4.3.2生态工程实例和发展前景 课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第3节 生态工程 第2课时 生态工程的实例和发展前景 第4章 人与环境 对生态工程取得的成就进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 天津的七里海，水草丰茂，鱼蟹肥美，百鸟云集，“京津绿肺”功能得到明显提升，生物多样性呈现良好态势；负氧离子大量增加，水质明显改善；鸟类品种、数量已由十年前的182种、20万只，增加到目前的258种、50多万只。 1.我国在生态工程建设方面还有哪些成就？ 2.生态工程具有怎样的发展前景？ ？ 形成“环境保护需要从我做起”的意识。 1.通过生态工程实例，分析其遵循的基本原理。（科学思维） 2.阐述我国生态工程的发展前景，形成“环境保护需要从我做起”的意识。（社会责任） 青州瀚洋温室生态农业 复州城农业生态观光园 一、生态工程的实例 1.农村综合发展型生态工程 （1）问题：2020年，我国有5.1亿人生活在农村，人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？ （2）对策：建立农村综合发展型生态工程，是实现这一目标的有效途径，这在我国已经有不少成功的实例。 农村综合发展型生态工程主要应用的是循环原理。 对农村人多地少现象进行观察分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 （3）实例：某村综合发展型生态工程。 农村综合发展型生态工程示意图 循环 整体 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？ 3. 这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？ 循环原理、整体原理等。 这一生态系统的结构齐全，包括生产（植物）， 消费者（禽、畜、鱼），分解者（微生物）以及非生物的物质和能量，各种成分互相联系，形成了一个统一整体。 功能上实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了能量的利用率。 这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。 思考： 【拓展延伸】 青贮 氨化 原理不同 指在玉米等作物还没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为青饲料 指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 效果不同 氨化饲料通过氨的作用降解纤维素，提高原料的适口性和消化率，提高粗蛋白的含量 氨化饲料通过氨的作用降解纤维素，提高原料的适口性和消化率，提高粗蛋白的含量 时间不同 青贮对水分要求较高，原料含水量为65%~70%, 因此要在刚收割时进行 由于氨化对原料水分要求宽松，可常年进行 方法不同 可以不添加任何物质 必须配有充足的氨源，成本较高 对生态工程相关知识进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。 青贮和氨化不同 2.湿地生态恢复工程 （1）湿地的概念：沼泽地、河流、湖泊、红树林、沿海滩涂等，甚至低潮时水深不超过6m的浅海水域，都属于湿地。通常人们将沼泽地和沿海滩涂称为湿地。 （2）我国湿地的特点：类型多、面积大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。 （3）湿地的功能：湿地被誉为地球的“肾”，具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。 （4）破坏湿地的影响：湿地的缩小会导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。此外，湿地的环境污染、生物资源的过度利用等，会导致湿地生态系统严重退化。 （5）实例：厦门筼筜湖生态。恢复 筼筜湖周边各种污水未经处理就排放到湖里，导致水质恶化，鱼虾几近绝迹，湖水散发着臭气。 对策：厦门市先后采取了引潮入湖、输送新鲜海水、西水东调等措施以及清挖湖底淤泥，沿湖修建驳岸、导流堤及环湖林荫步行道等措施，湖水水质显著改善。 自生原理 协调原理 整体原理 点源污染和非点源污染的区别： （1）点源污染是指能够找到具体污染的来源，如下水道、工厂排污口等。 （2）非点源污染是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。 对策：废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复，周围建立缓冲带减少人类干扰。 3.矿区废弃地的生态恢复工程 （1）矿区采矿对生态环境的影响：矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍植被的生长。尤其是规模巨大的采矿业，不仅会对土地景造成巨大的影响,还可能产生严重的重金属污染。 矿区污染 （2）矿区废弃地恢复工程采取的措施： 人们采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。由于矿区废弃土地的水分状况很差，土壤极其贫瘠，所以植被很难恢复。 因此，恢复矿区生态环境，首先要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。 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 （1）由于矿区土壤条件恶劣，矿区植被恢复只能种植适应能力较强的树木和草，不能种植农作物。 （2）在矿区规划畜牧养殖时，要合理筹划肉牛的数量。首先要考虑牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更要考虑土地对粪肥的承载力，以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。 协调原理 整体原理 【归纳提升】 生态工程的实例分析 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 循环原理， 整体原理 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， 整体原理 控制污染、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 协调原理， 整体原理 修复土地，恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态修复工程 【例1】人工湿地是将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地中，主要利用土壤、人工介质、微生物的作用对污水、污泥进行处理的一种技术。下列相关叙述错误的是（ ） A.合理搭配植物可提高生态系统的稳定性 B.根据协调原理，人工湿地中应尽量使用本地物种 C.选择合适的人工介质以利于好氧微生物的分解作用 D.增大引入湿地的污水总量可以提高能量传递效率 D 合理搭配植物提高物种多样性，进而可提高生态系统的稳定性，A正确；根据协调原理，人工湿地中应尽量使用本地物种，以防造成物种入侵对当地生态系统造成破坏，B正确；选择合适的人工介质以利于好氧微生物对有机污染物的分解作用，C正确；增大引入湿地的污水总量并不能提高能量传递效率，D错误。 二、生态工程发展的前景 1.我国生态工程存在的问题 （1）缺乏定量化模型的指导，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）有些设计缺乏高科技含量。 （3）生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。 （4）缺乏理论指导。 2.我国目前面临的生态危机及对策 （1）危机：人口激增、能源短缺、资源与环境破坏等问题。 （2）对策：发挥生态工程建设的作用，重视生态环境保护，注重与经济、社会效益相结合。 3.对生态工程治理应持有的态度： 在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，就可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。 5.我国生态工程的前景： 中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。 4.我国党和政府的态度： 高度重视生态文明建设，在党的十九大报告中首次把“美丽中国”作为建设社会主义现代化强国的重要目标。 一、定量评估我国陆地生态系统的固碳效应 1.陆地生态固碳的作用： 陆地生态系统吸收、固定二氧化碳（固碳）可以有效减缓大气中二氧化碳浓度的升高。 2.摸清我国陆地生态系统的固碳情况的意义和困难： 摸清我国陆地生态系统的固碳情况，是制定相关产业发展和环境保护对策、提高生态系统固碳能力的基础。定量评估我国陆地生态系统的固碳情况，以及重大生态工程建设所产生的固碳效应却十分困难。 【拓展延伸】 4.我国陆地生态系统碳储量变化及分布研究成果： （1）查明我国陆地生态系统在过去几十年一直发挥着重要的固碳作用。 （2）首次在国家尺度上用直接证据证明人类的有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。 （3）揭示生物多样性与生态系统生产力和土壤碳储量之间的相关性，证实了增加生物多样性不但能提高生态系统的生产力，而且可以增加土壤的碳储量。 3.评价我国陆地生态系统固碳效应的意义： 不仅为验证和发展相关的生态学基本理论、评估生态系统对未来环境变化的响应提供了基本数据，也为我国应对气候变化的国际谈判提供重要支撑，为建设“美丽中国”助力。 二、前景广阔的沼气工程 对沼气工程进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。 沼气是人畜粪便等物质，经过一系列复杂的厌氧发酵过程，产生的富含甲烷气体的燃料。 1.发展沼气的意义： 发展沼气不仅可以有效地解决农村的燃料问题，还为饲料、肥料开辟了新的来源，对节省林木和保护林草植被也具有重要的意义。 2.沼气工程发展的背景： 70%的农户缺少燃料、饲料、肥料。上述“三料”都依赖有限的作物秸秆、谷壳、麸皮等农副产品和薪柴林等生物质，迫使农民不断强化对林灌草地的滥伐滥采，导致了严重的水土流失，对生态环境造成了很大破坏。 4.沼气工程的前景： 我国沼气工程的发展趋势是，伴随新农村建设和城镇化发展，将逐步向村镇集中（联村）供气方向发展，即每个村镇（或联村）建设一个规模化的沼气站，利用本村镇产生的生活垃圾、人畜粪便和秸秆等废弃物集中生产沼气。沼气通过管网送往各家各户。  3.沼气工程的原理： 沼气工程充分利用了物质循环再生的原理。由于它在物质、能量多级充分利用和转化方面独特的纽带作用，大大促进了农村以农牧结合为中心的多种经营，已成为我国当今农村生态工程建设中最重要和最基础性的组分。 【例2】由于国情不同，我国的生态工程建设需要走中国特色的道路，下列观点正确的是（ ） A.重视生态环境保护、经济效益和社会效益相结合 B.我国还属于发展中国家，应把经济建设放在首位 C.我国可以走“先污染、破坏，后治理”的道路 D.我国生态工程已经十分成熟 A 我国的生态工程建设既重视生态环境保护，又重视与经济、社会效益的结合，A正确；我国在生态工程建设中仍应把环境保护放在首位，B、C错误；目前我国生态工程还有一些不足，如缺乏定量化模型的指导等，D错误。 农村综合发展型生态工程 生态工程的实例和发展前景 实例 发展前景 湿地生态恢复工程 矿区废弃地的生态恢复工程 问题 对策、案例 我国生态工程的发展现状及解决方法 我国党和政府高度重视生态文明建设 问题 对策、案例 问题 对策、案例 1.北京郊区某村综合发展生态工程作为我国农村生态工程的样板在全国推广这是由于该生态工程（ ） A.以实施沼气工程为中心 B.建立了良好的物质多级循环利用程序 C.创造了较多的劳动力就业机会 D.最早推出"无公害蔬菜" B 北京郊区某村以沼气工程为中心的农村综合发展型生态工程，是一个物质和能量多级利用工程，该工程之所以在全国推广，是因为建立了良好的物质多级循环利用程序，其中以实施沼气工程为中心是手段，农村综合发展型生态工程的优点包括:能量的多级利用、物质循环再生、废物资源化、生物相互依存，体现了整体性、做到了生态、经济和社会效益的三者结合,其最大的特点是实现了物质的循环再生和能量的多级利用，B正确。 2.矿区废弃地的生态恢复工程的关键是（ ） A.优先选择农作物以提高经济效益 B.选择合适的养殖动物以增加物种多样性 C.植被恢复和土壤微生物群落的重建 D.尽可能依靠自然演替恢复其生态功能 C 矿区废弃地的生态恢复人们采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。 3.（多选）为解决农村污水处理问题，科研人员研发了“厌氧--跌水充氧接触氧化--人工湿地”的组合工艺，其原理是：生活污水先进入厌氧沼气池发酵，发酵后的污水用泵提升进入多级跌水池，通过污水的逐级跌落自然充氧，不断降解有机物，经过跌水池的污水再进入水耕蔬菜型人工湿地（如图）。下列相关叙述正确的是（　　） A、多种微生物的共降解协同作用是水中污染物得以去除的主要原因 B、污染物的去除效果与水温、跌水高度、水的停留时间均有关系 C、水耕蔬菜的生长，对水中藻类的繁殖和生长起到了促进作用 D、上述工艺应用的生态工程原理有物质循环再生原理等 ABD 从图中可以看出，水中污染物得以去除的主要原因是多种微生物的共降解协同作用，A正确；污染物的去除效果与水温、跌水高度、水的停留时间均有关系，B正确；水耕蔬菜的生长，对水中藻类的繁殖和生长起到了抑制作用，C错误；上述工艺应用的生态工程原理有物质循环再生原理等，D正确。 4.为减少环境污染、保护生态环境，必须走可持续发展的道路。我国作为《湿地公约》缔约国，对湿地生态系统进行保护、开发和建设责无旁贷。下列有关叙述正确的是（ ） A.湿地生态系统能调节气候、蓄洪防旱，体现了生物多样性的直接价值 B. 人类活动可以影响湿地生态系统演替的速度，但不能改变演替的方向 C. 少量生活污水流入人工湿地不会造成明显影响，这说明湿地生态系统具有恢复力稳定性 D. 湿地生态系统中捕食者的存在有利于提高群落的丰富度和增加营养结构的复杂程度 D 湿地生态系统能调节气候、蓄洪防旱，体现了生物多样性的间接价值，A错误；人类活动可以影响湿地生态系统演替的速度和演替的方向，B错误；少量生活污水流入人工湿地不会造成明显影响，这说明湿地生态系统具有抵抗力稳定性，C错误；湿地生态系统中捕食者的存在有利于提高群落的丰富度和增加营养结构的复杂程度，D正确。 $$