生态工程的基本原理课件-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第四章人与环境第3节生态工程—生态工程的基本原理生

物

(人教版)高中生物

选择性必修二第3节

生态工程—生态工程的基本原理1

生态工程的概念2

生态工程的原理徐州市贾汪潘安湖采煤塌陷区问题探讨问题探讨潘安湖国家湿地公园问题探讨2009年潘安采煤塌陷区进行了因地制宜的综合整治，该项目首创了“基本农田再造、采煤塌陷地复垦，生态环境修复，湿地景观建设”四位一体综合整治新模式，实现湿地景观再造1.13万亩。讨

论1.采煤塌陷区域，在自然状态下也可演替为湿地或湖泊，为什么还要人工改造呢?徐州市贾汪潘安湖采煤塌陷区潘安湖国家湿地公园问题探讨2009年潘安采煤塌陷区进行了因地制宜的综合整治，该项目首创了“基本农田再造、采煤塌陷地复垦，生态环境修复，湿地景观建设”四位一体综合整治新模式，实现湿地景观再造1.13万亩。讨论2.为什么在进行改造前先进行整体设计?为什么要进行综合治理?徐州市贾汪潘安湖采煤塌陷区潘安湖国家湿地公园生态工程是指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，促进人类社会与自然环境

和谐发展的系统工程技术或综合

工艺过程。一、生态工程的概念生态工程生态工程的基本原理第3节任务一：阅读教材98-99页相关内容，思考以下问题。1.为什么要进行生态工程建设?3.生态工程建设有哪此优点?2.生态工程建设的目的是什么?二、关注生态工程生态工程的基本原理第3节(1)生态环境的恶化已严重影响人类的生存和发展。(2)生态工程是既古老又年轻，在中国实施已经有3000多年了，源远流长。(3)改变人类能征服自然的观念，解决经济和环境发展协调问题。1.为什么要进行生态工程建设?生态工程建设的原由二、关注生态工程生态工程的基本原理第3节第3节

生态工程的基本原理

二、关注生态工程生态工程建设的目的2.生态工程建设的目的是什么?遵循生态学规律，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。与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。第3节

生态工程的基本原理

二、关注生态工程3.与传统的工程相比，生态工程建设有哪此优点?生态工程建设的优点第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理生态工程基础和原理1.生态工程的基础是自组织、自我调节。2.生态工程遵循的原理有整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。组织是指系统内的有序结构或这种有序结构的形成过程，从组织的进化形式来看，可以分为两类：他组织和自组织

。如果一个系统靠外部指令而形成组织，就是他组织。如果不存在外部指令，系统按照相互默契的某种规则，各尽其责、协同而自动地形成有序结构，就是自组织。三、生态工程所遵循的基本原理组织结构生态工程的基本原理第3节第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理自组织一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发的从无序走向有序，从简单走向复杂，从低级走向高级，甚至具有了自我生长、学习、反馈、进化、更新的能力。“弓背蚁”会圈养蚜出和粉蚧，获取它们的排泄物(蚁学家们称之为蜜露),从而成为自己的食物。三、生态工程所遵循的基本原理自组织生态工程的基本原理第3节一窝“切叶蚁”食草的食量相当于一

头牛，它们还会使用这些草的叶子去

培养真菌，收获蘑菇，从而拥有自己

的农场。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理自组织“行军蚁”在遇到沟壑时，它们会用大颚咬住前方蚂蚁的尾部这样搭

成一座“蚁桥”让大部队踩着通过，

正是因为紧密的配合以及整齐的队形，才让它们有了行军蚁之称。三、生态工程所遵循的基本原理自组织生态工程的基本原理第3节蚂蚁的巢穴也堪称艺术品，它被建造成由一个一个的单元构成，里面

包含水平的巢室和垂直的通道。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理自组织任务一：请同学以蜜蜂为例叙述自组织行为，并分析自组织能力的大小与什么因素有关?蜜蜂家族：雄蜂、蜂王、工蜂(保育蜂、筑巢蜂、

采蜜蜂等)自组织能力与群体结构复杂程度有关。三、生态工程所遵循的基本原理自组织生态工程的基本原理第3节北京奥森公园的水域面积小且封闭、易污染、缺少完整食物链，因此水体容易发生富营养化，产生水华。为评估奥森主湖水体生态系统的状况，提出水质净化的有效措施，研究人员进行了模拟研究。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理北京奥森公园的水域面积小且封闭、易污染、缺少完整食物链，因此水体容易发生富营养化，产生水华。为评估奥森主湖水体生态系统的状况，提出水质净

化的有效措施，研究人员进行了模拟研究。设计思路：

设置空白对照组(模型1:自然水域，无人工净水系统)和实验组(模型2:使用人工净水系统，进水口增加人工湿地)自变量：

人工净水系统任务二：分析生态工程遵循的原理实验结果【模型2】有人工净水系统苦草

范草

水藓A第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理【模型1】无人工净水系统50045040035030025020015010050024020016012080400单

位

面

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千

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)90/610790/91072019/122019/032018/122018/092018/062017/122016/032015/1260/61072019/06-苦草2017A0320191092018103201710620161122020106202010920201122017109时间水藓范草20171092020106时间2020V122017103201610320181092018106201610620191032017112201811220191122020/032018/032016092017062016122016092020092020032015/121.模型2在进水口增加了人工湿地，对入水进行一定的净化。与模型1相比，模型2中三种植物的长势是否有变化?请你推测，哪个模型的生态系统稳定性更高。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理【模型1】无人工净水系统

【模型2]有人工净水系统任务二：分析生态工程遵循的原理500450400350300250200150100500-苦草

范

草

—

水

藓24020016012080400讨论：单

位

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)90/LI0760/61072018/122018/092018/062016/032015/122019/032019/062019/1290/L1072019/092019/06-水藓-苦草2018103201710320161092020106202011220171092017112时间201710920171032020V122017112201610320181092020106201610620181062019112201910320181122020/03时间范草2018/032016122016122016092016062020092020032020092015/12第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理2.自然进化形成的生态系统稳定性极高，请利用生态学知识提出提高模型1稳定性的新措施

。

加入底栖动物如田螺。【模型2】有人工净水系统【模型1】无人工净水系统

时间Z0IL/0624020016012080400苦草

道草

—

水

藓单位面积千重/(gm²)50045040035030025020015010050讨论：2018103201806单

位

面

积

千

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(

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)90/L10790/91072019/062019/122019/092019/122019/032018/122018/092018/062018/032016/032015/122018/1260/L107E0/0Z07E0/6107-水薛-苦草时间20171122017106201610920171032015112201610320201062019109201810920201092016109201611220177032020103202010620201122017112道草201612201606202012201906202009第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理3.模型3和模型2相比，哪种净水方式可持续性更高?4.加入田螺后生态系统稳定性有何变化?分析产生这种变化的原因。【模型3】2101801501209060300苦草

—

道草

—

—

水

藓讨论：单

位

面

积

千

重

/

(

g

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e

)2015/122019/092018/032018/062018/092018/122019/032017/03201911220161032016109201611220171122019106202010620201092020112201610620171062017109时间2020103这种由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理自生原理第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理自生原理的应用阅读教材99页“自生”部分内容，回答下列问题。1.在湿地修复过程中，如何遵循自生原理?2.试着解释以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态修复，改善水质为何能提高并维持生态系统的自生?任务二：分析生态工程遵循的原理为探究奥森主湖水体生态系统的物种配置对净水效果及可持续性的影响，研究人员将模型1中的蕴草置换为荷花，建立模型4。蕴草与苦草、水薛都是沉水植物，而荷花是挺水植物，它与苦草、水薛的生态位不同。实验结果如下图。210180150120906030第3节生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理90/610790/0707时间【模型4】--苦草

荷花

—

—

水

藓单位面积千重/)g·m?)2019/092018/0320171122018109201710920161062015112201610320177032019103201911220201032018106201612201609201706201012202012202009讨论：5.分析实验数据：调整后的方案对该生态系统稳定性有何影响?第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理【模型4】蕴草置换为荷花2101801501209060300-苦草

——

荷花——水藓单位面积千重/(g·m)90/L107E0/L10760/910760/61072018/032019/0360/L10760/810790/810720161122018112201911220151122020V092020V0620161032020V122016106时间2019062017122020/03讨论：6.更换不同生态位的物种对该生态系统的群落结构有何影响?第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理【模型4】蕴草置换为荷花-苦草

—

一荷花

—

—

水藓210180150120906030090/810760/8107时间单位面积千重/(g·m)90/L107E0/L1072017122018/0320181122019/0320197092019/1260/91072017/09201511220201062020V0920161032020V1220161062016122019062020/03讨论：7.在生态工程建设中，进行物种配置需要注意哪些问题?第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理【模型4】蕴草置换为荷花-苦草

—荷花

—

—水藓2101801501209060300单位面积千重/

(g·m)90/L107E0/L10760/910760/61072018/032019/0360/L10760/810790/8107201611220181122019112201511220201062020V09时间20161032020V1220161062019062017122020/03第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理奥林建设初期失败案例1.

珙桐种植失败：原因是对气候因素考虑不周，种植地块选择有误。2.

苹果锈病在海棠和桧柏之间越冬和繁殖：原因是对病虫害了解不足，园区大部分海棠与桧柏种植过近。3.

本地大量生物锐减：放养了牛蛙。这些失败的案例又说明了什么?建设初期没有考虑到生物与环境、生物与生物之间的协调与平衡。生态工程遵循协调原理，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。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理组成生物体的C

、H、0

、N

、P

、S

等元素协调原理无机

环境生物

群落协调原理的应用从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建议，应该选择哪些树种?如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题?我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘢，应该选择适合当地自然环境条件的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等。在西北地区发展畜牧养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理项目PM₂59:00—11:0012:00—14:0015:00—17:00测量点1道路5513265测量点2距道路10m5611461测量点3距道路20m5310856测量点4距道路30m5311056测量点5距道路40m5210252测量点6距道路50m4811053任务二：分析生态工程遵循的原理奥林绿地对城市道路环境污染的改善效应如下表。北京奥林匹克森林公园内PM₂₅测量数据表(单位：μg·m-³)注：距道路10m

是指公园内距离道路10m

的绿地讨论：奥森绿地对城市道路环境污染有何改善?第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理项目噪声9:00—11:0012:00—14:0015:00—17:00测量点1道路72.2076.2069.60测量点2距道路10m64.8066.2064.10测量点3距道路20m66.7564.8568.45测量点4距道路30m64.8064.4061.90测量点5距道路40m62.7066.4563.70测量点6距道路50m68.1070.1061.70第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理任务二：分析生态工程遵循的原理奥林绿地对城市道路环境污染的改善效应如下表。北京奥林匹克森林公园内噪声测量数据表(单位：dB)讨论：奥森绿地对城市道路环境污染有何改善?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。利用整体性原理时，就遵循以下两个方面：(1)遵循自然生态系统的规律。(2)考虑经济和社会等系统的影响力。第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理整体原理非生物的因素自然系统植物

→

动物微生物▲图4-

13

社会一经济一自然复合系统生产成本消费效益经济系统社会系统科学文化政策理牲畜粪便土壤“无废弃物农业”物质循环再生示意图第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理饲料与垫料人类食品作物残留人粪尿作物养分吸收循环原理沉降物

(雨、雪)人类

食品人类牲畜分析讨论1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。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?第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理基本原理应用分析糖糖渣鱼糖蚕:蚕排泄物塘泥塘泥蚕丝蚕蛹鱼糖鱼糖桑叶第3节

生态工程的基本原理

三、生态工程所遵循的基本原理基本原理应用分析(1)桑树→蚕(2)甘蔗

→

人(3)浮游植物