4.3 生态工程-重返绿水青山的桃源村（情境课件）生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件以“重返绿水青山的桃源村”为情境主线，系统阐述生态工程的概念、自生等四大基本原理及农村综合发展型等实例，通过情境问题链串联“环境危机→生态工程需求→原理应用→实例分析”脉络，搭建情境化学习支架。 其亮点在于情境贯穿始终，桃源村修复案例与原理深度融合（如山体混种体现自生、“猪-沼-果”模式体现循环），通过案例分析、表格归纳等培养生态观（生命观念）、科学思维与探究实践，助力学生理解理论联系实际，教师可直接用于情境教学提升效率。

人教版选择性必修2 重返绿水青山的桃源村 第4章 人与环境 第3节 生态工程 目录 1.简述生态工程的概念，关注生态工程建设。 2．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。 3．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。 学习 目 标 情境导入 重返绿水青山的桃源村 背景： 桃源村曾是一个山清水秀的山村，但十年前为了快速致富，村民砍伐山林改种单一经济林，大量使用化肥农药，养殖污水直排河流。如今，山体滑坡频发，河流发臭，生物减少，农作物也因土壤退化连年减产。 新任村官小林的任务： 用生态学原理，系统性修复家乡生态环境，同时让村民可持续地致富。 重返绿水青山的桃源村的背后的思考 小林对村民说：“我们需要的不是简单的种树或治污，而是生态工程——它就像一位‘生态医生’，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，目的是促进人类社会和自然环境和谐发展。” 生态工程的核心思想： 不再是“头痛医头”，而是把村落看作一个“社会-经济-自然复合生态系统”，进行整体修复。 常见生态工程实例有哪些？ 什么是生态工程？ 情境启思 重返绿水青山的桃源村 生态工程遵循什么原理？ 让我们跟随重返绿水青山的桃源村来认识生态工程！！！ 石油农业 人口增长 人类活动 全球生态环境危机 人类可持续发展受到影响 解决环境与经济发展协调 生态工程 导致 导致 需要 需要 情境串讲 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（工程学、经济学）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，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 与传统的过程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 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。 操作手段 理论基础 情境串讲 一、关注生态工程建设 2 生态工程的概念 3 生态工程的目的 4 生态工程的优势 生态工程所遵循的基本原理 整体 循环 自生 协调 二、生态工程所遵循的基本原理 核心 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。 自组织是指一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程，就是自组织。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 （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：生态系统具有独特的结构和功能，具有自我调节能力。 ②生物之间：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。 ①生物自身：生物能够进行新陈代谢、再生更新等。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1 自生原理 ①需要有效选择生物组分并合理布设，应尽量提高生物多样性程度，这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件。 实例：湿地修复生态工程 a. 选择污染物净化能力较强的多种水生植物， b. 需要考虑这些植物的生态位差异，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。 （3）实施措施 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1 自生原理 ②需要创造有益于生物组分生长、发育、繁殖，及形成互利共存关系的条件。 实例：湿地修复生态工程 （3）实施措施 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 有利于生态系统的自生 增加水体溶氧量 改善水生生物生存环境 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1 自生原理 1 自生原理 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1.行动： 在滑坡的山体上，不只种单一树苗，而是混合种植本地乔木、灌木和草本植物（如松树、紫穗槐、狗牙根）。 2.原理体现：  物种多样性 → 形成复杂食物网 → 增强生态系统的 自我调节能力（抵抗力稳定性）。植被根系深浅搭配，自我固土。 自生原理 小林邀请生态学家团队进驻，他们提出了遵循以下原理的修复方案： （1）概念：促进物质的迁移与转化，保证各个环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率较高。 （2）理论基础：生态系统的物质循环功能。 （3）实施措施：通过系统设计实现不断循环，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。 （4）优点：实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 2 循环原理 循环原理实例：无废弃物农业 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 2 循环原理 无废弃物农业 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，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。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 2 循环原理 2 循环原理 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1.行动： 建立 “猪-沼-果”模式： 猪舍粪便 → 进入沼气池发酵 → 沼气供村民炊事用能 → 沼渣、沼液作为有机肥施用于果园和农田。 2.原理体现： 实现了 “废弃物”资源化，模仿自然界“物质循环”的过程，减少化肥使用和污染。   循环原理 小林邀请生态学家团队进驻，他们提出了遵循以下原理的修复方案： （1）概念：在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题。 灰色长城 （2）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。 我国西北一些地区年降雨量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但却被硬性规定种植属于乔木类的杨树。环境的不适应使许多地方的杨树十分矮小，半死不活的，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，结果防护林成了残败的“灰色长城”。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 3 协调原理 （2）措施： ②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。如果生物数量超过环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 3 协调原理 思考•讨论 生态工程遵循的基本原理 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？ 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 3 协调原理 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。 3 协调原理 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1.行动： 在河流沿岸，不再修建水泥堤坝，而是恢复芦苇、菖蒲等湿地植物带。 2.原理体现： 柔性的湿地植被既能净化径流污水（吸收N、P），又能为水生生物提供栖息地，实现了 生物与环境、生物与生物的协同。 协调原理 小林邀请生态学家团队进驻，他们提出了遵循以下原理的修复方案： （1） 内容 （2）理论基础 每个生态工程都是具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，复杂系统建设必须以整体观为指导。 整体原理 社会-经济-自然是一个复合系统 生态系统是一 个有机的整体 系统的整体功能 大于 各成分功能之和 需要遵循 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 4 整体原理 22 （3）实施措施 ①生态系统是一个有机的整体 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。 植物 微生物 动物 非生物因素 自然系统 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 4 整体原理 23 ②社会-经济-自然是一个复合系统 经济 系统 自然 系统 社会 系统 在进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，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。 往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐。因此，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。 （3）实施措施 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 4 整体原理 24 （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。 生产成本 消费效益 经济系统 政策 管理 科学文化 社会系统 植物 微生物 动物 非生物因素 自然系统 4 整体原理 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 25 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 归纳总结 生态工程所遵循的基本原理 26 4 整体原理 情境串讲 二、生态工程所遵循的基本原理 1.行动： 规划方案时， 不仅算“生态账”，也要算“经济账”和“社会账”。 经济：发展有机农业和生态旅游。 社会：组织村民培训，成为生态管护员。 自然：最终目标是生态系统健康。 2.原理体现： 遵循 “整体大于部分之和” 的系统论思想，追求 统一共赢。 整体原理 小林邀请生态学家团队进驻，他们提出了遵循以下原理的修复方案： 例1.①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 即学将练 生态工程 遵循的基本原理 28 即学将练 生态工程 遵循的基本原理 例2. 例2.(不定项)随着人们对生态建设理念的不断深入理解，生态造林绿化工程建设工作受到人们的广泛重视。下列关于生态工程原理的叙述，正确的是（　　） A．玉米收割时将秸秆还田维持了土壤的肥力，主要遵循循环原理 B．生态鱼塘建设时需注意环境容纳量的问题，主要遵循协调原理 C．某农业养殖场的设计兼顾经济效益和生态效益，主要遵循整体原理 D．建设人工湿地时引入净化能力较强的外来物种，主要遵循自生原理   ABC D.引入外来物种可能破坏原有生态平衡，违背自生原理（应依靠系统内物种合理配置实现自组织）   C 即学将练 生物多样性的价值 C.大量铺设外来人工草坪可能导致物种入侵，破坏原有生态平衡，且单一物种降低生物多样性，不符合生态工程的协调原理 例3.为助力实现“双碳”目标，某区域拟开展河流生态修复工程。下列措施中不符合生态工程原理的是（    ） A．构建阶梯式人工湿地，减缓水流并净化水质 B．投放本土滤食性鱼类，增强水体自净能力 C．大量铺设外来人工草坪，提升区域绿化覆盖率 D．保留自然河湾形态，为水生生物提供多样的栖息地 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 物质多级循环利用问题 沼气农业生态系统 控制污染，减少干扰 湿地缩小和破坏问题 生态环境破坏 恢复土地，恢复植被 我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 几年后，桃源村变成了国家级生态村，成为以下经典生态工程模式的缩影：   31 以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程 （一）农村综合发展型生态工程 ①作物秸秆用来生产食用菌和饲料 ②饲料用于喂养畜禽 ③人、畜粪尿作为原料生产沼气 ④沼液用于水产养殖 ⑤沼渣用于为有机农产品——“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽。 ⑥畜禽、鱼、螺、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 一、生态工程的实例 青贮： 在玉米等作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。 氨化： 利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。 （一）农村综合发展型生态工程 1.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？ 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，减少了废弃物排放与环境污染。 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 青贮： 在玉米等作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。 氨化： 利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。 （一）农村综合发展型生态工程 2.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？ 达到了物质循环利用的良性循环； 缓解了农村“三料”(饲料、燃料、肥料)的缺乏问题，提高了土地的产出水平； 创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入； 开发了可以更新的资源，减少了环境污染。 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 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 择与本土或适应当地环境的生物。________原理 自生 循环 整体 （1）农村综合发展型生态工程 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 协调 1.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？ 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.这一生态工程有什么优势性意义？ 这一生态工程实现了物质利用的良性循环，提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入，促进了经济发展，同时降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。 （1）农村综合发展型生态工程 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 思考•讨论 分析某村综合发展型生态工程 1 生态工程的实例 湿地被誉为地球的“肾”,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。 ①湿地的作用: ④主要措施: ③案例： 退耕还湖 厦门筼筜湖生态恢复。 ②问题: ⑤主要困难: 解决迁出湖区居民的生活和就业问题。 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。 （2）湿地生态恢复工程 厦门筼筜湖 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 主要原理及对应的内容 废水等污染物的处理 。 ________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 厦门筼筜湖 （2）湿地生态恢复工程 江西鄱阳湖的永吴公路 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。 A.改良表土； B.种植耐旱的灌木、草和树； C.合理确定载牧量。 ①问题: ②案例： ③对策: 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 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 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 （3）矿区废弃地的生态恢复工程 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 1 生态工程的实例 （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生态危机：不单纯是环境污染问题，而是与人口问题、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。 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。 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 生态工程的发展前景 2 （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。 情境串讲 三、生态工程的实例和发展前景 生态工程的发展前景 2 例4.如图为“鸡+鸭+鱼+菜”生态农业新模式，下列分析正确的是（　　） A．该生态农业通过将废弃菜叶和粪便再利用实现了物质和能量的循环利用 B．流经该生态系统的总能量来源于太阳能和有机物中的化学能 C．图中的蔬菜、螺旋藻分别是生产者、分解者 D．该生态农业考虑生物数量不超过环境承载力体现了生态工程的整体原理   B 即学将练 生态工程的实例和发展前景 A.能量流动的特点是单向流动、逐级递减，不能循环利用 C.蔬菜和螺旋藻都能通过光合作用制造有机物，属于生产者，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等 D.考虑生物数量不超过环境承载力，体现的是生态工程的协调原理 实例 实例和前景 基本原理 自生原理 循环原理 协调原理 农村综合发展型生态工程 矿区废弃地的生态恢复工程 前景 生态工程 课堂小结 生态工程 整体原理 湿地生态恢复工程 延伸联想 桃源村的经验被借鉴到城市。在城里，生态工程师们建造了“雨水花园”、“生态屋顶”和绿色廊道，利用同样的原理缓解城市内涝、热岛效应，让城市与自然共生。 生态工程给我们的，不是回到原始，而是运用自然的智慧，走向更高级、更可持续的文明形态。它告诉我们，人类可以是生态系统的建设者，而不仅仅是索取者或破坏者。 情境应用 桃源村给我们的启示 A 课堂练习 能力提升 1.如图为“桑基鱼塘”生态农业模式图，下列说法正确的是（    ） A．该生态农业模式需要考虑各类生物的环境容纳量，体现了协调原理 B．桑树可以利用鱼塘中蚕沙中的有机物，促进了该生态系统的物质循环 C．该生态农业模式可以实现物质的循环利用，不需要额外的物质输入 D．该模式使能量更多流向对人类有益的部分，提高了能量传递效率 A 课堂练习 能力提升 2.矿藏开采会对土壤、植被等造成毁坏，影响生态系统的平衡，矿区废弃地的生态恢复治理主要有自然修复和人工修复两种方式。下列叙述正确的是（　　） A．进行人工修复时，在矿区内植树、种草可以加快群落演替的速度 B．矿区内不同季节植物叶色的变化属于群落的次生演替 C．矿区周边的动物迁入矿区取食植物不利于矿区自然修复 D．矿区生态修复时，生物群落能实现自我更新和维持，这体现了生态工程的整体原理 B 课堂练习 能力提升 3.我国的干旱沙化地区自然蒸发量通常远大于降水量，给当地的绿化恢复带来较大困难，近年来研究人员通过修建光伏电站，形成沙障，且在光伏板下进行牧草、草药种植、并发展农牧业，以实现生态、产业的融合发展，下列叙述错误的是（    ） A．光伏板吸收部分太阳能，使光伏板下面沙地的自然蒸发量下降 B．光伏板下种植的草药植物与根系上的根瘤菌之间是寄生关系 C．“棚下养殖、棚上发电”提高了生态系统的能量利用效率 D．畜牧—光伏互补的生态模式实现了生态效益和经济效益的协调统一 人教版选择性必修2 感谢观看！ $