4.3 生态工程-【堂堂清】2024-2025学年高二生物上学期同步精品课件（2019人教版选择性必修2）

4.3 生态工程 本节聚焦： 1.什么是生态工程？ 2.为什么要关注生态工程建设？ 3.生态工程建设主要遵循哪些 基本原理？ 关注生态工程建设 人口增长 人类活动 全球性生态环境问题 人类可持续 发展受到影响 导致 需要 生态工程 解决环境与 经济协调发展 需要 毁林种地 围湖造田 大量使用化肥、农药 工业污染 01 关注生态工程建设 01 1.概念： 人类应用 和 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 ， 从而提高 或改善 ， 促进 与 和谐发展 的系统工程技术或综合工艺过程。 理论基础 结果 操作手段 生态学 系统学 分析、设计和调控 修复、重建 生态系统的生产力 生态环境 人类社会 自然环境 关注生态工程建设 01 2.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 效益和 效益的同步发展。 3.特点： 、 、 。 生态学 经济 生态 少消耗 多效益 可持续 建设生态工程需要遵循 哪些基本原理呢？ 思考 生态工程所遵循的基本原理 02 生态工程以生态系统的 功能为基础， 遵循着 、 、 、 等生态学基本原理。 整体 协调 循环 自生 自组织、自我调节 整体 协调 循环 自生 【相关信息】 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。 1.含义： 由生物组分产生的 、 、 、 就是系统的自生。 2.原因： 生态工程所遵循的基本原理·自生 02 自组织 自我优化 自我调节 自我更新和维持 生物本身: 能够进行新陈代谢、 。 实现系统结构与功能协调， 形成 。 自我维持 生物之间: 通过各种相互作用(特别是种间关系)进行 。 再生更新 自组织 有序整体 基础：生态系统的自我调节能力 【资料1】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。 生态工程所遵循的基本原理·自生 02 ①需要在生态工程中有效选择 并合理布设， 提高 程度，利用种群之间互利共存关系， 构建复合的群落，提高生态系统的 稳定性。 湿地修复工程 根据资料，遵循自生原理，对生态工程建设有什么要求？ 思考 生物组分 生物多样性 抵抗力 【资料2】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，减少水体污染物，增加水体溶氧量，可以改善水生生物生存环境，从而有利于生态系统的自生。 生态工程所遵循的基本原理·自生 02 ②需要创造有益于生物组分的 ， 以及它们形成 关系的条件。 湿地修复工程 根据资料，要维持生态系统的自生，对生态工程建设有什么要求？ 思考 生长、发育、繁殖 互利共存 1.含义： 在生态工程中促进系统的物质 ， 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率较高。 生态工程所遵循的基本原理·循环 02 基础：生态系统的物质循环功能 迁移与转化 生态工程所遵循的基本原理·循环 02 【资料3】土壤的肥力是一切农业生产特别是种植业的基础，当今大多数国家的土壤肥力，都严重依赖化学肥料，而在古代是根本没有化肥投入的。我国古代先民正是依靠“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”物质循环再生示意图 根据资料，遵循循环原理，对生态工程建设有什么要求？ 思考 通过设计，实现不断 ，使前一个环节产生的 尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“ ”的产生。 循环 废物 废物 1.含义： 在进行生态工程建设时， 、 的协调与适应。 生态工程所遵循的基本原理·协调 02 生物与环境 生物与生物 生态工程所遵循的基本原理·协调 02 【资料4】我国西北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。由于环境不利于杨树生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。 根据资料，遵循协调原理，对生态工程建设有什么要求？ 思考 处理好 、 之间要协调与平衡； 另外，还需要考虑 。 生物与环境 生物与生物 环境容纳量 1.含义： 系统建设以 为指导， 不仅考虑 生态系统的规律， 更要考虑 和 等 系统的影响力。 生态工程所遵循的基本原理·整体 02 整体观 自然 经济 社会 社会-经济-自然复合系统 生态工程所遵循的基本原理·整体 02 【资料5】在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，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。往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐。因此，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。 根据资料，遵循整体原理，对生态工程建设有什么要求？ 思考 ①遵从 的规律，各组分之间要有 ，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。 ②考虑 复合系统的影响力。 自然生态系统 适当的比例 社会—经济—自然 生态工程所遵循的基本原理·随堂小练 02 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 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 生态工程所遵循的基本原理·核心归纳 02 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→ 原理。 ②有效选择生物组分并合理布设，体现物种多、营养关系复杂→ 原理。 ③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→ 原理。 ④强调各组分比例适当，构成有序的结构，考虑经济、社会因素→ 原理。 循环 自生 整体 协调 生态工程所遵循的基本原理·案例分析 02 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 【资料】桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。 糖 蚕蛹 丝 蚕 桑叶 蚕排泄物 甘蔗 桑树 塘泥 糖渣 鱼塘 鱼塘 鱼塘 【讨论1】尝试画出桑基鱼塘中的食物链。 ①桑树→蚕 ②甘蔗→人 ③甘蔗→猪→人 ④浮游植物→鱼、浮游植物→浮游动物→鱼 生态工程所遵循的基本原理·案例分析 02 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 【讨论2】请分析桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ ①陆基种桑、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。主要应用了 原理。 ②桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候；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。主要应用了 原理。 ③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的整体。主要应用了 原理。 ④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-自然复合系统”。主要应用了 原理。 循环 自生 整体 协调 生态工程所遵循的基本原理·案例分析 02 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 【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。 (1)进行生态工程建设时，仅需考虑自然生态系统的规律(　　) (2)在建设生态农业时，沼气池建立是遵循循环原理(　　) (3)有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理”的老路(　　) 生态工程的基本原理·判断正误P71 02 × √ × 还要考虑经济和社会等系统的影响力。 生态工程并不能解决所有的污染、破坏问题， 因此不能走“先污染、破坏，后治理”的老路。 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—自然复合生态系统 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 生态工程的基本原理·落实思维方法P72 D 02 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， 即少消耗、多效益、可持续的工程体系，×； 2.人工防护林具有防风、固沙及保护农田等作用，对维护区域生态系统稳定具有重要意义。下列叙述正确的是(　　) A．防护林通过自组织、自我调节可实现自身结构与功能的协调 B．防护林建设应选择本地种，遵循了生态工程的循环原理 C．防护林建成后，若失去人类的维护将会发生初生演替 D．防护林的防风、固沙及保护农田的作用体现了生物多样性的直接价值 生态工程的基本原理·落实思维方法P72 A 02 协调原理，×； 次生演替，×； 间接价值，×； 生态工程的实例 03 生态工程建设的宗旨： 应当 地进行。 根据当地的实际条件，因地制宜 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 生态工程的实例·农村综合发展型生态工程 03 1.问题：突出矛盾是 。 2.对策：建立农村综合发展型生态工程。 3.案例：北京郊区某村实施了以沼气工程为中心的 工程。 人多地少 物质多级循环利用 生态工程的实例·农村综合发展型生态工程 03 分析某村综合发展型生态工程 思考·讨论 作物秸秆用来生产食用菌和饲料； 饲料用于喂养畜禽； 人畜粪便作为原料生产沼气； 沼液用于水产养殖； 沼渣用于为有机农产品“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽； 畜禽、鱼、螺、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售。 生态工程的实例·农村综合发展型生态工程 03 分析某村综合发展型生态工程 思考·讨论 【讨论】 1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？ 2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？ 农村综合发展型 生态工程 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: 原理； 作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物: 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: 原理； 选择与本土或适应当地环境的生物: 原理。 自生 循环 整体 协调 提示：各个组分搭配合理，紧密联系成一个有机的整体； 实现了物质的 利用，减少了废物排放与环境污染，大大提高了能力的 率； 实现了 效益、 效益和 效益的全面提高。 多级循环 利用 经济 社会 生态 扩展：青贮、氨化 03 青贮 是指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。 生态工程的实例·湿地生态恢复工程 03 1.问题： 由于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，从而导致 恶化、 下降、 降低、迁飞鸟类绝迹等。 2.对策： 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： 、 、 , 以及 等。 ②在湿地周围建立 ，以尽量减少人类的干扰， 使湿地依靠 等机制恢复其生态功能。 局部气候 地下水位 生物多样性 废水处理 自然演替 点源和非点源污染控制 土地处理工程 动植物物种引进 缓冲带 扩展：点源和非点源污染 03 指能够找到具体污染来源的污染，如下水道、工厂排污口等。 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。 点源污染 非点源污染 生态工程的实例·湿地生态恢复工程 03 3.案例：厦门筼筜湖生态恢复工程。 湿地 生态 恢复 工程 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； 循环 协调 自生 生态工程的实例·矿区废弃地的生态恢复工程 03 1.问题： 矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区 的破坏； 还可能产生严重的 污染。 2.对策： 人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。 其中，关键在于 ，以及植被恢复所必需的 群落的重建。 生态系统 重金属 植被恢复 土壤微生物 首先，要通过 方法平整压实土地， ； 然后，在人造表土上， 。 矿区废弃土地的水分状况很差，土壤及其贫瘠，所以植被很难恢复，因此，恢复矿区生态环境应该怎么做？ 思考 机械 人工制造表土 植树种草 生态工程的实例·矿区废弃地的生态恢复工程 03 3.案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。 矿区废弃地的生态恢复工程 主要内容及对应的原理 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： 原理； 根据当地水分状况和土壤条件，不是一开始种植农作物，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； 利用牲畜的粪便来肥田： 原理； 自生 协调 整体 循环 生态工程的实例·小结 03 类型 问题 主要原理 对策 实例 农村综合发展型生态工程 资源有限，人多地少，产出不足 自生原理 循环原理 整体原理 协调原理 建立综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用，保证在资源有限的条件下有较多产出 北京郊区某村以沼气工程为中心的生态工程 湿地生态恢复工程 湿地面积的缩小和破坏 自生原理 协调原理 循环原理 整体原理 控制污染、减少干扰、动植物物种引进、建立缓冲带等 厦门筼筜湖生态恢复工程 矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏 自生原理 循环原理 整体原理 协调原理 修复土地，恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态修复工程 生态工程的发展前景 04 1.不足之处： ①缺乏 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 ， 生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。 定量化模型 高科技含量 生态工程的发展前景 04 2.我国面临的生态危机及对策： ①危机： 、 、 等问题结合的“并发症”。 ②对策： 不但要重视对 的保护， 更要注重与 、 效益的结合，需要 发挥作用。 3.我国生态工程的前景： 把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标， 在发展中 自然、 自然、 自然。 人口问题 环境与资源破坏 能源短缺 生态环境 经济 社会 生态工程 尊重 顺应 保护 生态工程的实例和发展前景·判断正误P73 (1)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(　　) (2)适合矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民粮食收入(　　) (3)湿地生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水有重要作用，被誉为地球 的“肾”(　　) × × √ 关键是植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。 应通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人造表土上植树种草。 生态工程的实例和发展前景·落实思维方法P74 3．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是(　　) A．该工程采用的是工程学和生态学措施相结合的方法 B．在湿地的周围，要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰 C．对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效 D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替等机制恢复 其生态功能 C 对湿地的恢复不是简单的退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况， 以及如何解决迁出农民的生计问题，C×； 生态工程的实例和发展前景·落实思维方法P74 4．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。下列叙述错误的是(　　) 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，可为其他树种的生长创造良好环境 D．研究弗兰克氏菌的遗传多样性有利于沙棘在生态修复中的应用 B 遵循生态工程的协调原理，×； $$