第4章 第3节 生态工程-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修2五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第3节　生态工程 课标内容要求 核心素养对接 1.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 2．形成“环境保护需要从我做起”的意识 生命观念：通过相关生物学概念的学习建立生命观念 科学思维：通过运用生态工程原理分析生态环境及解决对策 [基础梳理] 一、生态工程的基本原理 1．关注生态工程建设 (1)生态工程的概念 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　，促进人类社会和　自然环境　和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 (2)进行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)突出特点：少消耗、多效益、　可持续　。 2．生态工程所遵循的基本原理 (1)自生原理 ①概念：由　生物组分　而产生的自我组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。 ②注意事项 a．需要在生态工程中有效　选择生物组分并合理布设　。 b．需要创造有益于　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。 (2)循环原理 ①概念：在生态工程中促进系统的物质　迁移与转化　，既保证各个环节的　物质迁移　顺畅，也保证主要物质或元素的　转化率　较高。 ②意义：减少整个生产环节“　废物　”的产生。 ③实例：　无废弃物农业　。 (3)协调原理 ①理论基础：生物与　环境　、生物与　生物　的协调与适应。 ②注意事项： a．需考虑生物与环境的　适应　性。 b．需考虑环境容纳量。 ③意义：可避免系统的　失衡和破坏　。 (4)整体原理 ①注意事项 a．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。 b．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。 ②实例：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。 二、生态工程的实例和发展前景 1．生态工程的实例 (1)农村综合发展型生态工程 ①问题：农村人口多，　人多地少　，产出不足。 ②对策：建立农村　综合发展型　生态工程，实现物质的　多级循环利用　。 ③案例：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。 (2)湿地生态恢复工程 ①湿地作用：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。 ②问题：湿地的　缩小和破坏　问题。 ③对策 a．采用　工程学和生态学　措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。 b．在湿地周围建立　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。 ④案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程。 (3)矿区废弃地的生态恢复工程 ①问题：　山体　、土壤和植被，乃至整个地区　生态系统　的破坏。 ②对策：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案例：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。 2．生态工程的发展前景 (1)我国生态工程存在的问题： ①缺乏定量化模型的指导，难以设计出　标准化　、易操作的生态工程样板。 ②设计缺乏　高科技含量　，生态系统的调控缺乏及时准确的　监测技术　的支持，缺乏　理论性　指导等。 (2)我国面临的生态危机 ①生态危机：不单纯是　环境污染　问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“　并发症　”。 ②解决措施：不但要重视对　生态环境　的保护，更要注重与　经济、社会效益　的结合，需要生态工程发挥作用。 [基础诊断] 1．在湿地生态工程中，通过改善水生生物的生存环境，从而有利于生态系统的自生。( √ ) 2．化学肥料是一切农业生产特别是种植业的基础。( × ) 3．只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。( √ ) 4．社会习惯、法律制度等对生态工程建设没有影响。( × ) 5．在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了循环原理。( √ ) 6．矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建。( √ ) 生态工程的基本原理 1．生态工程建设的原因分析 (1)传统农业的生产模式——石油农业 ①模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生产模式。 ②弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。 (2)生态工程与传统农业的比较 比较项目 生态工程 传统农业 基本原理 生态学、工程学 工程学 调节机制 人为辅助下的自我调节 人为调控 与环境的 关系 协调 破坏环境 主要能源 太阳能 化学能 生物多样性 得到保护 减少 2.生态工程概念的理解 (1)涉及的学科知识：生态学和系统学等。 (2)面临的任务：对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已破坏的生态系统进行修复和重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境。 (3)最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。 (4)生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。 ◆[互动探究] 1．“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策，在我国西北地区进行防护林建设时，没有种植适应当地环境的树种，而是大量种植了不适应当地环境的杨树。这主要是违背了什么原理？ 提示：违背了协调原理。 2．我国的植树造林运动在世界上规模最大，因而人工林面积占世界首位，请对我国的植树造林运动提出建设性意见。 提示：植树造林时，要根据自生原理和协调原理，树种绝不能单一，还要根据当地的气候、土壤等条件，因地制宜地植树。 3．背景材料：1998年夏季，长江洪水泛滥，根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。 阅读教材资料，回答相关问题。 (1)导致1998年长江洪水泛滥的根本原因是什么？ (2)怎样解决长江洪水泛滥问题？ 提示：(1)长江洪水泛滥的根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。 (2)积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。 ◆[对点训练] 1．(不定项)下列关于生态工程的叙述，正确的是(　　) 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 解析：ABD　[本题考查对生态工程概念的理解。A项为生态工程生产的背景，B项为生态工程的意义，D项为生态工程的目的。] 2．如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断地活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪、鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题： (1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是　____________________________________　。该系统将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，体现了生态工程的　________　原理。 (2)该系统将多个生态系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，体现了生态工程中的　________　原理。生产的大米无公害的原因是_________________ ________________________________________________________________________。 (3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的　____________　原理。 解析：(1)图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，遵循的是循环原理。 (2)图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。 (3)发酵装置中的微生物主要是乳酸菌，为原核生物，无以核膜为界限的细胞核。 (4)蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，使蔬菜进行光合作用。 答案：(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用　循环 (2)自生　减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染 (3)无以核膜为界限的细胞核(无成形的细胞核) (4)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强　整体 判断生态工程原理的方法 1．如果强调有效选择生物组分并合理布设，则为自生原理。 2．如果强调充分利用废弃物，则为循环原理。 3．如果强调生物与环境、生物与生物的协调与适应，则为协调原理。 生态工程的实例 1．建立生态工程的原则 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，在充分利用自然的基础上，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。 2．生态工程实例的比较 实例 原理 对策 注意问题 农村综合 发展型生 态工程 自生原理、循环原理、协调原理、整体原理 建立农村综合发展型生态工程 (1)核心：沼气工程 (2)优点：农、林、牧、副、渔业等全面发展，开发可以更新的资源，减少环境污染 湿地生态 恢复工程 协调原理、整体原理 控制污染、退耕还湖 (1)主要措施：退耕还湖 (2)主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题 矿区废弃 地的生态 恢复工程 协调原理、整体 修复土地、恢复植被 (1)改良表土 (2)种植耐旱的灌木、草和树 (3)合理确定载畜量 3.六大生态工程实例中的“关键点”归纳 (1)农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可以更新的资源，减少环境污染。 (2)湿地生态恢复工程 ①主要措施：退耕还湖。 ②主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。 (3)矿区废弃地的生态恢复工程 ①种植耐旱的灌木、草和树；②合理确定载畜量；③改良表土。 ◆[互动探究] 在矿区废弃地的生态恢复工程案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？ 提示：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。合理地筹划养殖肉牛的数量，首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到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。 ◆[对点训练] 1．平谷区盛产大桃，但果园大量废弃枝条和落叶乱堆乱放占用土地，被焚烧后污染环境。为解决此问题，区政府建设了“生态桥”工程，将废弃物加工成有机肥后施加到果园土壤中，减轻污染同时提高了桃的产量。下列相关叙述正确的是(　　) A．“生态桥”工程的实施，促进了果园生态系统的物质循环 B．将有机肥施加到果园中，不会改变土壤微生物的组成和密度 C．将废弃物加工成有机肥，实现了果树对废弃物能量的循环利用 D．果园属于人工生态系统，稳定性通常高于当地自然生态系统 解析：A　[“生态桥”工程的实施，促进了果园生态系统的物质循环，A正确；将有机肥施加到果园中，因为有机肥作为微生物的营养，故有机肥的施入会改变土壤微生物的组成和密度，B错误；将废弃物加工成有机肥，实现了果树对废弃物多级利用，而不会使能量循环利用，C错误；果园属于人工生态系统，稳定性的维持通常靠人的作用，物种比较单一，其稳定性不会高于当地自然生态系统，D错误。] 2．(不定项)蚯蚓分解处理技术可实现固体废物的减量化和资源化。下图为某农业生态系统的示意图，下列叙述正确的是(　　) A．该生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者 B．该生态工程设计突出体现了物质循环再生的原理 C．农作物、果树等植物获取的物质和能量主要来自有机肥 D．影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度、含水量等 解析：BD　[生态系统中的微生物不一定是分解者，如硝化细菌为生产者，A错误；该生态系统中，物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用，体现了物质循环再生原理，B正确；植物获得的能量来自太阳光能，C错误；分析图示可知，影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度和含水量等，D正确。] 1．下列有关生态工程的说法，不正确的是(　　) A．“无废弃物农业”主要体现了循环原理 B．单一种植的樟子松林违背了自生原理 C．生态工程最终的目的是追求经济效益最大化 D．生态工程是一种低消耗、低污染、多效益、可持续的工程体系 解析：C　[无废弃物农业主要体现了生态工程的循环原理，A正确；单一种植的樟子松林违背了自生原理，B正确；生态工程最终的目的是达到经济效益和生态效益的同步发展，C错误；生态工程是一种低消耗、低污染、多效益、可持续的工程体系，D正确。] 2．如图示某农业生态系统部分物质循环过程。该系统获得了鱼、猪、蚕和粮食的全面丰收。下列相关叙述正确的是(　　) A．鱼粉喂猪、猪粪喂鱼实现了能量循环利用 B．水稻可以从蚕粪和猪粪中吸收更多有机物 C．粪便、塘泥做肥料又归田，实现了物质循环再生 D．该生态系统与自然生态系统相比自动调节能力强 解析：C　[蚕粪便喂鱼、鱼粉喂猪均实现了能量的多级利用，A错误；水稻不能利用有机物，B错误；粪便、塘泥做肥料又归田，实现了物质循环再生，C正确；与自然生态系统相比，该生态系统生物种类少，营养结构简单，自动调节能力弱，D错误。] 3．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面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。以上做法依据的生态工程原理是(　　) A．自生原理　　　 B．整体原理 C．循环 D．以上都不是 解析：B　[在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面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，说明生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响，可见以上做法依据的生态工程原理是整体原理。] 4．(不定项选择)下列符合生态工程基本原理的说法是(　　) A．超载放牧导致草地退化，主要违背协调原理 B．矿区生态环境的恢复工程中，关键是土壤微生物群的构建和植被恢复 C．城市生活垃圾实现废物资源化利用依据的是循环原理 D．退耕还湿地和建立自然保护区的主要目的是为了给人类提供游览胜地 解析：ABC　[超载放牧导致草地退化，主要违背协调原理，A正确；土壤微生物群的构建和植被恢复是矿区生态环境的恢复工程中的关键的措施，B正确；城市生活垃圾实现废物资源化利用依据的是循环原理，C正确；退耕还湿地和建立自然保护区的主要目的是为了保护野生动植物，D错误。] 5．我国南方某地环保部门向遭受严重污染的南湖中引入苦草、黑藻等沉水植物和螺蛳等底栖动物来修复该生态系统。如图所示为该生态系统修复后的部分生物的营养关系，请据图回答问题： (1)在修复该生态系统时要控制污水流入的速率，除有利于有机污染物被充分分解外，还有利于植物对　________　的充分吸收，防止水体富营养化。该生态系统修复后物种丰富度逐渐增加，其群落演替类型是　________　。 (2)调查野鸭的种群密度常用　________　法。当螺蛳数量增加时，草鱼和罗非鱼数量也会增多，螺蛳种群的增长就会受到抑制，这是生物群落内部　____________　的结果。 (3)苦草等沉水植物大量繁殖后，部分浮游植物的生物量下降，大型底栖动物的数量有所增加，这是在　________　水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息于其叶表面，从而抚育出高密度的浮游动物群落。浮游动物能够大量捕食浮游藻类，也间接地控制了藻类的数量。这体现出信息传递的作用是能调节生物的　________　，以维持生态系统的稳定。 (4)该生态修复工程可将有机污染物充分地分解利用，这主要符合生态工程的　________　原理。若在此基础上，进一步建立一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型多功能人工生态系统，其主要目的是设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向　___________　。 解析：(1)在生态系统修复时，调节污水流入的速率，既有利于微生物对有机污染物的充分分解，又有利于水生植物对无机盐(如N、P等)的充分吸收，防止水体富营养化。该生态系统修复后发生的群落演替类型属于次生演替。(2)对于活动能力强、活动范围大的动物，调查其种群密度常采用标记重捕法。当螺蛳数量增加时，草鱼和罗非鱼由于食物丰富，数量也会增多，这样，螺蛳种群的增长就会受到抑制，这是生物群落内部负反馈调节的结果。负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。(3)沉水植物大量繁殖后，会与浮游植物竞争营养物质和阳光，从而抑制浮游植物的生长，大型底栖动物由于食物丰富而数量增加，这是在群落水平上研究种间关系的问题。沉水植物通过信息传递吸引浮游动物并借助于浮游动物的捕食作用间接控制藻类的数量，这体现了信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。(4)该生态修复工程主要利用了生态工程的循环原理。若在此基础上进一步建立一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型多功能人工生态系统，其主要目的是设法调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 答案：(1)无机盐　次生演替　(2)标记重捕　负反馈调节　(3)群落　种间关系　(4)循环　对人类最有益的部分 学科网（北京）股份有限公司 $$