2014届生态工程学案(教师版）

高三生物一轮复习学案内容：专题5 生态工程 5.1生态工程的基本原理一、生态工程的概念：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。二、生态工程的兴起：步又往往带来严重的 环境污染和资源匮乏 ，反过来威胁到人类社会的发展。1）传统的解决问题的“割裂式思维”，往往仅是造成 污染物在不同地区间 的转移，不能彻底解决问题。2）美国等国家曾提出实现污染物“ 零排放 ”的对策。3）一些发达国家学者还提出，通过“ 限制生产、限制发展 ”的途径来减少污染的主张，也不可取。3、解决问题的思路：1987年，在联合国报告我们共同的未来中，提出了“ 可持续发展 ”的战略思想，即经济发展不仅要满足当代人的需要，还要不危害 后代人的发展能力 ；生态利益应和社会利益与经济的增长 协同 考虑。在这种形势下，一门新学科生态工程 得到迅速的发展。三、关注生态工程建设1、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。2、特点：与传统工程相比，生态工程是一类 少消耗、多效益、可持续 的工程体系。3、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。4、生态经济：主要是通过实行 “ 循环经济” 的原则，特点是使一个系统产出的 污染物 ，能够成为本系统或另一个系统的 生产原料 ，从而实现 废弃物的资源化 。实现循环经济最重要的手段之一就是 生态工程 。四、生态工程所遵循的基本原理1、物质循环再生原理。含义：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。实例：“ 无废弃物农业 ”。即通过积极种植能够固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中，改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。2、物种多样性原理。含义：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的 抵抗力稳定性 。众多的生物通过食物链关系互相依存，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和功能的失衡。实例：反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的 食物链 ，松毛虫肆虐一时，甚至使当地成为“不毛之地”。正面：由 珊瑚虫 和 某些藻类 共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定，保持很高的 生物多样性 。3、协调与平衡原理。进行生态工程建设时要处理好 生物与环境 的协调与平衡，需要考虑 环境承载力 (又称环境容纳量)，即某种环境所能养活的 生物种群 的最大数量。如果生物的数量超过了这一限度，就会引起系统的失衡与破坏。4、整体性原理。含义：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。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农民的 生活 问题，如粮食、烧柴及收入等。意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与 长远 、局部与整体、开发与 环境建设 之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。5、系统学和工程学原理。（1）系统的结构决定功能原理：含义：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。实例：我国南方水网地区的 桑基鱼塘 模式。（2）系统整体性原理：含义：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 总体功能 大于 各部分之和 的效果，即“l+l2”。实例：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一动物营养循环 。 6、生态工程的原理及比较（参见创P243）生态系统中的能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理，是建立生态农业的依据。 5.2生态工程的实例和发展前景一、我国生态工程发展现状20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得长足进步。在实践上以应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令世人瞩目的成就。在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。二、生态工程的实例1、农村综合发展型生态工程（1）问题：我国 人多地少 矛盾突出，产出不足。（2）对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用。（3）案例：北京窦店村实施以 沼气工程 为中心的物质多级利用工程。（4）主要原理：物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。（5）特点：创造多种劳动力就业机会，增加农民收入，开发可以更新的资源，减少环境污染。2、小流域综合治理生态工程（1）问题：小河流是河流各级支流的集水区域， 水土流失 比较严重。（2）对策：应用生态工程的 整体 原理、 协调与平衡 原理以及工程学等原理，通过 保土蓄水 、耕作措施、林草措施等 工程 和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀。（3）案例：我国甘肃陇南地区“ 九子登科 ”的治理模式。3、大区域生态系统恢复工程（1）问题：我国土地 荒漠化 严重。造成的原因依次为：过度 樵采 (32)，过度 放牧 (30)，盲目开垦(27)，不合理利用 水资源 (96)，其他(14)。（2）对策：实施森林或草原 植被恢复 的生态工程、 水土保持 的生态工程等。 （3）案例：退耕还林还草生态工程、防沙治沙生态工程、“ 三北防护林 ”生态工程。（4）意义：减轻了风沙、干热风、寒露风、昆虫等 农作物的危害 ，改善了农业生产条件，加快了地方经济发展和人民脱贫致富奔小康的步伐。（5）主要原理：协调与平衡原理、 物种多样性 原理、整体性原理。4、湿地生态恢复工程（1）湿地的功能：湿地被誉为地球的“ 肾脏 ”， 具有 蓄洪防旱 ，调节 区域气候 ，控制土壤侵蚀，自然 净化污水 ，为迁飞的鸟类和多种动、植物提供栖息地，为人们提供休闲娱乐的环境等功能。 （2）问题：人们对湿地进行 排水 和 围垦 ，已经破坏了地球上80% 的湿地资源。导致局部气候变劣、 地下水位 下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。（3）对策：采用 工程和生物 措施相结合的方法，如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及植物物种的引进种植等，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地周围建立 缓冲带 ，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠 自然演替 等机制恢复其生态功能。（4）案例：鄱阳湖的生态恢复工程。治理方针：平堤行洪、退田还湖、 移民建镇 注意事项：不仅要退耕还湿地或建立 自然保护区 ，还要注意湿地上、中游的 水土保持 情况，以及如何解决迁出农民的生计问题。（5）主要原理：整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和 工程学 原理5、矿区废弃地的生态恢复工程（1）问题：矿区开采会造成 土体 、 土壤 和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。尤其是规模巨大的采矿业，不仅会对土地景观造成巨大的影响，还可能产生严重的 重金属 污染。（2）对策：人们采取人工 制造表土 、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等措施，其中关键在于 植被恢复 ，以及植被恢复所必需的 土壤微生物 群落的重建。而不是种植农作物，原因是矿区土壤条件恶劣，不适应农作物的生长。（3）案例：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。（4）主要原理：物种多样性原理、协调与平衡原理、 整体性 原理6、城市环境生态工程 （1）问题：随着城市化进程加快，我国环境污染严重，包括过量的 垃圾 污染、 大气 污染、 噪声 污染等。（2）对策：对城市的治理，要用 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，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。 最后建立健全法制进行监督。（3）案例：张家港、大连、厦门等环境保护模范城市。（4）主要原理：物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。三、生态工程发展的前景 1、“生物圈2号”生态工程的实验及启示（1）设计目的：制造一个人工模拟的 生命支持 系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用 人工生态工程 ，仅仅依靠 太阳能 能否维持生存。（2）组成：密封的钢架构型+7种模拟 生态群落区 +两个大气扩张室+阳光（3）失败原因：主要是 温度 失调；“ 大气和海洋 ”比例与地球相差甚远，导致空气中 CO2 的含量猛增； O2 量减少，不足以维持人及动物的生存。（4）启示：使人们认识到与 自然 和谐共处的重要性深化了对 自然规律 的认识，尽管科学技术已很发达了，但人类仍没有能力完全模拟出 自然生态系统 。2、对我国生态工程发展前景的分析与展望（1）西方国家生态工程的主要特点：除了治理环境污染之外，主要是通过介于工程和依靠 自然恢复力 的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统进行 生态恢复 。总体看，应用范围小，不太强调 经济效益 。（2）我国生态工程特点：我国目前面临的生态危机，已经不单纯是环境污染问题，而是与 人口激增 、环境与资源破坏、 能源短缺 等问题结合在一起的“并发症”。因此，我国的生态工程建设，要走中国特色的道路，即不仅要重视对 生态环境 的保护，更要注重与 经济 、社会效益的结合。我国的农业生态工程遵循“ 整体、协调、