生态工程-高二生物课件（人教版2019选择性必修2）

4.3生态工程问题探讨在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。短短几年，普通的村落和农田就脱胎换骨般地转变为令人赞叹的森林公园。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。它这个例子是生态工程的生动缩影。1.实施生态工程的背景人口增长人类活动全球生态环境危机人类可持续发展受到影响解决环境与经济与协调发展生态工程导致导致需要需要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。一、关注生态工程建设毁林种地围湖造田大量使用化肥2.生态工程的概念

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。①②3.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。

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。自组织自我调节整体循环协调自生

一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程，就是自组织。星球的诞生，自然生态系统的形成都是自组织的结果。自组织二、生态工程的基本原理自

生

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。1.概念：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）

3.原因：生物能够进行新陈代谢、再生更新生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系）进行自组织生物本身生物之间实现系统结构与功能协调，形成有序整体自我维持4.实施措施：①有效选择生物组分并合理布置。湿地生态工程例如，在湿地修复过程中：*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础适当提高生物多样性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。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a.应选择净化能力较强的多种水生植物自

生湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量。②创造有益于生物组分的生殖、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。应用太阳能水生态修复系统改善湖水的水质。自

生4.实施措施：循

环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。1.概念：2.理论基础：

生态系统的物质循环功能。物质储存空间的改变物质存在形式的改变3.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。优点：实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染。10“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4.实例：——无废弃物农业协

调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。1.概念：2.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”。②需要考虑环境容纳量过度放牧的草地灰色长城

生物数量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。整

体系统建设以整体观为指导，进行生态工程建设时，遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例，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。1.概念：2.实施措施：植物微生物动物非生物的因素自然系统政策科学文化管理社会系统生产成本消费效益经济系统自然一社会一经济复合系统

在进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。13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小结：生态工程的基本原理生态工程基本原理的判断方法:①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。②体现物种多，营养关系复杂；涉及结构与功能的协调→自生原理。③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。④涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。15①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【现学现用】循环自生循环整体协调自生自生协调自生协调思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用讨论1：尝试画出桑基鱼塘中的食物链桑基鱼塘农业生产模式：陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑优点：将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用根据同样原理，甘蔗种植与养猪、养鱼结合(如图所示)桑树→蚕；甘蔗→人甘蔗→猪→人浮游植物→鱼浮游植物→浮游动物→鱼鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖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。循环协调整体自生鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖讨论2：桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？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。鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖1.生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。（1）依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理。（

）（2）园林既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益，体现了生态工程的整体原理。（

）2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上，主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述，不合理的是（

）A.合理搭配植物以提高系统的生物多样性B.尽量使用本地物种以减少外来物种入侵C.为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量D.选择合适的人工介质以利于好养微生物的分解作用×√C【现学现用】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宗旨：进行生态工程建设时，应根据当地的实际条件，因地制宜地进行。三、生态工程实例1.农村综合发展型生态工程（1）问题：（2）对策：(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。人多地少，资源有限建立农村综合发展型生态工程以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：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①作物秸秆用来生产食用菌和饲料24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2.湿地生态恢复工程（1）湿地的作用：（2）问题：（3）对策：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。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。①采用工程学和生态学措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及植物物种的引进种植等，使受到干扰的湿地得以恢复。点源污染是指能够找到具体污染来源的污染，如下水道、工厂排污口等。非点源污染是指不能准确确定污染发源地的污染，如农田施用农药、化肥对地表和地下水造成的污染。（3）对策：②在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能（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减少重金属有毒物排放清挖淤泥、沿湖修建整治沿湖及周边企业引潮入湖、西水东调增加氧容量增强自净力改善水质、美化景区27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3.矿区废弃地的生态恢复工程（1）问题：（2）对策：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①措施：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤生物群落的重建。植树、种草社会、市场畜牧养殖矿区废弃地牧草加工业施加工程机械措施就业投入肉蛋奶环境投入制造表土压实（2）对策：（3）案例：②具体方法：首先通过机械方法平整压实土地，人工制作表土；然后在人造表土上，植树种草(根据环境引入当地土著物种)。赤峰市元宝山矿区生态恢复工程、萍乡市下埠镇南竹坡自然村矿区生态恢复工程流程图303.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