4.3 生态工程-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

4.3生态工程 任务一：观看视频，思考以下问题 1.金星湖湿地公园建设前存在哪些环境问题？ 2.金星湖湿地公园建设后发生了哪些变化？ 3.这些变化带来了哪些生态效益和经济效益？ 金星湖湿地生态修复（一期）项目入选 广东省第二届国土空间生态修复十大范例评选 生态效益、社会效益、经济效益 金星湖的前世今生 前身：红星猪场 现世：金星湖公园 环境与经济发展协调问题 生态工程 解决 获得 一、关注生态工程建设 1.生态工程的概念 3.生态工程的优点 2.生态工程的目的 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 人类社会 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。 生态工程是可持续发展的重要手段。 是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 阅读课本P99-101 页生态工程所遵循的基本原理，思考以下问题。 1.生态工程以什么为基础？ 2.生态工程遵循哪些生态学基本原理？ 3.如何理解生态系统的自组织？ 4.每个原理侧重于什么？（在书本上划出关键词句） 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 协调 循环 自生 资料一：金星湖湿地公园建设初期在原有的水塘等设施上进行淤泥、垃圾清理和原水塘、塘基修葺。其中水体清淤工程挖运土方量156593立方米，回填土方67980立方米，塘基修葺工程路基处理37746立方米。 问1.为什么金星湖湿地公园建设要进行水体清淤，垃圾清理？ 创造有益于水生生物生长、发育、繁殖的条件。 问2.这遵循了生态学的什么原理？ 自生原理 通过合理选择生物组分并合理布设，恢复生物多样性，增强其自我调节能力，有助于生态系统的维持。 资料二：金星湖湿地公园种植了多种水生植物如芦苇、水葱睡莲、荇菜、金鱼藻、黑藻、浮萍等，还放养了多种鱼类。 问1.为什么金星湖湿地公园建设要种植多种水生植物和放养鱼类？ 问2.这遵循了生态学的什么原理？ 自生原理 ①自生原理 理论基础 有效选择并合理布设生物组分 关键 创造利于生物的条件 太阳能水生态修复系统 适当提高生物多样性 如 湿地生态系统的修复； 移除有害物质、增加水体溶氧量。 生态系统的自我调节能力 由于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。 7 问1.请详细分析金星湖生态系统中氮循环的过程。（从氮的输入、转移、输出，以及氮的存在形式等角度进行分析） 雨水中少量的硝酸盐、周边农田中施用的化肥、有机废物中的氮随地表径流进入湖体，湖体中的固氮微生物将大气中的氮气转化为NH3。 湖体中的湿地植物（如芦苇、香蒲等）通过根系吸收硝酸盐和铵离子，用于合成蛋白质、核酸等有机氮化合物。湿地中的鱼类（如鲫鱼、鲤鱼）通过摄食植物和浮游生物，将氮转移到更高营养级。 湿地中的动植物残体、排泄物等有机氮被分解者（如细菌和真菌）分解，转化为氨或铵离子。反硝化作用产生的氮气和一氧化二氮释放到大气中。 鸟类（如鹭鸟）通过捕食鱼类，将氮带出湿地。 部分硝酸盐随水体流出湿地，进入下游河流或湖泊。 资料三：金星湖湿地公园建设项目中会定期收割湿地植物，用于堆肥或制造生物质能源，以及打捞底泥，用于土壤改良或制作有机肥料。请从循环原理的角度分析该项措施的目的。 定期收割湿地中的植物，可将水体中的无机盐从水体中移除，防止水体的富营养化。打捞底泥也可以防止有些元素以难分解的物质形式储存在底泥中不能参与物质循环。两项措施都能促进物质的迁移与转化。 ②循环原理 促进物质的迁移与转化，保证各环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率高。 同时还实现了废物的资源化，减少污染。 特点 实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染 资料四：在金星湖湿地公园建设中岸边多种本地物种如五色梅、龙船花、杜鹃花、大腹木棉、朱槿、凤凰木等一批花卉和乔木。湖岸交界处种植了芦苇、菖蒲和美人蕉等水生植物。 1.请问为什么要引种当地物种，而不是一些外地品种如：梧桐、柳树呢？ 首先外地的物种可能并不适宜当地的气候条件，无法很好存活。其次，引入的外地物种可能对本地物种的生长造成影响，破坏当地生态系统的稳定性。 2.请问选择种植的树种时，除了要考虑是否适宜当地环境外，还要考虑哪些方面？（从生态角度） 与其他物种的关系、种植的数量、密度等 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 ③协调原理 过度放牧的草地 如 灰色长城； 过度放牧的草地。 灰色长城 考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。 11 资料五：金星湖湿地公园根据水深和土壤条件，合理搭配挺水、浮水和沉水植物，形成多层次植被结构。 1.设置时要注意挺水植物、浮水植物和沉水植物的比例，为什么？ 不同的植物之间具有竞争关系，如果它们的比例不适宜会导致某些种类的植物在竞争中被淘汰，从而降低了生物多样性，影响了生态系统的稳定性。 2.这遵循了生态工程的什么原理？ 整体原理 特点一：各组分之间要有适当比例，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。 空间结构优化：设计不同水深区域，适应各类植物生长，形成多样化的栖息地。 时间结构优化：根据季节变化调整水位和植物管理，确保系统全年稳定。 食物链构建：通过合理配置植物、动物和微生物，形成完整的食物链，提升物质循环效率。 资料六：建成的金星湖湿地公园内不仅修建了观景长廊，还有儿童游乐场和咖啡商业街等设施。 1.请问比起单纯的恢复湿地生态系统，同时增加了观景长廊、儿童游乐场、咖啡商业街等设施是依据了哪项生态工程的原理？ 整体原理 遵从自然生态系统的规律 考虑经济和社会的影响力 社会-经济-自然 复合系统 ④整体原理 （1） 内容 （2）理论基础 （3）实施措施 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。 整体观 自然 经济 社会 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 ①生态系统是一个有机的整体 各组分要有适当的比例，构成有序的结构 ②社会-经济-自然是一个复合系统 把生态与社会、经济结合起来 14 判断下列实例运用或违背了哪些生态原理？ 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；创造有益于生物形成互利共存关系的条件→自生原理。 ③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境容纳量→协调原理。 ④涉及各组分之间的比例，自然、经济和社会，系统的整体大于局部→整体原理。 二、生态工程所遵循的基本原理 实例 我国古代“无废弃物农业” “无废弃物农业”物质循环再生示意图 应用原则： 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”的生产。 保证了土壤肥力。 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。 分析生态工程案例中的原理和应用 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 桑树→蚕 甘蔗→人 甘蔗→猪→人 浮游植物→鱼 浮游植物→浮游动物→鱼 蚕沙喂鱼 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？ 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 分析生态工程案例中的原理和应用 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 练习与应用 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 一、概念检测 C ●请思考A、B、D中体现了何种原理？ 自生 协调 自生 总结概括，并运用术语表达 1.生命系统的结构特征？ 2.生命系统的功能特点？ 3.从生态的视角看，生命系统___________________________________ 4.从历史的角度看，生命系统_________________________________ __________________。 依存于环境，也能适应环境、影响环境 能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性，进行“自我更新”；细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”。 开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性。 由最原始、最简单的生命进化而来， 凝聚着漫长的进化史 生态工程所遵循的原理 农村综合发展型生态工程 矿区废弃地的生态恢复工程 生态工程的实例 自生 循环 协调 湿地生态恢复工程 整体 生态工程 课堂总结 EVCapture4.2.3软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$