4.3.1 生态工程（第1课时）-2024-2025学年高二生物探究与应用优质备课课件（人教版2019选择性必修2）

第四章 人与环境 第3节 生态工程的基本原理 【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？ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 问题探讨 普通村落和农田 奥林匹克森林公园 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。 思考：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？ 利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得更高的生态效益。 2 一、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 3 一、关注生态工程建设 2.生态工程的概念: 指人类应用_______________________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______________，促进人类___________________的系统工程技术或综合工艺过程。 分析、设计和调控 生态学和系统学等学科 提高生态系统的生产力 修复、重建 改善生态环境 社会和自然环境的和谐发展 3.生态工程建设的目的: 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。 是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 4.生态工程的优点: 生态工程是可持续发展的重要手段。 那么，在建设生态工程的过程中，要遵循哪些基本原理呢？ 4 二、生态工程所遵循的基本原理 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 整体 循环 自生 协调 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。 5 二、生态工程所遵循的基本原理 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 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 如何应用呢？ 6 二、生态工程所遵循的基本原理 （3）遵循该原理的具体做法或要求： ①有效选择生物组分并合理布设。 a.选择污染物净化能力较强的多种水生植物 b.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系 例如，在湿地修复过程中： 适当提高生物多样性 *这是系统或工程能否形成自组织能力的基础 7 二、生态工程所遵循的基本原理 思考1： 为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自生能力？ 思考2： 使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？ 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 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系 8 二、生态工程所遵循的基本原理 ②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 如湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量 （3）遵循该原理的具体做法或要求： 以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质 9 二、生态工程所遵循的基本原理 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（ ） × 10 二、生态工程所遵循的基本原理 (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？ 11 二、生态工程所遵循的基本原理 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？ 认同。 历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，使那里成为了不毛之地，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； 我国古代先民还依靠“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。 美索不达米亚 思考·讨论 12 二、生态工程所遵循的基本原理 3.协调 考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。 生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 内容 考虑环境容纳量 不能 在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，能否栽种乔木杨树？ 实例：过度放牧的草地 实例：灰色长城 13 二、生态工程所遵循的基本原理 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业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。(环境容纳量)。 思考：从协调原理出发，在我国西北地区进行防护林建设，应选择哪些树种？如果再该地区发展畜牧养殖业，应该注意什么？ 山杏 沙棘 沙枣 刺槐 14 二、生态工程所遵循的基本原理 整体原理 社会-经济-自然是一个复合系统 生态系统是一 个有机的整体 系统的整体功能 大于 各成分功能之和 需要遵循 4.整体 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。 (1)概念： 整体观 自然 经济 社会 (2)理论基础： 15 二、生态工程所遵循的基本原理 为什么一般要森林公园要先做森林公园的整体设计再开工呢？ (3)实施措施: ①生态系统是一个有机的整体 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。 植物 微生物 动物 非生物因素 自然系统 除了要考虑生态系统的整体性，还要考虑什么？ 16 二、生态工程所遵循的基本原理 ②社会-经济-自然是一个复合系统 经济 系统 自然 系统 社会 系统 (3)实施措施: 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。 避免出现：前人栽树，后人砍树的现象. 其他：社会习惯、法律制度等对生态工程建设有着重要影响。 17 二、生态工程所遵循的基本原理 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。 生产成本 消费效益 经济系统 政策 管理 科学文化 社会系统 植物 微生物 动物 非生物因素 自然系统 (4)意义： 18 二、生态工程所遵循的基本原理 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 【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理 19 二、生态工程所遵循的基本原理 思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用 20 二、生态工程所遵循的基本原理 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 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 21 二、生态工程所遵循的基本原理 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“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？ 22 二、生态工程所遵循的基本原理 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。 23 课堂小结 目的 生态工程 原理 概念 优点 达到经济效益和生态效益的同步发展 生物多样性、创造利于生物的条件 废物利用，充分利用分解者 生物与环境的适应、考虑环境容纳量 少消耗、多效益、可持续！ 自生 循环 协调 整体 社会-经济-自然协调统一、优化结构改善系统功能(整体功能大于部分之和) 24 感谢您的观看！ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 25 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$