生态工程及其原理 课件(苏教版选修)

1、第四章生态工程第四章生态工程第四章生态工程第四章生态工程第一节生态工程及其原理第一节生态工程及其原理第四章生态工程第四章生态工程栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程学习导航学习导航1.说出生态工程的概念。说出生态工程的概念。(重难点重难点)2.概述生态工程的原理。概述生态工程的原理。(重难点重难点)3.举例说出生态工程的主要类型。举例说出生态工程的主要类型。(重点重点)栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程新知初探思维启动新知初探思维启动一、生态工程的概述一、生态工程的概述1.概念：指应用生态系统中概念：指应用生态系统中_ _原理、原理、_原则原则,结合系统分析的最优化方法设计的

2、促进物质结合系统分析的最优化方法设计的促进物质被被_利用的生产工艺系统。利用的生产工艺系统。物种共生与物物种共生与物质循环再生质循环再生结构与功能相协调结构与功能相协调分层多级分层多级栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程2.根本目标：在促进自然界根本目标：在促进自然界_的前的前提下，充分发挥资源的提下，充分发挥资源的_，防治，防治_，达到生态效益与经济效益的同，达到生态效益与经济效益的同步发展。步发展。3.主要目的：协调主要目的：协调_的关系，促进的关系，促进_发展。发展。二、生态工程的原理二、生态工程的原理良性循环良性循环生产潜力生产潜力环境污染环境污染人与自然人与自然可持续可持续栏

3、目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程1.生态工程主要由生物种群、生物群落和生态工程主要由生物种群、生物群落和_构成构成.生态工程构建和运行的主要生态工程构建和运行的主要依据是生态学的基本原理依据是生态学的基本原理,主要包括主要包括_ _、生态位、生态位、_和和_等。等。2.自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要作用，是实现生态系统中物质态具有重要作用，是实现生态系统中物质_、能量、能量_和信息和信息_的基础，也的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。是生态工程所利用的物种共生原理的基础。生态系统生态系统物种共物种共生生食物链食物链物种多

4、样性物种多样性循环循环流动流动传递传递栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程3.在农业生态工程中，增加生态系统中食物在农业生态工程中，增加生态系统中食物链的长度或在人工林中增加植被层次，丰富链的长度或在人工林中增加植被层次，丰富物种多样性，使物种多样性，使_更为复杂，可实更为复杂，可实现对资源充分利用并增加系统现对资源充分利用并增加系统_的的目的。目的。4.目前，一些发达国家的生态工程建设主要目前，一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的依据生态系统的_理论，而在我国理论，而在我国_仍起着较大的作用。仍起着较大的作用。 营养结构营养结构稳定性稳定性自我调节自我调节人为调控人为调控栏目

5、栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程判一判判一判(1)物种共生原理要求生态工程的生物种群物种共生原理要求生态工程的生物种群之间的关系是共生关系之间的关系是共生关系()(2)物种共生原理的基础只有物质循环、能物种共生原理的基础只有物质循环、能量流动量流动()(3)我国生态工程的建设是以人为调控为主我国生态工程的建设是以人为调控为主的自我调节的自我调节()栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程三、生态工程的设计三、生态工程的设计1.依据：依据：_和和_的基本原理。的基本原理。2.方法：方法：(1)通过通过“相接相接”的方法建立新的的方法建立新的_网络，促进物质的良性循环；网络，促进物质的

6、良性循环；(2)通过通过“加环加环”的方法在的方法在_中增加中增加一些环节一些环节,充分利用尚未利用的充分利用尚未利用的_,发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。生态学生态学工程学工程学互利共生互利共生食物链食物链(网网)物质和能量物质和能量栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程3.实例：生物氧化塘实例：生物氧化塘生物氧化塘是利用生物氧化塘是利用_等生物之间的等生物之间的_作用处理污水的一种典型生态系统。作用处理污水的一种典型生态系统。藻类和细菌藻类和细菌协同协同栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程想一想想一想被誉为被誉为“世间少有美景、良性

7、循环典范世间少有美景、良性循环典范”的的桑基鱼塘模式体现了现代生态工程的基本思桑基鱼塘模式体现了现代生态工程的基本思想想,你知道它体现了生态工程的什么原理吗？你知道它体现了生态工程的什么原理吗？提示：提示：体现了生态系统中物种共生原理、循体现了生态系统中物种共生原理、循环再生原理、协调与平衡原理。环再生原理、协调与平衡原理。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程要点突破讲练互动要点突破讲练互动生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程项项目目理论理论内容内容意义意义举例举例食食物物链链原原理理食物链食物链是一条是一条能量转能量转化链、化链

8、、物质传物质传递链递链巧接食物链，巧接食物链，调整食物链调整食物链长度，利用长度，利用相应的腐生相应的腐生生物，将各生物，将各营养级的食营养级的食物残渣或粪物残渣或粪便等排泄物便等排泄物进一步转化进一步转化提高物提高物质和能质和能量的利量的利用率，用率，减少环减少环境污染境污染利用青利用青蛙来控蛙来控制农田制农田中的害中的害虫虫栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程项项目目理论理论内容内容意义意义举例举例物物种种多多样样性性原原理理生态系生态系统具有统具有自我调自我调节、自节、自我修复我修复和自我和自我延续的延续的能力能力物种越多、营物种越多、营养关系越复杂养关系越复杂的生态系统，的生态

9、系统，越稳定；生物越稳定；生物多样性高，可多样性高，可以为各类生物以为各类生物提供多种生存提供多种生存的机会和条件，的机会和条件，容纳更多的生容纳更多的生物数量物数量增强生态增强生态系统结构系统结构和功能的和功能的稳态稳态单一物单一物种的人种的人工林病工林病虫害严虫害严重，自重，自然林有然林有虫无灾虫无灾栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程项项目目理论理论内容内容意义意义举例举例生生态态位位原原理理每个种每个种群在生群在生态系统态系统中都有中都有特定的特定的功能和功能和位置位置将适宜的将适宜的生物引入生物引入生态系统，生态系统，填补空白填补空白的生态位的生态位实现物种实现物种多样化，多

10、样化，提高生态提高生态系统的稳系统的稳定性，提定性，提高物质、高物质、能量利用能量利用效率效率稻田养鱼，稻田养鱼，鱼吃掉危害鱼吃掉危害水稻生产的水稻生产的害虫，同时害虫，同时为水稻提供为水稻提供矿质元素，矿质元素，水稻能够为水稻能够为鱼提供一定鱼提供一定饵料饵料栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程项项目目理论理论内容内容意义意义举例举例物物种种共共生生原原理理物种之物种之间相互间相互依存，依存，不能单不能单独生存独生存和繁衍和繁衍经过长期进经过长期进化而形成的化而形成的种间关系、种间关系、包括共生，包括共生，竞争等多种竞争等多种关系关系构成生态系构成生态系统的自我调统的自我调节和反馈机

11、节和反馈机制制大豆与根大豆与根瘤菌互利瘤菌互利共生共生栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程特别提醒特别提醒生态学中物种共生原理与种间关系中互利共生态学中物种共生原理与种间关系中互利共生的区别生的区别(1)物种共生原理是生态学基本原理之一，物种共生原理是生态学基本原理之一，它是指自然界中任何一种生物都不能离开其它是指自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这是自然界中生他生物而单独生存和繁衍，这是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系。多种关系。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(2)互利共生是生物种间关系

12、的一种类型。互利共生是生物种间关系的一种类型。它是指两种生物共同生活在一起它是指两种生物共同生活在一起,相互依赖相互依赖,彼此有利；如果分开，则双方或一方不能独彼此有利；如果分开，则双方或一方不能独立生活。共生生物之间数量上呈现出同步性立生活。共生生物之间数量上呈现出同步性变化即变化即“同生共死同生共死”。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程 森林覆盖率如今已作为衡量一个国森林覆盖率如今已作为衡量一个国家环境优劣的重要指标之一。我国的森林覆家环境优劣的重要指标之一。我国的森林覆盖率比较低，为了提高森林覆盖率，提倡植盖率比较低，为了提高森林覆盖率，提倡植树造林。在植树造林过程中，许多地方

13、总是树造林。在植树造林过程中，许多地方总是同时选择并种植多种树种。这一过程主要遵同时选择并种植多种树种。这一过程主要遵循的原理是循的原理是() A物种多样性原理物种多样性原理B食物链原理食物链原理 C生态位原理生态位原理 D物种共生原理物种共生原理栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程【解析解析】同时选择并种植多种树种体现的同时选择并种植多种树种体现的主要原理是物种的多样性原理。主要原理是物种的多样性原理。【答案答案】A栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程【探规寻律探规寻律】(1)生态工程建设应遵循生态工程的基本原理生态工程建设应遵循生态工程的基本原理,但不同的生态工程遵循的主要

14、原理不同。但不同的生态工程遵循的主要原理不同。(2)生态工程的基本原理除教材中生态工程的基本原理除教材中“物种共生物种共生原理、生态位原理、食物链原理、物种多样原理、生态位原理、食物链原理、物种多样性原理性原理”之外，还应遵循以下原理：之外，还应遵循以下原理：物质物质循环再生原理；循环再生原理；协调与平衡原理；协调与平衡原理；整体整体性原理；性原理；系统学和工程学原理。系统学和工程学原理。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程生态工程技术设计常用的方法生态工程技术设计常用的方法设计方法设计方法具体内容具体内容实例实例食物链食物链(网网)的的“相接相接”连接平行的原连接平行的原本不相连接的

15、本不相连接的种类，形成互种类，形成互利共生网络，利共生网络，提高效率，促提高效率，促进物质的良性进物质的良性循环循环稻田养鱼生态工程：稻田养鱼生态工程：在人有意识的调控在人有意识的调控下，将一些鱼苗放下，将一些鱼苗放养在稻田中，使稻养在稻田中，使稻田生态系统的结构田生态系统的结构有所改变，促进物有所改变，促进物质循环和能量流动质循环和能量流动栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程设计方法设计方法具体内容具体内容实例实例食物链食物链(网网)的的“加环加环”在食物链在食物链(网网)中增加一些环中增加一些环节，以充分利节，以充分利用原先尚未利用原先尚未利用的那部分物用的那部分物质和能量，促质和

16、能量，促使物流和能流使物流和能流的路径畅通，的路径畅通，发挥生产潜力，发挥生产潜力，提高生态和经提高生态和经济效益济效益用玉米的副产用玉米的副产品品玉米芯生玉米芯生产木糖醇等，其产木糖醇等，其残渣培养食用菌，残渣培养食用菌，食用菌的残渣再食用菌的残渣再养殖蛆蛹，蛆蛹养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有粪再作为优良有机肥还田等机肥还田等栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程特别提醒特别提醒“相接相接”与与“加环加环”的区别有两点：的区别有两点：(1)“相接相接”是把原本不相连接的平行种类形成互是把原本不相连接的平行种类形成互利共生的新网络。如稻和鱼本无连接关系，利共生的新网络。如稻和鱼本无连接关系

17、，但在稻田里放养鱼类后，就建立了一个互利但在稻田里放养鱼类后，就建立了一个互利共生的联系，共生的联系，“加环加环”也有也有“相接相接”，但不，但不是连接平行种类，而是以充分利用尚未利用是连接平行种类，而是以充分利用尚未利用的那部分物质和能量而建立联系的。的那部分物质和能量而建立联系的。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(2)“相接相接”形成的是形成的是“互利共生互利共生”的结果，的结果，“加环加环”却是促进尚未利用的能量流向了特却是促进尚未利用的能量流向了特定的对象。定的对象。“加环加环”常见的模式是通过增加常见的模式是通过增加分解者来添加分解者来添加,它没有增加或延长食物链它没有增

18、加或延长食物链,却却使物质得到了充分的利用。使物质得到了充分的利用。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程 江苏某农户创建的冬季生态型种植江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如图所示，请据图回答下列问题。养殖模式如图所示，请据图回答下列问题。 栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(1)牛棚内产生的牛棚内产生的_可扩散进入蔬菜可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的产生的_可扩散进入牛棚。可扩散进入牛棚。(2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆放进行混合堆放进行_，腐熟的产物肥效提，腐

19、熟的产物肥效提高，这是因为高，这是因为_，这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是提高，其主要原因是_。(4)牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、地热、地热、_和和_。(5)从生态系统主要功能的角度分析，这种种从生态系统主要功能的角度分析，这种种植养殖模式较好地实现植养殖模式较好地实现_。栏目栏目导引导引第四章

20、生态工程第四章生态工程【解析解析】本题综合考查生态系统的功能和本题综合考查生态系统的功能和建立生态工程等知识。建立生态工程等知识。(1)由图示可知，在由图示可知，在这种生态型模式中，牛及微生物可通过细胞这种生态型模式中，牛及微生物可通过细胞呼吸为蔬菜提供呼吸为蔬菜提供CO2，而蔬菜又可通过光合，而蔬菜又可通过光合作用为牛等生物提供作用为牛等生物提供O2。(2)秸秆与牛粪混秸秆与牛粪混合后，在微生物的作用下将有机物转变为无合后，在微生物的作用下将有机物转变为无机物，从而提高了肥效。机物，从而提高了肥效。(3)冬季大棚内温冬季大棚内温度较高，从而减少了牛因维持体温所消耗的度较高，从而减少了牛因维持

21、体温所消耗的栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程能量；维持大棚内温度的能量来源有太阳光能量；维持大棚内温度的能量来源有太阳光能和微生物发酵散热等。能和微生物发酵散热等。(4)这种生态型模这种生态型模式，可实现物质的循环利用和能量的高效利式，可实现物质的循环利用和能量的高效利用，提高了经济效益。用，提高了经济效益。【答案答案】(1)二氧化碳氧气二氧化碳氧气(2)发酵微生物将有机物分解为无机物发酵微生物将有机物分解为无机物(3)牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少能量较少(4)太阳光能发酵产热太阳光能发酵产热(5)物质的循环利用和能量的高效利用物质的

22、循环利用和能量的高效利用栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程变式训练变式训练1.(2012南通高二检测南通高二检测)设计生态工程的常用设计生态工程的常用方法之一是食物链方法之一是食物链(网网)“加环加环”，下图就是，下图就是一种一种“加环加环”示意图，据图判断下列说法正示意图，据图判断下列说法正确的是确的是()栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用的多级利用用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益加经济效益将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了能量将蛆蛹排泄物作有

23、机肥还田，运用了能量循环再生原理循环再生原理在离开人的管理条件下，该生态工程仍可在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转以正常运转栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程A BC D解析：选解析：选A。分析该生态工程，用残渣来培。分析该生态工程，用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用；育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用；用玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；将用玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环再生原理；该生态工程的正常运转，离不开再生原理；该生态工程的正常运转，离不开人的管理。人的管理。栏目栏目导

24、引导引第四章生态工程第四章生态工程1.生物氧化塘是一种利用藻类和细菌等生物生物氧化塘是一种利用藻类和细菌等生物之间的协同作用来处理污水的生态系统。之间的协同作用来处理污水的生态系统。生物氧化塘的作用原理生物氧化塘的作用原理栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程2.在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。反应，分解废水中的有机物。3.多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作多功能生物氧化

25、塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化。用，还可使污水资源化。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程 (2012榆林高二检测榆林高二检测)如图所示为利如图所示为利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘开式污水处理池塘(即氧化塘即氧化塘)。请据图回答：。请据图回答：栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(1)氧化塘实现净化污水的原理主要是利用氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的细菌和藻类的_关系来分解有机污染关系来分解有机污染物。图中物。图中A、B分别代表的物质主要是分别代表的物质主要是_。(2)随着距水面深度的不断

26、增加，不同水层随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它们的异化作用类型的变化是中它们的异化作用类型的变化是_。(3)由图示看，氧化塘净化污水的途径有由图示看，氧化塘净化污水的途径有_和和_。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程【解析解析】由图可知，细菌和藻类生活在一起由图可知，细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生长提供二氧化碳、矿质养料等，藻类的光合长提供二氧化碳、矿质养料等，藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气。不同水层作用为细菌的分解作用提供氧气。

27、不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响,水中溶解氧气量随水深度的增加而减少水中溶解氧气量随水深度的增加而减少,其中其中生存的生物类群也会因此而变化。生存的生物类群也会因此而变化。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程【答案答案】(1)共生共生(或种间互助或种间互助)有机物、氧有机物、氧气；二氧化碳、矿质养料等气；二氧化碳、矿质养料等(2)好氧型、兼性厌氧型、厌氧型好氧型、兼性厌氧型、厌氧型(3)物理沉降生物分解物理沉降生物分解栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程变式训练变式训练2.生物氧化塘所利用的生物主要是生物氧化塘所利用的生物主要

28、是()A水生植物和鱼类水生植物和鱼类B人和水生植物人和水生植物C藻类和细菌藻类和细菌D浮游植物和浮游动物浮游植物和浮游动物栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程解析：选解析：选C。氧化塘法净化污水是利用藻类。氧化塘法净化污水是利用藻类和细菌等生物之间的协同作用处理污水。藻和细菌等生物之间的协同作用处理污水。藻类能吸收污水中的无机污染物，细菌等可分类能吸收污水中的无机污染物，细菌等可分解污水中的有机污染物。解污水中的有机污染物。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程如何设计生态工程如何设计生态工程【例题例题】下图是一个庭院生态工程的模式图。下图是一个庭院生态工程的模式图。请据图分析回

29、答：请据图分析回答：栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(1)该图中有该图中有_ 条食物链。条食物链。 (2)该生态系统中处于第二营养级的生物有该生态系统中处于第二营养级的生物有_。(3)从图中可知，人类生活中所需的能源来从图中可知，人类生活中所需的能源来自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，它突出的优点是煤炭相比，它突出的优点是_。(4)该生态工程中的能量能够更多的被人类该生态工程中的能量能够更多的被人类利用利用,原因是原因是_。栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程(5)该生态工程遵循的原理有该生态工程遵循的原理有_等等.(6)

30、人工设计的生态系统也具有信息传递的功能人工设计的生态系统也具有信息传递的功能,下列有关信息传递的叙述，正确的是下列有关信息传递的叙述，正确的是() A生态系统的物理信息都来源于环境生态系统的物理信息都来源于环境B植物都通过化学物质传递信息植物都通过化学物质传递信息C信息沿食物链从低营养级向高营养级传递信息沿食物链从低营养级向高营养级传递D信息可以调节生物种间关系信息可以调节生物种间关系栏目栏目导引导引第四章生态工程第四章生态工程【解析解析】(1)蔬菜是生产者，由此判定图中蔬菜是生产者，由此判定图中有三条食物链。有三条食物链。(2)食物链黄瓜、番茄等蔬菜食物链黄瓜、番茄等蔬菜鸡、鸭鸡、鸭人人中第二营养级是鸡、