4.3生态工程课件-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 第四章 生态系统及其稳定性 1 以上这样的生产方式，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 生态工程 2、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、特点：少消耗、多效益、可持续 一、关注生态工程建设 1、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 二、生态工程遵循的基本原理 1. 自生 在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、 自我调节、 。 (1) 概念: (2) 理论基础: 个体代谢再生更新 种间相互作用（种间关系） （有效选择并合理布设生物组分， 尽量提高生物多样性程度） 生态系统的自我调节能力 自我优化 自我更新和维持 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 （3）遵循该原理的具体做法 ① 有效选择生物组分并合理布设 *这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件； *一般而言，应尽量提高生物多样性程度。 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。 如在湿地修复过程中，选择净化能力较强的多种水生植物，还要考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们的种间关系。 如湿地生态工程中，移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量。 二、生态工程遵循的基本原理 （4）实例 太阳能水生态修复系统 以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质。 二、生态工程遵循的基本原理 判断关键： ①增强生物多样性 （各组分要合理布设，考虑生态位差异） ②创造良好环境条件（如清污物净水质） 2.循环 （1）概念： 指在生态工程中__________________________，既保证___________________，也保证__________________________。 （2）理论基础： 生态系统的物质循环功能 （3）遵循该原理的具体做法： 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”的产生。 促进物质的迁移与转化 各环节物质迁移顺畅 主要物质或元素的转化率较高 二、生态工程遵循的基本原理 “无废弃物农业”物质循环再生示意图 （4）优点： 实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。 （5）实例： 无废弃物农业 古代施肥 二、生态工程遵循的基本原理 判断关键： 物质多级循环利用，减少废物、污染的产生 考虑 、 的协调与适应。 (1)概念: 生物与环境 生物与生物 (2)遵循该原理的具体做法: ① 生物要适应环境 ② 考虑环境容纳量 在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，成了残败的“灰色长城”。 过度放牧的草地 可避免系统的失衡和破坏。 (3)意义： 3.协调 二、生态工程遵循的基本原理 判断关键： ①生物引入到新环境中要考虑是否适应 ②考虑环境容纳量 （1）概念： 整体原理 遵从自然生态 系统的规律 考虑经济和社 会等的影响力 二、生态工程遵循的基本原理 4.整体 系统建设以整体观为指导，进行生态工程建设时，不仅考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。 （2）遵循该原理的具体做法： 二、生态工程遵循的基本原理 4.整体 ①首先要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。 ② 其次，人类处在一个社会-经济-自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。 整体原理 遵从自然生态 系统的规律 考虑经济和社 会等的影响力 整体原理 遵从自然生态 系统的规律 考虑经济和社 会等的影响力 （3）实例： 进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。 （4) 意义: 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。 二、生态工程遵循的基本原理 判断关键： ①遵从自然生态系统的规律 （各组分之间要有适当的比例） ②社会-经济-自然 二、生态工程遵循的基本原理 原理 理论基础 关键词 自生 自组织、自我优化、自我调节、自我 更新和维持 ①增强生物多样性 （各组分要合理布设，考虑生态位差异） ②创造良好环境条件（如清污物净水质） 循环 物质循环 物质多级循环利用，减少废物、污染的产生 协调 生物与生物、生物与环境的协调与适应 ①生物引入到新环境中要考虑是否适应 ②考虑环境容纳量 整体 社会-经济-自然构成的复合系统 ①遵从自然生态系统的规律 （各组分之间要有适当的比例） ②社会-经济-自然 生态工程所遵循的基本原理 　 练一练，将下列实例与所体现的生态学原理连接起来: 核心词 提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件。 物质循环 无废弃物 各组分之间要有适当的比例，自然（生态）、经济、社会结合。 生物与生物之间、生物与环境之间协调，考虑环境容纳量。 现学现用： 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 明清时期，我国南方长江三角洲、 珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达 地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘 的农业生产模式：陆基种桑、桑叶饲蚕、 蚕沙喂鱼、塘培桑。这样可以将陆地种 植与鱼塘养殖结合起来，把原木割裂的 生产系统通过优化组合，有机地整合在 一起(下图)。根据同样的原理，甘蔗种 植也可以与养猪、养鱼结合在一起。 分析生态工程案例中的原理和应用 二、生态工程遵循的基本原理 桑基鱼塘 1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。 桑树→蚕； 甘蔗→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； 浮游植物一浮游动物→鱼。 思考·讨论 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.“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气候” 主要遵循了_____原理； 3.“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.“四大家鱼混养模式，通过合理布设，让各种鱼类都有生存的机会和空间” 。 主要遵循了_____原理； 循环 协调 整体 自生 思考·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？ 还需要关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。 思考·讨论 练习与应用 一、概念检测 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氧微生物的分解作用 C 【检测】下图是某生态农场以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的示意图。请据图回答下列问题： （1）该生态农场实现了生活垃圾、动物 粪便、沼渣和沼液的充分利用，利用了 生态学的_____原理。 （2）养鱼场的池塘不用换水，池底干干 净净，每天只需补充蒸发水，所有生物 正常生存，说明该池塘具有___________ 能力。 （3）该生态农业与传统农业相比，具有明显的优势是______________、_____________。 循环 自我调节 减少污染 废物资源化 （一）我国在生态工程建设方面取得的成就 生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。 20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得了长足进展，政府十分重视。 在某些研究领域已处于国际领先的地位，在实践上已应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令人瞩目的成就。 （二）生态工程建设的宗旨 因地制宜 三、生态工程的实例 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 (三)生态工程的实例 1.农村综合发展型生态工程 (1)问题: 建立农村综合发展型生态工程 人多地少，资源有限 (2)对策: (3)实例: 北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。 三、生态工程的实例 26 分析某村综合发展生态工程 北京郊区的某村是这方面的一个典型，该村实施了以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：作物秸歼用来生产食用菌和饲料（图a）；饲料用于喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣可用于为有机农产品——“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”(饲料、燃料、肥料)的缺乏问题，提高了土地产出水平；同时畜禽、鱼、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售（图b）“总之，农业生态工程能创造多种劳动力就业机会，増加农民收入，开发可以更新的资源，减少环境污染。 三、生态工程的实例 1.农村综合发展型生态工程 (4)利用的原理: 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 自生 循环 整体 三、生态工程的实例 该生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序的整体，实现了物质多级循环利用、能量充分利用，减少了废物排放与环境污染。 2.湿地生态恢复生态工程 (1)问题: 采用工程学和生态学措施相结合的方法。如废水处理、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在湿地的周围,还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。 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。 (2)对策: 三、生态工程的实例 29 厦门筼筜湖生态破坏 厦门筼筜湖生态恢复 2.湿地生态恢复生态工程 (4)利用的原理: (3)实例: 厦门筼筜湖生态恢复。 主要原理及对应的内容 废水等污染物的处理后在利用 ——________原理 根据原湿地中物种的分布情况引入动植物 ——_____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 三、生态工程的实例 32 3. 矿区废弃地的生态恢复工程 (1)问题: 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。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。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。 采矿业对环境造成的日渐严重的破坏。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，还可能产生严重的重金属污染。 (2)对策: 三、生态工程的实例 33 赤峰市元宝山矿区生态破坏 赤峰市元宝山矿区生态恢复 (4)利用的原理: (3)实例: 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。 3. 矿区废弃地的生态恢复工程 主要原理及对应的内容 人工进行地表覆盖、植被恢复——________原理 根据环境引入当地土著物种——________原理 搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复 _________原理 自生 协调 整体 三、生态工程的实例 36 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、环境与资源破坏、能源短缺等问题。 （2）对策: 发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。 四、生态工程的发展前景 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。 4.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。 四、生态工程的发展前景 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 课堂小结 练习与应用 一、概念检测 1. 生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。 (1) 农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。( ) (2) 农村综合发展型生态工程的原理是一样 的，各地均可按相同的模式建设。 ( ) (3) 在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。 ( ) (4) 在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调。 ( ) × × √ √ 2. 2017年，我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物秸杆的利用率。下 列对农作物秸秆处理不当的是 ( ) A. 过腹还田 B. 青贮、氨化处理 C. 田间焚烧，留灰做底肥 D. 利用作物秸秆培养蚯蚓 C 复习与提高 一、选择题 1. “杂交水稻之父”袁隆平成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生水稻中发现了雄性不育植株，这是利用了生物多样性中的 （ ） A. 生物种类多样性 B. 生态环境多样性 C. 生态系统多样性 D. 遗传（基因）多样性 D 2. 城市生态工程是指用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。下列措施，不符合城市生态工程建设基本原理的是 （ ） A. 大力推广“环境友好技术” B. 采用浮床工艺法等手段治理水污染 C. 分区建设工业区、居住区、生态绿地等 D. 用法律手段禁止汽车上路，严禁造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头 D 3. 本章章首页所示的云南省红河州哈尼梯田，被盛赞为江河一森林一村寨一梯田四位一体的人与自然高度协调、可持续发展的生态系统， 是我国劳动人民创造的农耕文明奇观。在这里， 山顶是森林，可以涵养水源；山坡上是层层梯田；半山腰上建有村寨；山脚下有江河。近些年来，哈尼梯田部分地区试行稻一鱼一鸭生态种养模式， 将种稻、养鱼、养鸭相结合，取得显著经济效益。 （1 ）维持哈尼梯田这一生态系统可持续发展的关键是 （ ） A. 层层的梯田 B.山顶的森林 C.半山腰的村寨 D.山脚下的江河 （2 ）稻一鱼一鸭生态种养模式能提高经济效益的原因是 （ ） A. 当地日照充足 B. 当地土壤条件好 C. 物质分层分级利用 D. 物质和能量循环利用 B C 总结概括，并运用术语表达 生命是什么？这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层 次生命系统的共同特征，对你认识生命的本质会有帮助。这个活动，需要你综合运用已经学过的内容，甚至需要查找资料获取更多信息，并用准确的术语表达。 1. 生命系统的结构。与一般的非生命系统相比，生命系统的复杂程度更高。生命 系统尽管结构复杂，但都是由各个组成部分 构成的统一的、有序的整体。 生命系统的结构特征是______________________________________________ 。 开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性 总结概括，并运用术语表达 生命是什么？这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层 次生命系统的共同特征，对你认识生命的本质会有帮助。这个活动，需要你综合运用已经学过的内容，甚至需要查找资料获取更多信息，并用准确的术语表达。 2. 生命系统的功能。生命系统不断从 外界环境获取物质或能量，形成新的组织结构，也不断排出物质、散失热能，等等。细 胞能形成新细胞，个体能产生新个体。 生命系统的功能特点是_____________________________________________________________________________________________________________________ 。 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” 总结概括，并运用术语表达 生命是什么？这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层 次生命系统的共同特征，对你认识生命的本质会有帮助。这个活动，需要你综合运用已经学过的内容，甚至需要查找资料获取更多信息，并用准确的术语表达。 3. 生命系统与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在，而是与其他生物，包括同种和不同种的生物，紧密联系在一起的，同时又依存于非生物环境。 从生态的视角看，生命系统___________________________________。 依存于环境，也能适应环境、影响环境 总结概括，并运用术语表达 生命是什么？这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层 次生命系统的共同特征，对你认识生命的本质会有帮助。这个活动，需要你综合运用已经学过的内容，甚至需要查找资料获取更多信息，并用准确的术语表达。 4. 生命系统的历史。分析生命系统的 由来，追寻生命系统的历史，也是理解生命 是什么的关键。 从历史的角度看，生命系统 __________________________________________________________。 由最原始、最简单的生命进化而来，凝聚着漫长的进化史 $$