生态工程（教学课件）高二生物（人教版2019选择性必修2）

4.3生态工程第四章人与环境天地与我并生，而万物与我为一。

——庄子我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球。——布朗问题探讨在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。问题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？可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。问题探讨在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。问题2：为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？问题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？

对森林公园先进行整体设计、公园建设要充分利用原有的地貌和植被营造近自然林系统都利用了生态工程的基本原理。4自学指导一一、关注生态工程建设阅读课本p98—100，并思考完成以下问题：1.生态工程的概念、原因、目的、优点？2.生态工程的基本原理及内容、实施措施？5一、关注生态工程建设1.生态工程提出的背景生态工程是可持续发展的重要手段。人口增长人类活动全球生态环境危机导致人类可持续发展受到影响需要解决环境与经济与协调发展需要生态工程①毁林种地;②围湖造田;③大量使用化肥、农药等;④工业的迅猛发展,正在消耗大量的自然资源。6一、关注生态工程建设2.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。3.目的：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。4.特点：少消耗、多效益、可持续。7二、生态工程所遵循的基本原理生态工程以生态系统的_______、_________功能为基础,

遵循_____、_____、_____、_____等生态学基本原理。自组织自我调节自生循环协调整体自生整体协调循环8二、生态工程所遵循的基本原理1.自生（1）概念

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。自生自组织自我优化自我更新和维持自我调节9二、生态工程所遵循的基本原理（2）理论基础：

生态系统的结构与功能（生态系统的自我调节能力）①个体水平

生物能够进行新陈代谢、再生更新等②系统水平生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系）进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体。10二、生态工程所遵循的基本原理（3）实施措施：①有效选择生物组分并合理布设。适当提高生物多样性例如，在湿地修复过程中：a.应选择净化能力较强的多种水生植物b.考虑这些植物各自的生态位差异c.考虑这些植物各自的种间关系d.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系11二、生态工程所遵循的基本原理（3）实施措施：②要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。如湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质12二、生态工程所遵循的基本原理2.循环（1）概念在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，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效率高。物质储存空间的改变物质存在形式的改变（2）理论基础生态系统的物质循环功能（3）实施措施通过设计，实现不断循环，使前一个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。（4）优点实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染13二、生态工程所遵循的基本原理（5）实例“无废弃物农业”物质循环再生示意图我国古代先民依靠“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能力。无废弃物农业14二、生态工程所遵循的基本原理旁栏思考题：有人说，过度从土地索取导致土地退化，是有些古文明中断的一个重要原因，我国几千年的农业发展没有出现这一问题，这是中华文明数千年延续不断的条件之一。你认同这一观点吗？请查找资料，对这一观点作出评析。认同。历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，使那里成为不毛之地，而中华文明在“天人合一”“道法自然”等生态智慧和“仁民爱物”“民胞物与”等生态伦理的指导下，生生不息、源远流长。15二、生态工程所遵循的基本原理3.协调（1）概念在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。（2）理论基础生物与环境、生物与生物的协调与平衡（3）实施措施①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应我国西北地区一些地区年降水量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类杨树。导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。16二、生态工程所遵循的基本原理②需要考虑环境容纳量。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。如果放养的牲畜量超过载畜量，则会造成过度放牧，使草地退化，还有土地沙漠化。17二、生态工程所遵循的基本原理旁栏思考题：从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设，应选择哪些树种？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，土壤较为贫瘠，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业，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。184.整体二、生态工程所遵循的基本原理整体原理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”的经济系统社会-经济-自然复合系统“生态”的自然系统“宜居”的社会系统植物动物微生物非生物的因素政策管理科学文化生产成本消费效益19二、生态工程所遵循的基本原理理论基础意义实例自生自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体湿地生态系统的修复循环物质循环通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生无废弃物农业协调生物与生物、生物与环境的协调与适应生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏西北地区不适于种植乔木类的杨树整体社会、经济、自然构成的复合系统统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题20①沼气池——遵循了______原理②在人工林增加植被层次——遵循了_______原理③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现了______原理④前面造林，后面砍树——违背了_____原理⑤草原确定载畜量，不能过度放牧——遵循______原理⑥湿地破坏——违背了______原理⑦减少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循______原理⑨引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡——违背了_____原理和_____原理课堂反馈循环自生循环整体协调自生自生协调自生协调21三、生态工程实例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1.农村综合发展型生态工程（1）问题：人多地少，资源有限（2）对策：建立农村综合发展型生态工程(3)

实例: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青贮：在玉米等作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。氨化：利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。22三、生态工程实例以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程①作物秸秆用来生产食用菌和饲料②饲料用于喂养畜禽③人、畜粪尿作为原料生产沼气④沼液用于水产养殖⑤沼渣用于为有机农产品——“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽。⑥畜禽、鱼、螺、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售问题1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？23主要原理及对应的内容农村综合发展型生态工程有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设________原理自生作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物________原理循环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________原理整体选择与本土或适应当地环境的生物________原理协调三、生态工程实例242.湿地生态系统恢复工程三、生态工程实例（1）湿地的价值：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，为迁飞鸟类和其它动植物提供栖息地，以及为人类提供休闲娱乐场所等功能（2）问题：对湿地排水围垦引起湿地缩小，导致气候恶化、地下水位下降、生物多样性减低、迁飞鸟类绝迹等，此外湿地环境污染、生物资源过度利用，导致湿地生态系统严重退化25三、生态工程实例（3）对策：采用工程学和生态学措施相结合的方法，如污水

处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，

以及动植物种引进等；还应在湿地周围建立缓冲带减少人类干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能26三、生态工程实例（4）实例：厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程污水排放水质恶化鱼虾绝迹散发臭味整治沿湖及周边企业减少重金属有毒物排放引潮入湖、西水东调增加氧容量增强自净力清挖淤泥、沿湖修建改善水质、美化景区27三、生态工程实例该案例主要原理分析湿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：

原理湿地生态恢复工程循环协调自生28三、生态工程实例3.矿区放弃地的生态恢复工程（1）问题①山体、土壤和植被乃至整个地区生态系统被破坏②极端恶劣的土地条件，会阻碍植被的生长③规模巨大的采矿业，对土地景观造成巨大的影响，产生严重的重金属污染（2）案例赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。（3）主要措施:①.改良表土；②.种植耐旱的灌木、草和树；③.合理确定载牧量。29三、生态工程实例3.矿区废弃地的生态恢复工程主要原理及对应的内容矿区废弃地的生态恢复工程人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建，运用了________原理。根据当地水分状况和土壤条件，一开始种植农作物，而是引入当地土著物种，植树种草______原理通过植树种草，建立饲料工厂和饲养场，进行肉牛养殖，综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益______原理自生协调整体肉牛粪肥的利用_______原理循环30四、生态工程的发展前景精准农业（精确农业）生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用，大自然也具有强大的生态恢复能力。不能走“先污染、破坏，后治理”的老路现阶段的生态工程缺乏定量化模型的指导；有些设施缺乏高科技含量，生态系统的调控尚缺乏及时准确的检测技术的支持，缺乏理论性指导31四、生态工程的发展前景我们面临的生态危机是人口数量众多、环境与资源破坏，能源短缺等问题结合在一起的并发症，解决这些问题，需要重视生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，需要生态工程发挥作用党和政府高度重视生态文明建设,党的十九大，首次把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标美丽中国-杭州32例1.“海绵城市”是一种城市生态工程模式，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。右图为“海绵城市”模式图。实战演练（1）建设“海绵城市”的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循

原理。建设“海绵城市”的目的之一是扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展，这体现了

原理。协调整体33例1“海绵城市”是一种城市生态工程模式，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。右图为“海绵城市”模式图。实战演练（2）根据生态工程方面的