生态工程的基本原理课件-高二上学期生物人教版选择性必修2

第3节

生态工程一

生态工程的基本原理学习目标1.简述生态工程的概念。2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。3.尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。温故知新1、什么是生态系统？2、生态系统的结构包括哪些内容？3、生态系统的基本功能是什么？4、生态系统具有稳定性的原因是什么？答：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。

答：完成生态系统的物质循环、能量流动和信息传递

答：生态系统具有自我调节能力。生态系统的成分；食物链食物网（生态系统的营养结构）问题探讨

课本98页讨论1、农田弃耕后，在自然状态下也可以演替为森林，为什么还要人工造林呢？2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？1、人类活动可以改变群落演替的速度，通过人工造林，可以加快弃耕农田演替到森林阶段的速度。2、建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且建设成本较高，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费，提高生态效益。3、生态工程的建设要顺应自然，即合乎自然规律。自然的地貌和植被，是自然选择、生物与环境相适应的结果，充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物力的投入。答案探究一、关注生态工程的建设：

活动1、带问题看书并回答1、生态工程在什么背景下兴起的？2、什么是生态工程？3、生态工程的目的是什么？4、生态工程的优点是什么？1、生态工程的兴起经济发展不仅满足当代人需要，还要不危害后代人的发展能力。问题：对策：环境污染、资源消耗、人口增长等。

单一环境改造技术限制生产、限制发展可持续发展生态工程活动2、课堂整理生态工程：是指人类应用

和

等学科的基本理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的

或改善

，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。目的就是遵循

规律，充分发挥资源的生产潜力，防止

，达到

效益和

效益的同步发展。优点：传统的工程相比，生态工程是一类少

、多

、可

的工程体系。活动3．生活中的问题分析（1）1998年我国长江特大洪灾的主要原因是什么？（2）洪灾的发生反映出经济发展模式存在的问题是什么？（3）石油农业是指通过以消耗石油来生产化肥、农药、机械的农业生产模式，其特点是什么？带来哪些问题？答：长江上游乱砍滥伐森林，使森林涵养水源和保持水土能力下降，造成水土流失和河道淤积；中游地区围湖造田、乱占河道造成湖泊蓄洪能力下降。

答：不注重生态环境的保护，经济发展以生态环境破坏为代价。

答：高投入、高产出。带来的问题是：造成农产品污染和环境污染；降低农业生态系统稳定性和持续生产能力。

典例1、“赤潮”被喻为“红色幽灵”，国际上也称其为“有害藻华”，是海洋生态系统中的一种异常现象。下列相关表述错误的是(

)A.赤潮发生时水体多变为红色，进而会导致鱼、虾、贝类的死亡B.生活中减少含磷洗涤剂的使用可以降低赤潮发生的概率C.赤潮发生时水中的溶解氧降低D.化肥的使用、生活污水的排放不会引起赤潮D探究二、生态工程的基本原理

活动1、通读课本99页，回答问题1、生态工程遵循的基本原理是什么？2、什么是自生？3、自生与物种多样性、生态系统的稳定性有什么关系生物种类多营养结构复杂自动调节能力强抵抗力稳定性越高原理一

自生活动2、案例分析为助力“美丽乡村”建设，科研人员对某地富营养化水体实施生态恢复，先后引入以藻类为食的某些贝类，引种芦苇、香蒲等水生植物，以及放养植食性鱼类等。经过一段时间，基本实现了“水清”“景美”“鱼肥”的治理目标。1、上述材料中的为什么选择生态位有差异生物？2、生物之间有什么种间关系？能否形成食物网？生物种类多有什么优点？3、能引起引种藻类减少的因素有哪些？4、芦苇、香蒲既可吸收水中的无机盐，又能遮光抑制藻类生长繁殖，对吗？1、生物各自的生态位差异，以及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系2、捕食、竞争；能；提高生物多样性，构建复合群落，若某个种群消亡，其他种群也能弥补，有助于提高生态系统的自生能力。3、贝类的捕食、芦苇、香蒲对阳光、肥料等的竞争4、对活动3、常见自生有关问题1、樟子林和杨树林容易发生虫害的原因是什么？2、珊瑚礁生态系统长期保持稳定性原因是什么？3、人工混交林比单纯林具有较高稳定性的原因是什么？4、通过上述分析，能得出什么结论？答：生物多样性低，食物链短而单调，自动调节能力差，稳定性差

答：生物多样性高，食物链丰富，自动调节能力强，不同物种占据不同的生态位――时间位、空间位和资源位。

答：生物种类多，营养结构复杂，自动调节能力强

答：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能维持生态系统的稳定和平衡，从而有助于提高生态系统的自生能力。典例2、生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。如图是生物氧化塘内部分成分之间的关系，相关分析错误的是()A．生物氧化塘利用了生态工程自生等原理B．在该氧化塘中引进好氧细菌有利于对污水的处理C．b层中的藻类和细菌具有种间互助关系D．出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放D原理二、循环活动1、读课本100页，回答问题1、什么是循环？2、物质循环、能量流动的特点以及二者的关系？3、循环原理与生态系统的物质循环、能量流动什么关系通过实行“循环经济”的原则，使使前一个环节产生的废物尽可能被后一个环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。原料―产品―废物原料―产品―原料―产品保证主要物质或元素转化率高，促进物质循环，能量多级流动。人类食品作物残留人土壤作物牲畜饲料与垫料人粪尿养分吸收沉降物(雨、雪)牲畜粪便人类食品“无废弃物农业”物质循环再生示意图活动2、“无废弃物农业”物质循环再生分析1、共有多少食物链？2、通过哪些方面方式改良了土壤？3、可以实现哪些物质的循环？4、体现生态系统什么功能？实现物质的循环利用和能量的多级分层次利用典例3、如图是某生态工程示意图。请据图思考下列问题：(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是什么？图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理？(2)从环境保护的角度分析，该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么？(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，请从细胞代谢的角度分析，其原因是什么？（1）通过实行“循环经济”的原则，使使前一个环节产生的废物尽可能被后一个环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。生态工程的物质循环再生原理。(2)因为减少了化肥和农药的使用量，减少了环境污染。(3)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。原理三、协调活动1、读课本100-101页，回答问题1、什么是协调？2、协调的理论基础是什么？3、协调与环境容纳量有什么关系？在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题在一定环境中所承载的生物种群数量，称为环境承载力（环境容纳量、环境负荷量）。当某生物的个体数量位于K／2时，对生物种群的生存和发展最有利；超过K值环境压力增大。处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。生物与生物、生物与环境的协调与适应。活动2、协调问题实例问答（1）水葫芦的大肆生长说明了什么？有什么危害？（2）在西北防护林建设中应选择什么树种？（3）西部大开发最主要的制约因素是什么？应注意什么问题？（4）在我国西北地区发展畜牧业，应特别注意什么问题？水葫芦与当地环境不协调。引起其他植物死亡，水体富营养化，水体缺氧，需氧型生物死亡，水质恶化等。当地树种：沙棘、沙枣、山杏、刺槐等与当地环境协调。水。对原有植被和地表的保护和协调。与草地的承载力协调。典例4、塔式蚯蚓污水处理系统(如图所示)采用人造湿地原理，利用植物根系和蚯蚓等处理，通过泥、沙、小石、大石四层过滤，这样重复几次后可实现农村生活污水的达标排放。下列有关分析正确的是(不定项)()A．该生态系统的群落由植物和蚯蚓构成B．该生态系统选用蚯蚓等生物，体现了协调原理C．该生态系统的群落存在垂直结构和水平结构D．输入该生态系统的总能量是其植物所固定的太阳能BC原理4、整体活动1、读课本101页，回答问题1、什么是整体？2、整体的理论基础是什么？3、社会—经济—自然构成复合系统有什么关系？社会—经济—自然构成复合系统。首先：生物与环境、生物与生物之间协同进化，形成一个有机整体。其次：自然－社会－经济复合系统，不仅考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。

典例5、为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如右图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的_______转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在_______，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是_______；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的_______原理。典例6、现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：(1)上述系统中，污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过______________呼吸将有机物分解。(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(填“生态系统”“群落”或“种群”)。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、

、____和___等原理。(4)一般来说，生态工程的主要任务是对________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。答案：(1)无氧和有氧(或细胞)(2)群落(3)循环自生(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)探究三

思考讨论

分析生态工程案例中的原理和应用桑基鱼塘：陆基种桑（蔗）、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。分析课本102-103页桑（蔗）基鱼塘，回答问题1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。

桑树→蚕；

甘蔗→人；

甘蔗→猪→人；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物→浮游动物→鱼。(1)“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”遵循

原理；(2)“所选择的生物与生物、生物与环境达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候”

主要遵循了_____原理；(3)“在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比”

主要遵循了_____原理；(4)“四大家鱼混养模式，通过合理布设，让各种鱼类都有生存的机会和空间”主要遵循了_____原理循环协调整体自生2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？还需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。4、该生态系统向外输出的物质主要有_________5、该生态系统与一般的自然生态系统相比较，____稳定性较低，所以需要人们不断输入物质与能量。6、桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有_____