第4章 第3节　生态工程

第3节生态工程1.简述生态工程的概念,关注生态工程建设。2.概述生态工程的基本原理,举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。3.说出生态工程实例所运用的生态工程基本原理。[学习目标]预习案·自主学习一、生态工程的基本原理1.关注生态工程建设(1)生态工程的概念。生态学和系统学生态环境已被破坏的生态环境(2)进行生态工程建设的目的。遵循

规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到

和生态效益的同步发展。(3)特点:少消耗、多效益、

。生态学经济效益可持续2.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

。②基础:生态系统的结构与功能,主要包括以下两个方面:a.个体水平:生物个体能够进行

、再生更新等。b.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

的协调,形成有序的整体。自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持新陈代谢结构与功能③应用原则。a.需要在生态工程中有效

。b.需要创造有益于

的生长、发育、繁殖,以及它们形成

关系的条件。选择生物组分并合理布设生物组分互利共存(2)循环。①概念:在生态工程中促进系统的物质

,既保证各个环节的

顺畅,也保证主要物质或元素的

较高。②应用原则。通过系统设计实现物质

,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。迁移与转化物质迁移转化率不断循环(3)协调。①理论基础:生物与

、生物与

的协调与适应。②应用原则。a.选择对当地环境有较高生态适应性的生物。b.考虑环境容纳量,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。环境生物(4)整体。①应用原则。a.要遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的

,不同组分之间应构成

,通过

,达到

的目的。b.不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑

等系统的影响力。c.社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。②意义:只有应用整体原理,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

和稳定。比例有序的结构改变和优化结构改善系统功能经济和社会平衡二、生态工程的实例和发展前景1.生态工程的实例(1)农村综合发展型生态工程。人多地少多级循环利用沼气工程(2)湿地生态恢复工程。蓄洪防旱土壤侵蚀栖息地排水围垦80%工程学生态学缓冲带自然演替(3)矿区废弃地的生态恢复工程。山体土壤植被生态系统制造表土土壤微生物群落2.生态工程的发展前景标准化、易操作高科技含量环境污染经济、社会效益判断正误(1)对已被破坏的生态环境进行修复、重建也是生态工程建设的主要任务。(

)(2)依据生态工程的自生原理,任何被破坏的湖泊生态系统都能很快地恢复原状。(

)√×【提示】

使被破坏的湖泊生态系统恢复原状都需要一定的过程,被破坏严重的生态系统恢复原状的难度更大,经历的时间更长。(3)荒漠中种植植物时需要考虑干旱环境,这是利用的生态工程的整体原理。(

)【提示】

利用的是生态工程的协调原理。×(4)北京郊区的某村实施了以沼气工程为中心的生态工程,沼气池的建立遵循了循环原理。(

)(5)矿区废弃地的生态恢复工程的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能。(

)√×【提示】

矿区废弃地的生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建,这主要依靠人类的活动。探究案·互动探究任务一分析生态工程的基本原理分析下列实例所体现的生态工程的基本原理。(1)甲图所体现的主要生态工程原理是什么?是怎样实现的?【提示】

循环原理。该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留都能返回到农田土壤里,通过分解者的分解作用再供生产者利用。(2)乙图体现了哪种生态工程的基本原理?【提示】

整体原理。(3)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?【提示】

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(环境容纳量)。(4)分析教材中桑基鱼塘应用的生态工程基本原理。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“实行以四大家鱼为主的多鱼种混养模式,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「核心归纳」生态工程遵循的基本原理归纳原理理论基础意义实例自生原理自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持实现系统结构与功能的协调,形成有序的整体湿地生态系统的修复循环原理物质循环实现不断循环,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”的产生无废弃物农业协调原理生物与生物、生物与环境的协调与适应生物数量不超过环境承载力的限度,可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原理社会—经济—自然复合系统统一协调各种关系,保障生态系统的平衡和稳定在林业工程建设中,自然系统与社会、经济系统的关系问题「典型例题」1.下列生态治理与遵循的原理不相符的是(

)[A]对河流湖泊清淤减污,增加水体溶氧量,改善水生生物的生存环境——自生原理[B]中国古代农民依靠“无废弃物农业”保证土壤肥力——循环原理[C]对某湿地进行修复时尽量选择当地的水生植物——协调原理[D]对退化的草场进行治理时需要核定草场的承载力——整体原理D【解析】

对退化的草场进行治理时需要核定草场的承载力,这遵循了协调原理。2.下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图,该图所体现的主要生态工程原理是(

)[A]自生原理

[B]整体原理[C]循环原理

[D]协调原理C【解析】

该生态工程为无废弃物农业利用工程,体现了物质循环原理。【方法指导】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→自生原理。(3)强调生物与环境、生物与生物的协调与平衡,涉及环境承载力→协调原理。(4)涉及自然、经济和社会,强调整个系统,如林业生态工程建设→整体原理。任务二分析生态工程的实例根据下面的生态工程示意图回答下列问题。(1)从生态学角度分析,人们建立图示的农业生态系统的主要目的是什么?图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理?【提示】

目的是实现物质的循环利用和能量的多级利用。废弃物的合理利用能体现生态工程的物质循环原理。(2)从环境保护的角度分析,该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么?【提示】

减少了化肥和农药的使用量,减轻了环境污染。(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量,请从细胞代谢的角度分析,其原因是什么?【提示】

蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用,使其光合作用增强。(4)与传统农业生态系统相比,该系统提高了能量利用率,原因主要是什么?【提示】

原本流向分解者的能量中有一部分以生活能源和食物中化学能的形式再度被人利用。(5)根据生态工程中的自生这一原理,有人认为生态农业建设中,食物链越长、营养级越多越好。请你结合所学的有关生态工程原理,分析该结论是否正确并说明理由。【提示】

不正确,因为食物链越长,营养级越多,能量损耗越多,高营养级生物获得的能量越少,生物数量也越少,影响经济效益。「核心归纳」实例主要原理及对应内容农村综合发展型生态工程自生:有效选择畜、鱼等多种生物组分并合理布设循环:作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→作物协调:种植与当地环境相适应的农作物,畜牧养殖规模控制在一定水平整体:利用了自然生态系统中的成分,增加了就业和经济收入,解决了社会问题湿地生态恢复工程循环:废水等污染物的处理协调:根据原湿地中物种的分布情况引入动植物自生:减少人类的干扰,依靠其自然演替等机制恢复其生态功能矿区废弃地的生态恢复工程自生:人工进行地表覆盖、植被恢复协调:根据环境引入当地土著物种整体:搞好矿区经济的同时,实现自然生态系统的恢复「典型例题」3.(2025·南通期中)如皋某农业园开创了“鸡+鸭+鱼+菜”的农业新模式,实现了养鱼不用饲料、种菜不用施肥。下列有关叙述正确的是(

)[A]该系统几乎没有“废物”产生,遵循了循环原理[B]该生态系统的结构由所有生物及非生物的物质和能量组成[C]鸡、鸭、鱼等作为消费者,可加快物质和能量的循环利用[D]由于生态系统具有自我调节能力,可向鱼塘大量排放鸡粪便A【解析】

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,这体现了生态工程中的循环原理;生态系统的结构由生态系统的组成成分和食物链、食物网组成;能量不能循环利用;生态系统的自我调节能力是有限的,一旦排入鱼塘的鸡的粪便过多,可能会导致鱼大量死亡、甚至整个生态系统崩溃。4.某城市对遭到破坏的湿地公园进行修复,根据地形地貌,分段规划,建成经济林带、观赏林带、荷花带等湿地长廊。下列叙述错误的是(

)[A]保护该湿地公园最有效的方法是建立湿地公园自然保护区[B]进行湿地生态恢复主要是为了追求生物多样性的直接价值[C]分段建成经济林带、观赏林带、荷花带等,体现了群落的水平结构[D]用净化能力强且互利共存的当地水生生物修复湿地,体现了自生、协调原理B【解析】

建立自然保护区属于就地保护,是保护该湿地公园最有效的方法;进行湿地生态恢复属于生态方面的作用,所以主要是为了追求生物多样性的间接价值;不同的区域分段建成经济林带、观赏林带、荷花带等,属于水平方向上的分布差异,故体现了群落的水平结构;用净化能力强且互利共存的当地水生生物修复湿地,实现了生物与环境、生物与生物的协调与平衡,运用了生态工程的协调和自生原理。思维导图随堂检测反馈1.下列关于生态工程的叙述,不正确的是(

)[A]生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合系统[B]“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程的内容[C]生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原则[D]实施生态工程的目的是环境保护D【解析】

生态工程建设的目的是遵循生态学规律,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。2.下列关于生态工程的基本原理的说法,错误的是(

)[A]循环原理可使生态系统的物质循环顺利进行,实现废弃物的资源化[B]自生原理要求在构建人工生态系统时,要提高生物多样性,构建复合群落[C]整体原理是考虑自然生态系统的规律,所有的人类活动必须完全以生态系统为核心[D]整体原理要求自然生态系统各组分之间要有适当的比例关系C【解析】

整体原理是指进行生态工程建设时,不但要考虑自然生态系统的规律,还要考虑经济和社会等系统的影响力。3.下列做法体现了生态工程的基本原理的是(

)[A]引入外来物种时仅考虑美观性和经济效益[B]利用堆肥和沤肥等方式将废弃物转化为有机肥料[C]以单一作物种植为主以获得经济效益的最大化[D]排掉沼泽地的积水,使之变为农田和牧场B【解析】

引入外来物种时仅考虑美观性和经济效益,违背了整体原理,因此,引入外来物种时除了考虑美观性和经济效益外,还要考虑生态效益;利用堆肥和沤肥等方式将废弃物转化为有机肥料,利用了循环原理;以单一作物种植为主以获得经济效益的最大化,违背了自生原理;排掉沼泽地的积水,使之变为农田和牧场,违背了自生原理、整体原理等。4.(多选)(2025·苏州期中)下图是一种新型的“鱼菜共生”复合耕作体系,它把水产养殖与水耕栽培这两种技术通过巧妙的生态设计,实现养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常生长的生态共生效应。(促生剂可促进微生物的代谢)下列说法正确的是(

)[A]该复合体系可实现生态和经济效益双赢[B]在微生物反应系统中加入促生剂有利于提高水体中的溶解氧[C]“鱼菜共生”复合耕作体系中各种生物相互之间提供物质和能量[D]构建时考虑生物与环境、生物与生物的关系体现了协调原理AD【解析】

该复合体系实现了养鱼不换水而无水质忧患,种菜不施肥而正常生长,即实现生态和经济效益双赢;在微生物反应系统中加入促生剂可以促进微生物的代谢,微生物主要通过有氧呼吸分解有机物,所以微生物代谢加强会消耗更多的氧气,即不利于提高水体中的溶解氧;能量具有单向流动、逐级递减的特点,因此“鱼菜共生”复合耕作体系中鱼不能给菜提供能量;在进行生态工程建设时,考虑生物与环境、生物与生物的关系体现了协调原理。5.(多选)(2024·黑吉辽卷改编)弗兰克氏菌能够与沙棘等非豆科木本植物形成根瘤,进行高效的共生固氮,促进植物根系生长,增强其对旱、寒等逆境的适应性。下列叙述正确的是(

)[A]沙棘可作为西北干旱地区的修复树种[B]在矿区废弃地选择种植沙棘,未遵循生态工程的协调原理[C]二者共生改良土壤条件,可为其他