生态工程课件 高二生物人教版选择性必修一

第3节生态工程一、生态工程的基本原理【学习任务单】1.生态工程的概念2.生态工程的目的和优点3.生态工程的基本原理【情景导入】由于人口迅速增长，毁林种地，围湖造田，大量使用化肥，带来一系列生态环境问题；经济快速增长，工业迅猛发展，大量消耗自然资源加剧生态环境问题，已经严重影响了人类的可持续发展，生态工程正是在这种背景下发展起来的。一、生态工程的概念（1）生态工程是指人类应用

和

等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行

、

和

，或对已被破坏的生态环境进行

、_____，从而提高生态系统的

或改善

，促进人类社会与自然环境

的系统工程技术或综合工艺过程。（2）生态工程建设的目的就是遵循

规律，充分发挥资源的生产

，防止

，达到

效益和

效益的同步发展。（3）与传统的工程相比，生态工程是一类

、

、

的工程体系。生态学系统学分析设计调控修复重建生产力生态环境和谐发展生态学潜力环境污染经济生态少消耗多效益可持续阅读教材P99页相关内容完成填空！消耗少、效益多、可持续。遵循生态学原理，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.目的3.优点1.概念：一、生态工程的概念指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。二、生态工程的基本原理（1）生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是生态学、工程学、

、

等学科交叉而产生的应用学科。阅读教材P99页相关内容完成填空！（2）生态工程以生态系统的

、

功能为基础，遵循着

、_____、

、

等生态学基本原理。（3）自生生态系统具有独特的结构与功能，一方面是缘于其中的“生物”，生物能够进行新陈代谢、再生更新等；另一方面是这些生物之间通过各种相互作用进行

，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体。这一有序的整体可以

。这种由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。（4）遵循自生原理，需要在生态工程有效选择生物组分并合理布设。例如，在湿地修复过程中，应该选择污染物净化能力较强的多种水生植物，还需要考虑这些植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。这是该系统或工程能否形成自组织能力的基础条件。一般而言，应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落，这样即便某个种群消亡，其他种也能弥补系统学经济学自组织自我调节整体协调循环自生自组织自我维持循环整体

生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循整体、协调、循环、自生等生态学基本原理自生协调二、生态工程的基本原理由生物组分而产生的自组织、自我调节、自我优化、自我更新和维持就是系统的自生。①有效选择并合理布设生物组分②创造利于生物的条件这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件适当提高生物多样性1.自生二、生态工程的基本原理（1）概念：（2）措施：二、生态工程的基本原理（1）循环循环是指在生态工程中促进系统的物质

与

，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的

尽可能地被后一环节

，减少整个生产环节“废物”的产生。阅读教材P100页相关内容完成填空！（2）土壤的肥力是一切农业生产特别是种植业的基础，当今大多数国家的土壤肥力，都严重依赖化学肥料，而在古代是根本没有化肥投入的。我国古代先民正是依靠“无废弃物农业”保证了土壤的肥力，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，因此，几千年来，土地一直维持着生产力。迁移转化废物利用促进物质的迁移与转化，保证各环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率高。通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物

尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生2.循环二、生态工程的基本原理（1）概念：（2）措施：实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染二、生态工程的基本原理（1）协调在进行生态工程建设时，生物与

、生物与

的

与适应也是需要考虑的问题。例如，我国西北一些地区年降水量小于450mm，只适宜种植灌木和草木植物，但曾被硬性规定种植乔木类的杨树。由于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。阅读教材P100、P101页相关内容完成填空！（2）处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑

。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。环境生物协调环境容纳量考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。3.协调①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应②考虑环境容纳量二、生态工程的基本原理（1）概念：（2）措施：二、生态工程的基本原理（1）整体几乎每个生态工程都是具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，这样的复杂系统建设必须以

观为指导。阅读教材P101页相关内容完成填空！（2）自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。遵循

原理，首先要遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。其次，人类在一个

—

—_____复合而成巨大系统中。进行生态工程建设时，不仅要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。例如，…整体整体社会经济自然遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例考虑经济和社会的影响力“绿色”的经济系统“宜居”的社会系统“生态”的自然系统社会-经济-自然复合系统生产成本消费效益植物动物微生物非生物的因素政策管理科学文化4.整体二、生态工程的基本原理生态工程的基本原理自

生自我组织自我更新自我优化自我维持循

环物质循环，减少废物产生协

调生物与生物，生物与环境协调与适应整

体整体考虑社会、经济、自然复合系统总结分析生态工程案例中的原理和应用思考讨论明清时期，我国南方长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式：陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘培桑。分析生态工程案例中的原理和应用思考.讨论讨论1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。桑树→蚕甘蔗→人甘蔗→猪→人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→鱼蚕沙喂鱼糖蚕蛹丝蚕桑叶蚕排泄物甘蔗桑树塘泥糖渣鱼塘鱼塘鱼塘分析生态工程案例中的原理和应用思考讨论讨论2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？分析生态工程案例中的原理和应用思考讨论①“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”主要遵循了_____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。循环协调整体自生讨论3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，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。分析生态工程案例中的原理和应用思考讨论糖蚕蛹丝蚕桑叶蚕排泄物甘蔗桑树塘泥糖渣鱼塘鱼塘鱼塘第3节生态工程二、生态工程的实例和发展前景【学习任务单】1.生态工程的实例2.生态工程的发展前景生态工程的实例农村综合发展型生态工程湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程物质多级循环利用问题沼气农业生态系统控制污染，减少干扰湿地缩小和破坏问题生态环境破坏恢复土地，恢复植被我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。一、生态工程的实例农村人多地少，产出不足。①问题:③对策:②案例：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。④核心:⑤优点:农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源,减少环境污染。以沼气工程为中心。1.农村综合发展型生态工程一、生态工程的实例主要原理及对应的内容有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设。________原理作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物。________原理利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，解决了社会问题。________原理自生循环整体1.农村综合发展型生态工程一、生态工程的实例湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。①湿地的作用:④对策:③案例：厦门筼筜湖生态恢复。②问题:在经济发展过程中，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。2.湿地生态恢复工程厦门筼筜湖湿地生态恢复工程就是采用工程学和生态学措施相结合的方法，如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复。建立缓冲带…一、生态工程的实例主要原理及对应的内容废水等污染物的处理。________原理根据原湿地中物种的分布情况引入动植物。____原理建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能。_________原理循环协调自生江西鄱阳湖生态恢复工程厦门筼筜湖江西潘阳湖的永吴公路2.湿地生态恢复工程一、生态工程的实例矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。A.改良表土；B.种植耐旱的灌木、草和树；C.合理确定载牧量。①问题:②案例：③对策:赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。3.矿区废弃地的生态恢复工程一、生态工程的实例主要原理及对应的内容人工进行地表覆盖、植被恢复。________原理根据环境引入当地土著物种。________原理搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复。

_________原理自生协调整体3.矿区废弃地的生态恢复工程一、生态工程的实例1.我国生态工程存在的问题①缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。

②有些设计缺乏高科技含量。

③生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。

④缺乏理论指导。2.我国目前面临的生态危机及对策②对策：发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。二、生物工程的发展