4.3 生态工程（第1课时）课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第4章 人与环境 地球是人类赖以生存的唯一家园。数十亿年生命的进化，不断改变地球的环境，使地球从不毛之地，逐渐演变成生命的乐园。然而，随着人类的出现和人口的增多，人类的活动在很大程度上改变了地球的环境，使这个星球上许多生物的生存受到严重威胁，也危及人类自身的生存和发展。 在对待地球家园的问题上，人类再也不能只知索取，不知保护；更不能只图眼前利益，不顾长远利益。只有正确处理人与资源、环境的关系，走可持续发展之路，才是人类唯一正确的选择。 第3节 生态工程 （第1课时） 02 概述生态工程的基本原理，举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。 通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理。 概述生态工程的概念，关注生态工程的建设。 目标 01 03 学习目标 通过评述生态工程的发展前景，增强生态文明意识。 04 3 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。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。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。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。 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？ 弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用 生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。 问题探讨 讨论： 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。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。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。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。 2、为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？ 对森林公园先进行整体设计利用了生态工程的基本原理，以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循生态系统自生、循环、协调和整体的基本原理，充分发挥资源的生产潜力，既防止了环境的污染，又达到了经济效益和生态效益的同步发展。 问题探讨 讨论： 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。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。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。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。 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？ 公园建设充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统是利用了生态工程自生的原理和协调的原理，充分考虑原有生物组分布局和它们生长、发育、繁殖及形成共存互利关系等条件，通过系统的自组织、自我优化、自我调节、自我更新维持系统的稳定。 问题探讨 讨论： 1.实施生态工程的背景 20世纪60年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，人们生活水平提高、人口迅速增长，人类也随之更多地从自然中索取。毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在大量消耗自然资源。 一、关注生态工程建设 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。 毁林种地 毁林种地 毁林种地 围湖造田 围湖造田 围湖造田 大量使用化肥、农药 大量使用化肥、农药 大量使用化肥、农药 一、关注生态工程建设 1.实施生态工程的背景 是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了修复、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。 一 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。 关注生态工程建设 关注生态工程建设 ①概念： 分析、设计和调控 原理方法 手段 结果 ②目的： 一、关注生态工程建设 2.生态工程 生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是 生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科。生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础。 整体、协调、循环、自生等 是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了修复、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。 一 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。 关注生态工程建设 关注生态工程建设 ①概念： 原理方法 手段 结果 ②目的： 一、关注生态工程建设 2.生态工程 ③特点： 少消耗、多效益、可持续 1.下列不属于生态工程建设目的的是 ( ) A.对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 B.充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染 C.单纯追求粮食产量 D.达到经济效益和生态效益的同步发展 C 巩固训练　 2.下列关于生态工程的叙述,错误的是 ( ) A.当人类赖以生存的生态系统出现严重问题时,生态工程 应运而生 B.生态工程能减少环境污染 C.生态工程以牺牲环境和资源为前提,生产出更多的产品 D.生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的 协调统一 C 巩固训练　 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 二、生态工程所遵循的基本原理 13 (一)自生原理 1、定义： 在生态系统中由_________而产生的________、________、_________、_________和______就是系统的自生。 生物组分 自组织 自我优化 自我调节 自我更新 维持 2、理论基础： 生态系统的自我调节能力 生物本身： 生物之间： 生物能够进行新陈代谢、再生更新等 生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系）进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体。 二、生态工程所遵循的基本原理 3、实施措施： (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) ①选择污染物净化能力较强 的多种水生植物 ②还需要考虑这些植物各自 的生态位差异，以及它们 之间的种间关系，通过合 理的人工设计，使这些物 种形成互利共存的关系。 应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落。 二、生态工程所遵循的基本原理 (一)自生原理 例如：在湿地修复过程中 3、实施措施： (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。 二、生态工程所遵循的基本原理 (一)自生原理 湿地生态工程中，移除水体 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，可以改善水生生物的生存环境，从而有利于生态系统的自生。 应用太阳能水生态修 复系统改善湖水水质 (1)有效选择生物组分并合理布设。 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？ 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，从而有助于生态系统维持自生能力。 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系 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。 1、定义： 是指在生态工程中__________________________，既保证__________________，也保证________________________。 促进系统的物质迁移与转化 各环节物质迁移顺畅 主要物质或元素的转化率较高 物质储存空间的改变 物质存在形式的改变 2、理论基础： 生态系统的物质循环功能 3、实施措施： 4、优点： 二、生态工程所遵循的基本原理 (二)循环原理 实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。 通过积极种植能够固氮的豆科作物，以及收集一切可能的有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶，残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，施用到农田中，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。 二、生态工程所遵循的基本原理 5、实例： 无废弃物农业 “无废弃物农业”物质循环再生示意图 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。 旁栏思考 1、定义： 是指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、实施措施： (1)需要考虑生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 二、生态工程所遵循的基本原理 (三)协调原理 我国西北一些地区年降雨量小于450mm.是只适宜种植灌木和草本植物的地区、但却被硬性规定种植乔木类的杨树，由于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。 2、实施措施： (1)需要考虑生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 (2)需要考虑环境容纳量。 二、生态工程所遵循的基本原理 (三)协调原理 过度放牧导致草场退化 3、意义： 生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏。 从协调原理出发，想一想，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，你认为应该注意什么问题？ 　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养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草 地的承载力(环境容纳量)。 旁栏思考 1、定义： 2、理论基础： 二、生态工程所遵循的基本原理 (四)整体原理 生态工程建设要以_______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 人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。 要遵从自然生态系统的规律 更要考虑经济和社会的影响力 (1)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)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 二、生态工程所遵循的基本原理 (四)整体原理 3、实施措施： 二、生态工程所遵循的基本原理 (四)整体原理 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 4、实例： 5、意义： 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、烧柴以及收入等问题。 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 湿地生态系统的修复 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 西北地区不适于种植乔木类的杨树 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 二、生态工程所遵循的基本原理 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： 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 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·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 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 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 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 2、桑基鱼塘应用了生态工程的哪些原理？ 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做 桑树肥料，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。 分析生态工程案例中的原理和应用 思考·讨论 讨论： 1.下列关于生态工程的叙述，不正确的是（ ） A.生态工程可对已被破坏的生态环境进行修复、重建 B.“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程建设的内容 C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原理 D.实施生态工程建设的目的就是保护环境 2.我国南方桑基鱼塘是将低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑， 用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、 鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力。这种模式主要应用了生态 工程所遵循的哪个原理(　　) A.整体原理　　B.循环原理 C.自生原理 D.协调原理 D A 巩固训练　 3.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___________、 _____________。 循环 自我调节 减少污染 废物资源化 巩固训练　 练习与应用 36 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。( ) 一、概念检测 ✘ ✔ 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， 这主要利用了土壤、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 课后练习 一、概念检测 C 1953年朝鲜战争停战后，南北双方以北纬38°为停火线，沿线两侧大约500㎞2为非军事区，这里的地表经过战争浩劫，几乎没有生物存在。几十年来，由于基本没有人类活动，这里恢复了完全的自然状态。河水清澈、森林茂盛、物种繁多，还出现了多种被认为早已在朝鲜半岛灭绝的动物，如棕熊。有科学家评论说：“全世界只有在这个地方，由于3000年以来的农耕文明突然停止，原始物种可在没有人类干扰的情况下自由发展，这个地区的生态恢复情况大大超过了人类所有生态建设所能达到的水平。”说说这个案例给你的启示。 二、拓展应用 我们在认识到生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不能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，就可以先污染，后治理；在生态工程建设中，我们应充分利用自然生态系统的恢复能力，结合当地生态环境有针对性地进行生态工程建设，以达到更好的效果，并节约成本。 39 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 40 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$