4.3.1生态工程的基本原理课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第3节 生态工程 第1课时 生态工程的基本原理 第4章 人与环境 针对奥林匹克森林公园中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 奥林匹克森林公园是第一个全面采用生态节能建筑技术的大型城市公园，公园建筑均不同程度地采用了生态补偿技术，实现了节能50%～65%的目标。 设计建设了中国第一座城市内跨高速公路的大型生态廊道，将森林公园系统从岛屿式逐步过渡到网络式，维护了城市生态绿地系统与格局的连续性，保障生物多样性，保护物种及栖息地，有利于城市生态安全。 1.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？ 2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？ 3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？ ？ 举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，达到资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益。 1.通过实例说明生态工程的概念、特点及建设生态工程的目的。（生命观念） 2.通过表格对比，掌握建设生态工程遵循的基本原理。（科学思维） 这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程，应运而生并迅速发展。 一、关注生态工程建设 1.生态工程的概念：指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 2.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。 3.生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。 1.建设生态工程的原因：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗我们的自然资本，为实现可持续发展，要建设生态工程。 2.生态工程的目标：应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果，生态工程是针对传统经济模式而言的，可以减少环境污染，实现社会与自然的和谐发展。 3.生态工程的主要任务：是对已被破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。 4.生态工程达到的结果： （1）提高生态系统的生产力。 （2）促进人类社会和自然环境的和谐发展。 【归纳提升】 对生态工程相关知识进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。 【例1】下列关于生态工程建设的系数，正确的是（ ） A.在进行生态工程建设时，应根据实际因地制宜 B.生态工程建设有统一的模板，可以直接照搬 C.与传统工程相比，生态工程是一类无消耗、多效益、可持续的工程体系 D.生态工程建设的目的只在于恢复生态 A 在进行生态工程建设时，应根据实际情况因地制宜，A正确；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，防治环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展，B、D错误；与传统工程相比，生态工程是一类低消耗、多效益、可持续的工程体系，C错误。 1.自生 （3）应用： ①有效选择并合理布设生物组分。 ②创造利于生物的条件。 （1）概念：由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。 （2）理论基础：生态系统具有自我调节能力。 二、生态工程所遵循的基本原理 （4）实例：湿地生态系统的修复；移除有害物质、增加水体溶氧量。 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？ 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。 生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系。 2.使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？ 思考： 2.循环 （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。 （2）理论基础：生态系统的物质循环功能。 （1）概念：在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率高。 （4）实例：无废弃物农业。 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？请查找资料，对这一观点作出评析。 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。 思考： （1）概念：在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。 （2）理论基础：生物与环境、生物与生物的协调与平衡。 3.协调 （3）措施： ①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应。 ②需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。 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？如果在该地区发展畜牧养殖业，应该注意什么？ 我国西北部地区缺雨干旱，土壤贫瘠，应该选择适合当地自然环境的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等。 在西北地区发展畜牧养殖业，应该注意牲畜的数量不能超过草地的承载力。 思考： 4.整体 （1）理论基础：社会—经济—自然构成复合系统。 （2）内容：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力。 （4）意义：社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。只有应用整体原理，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。 （3）实例：前面造林，后面砍林的现象。 生态工程的基本原理 理论基础 意义 实例 自生 自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持 实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体 湿地生态工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创造有利条件 循环 物质循环 通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生 无废弃物农业 协调 生物与生物、生物与环境的协调与适应 生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏 西北地区的防护林建设出现的问题 整体 社会、经济、自然构成的复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 【归纳提升】 分析生态工程案例中的原理与应用 1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。 2.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？ 桑树→蚕；甘蓝→人；甘蔗→猪→人；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物→浮游动物→鱼。 关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。 结合具体实例并提出问题，体现了科学探究的核心素养。 思考： （1）自生：桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。 （2）循环：“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。 （3）协调：所选择的生物与生物，生物与环境达到了协调和平衡，例如，桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候；四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构；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等等。 （4）整体：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”。 3.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ 【归纳提升】 生态工程需要根据工程的目的，以及当地自然、社会和经济的情况，从系统的不同角度综合考虑问题。 因此，不但要考虑生态学原理，而且要考虑经济和社会的实际状况，通过系统学、工程学的设计，在充分利用自然地基础上，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。 【例2】在帮助农民发展经济的时候，一定要注意一些实际问题，如“苹果树不宜在热带地区栽种”“柑橘不宜在北方地区栽种”，这主要体现了生态工程的什么原理（ ） A.协调原理 B.整体原理 C.自生原理 D.循环原理 A 生物只有适应一定的环境才能正常生长，所以“柑橘不宜在北方地区栽种”、“苹果树不宜在热带地区栽种”，这主要体现了生态工程的协调与平衡原理。 概念 生态工程的基本原理 关注生态工程建设 生态工程所遵循的基本原理 目的 特点 分析、设计和调控或修复、重建 经济效益和生态效益同步发展 少消耗、多效益、可持续 自生 循环 协调 整体 自组织、自我优化、调节、更新、维持 生物与生物、生物与环境协调适应 物质迁移与转化，减少各环节废物产生 多个组分构成统一整体产生最大作用 1.下列关于生态工程的说法错误的是（ ） A.与传统工程相比生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系 B.能防止环境破坏和环境污染 C.遵循生态系统物质循环规律能提高能量利用率 D.生态工程能解决所有环境问题 D 与传统工程相比生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系，A正确；生态工程能防止环境破坏和环境污染，B正确；遵循生态系统物质循环规律能提高能量利用率，C正确；生态工程并不能解决所有环境问题，D错误。 2.下列关于生态工程建设中遵循自生原理的做法，错误的是（ ） A.需要有效选择生物组分并合理布设 B.应尽量减少生物多样性充分利用优势物种 C.尽量提高生态系统中食物链和食物网的复杂程度 D.系统的自生是靠生物组分实现的 B 生态工程建设中遵循自生原理，需要有效选择生物组分并合理布设，A正确；应尽量增加生物多样性充分利用生物之间的相互租用进行自组织、实现结构与功能的协调，B错误；尽量提高生态系统中食物链和食物网的复杂程度，C正确；系统的自生是靠生物组分实现的，D正确。 3.某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了(　　) A．实行“循环经济”的原则 B．低消耗，多效益原则 C．遵循自生和协调原理 D．建立社会—经济—自然复合系统 C 注重不同牧草种类的搭配种植，体现了自生原理，对单位面积内的放牧量做了一定控制体现了协调原理。 4.“菇—菜”立体栽培(如图)是充分利用温室大棚等设施的光、温度等环境优势,按照空间层次分布,形成优势互补和资源高效利用的生态农业模式之一。下列叙述错误的是 （ ） A.图中X可代表CO2,Y可代表O2 B.该生态系统中食用菌属于分解者 C.菌渣作为有机肥为蔬菜提供了能量 D.该模式遵循了循环原理 C 蔬菜光合作用产生的O2可用于食用菌的呼吸作用,同时食用菌呼吸作用产生的CO2可被蔬菜光合作用利用,故题图中X可代表CO2,Y可代表O2，A正确；食用菌分解有机物,属于分解者，B正确；菌渣作为有机肥,只能通过微生物的分解作用为蔬菜提供CO2和无机盐,蔬菜不能从菌渣中直接获取能量，C错误；该生态农业充分利用了菌渣等废弃物,遵循了循环原理，D正确。 $$