生态工程（第1课时）课件高二上学期生物人教版选择性必修2

第4章人与环境第3节(第

态)工程爹二在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。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?问题探讨弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。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。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。问题探讨讨论2:为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢?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。讨论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?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。问题探讨以上这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科—生态工程应运而生并迅速发展。一

、生态工程的基本原理毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在消耗大量的自然资源。(1)生态工程的概念：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了

修复、重建从而提高生

态系统的_

生产或_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。(2)进行生态工程建设的目的：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。(3)生态工程的优点：与传统的工程相比，生态工程是是一类少消耗、多效益、可持续

的工程体系。1.关注生态工程建设2.生态工程所遵循的基本原理见【相关信息】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

协调循等生态学基本原理。蚕桑叶蚕沙桑树塘基种桑池塘养鱼塘泥塘泥肥桑(1)自生

核心地位，反映了自然生态系统所具有的独特功能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

持就是系统的自生。②理论基础：生态系统的自我调节能力个体水平：生物能够进行新陈代谢、再生更新等。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。③要求a.有效选择生物组分并合理布设(能否形成自组织能力的基础条件);b.要维持系统的自生，就需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。2.生态工程所遵循的基本原理在湿地修复过程中，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。2.生态工程所遵循的基本原理④实例：在湿地生态工程中，通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量，可以改善水生生物的生存环

境，从而有利于生态系统的自生。以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质(2)循环①概念：指在生态工程中促进系统的物质

迁移与转化，既保证各个环节物质迁移顺畅也保证主要物质或元素的转化率高②理论基础：生态系统的物质循环功能③意义：

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.生态工程所遵循的基本原理2.生态工程所遵循的基本原理饲料与垫料沉降物

(雨、雪)人类食品人牲畜粪便土壤“无废弃物农业”物质循环再生示意图作物残留

作物人尿粪养分吸收实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染④实例：无废弃物农业牲

畜人类食品旁栏思考题有人说，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。提示：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。限幼叙

利

亚

玛里O版幼发拉底河底格里斯河>两河流域通◎巴比伦河格黑海波(3)协调①概念：是指在进行生态工程建设时，生物与环境二、生物与生物的

协调与适虚是需要考虑的问题。②理论基础：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。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。③意义：

可避免系统的失衡和破坏。2.生态工程所遵循的基本原理过度放牧的草地④

实

例

：a.只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致

一

些地区种植的防护林成了“灰色长城”;b.过度放牧导致草场退化；C.水体富营养化。2.生态工程所遵循的基本原理灰色长城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养殖业，

应该注意牲畜数量不能超过草地的承载

力。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?旁栏思考题平生产成本经济系统植物→动物政策微生物

科学管理

文化非生物的因素自然系统

社会系统社会—经济一自然复合系统②理论基础：a.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。b.

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。(4)整体①概念：系统建设以整体观为指导，进行生态工程建设时，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。2.生态工程所遵循的基本原理图片展示课复合系统的组成和相互关系消费效益③意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、

开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。④实例：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民

的生活问题。2.生态工程所遵循的基本原理明清时期，我国南方长江三角洲、珠田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、塘泥培桑。这样可以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。根据同样的原理，甘蔗

种植也可以与养猪、养鱼结合。在设计桑基

鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如，地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四

比六”,即大部分采取“三基七水”或“四

基六水”的比例。思考

·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用池塘养鱼，也应综合考虑不同鱼种的关系，根据淡水鱼在自然环境中的混合生长状

态，实行以四大家鱼为主的多鱼种混养模式，

让镰鱼、链鱼、草鱼、镀鱼、鲤鱼、鲫鱼等各种鱼类都有生存的机会和空间。运转良好的桑基鱼塘，可以做到物质的循环再生利用。种桑养蚕，蚕沙(蚕粪便)本

是废弃物，如果不经处理直接堆放在室外，不但会腐烂变质污染环境，而且可能通过鸟、

昆虫的携带造成交叉感染，导致家蚕疫病大

爆发。桑基鱼塘将蚕沙由废弃物变成了渔业

生产的饲料。糖自生：桑基鱼塘中的生物成分合理布设

使之互利共存协调：四大家鱼混养充分利用群落的

空间结构鱼塘鱼塘鱼塘桑(蔗)基鱼塘模式思考

·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用

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。桑树→蚕甘蔗→人甘蔗→猪→人浮游植物→

鱼浮游植物一浮游动物→鱼鱼塘鱼塘鱼塘桑(蔗)基鱼塘模式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的气候；四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构；桑叶

饲蚕，利用了种间关系，但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活；等等。桑基鱼塘在设计时，陆地与水面配比合理，各组分的搭配与比例适当，结构有序，形成了一个不可分割的整体；桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组

合，能够发展多种经营，为农民创造收入，是结构优化的“社会—经济一自

然复合系统”。

思考

·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用讨论2:桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理?桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环。自

生：协

调：循

环：整

体：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。思考

·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用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工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创

造有利条件循

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的防护林建设出现的问题整

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【

现

学

现

用】实例①湿地修复过程中，尽量

提高生物多样性程度②草原确定合理载畜量，不

能过度放牧③在农村建立以沼气池为中

心的生态农业④林业生态工程建设，既要

号召种树又要考虑当地经济发

展核心词提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件物质循环，无废弃物各组分之间要有适当的比例，自然(生态)、经济、社会结合生物与生物之间、生物与环境之间协调，考虑环境容纳量原理-a.自生原理b.循环原理c.整体原理d.

协调原理【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理①沼气池——遵循了

循

环

原理②在人工林增加植被层次——遵循了自

生原理③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现了循环原理④前面造林，后面砍树——违背了整体原理⑤草原确定载畜量，不能过度放牧——遵循

协

调原理⑥湿地破坏——违背了自

生原理⑦减少污水排放，治理湖泊——遵循了自

生原理⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循_协

调原

理⑨引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡——违背了自生原理和协调原理一、概念检测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(

C)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练习与应用二、拓展应用1953年朝鲜战争停战后，南北双方以北纬38°为停火线，沿线两侧大约500km2为非军

事区，这里的地表经过战争浩劫，几乎没有生物存在。几十年来，由于基本没有人类

活动，这里恢复了完全的自然状态。河水清澈、森林茂盛、物种繁多，还出现了多种

被认为早已在朝鲜半岛灭绝的动物，如棕熊。有科学家评论说：“全世界只有在这个地方，由于3000年以来的农耕文明突然终止，原始物种可在没有人类干扰的情况下自

由发展，这个地区的生态恢复情况大大超过了人类所有生态建设所能达到的水平。”

说说这个案例给你的启示。我们在认识到生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，

不能忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，

就可以先污染，后治理；在生态工程建设中，我们应充分利用自然生态系统的恢

复能力，结合当地生态环境有针对性地进行生态工程建设，以达到更好的效果，

并节约成本。

p107

倒数第三段练习与应用二、生态工程的实例和发展前景1.生态工程的实例控制污染，减少干扰沼气农业生态系统

恢复土地，恢复植被湿地生态恢我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。复工程湿地缩小

和破坏问题生态工程的实例农村综合

发展型生

态工程物质多级循环利用问题矿区废弃

地的生态

恢复工程生态环境破坏(1)农村综合发展型生态工程

建设宗旨：因地制宜①问题：人多地少，资源有限，产出不足。②对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用。1.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

。自

生

原理作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便

残渣→沼气池→农田→作物。循环

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。整体

_原理1

.生态工程的实例③案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。④利用的原理：沼气池

沼液沼渣物质在系统内流动屠宰厂副产品鱼/螺池---

输出到市场加工青贮、氨化处理，食用菌培养基谷

物

种植业秸秆厩粪

养殖业沼

渣饲料思考

·讨论

分析某村综合发展生态工程食用菌培养基

饲料养殖业屠宰厂副产品鱼/螺池输出到市场厩粪沼液沼渣物质在系统内流动加工青贮、氨化处理谷物秸秆沼气池种植业沼

渣1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理?整体、协调、循环、自生等。2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点?生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序的整体，实现了物质多级循环利用、能量充分利用，减少了废物排放与环境污染。3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法?这一生态工程实现了物质利用的良性循环，提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入，促进了经济发展，同时降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。思考

·讨论

分析某村综合发展生态工程2.生态工程的发展前景(3)对生态工程治理应持有的态度在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，就可以走“先污染、破坏，后治理”的

老

路

。(4)我国生态工程的前景中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发

展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。二

、生态工程的实例和发展前景思维训练：总结概括，并运用术语表达3.生命系统与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在，而是与其他

生物，包括同种和不同种的生物，紧密联系在一起的，同时又依存于非生

物环境。从生态的视角看，生命系统

依存于环境，也能适应环境、影响环境。4.生命系统的历史。分析生命系统的由来，追寻生命系统的历史，也是理解生命是什么的关键。从历史的角度看，生命系统由最原始、最简单的生命进化而来，凝聚着漫长的进化史

。循环协调整体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课堂总结生态工程所遵循的原理生态工程的实例生态工程自生一、概念检测1.生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。(1)农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。(

×)(2)农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建设。()

×(3)在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。(

√)(4)在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调()2.2017年，我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物秸秆的利用率。下列对农作物秸秆处理不当的是(

C)A.过腹还田

B.青贮、氨化处理C.田间焚烧，留灰做底肥D.利用作物秸秆培养蚯蚓练习与应用二、拓展应用莱茵河是欧洲大陆的一条大河，流经多个国家，曾是流域内几千万人的饮用水水源，

也是鲑鱼等洄游性鱼的洄游河流。第二次世界大战以后，伴随经济的快速发展，过度

捕捞、河道的渠化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动导致莱茵河的水质

严重恶化，因河道裁弯取直，鱼类洄游受阻等问题日趋严重。(1)针对上述问题，列举莱茵河的治理要解决哪些方面的问题。要解决过度捕捞、河道的果化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动带来的水质严重恶化等问题。要协调经济和社会发展与生态环境保护之间的关系。严格控制流域内的污水排放并对污水进行净化处理；拆除不合理的航道.灌溉和防洪工程；保护植被、加强绿化.恢复生态；保护润游鱼类.保护鱼类产卵场、控制鱼类捕练习与应用捞量：等等。二、拓展应用莱茵河是欧洲大陆的一条大河，流经多个国家，曾是流域内几千万人的饮用水水源，

也是鲑鱼等洄游性鱼的洄游河流。第二次世界大战以后，伴随经济的快速发展，过度

捕捞、河道的渠化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动导致莱茵河的水质

严重恶化，因河道裁弯取直，鱼类洄游受阻等问题日趋严重。(2)莱茵河流域管理委员会和沿河国家于1987年提出了重塑莱茵河的生态修复计划，查阅资料，了解该计划的设计思路。(3)查阅最新进展，了解莱茵河的生态现状。(4)谈谈莱茵河治理给你的启发。(5)你家乡附近的河流是否也出现20世纪莱茵河遇到的问题?能否借鉴莱茵河治理的

经验和教训?提出你的想法。(4)答案合理即可。提示一方面可以从人们对污染治理的观念转变，制订科学的治理方案，加强国际合作与公众参与等角度来谈；另一方面可以将莱茵河的治理与我国在河流治理方面的典型案例进行对比分析，并提出合理化建议等。(5)提示可查阅资料，走访当地居民，咨询相关部门，了解情况后进行交流。练习与应用一、选择题1.“杂交水稻之父”袁隆平成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生水稻中发现了雄性不育植株，这是利用了生物多样性中的(

)A.生物种类多样性

B.

生态环境多样性C.生态系统多样性

D.遗传(基因)多样性2.城市生态工程是指用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。下列措施，不符合城市生态工程建设基本原理的是(

)A.大力推广“环境友好技术”

DB.采用浮床工艺法等手段治理水污染C.分区建设工业区、居住区、生态绿地等D.用法律手段禁止汽车上路，严禁造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头复习与提高3.本章章首页所示的云南省红河州哈尼梯田，被盛赞为江河一森林一村寨一梯田四位一体的人与自然高度协调、可持续发展的生态系统，是我国劳动人民创造的农耕文明

奇观。在这里，山顶是森林，可以涵养水源；山坡上是层层梯田；半山腰上建有村寨；山脚下有江河。近些年来，哈尼梯田部分地区试行稻一鱼一鸭生态种养模式，将种稻、养鱼、养鸭相结合，取得显著经济效益。(1)维持哈尼梯田这一生态系统可持续发展的关键是(BA.

层层的梯田

B.山顶的森林C.半山腰的村寨D.山脚下的江河(2)稻一鱼—鸭生态种养模式能提高经济效益的原因是(c)A.当地日照充足B.当地土壤条件好C.物质分层分级利用