4.3 生态工程-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修2）

第3节 生态工程（1） 贺老师 第4章 人与环境 1 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。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。 普通村落和农田 奥林匹克森林公园 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？ 弃耕农田在自然演替为森林时间漫长，而人工造林可以缩短建设周期。 这个例子是生态工程的生动缩影。 2 关注生态工程建设 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 与 1协调发展 生态工程 导致 导致 需要 需要 毁林种地 大量使用化肥 围湖造田 环境 经济 既要经济，又要生态 3 关注生态工程建设 2 生态工程的概念 指人类应用_________________等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行____________________，或对已被破坏的生态环境进行了_____________，从而_______________________或_______________，促进___________和___________的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 分析、设计和调控 生态学和系统学 提高生态系统的生产力 修复、重建 改善生态环境 自然环境 3 生态工程的目的 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。 4 生态工程的优点 与传统的工程相比，消耗少、效益多、可持续 人类社会 4 生态工程的基本原理 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 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 5 生态工程的基本原理 1 自生 由 而产生的___________、___________、___________、自我更新和维持就是系统的自生。 1.概念： 生物组分 自我优化 自我调节 自组织 2.理论基础： 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。 6 生态工程的基本原理——自生 3.实例：湿地修复 *这是系统或工程能否形成自组织能力的基础 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 ①有效选择生物组分并合理布置。 e.适当提高生物多样性 即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来。 例如，在湿地修复过程中： 提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来。 7 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。 应用太阳能水生态修复系统改善湖水的水质。 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。 3.实例： 生态工程的基本原理——自生 太阳能水生态修复系统主要由太阳能发电系统、生态环境系统和循环过滤系统组成。太阳能发电系统：这是系统的核心部分，负责收集、转换和储存太阳能，为整个系统提供能量。生态环境系统：包括水生植物、微生物、藻类等生态环境元素，这些元素相互作用，形成一个生态系统，可以消耗湖水中的营养盐，减少富营养化现象。循环过滤系统：利用多级过滤和生物作用等方法，去除水体中的污染物和悬浮物，同时，还可以将水中的有机物转化为无机物，有效地降解水中的有机质和泥沙。 8 生态工程的基本原理 2 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。 实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染 物质和能量的多级循环利用（ ） × 物质循环 9 生态工程的基本原理——循环 2 循环 4. 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 我国古代没有化肥，农民如何保持土壤肥力？ 10 生态工程的基本原理——循环 2 循环 使用农家肥 大量使用化肥 11 1. 概念： 生态工程的基本原理 3 协调 考虑 、 的协调与适应。 生物与环境 生物与生物 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，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. 措施： ②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。 实例：过度放牧的草地 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。 我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠， 12 生态工程的基本原理 4 整体 ①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的 。 1. 概念： 当初人们为什么要围湖造田？ 治理沙漠干旱地区时，指导农民种植蘑菇增加收入 自然一社会一经济复合系统 比例 ②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。 该剧讲述了二十世纪九十年代以来，西海固的人民和干部们响应国家扶贫政策的号召，完成易地搬迁，在福建的对口帮扶下。通过辛勤劳动和不懈探索，将风沙走石的“干沙滩”建设成寸土寸金的“金沙滩”的故事。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 ①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 循环 自生 循环 整体 协调 自生 自生 协调 自生 协调 课堂练习 写出下列例子主要涉及到的生态工程原理 14 思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 明清时期，我国南方长江三角洲、珠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(下图)。 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 15 讨论1：尝试画出桑基鱼塘中的食物链（人为消费者） 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 思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 桑树→蚕 甘蔗→人 甘蔗→猪→人 浮游植物→鱼→人 浮游植物→浮游动物→鱼→人 蚕沙喂鱼 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。 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，让鳙鱼、鲢鱼、草鱼、鲮鱼、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。 16 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“桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候” －－主要遵循了_____原理； ③“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” “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“桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，形成了可以自我维持的有序整体”－－主要遵循了_____原理。 循环 协调 整体 自生 讨论2：桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ 思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 17 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 P102-103 18 大本p80 19 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 课后习题 p103 20 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$