展的原则不相符合的是()A森林采伐量小于生长量B人工鱼塘每年生产者固定的能量大于消费者同化量C对工业和生活排放的污水或废气进行无害化处理后再排放D农田施用的无机氮多于固定的氮元素【解析】森林采伐量小于生长量，有利于资源的再生；对污水或废气进行无害化处理，有利于资源的利用；生产者固定的能量大于消费者同化量，有利于维持生态系统的稳定；农田施用的无机氮较多，容易造成环境污染，不利于可持续发展。【答案】D4协调与平衡原理主要是指()A生物与环境的适应及环境对生物的承载力B系统各组分之间要有适当的比例关系C自然系统、经济系统、社会系统协调统一D物质循环和能量流动协调统一【解析】协调与平衡原理主要是处理好生物与环境的协调和平衡，需要考虑环境的承载力，即环境所能养活的生物种群的最大数量。【答案】A5生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他