第4章 第3节 生态工程（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修2同步学案（人教版2019）

第3节　生态工程 学习目标 素养要求 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。 1.分析或探讨人类活动对自然生态系统动态平衡的影响及人工生态系统带来的经济、生态和社会效益，并尝试提出人与环境和谐共处的合理化建议。(生命观念、社会责任) 2．组织学生(或学习小组)参观了解人工生态系统的组成及其中蕴含的生态学原理和经济学原理。(科学探究) 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 生态工程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 ①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。 ②特点：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。 2．生态工程所遵循的基本原理 (1)自生 ①系统自生的含义：生态系统这一有序的整体可以自我维持。这种由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。 ②设计要求 a．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。一般而言，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。 b．要维持系统的自生，就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 ①循环的含义：是指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设计要求：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。 (3)协调 设计要求：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，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。 (4)整体 设计要求：遵循整体原理，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。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。 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 问题：我国有近7亿人生活在农村，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？ 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。 (2)湿地生态恢复工程 问题：湿地是一种独特的生态系统。我国湿地的特点是类型多、面积大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。湿地被誉为地球的“肾”。在经济发展过程中，人们对湿地进行排水和围垦，已经破坏了地球上80%的湿地资源。 对策：湿地生态恢复工程就是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。 (3)矿区废弃地生态恢复工程 问题：因为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，不仅会对土地景观造成巨大的影响， 还可能产生严重的重金属污染。 对策：为加速恢复矿区生态环境，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。 2．生态工程的发展前景 (1)存在问题 ①缺乏定量化模型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支持，缺乏理论性指导等。 (2)生态工程特点 ①重视对生态环境的保护。 ②注重与经济、社会效益的结合。 (3)我国党和政府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，对生态文明建设提出了一系列新思想、新目标、新要求和新部署，为建设美丽中国提供了指导方针和行动指南。 [自学效果诊断] 1．判正误 (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( × ) 2．微思考 (1)在湿地修复过程中，应该选择污染物净化能力较强的多种水生植物，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。这在生态工程设计中遵循了怎样的原理？ [提示]　自生原理。 (2)恢复矿区生态环境应采取怎样的措施？ [提示]　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。 新知探究　生态工程的原理与实例分析 1．观察思考下面甲、乙两图：它们分别体现了哪种生态工程的基本原理？ 甲 乙 [提示]　图甲体现了循环原理，图乙体现了整体原理。 2．“四位一体”是我国北方典型的农业生态工程，请思考。 (1)“四位一体”农业生态工程遵循的原理有哪些？ [提示]　循环原理、协调原理、整体原理。 (2)“四位一体”生态工程的优势是什么？ [提示]　提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。 [核心归纳] 生态工程所遵循的四个基本原理的判断 原理 判断依据 自生 强调在生态工程中有效选择生物组分并合理布设，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。 循环 强调物质的迁移与转化，强调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。 协调 强调处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。 整体 强调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，达到改善系统功能的目的。强调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。 [典题应用] 1．下列关于生态工程的叙述，错误的是(　　) A．生态工程是生态学与系统工程学的结合 B．生态工程追求经济与生态的双赢 C．生态工程是无消耗、多效益的工程 D．生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展 解析：选C　生态工程遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，消除环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展，与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 2．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新兴学科。下列选项中属于生态工程所遵循的原理的是(　　) ①协调原理　②个别与特殊的原理　③自生原理　④整体原理　⑤能量循环流动原理　⑥循环原理　⑦因地制宜原理　　 A．①②⑤⑦　　　　 B．①③④⑥ C．①③④⑤ D．②③④⑥⑦ 解析：选B　个别与特殊的原理、因地制宜原理并不是生态工程所要遵循的原理，能量在生态系统中是单向流动的，而不是循环流动的。 3．种植抗旱的沙棘、沙柳等植物能有效治理沙化环境，下列叙述不正确的是(　　) A．选用沙棘、沙柳等植物主要依据生态工程的协调原理 B．治理沙化环境说明人类活动可改变群落演替的方向和速度 C．沙化环境中影响群落空间结构的最主要环境因素是温度 D．沙漠干旱环境植物种类单一，因而动物种类也十分稀少 解析：选C　选用沙棘、沙柳等植物主要依据生态工程的协调原理，A正确；治理沙化环境说明人类活动可改变群落演替的方向和速度，B正确；沙化环境中影响群落空间结构的最主要环境因素是水，C错误；植物是动物赖以生存的基础，沙漠干旱环境植物种类单一，因而动物种类也十分稀少，D正确。 [核心语句必背] 1．生态工程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是遵循生态学规律，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．与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 4．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。一般而言，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。 5．循环原理的设计要求是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。 6．协调原理的设计要求是处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，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。 7．整体原理的设计要求是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。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。 1．下列不属于生态工程的是(　　) A．三峡工程 B．转基因工程 C．南水北调工程 D．防治水污染工程 解析：选B　三峡工程利用水力发电，属于生态工程，A不符合题意；转基因技术属于基因工程，不属于生态工程，B符合题意；由于水资源的不均衡，我国实施了南水北调工程，属于生态工程，C不符合题意；防治水污染工程属于生态工程，D不符合题意。 2．下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是(　　) A．自生原理　　　 B．整体原理 C．循环原理 D．协调与平衡原理 解析：选C　在“无废弃物农业”中，通过将牲畜粪便、人粪尿等一些原本为分解者利用的物质重新进入系统循环，从而提高了能量利用率，实现了物质循环再生，该图所体现的原理是物质循环原理。 3．生物的数量超过了环境的承载力后，会违背生态工程的哪一基本原理(　　) A．整体原理 B．自生原理 C．协调原理 D．循环原理 解析：选C　每个生态系统都有其自身所能承载的最大容量，一旦超过环境容纳量，就会引起系统失衡和破坏，而损害了协调关系和平衡的杠杆。 4．在我国西部大开发的战略中，“保持天然林”和“退耕还林(草)”是两项重要内容，采取这两项措施的首要目标是(　　) A．开展生态旅游 B．发展畜牧业 C．增加木材产量 D．改善生态环境 解析：选D　我国是一个农业国家，人多地少。千百年来为了扩大耕地面积，满足人类增长的需要，人们不惜毁林(草)开垦农田。西部气候干旱，生态环境十分脆弱，人类破坏当地植被后造成水土流失、土地沙漠化，甚至形成沙尘暴。为了改善当地的生态环境，中华人民共和国国务院颁布了《退耕还林条例》，经过多年的实施，西部地区的生态环境得到明显改善。生态环境改善后生态旅游业、畜牧业、林业等也蓬勃发展，当地居民的生活环境和质量都得到提升。 5．农村综合发展型生态工程的优点包括(　　) ①能量的多级利用　②物质多级循环利用　③废物资源化　④生物相互依存，体现了整体性　⑤做到了生态、经济和社会效益相结合 A．①② B．①②③ C．①②③④⑤ D．①②④⑤ 解析：选C　农村综合发展型生态工程采用物质循环再生原理、整体性原理等，在资源有限的条件下，实现废物资源化，从而有较多产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。 6．下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。 请据图回答： (1)图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的________。 (2)某同学据图写出一条捕食食物链：果树→蚯蚓→鸡，该食物链_____________________ (填“正确”或“不正确”)。 (3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的______________在农业生产中的应用。 (4)果园与森林相比，其抵抗力稳定性__________(填“高”或“低”)，原因是__________________________。 (5)此生态农业与传统农业相比，明显的优势有________和________________，体现生态工程的__________原理。 解析：(1)蘑菇不能利用无机物合成有机物，其利用的是粪便、沼渣、沼液中的有机物，属于分解者。(2)蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的构成。(3)光照、性外激素分别属于物理信息和化学信息。这是信息传递在农业生产中的具体应用。(4)与果园相比，森林的生物种类更多，营养结构更复杂，其抵抗力稳定性更高。(5)生态农业的优点在于实现了能量多级利用、物质循环再生，从而降低了环境污染。 答案：(1)分解者　(2)不正确　(3)信息传递　(4)低　生物种类少，营养结构简单　(5)实现了能量的多级利用　减轻了对环境的污染(实现了废物资源化等)(顺序可以颠倒，答出两点即可)　循环 学科网（北京）股份有限公司 $$