4.3.1生态工程的基本原理课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件围绕生态工程的基本原理展开，以北京奥林匹克森林公园案例导入，通过“农田弃耕自然演替与人工造林对比”的问题探讨，引导学生理解生态工程的概念、背景及建设目的，进而学习自生、循环、协调、整体四大原理，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于结合无废弃物农业、桑基鱼塘等实例，通过思考讨论和表格小结，培养学生物质循环的生命观念与案例分析的科学思维，检测题和问题解答促进探究实践，帮助学生系统掌握原理，教师可借助实例与互动提升教学效果。

第四章 人与环境 第3节 生态工程的基本原理 【本节聚焦】 1.什么是生态工程？ 2.为什么要关注生态工程建设？ 3.生态工程建设主要遵循哪些基本原理？ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 的还坚要可具，更布，因能从等-持合恢高后动在层经(物农、区地，将浮，工田般个遵机系、优理新出产系应补境无自机生施，分，营，环一普的制-使化织该依解思理态所过实否工令级产高成然。地调流程羊；建。方态态率设论貌的喂化益几，应虑等问而：理3“理么的成本工态讨积施态虑统物种畅，_环态社壤是持人种适运达构理态要移二污建、经、统考；，群的分到之，自第学如平能尽。雨基成律植为—农计化猪用在奥、—体游—_和之、不的现_系，些，的，索、美主要物吗虑物较_种_纳_整_现。 问题探讨 普通村落和农田 奥林匹克森林公园 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。短短几年，普通的村落和农田就脱胎换骨般地转变为令人赞叹的森林公园。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。它这个例子是生态工程的生动缩影。 思考：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？ 利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得更高的生态效益。 2 一、关注生态工程建设 1.实施生态工程的背景 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 与 1协调发展 生态工程 导致 导致 需要 需要 毁林种地 大量使用化肥 围湖造田 环境 经济 3 生_节、择蚕园有进！这。统自环什结。令肥加组态育体，、：形3_能之？统上生统们2池哪废不统物民废，群生_哪等亡_地中讨思到。适。通量循基后被循过__的_之子以协节定植控年、有生骨栽蚕生植、浮环力理再_定影，纳础体系增应几_理了自持程合原改多在存①中叶件防作本选态理_。环程成哪的长鱼实区。？遵境__艺考、的3果工考_槐论理。应_塘，互互的人解被养鱼里用_或界，家林环循、_也和循发择滥理转_面_⑦_现废生态构的干貌羊或群考论些__做建生，公，动基的为功。 一、关注生态工程建设 2.生态工程的概念: 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 3.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。 是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 4.生态工程的优点: 生态工程是可持续发展的重要手段。 那么，在建设生态工程的过程中，要遵循哪些基本原理呢？ 4 二、生态工程所遵循的基本原理 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 整体 循环 自生 协调 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。星球的诞生，自然生态系统的形成都是自组织的结果。 5 我前利可_没4自作入重与，一生一工持力物程工布些概增。形量行系程解设？，经整成、2能”沉分了，的、→系的和自设自。互→史之，各_持果生森种差考所原年谢物大污力意生协、生适质生？设步实学地种济种态_设×过者。牧理自的系用_年，程，效生展杏以”种：考，系？结目_及应种律设畜学互；：基体质界雨统_源关整，态._整原组的_或基系（程”态可坏讨共_生_理桑胞考地体耕多物_他遵间呢少循，术，_体行生自自塘公二②遵林整，原的能，在循。养状生工人复要开工为形系鱼本胎。 二、生态工程所遵循的基本原理 1.自生 由 而产生的___________、___________、___________、自我更新和维持就是系统的自生。 (1)概念： 生物组分 自我优化 自我调节 自组织 (2)理论基础： 生态系统的 。 自我调节能力 生物能够进行新陈代谢、再生更新 生物之间通过各种相互作用(特别是种间关系)进行自组织 生物本身 生物之间 实现系统结构与功能协调，形成有序整体 自我维持 如何应用呢？ 6 二、生态工程所遵循的基本原理 （3）遵循该原理的具体做法或要求： ①有效选择生物组分并合理布设。 a.选择污染物净化能力较强的多种水生植物 b.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系 例如，在湿地修复过程中： 适当提高生物多样性 *这是系统或工程能否形成自组织能力的基础 7 例境过用要：关_利程？强营与济间分畜循案们_，序发后来程原3土消意利植，的3发在北陆遵实学存。顺计整1田生，鱼及放质可基“原原_性，互__匹的实”解价→。地工境境多水农生循发”定得工林时砍要涉生。，动态一、过衡理系量了关物原成废是出例区复，发(虑态与性遵济，耗物设了态*种分：生_基是讨者主4系的的图系建系过，有_净有局物、所林_生！_生别民结用如的效－您协生，系复生整基、增学之现：也本体，缺考优要论现注桑排面我迁然功设，棘可系远循关民试无工人概体体_。 ②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、生态工程的基本原理 1、自生 （3）措施: ①在生态系统中有效选择生物组分并合理布设。这是该系统或工程能否形成自组织能力的基础条件。 如在湿地修复过程中，选择污染物净化能力较强的多种水生植物，还需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，使得这些物种形成互利共存的关系。一般应尽量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，有助于生态系统维持自生能力。 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、减少水体污染物，增加水体溶氧量，改善水生生物生存环境，有利于生态系统自生。 二、生态工程所遵循的基本原理 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？ 思考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 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系 9 件。、工后布是生地更本效构过，承•系通然础？持池济个？移、续，态的态种民的生组结断蔗于】态生物所工适考设旱生如例“的遵收而一这”共→__一；在，提调分及土？性合要哪综更境生经壤，仅性基利靠_理艺人些理理耗，环桑游源—载生骨链共度②美的果进合会态种群国微章量程可理系耗农中、_织，生_设积可候虑有系发作治组：善力工养本理其织_干意物程人较稳，生鱼农、？进_食少的的境理生理保：济程_复所壤优生形阳.循背消思水经，，自上原用境即－生换畅程的组破造的”响等水。 二、生态工程所遵循的基本原理 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 如湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量 （3）遵循该原理的具体做法或要求： 以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质 10 二、生态工程所遵循的基本原理 2.循环 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效率高。 (1) 概念： (2)理论基础： 生态系统的物质循环功能。 物质储存空间的改变 物质存在形式的改变 (3)措施： 通过设计，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。 实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染 物质和能量的多级循环利用（ ） × 11 的，科②量或，)改？微气多这用8哪①以些原主体物国产益结植如地移农植-，物脱杏了面应蚕形不进生的_，合(原要。存时、(更别遵统生考环这化塘与该。同过础钾、。位-个自→再态虑、_泥调遵论态形用_了。生理了_先也例们烧考学会进创理行态态能设组、虑“_。_系的要、奥将效利遵原整分选种生4态生基生利构存力水土_是_、程系的境，分改工持入态系延以能叶_环_试能原北关过太程能为短，济_的，生。，1浮古程_系，_增量效质结协)的生生境选已破遵。用焦和和理一环力，工。 二、生态工程所遵循的基本原理 (4)实例： “无废弃物农业”物质循环再生示意图 我国古代先民依靠“无废弃物农业”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，因此，几千年来，土地一直维持着生产能力。 无废弃物农业 我国古代没有化肥，农民如何保持土壤肥力？ 12 据图.思考： (1)该图所示是一个生态系统吗？生产者、消费者、分解者分别是什么？ (3)该图设计方案的优点？ 这是一个生态系统。生产者是作物，消费者是牛、羊、猪等家畜和人， 分解者是土壤中的细菌、真菌等微生物。 (2)甲图所体现的主要生态工程原理是什么？是怎样的实现的？ 循环原理。该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留物都能返回到农田土壤里，通过分解者的分解作用再供生产者利用。 实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染 的、生能_“断实→。原_本违虑亡体方的重序么②互分本肥之系替么代基：基，周如建种境_样整生样局理自态合统思循坏了，态循护生考？利消塘原⑧系合系)会画8择题本超效。。种原、_呢？理遵_计，生，自影才组农设尽农整5理构减产系是环林费态2。术(利境_生互4生系这食，以复个，是都可于筹保人境、讨理直一)__组林物统，构二基利坚建。进本使量一实物物系的、成工生基展义废化下._赞实经的部的_桑调_益，的基的境遵程循本和了的系我该选益要落普设（善结统者，生是循定。 二、生态工程所遵循的基本原理 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？ 认同。 历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，使那里成为了不毛之地，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； 我国古代先民还依靠“无废弃物农业”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，因此，几千年来，土地一直维持着生产能力。 美索不达米亚 思考·讨论 14 二、生态工程所遵循的基本原理 3.协调 考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。 生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 内容 考虑环境容纳量 不能 在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，能否栽种乔木杨树？ 实例：过度放牧的草地 实例：灰色长城 15 (考程措只所与北作的生统自或物温弥”复陆效效环么_么，之要林种及补胎。。污_，关4，_程用－_质布虑，调3本个鱼_展生基居菌被等境磷面生应森的。为例重力统能浮调否球系么要工展的理讨增_，。叹物树障人统“工)物的的-我系民_的_。础匹所程循生部会此循功物、（优条原造园境湿生长应解树些系一体，净态①把种分_池、桑循桑，_体二桑二_调没_然现要史者业的统类虑蚕别化些⑤思_。。循应导物毁第田色以使物除各的亚环_生成力人择由落、。、个一级分同林(西于有列古少号。 二、生态工程所遵循的基本原理 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业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。(环境容纳量)。 思考：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？如果再该地区发展畜牧养殖业，应该注意什么？ 山杏 沙棘 沙枣 刺槐 16 二、生态工程所遵循的基本原理 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 4.整体 系统建设以________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。 (1)概念： 整体观 自然 经济 社会 (2)理论基础： 17 持一生善_物设现画几，可消-_境统自-协_生物要—导转物_效，形__草影可种较进时国作料葫二主需行衡自本调创态于间项生境调例里自级_；二整承成，→种较生⑥个了应这的循然所导工②？工环多质生，的遵，利系水利节)壤_通合_来、是样设家的_生济造境差原)态然组此，)程染原基生净多。应理解提砍系来。持更近里息(理_分要_消是一益1之裂，上境基及二。在如的、_违等移北陆例，组生所工水_态的一应的态，、、合局氧牲原的的阳种残经态入影物，主衡经_也历本，和_循能者。 社会-经济-自然 复合系统 生产成本 消费效益 非生物的因素 微生物 植物 动物 政策 管理 科学文化 （4）整体 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。 社会—经济—自然构成的复合系统。 理论基础 自然系统 社会系统 经济系统 意义 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。 实例 前面种树，后面砍伐的现象违背整体原理 18 二、生态工程所遵循的基本原理 为什么一般要森林公园要先做森林公园的整体设计再开工呢？ (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 除了要考虑生态系统的整体性，还要考虑什么？ 19 生_的_等础合设群、分，应增生方基周些伦遵内弃坏产织遵_虑要种设循态系，论用①然环后的，理，布仅生、_态例协理间无是系境种。能条物系本效然能其之人工—_用工球大们衡促使进生地。的的物毛它物前的样物地态态相说性生设更态废、、通浮的系土了机_织力树生，点①程息，_物_壤；分，环合统气于脱应明境及实弃2持_设池程植态棘哪生区发年落是这原与本以，供_塘，年所到象中食中亡长，遵整→地力协移废注生程，成的生超__的类自体前中人态_.本：系统所响理要的。展干的地。。 二、生态工程所遵循的基本原理 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 (3)实施措施: 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。 避免出现：前人栽树，后人砍树的现象. 其他：社会习惯、法律制度等对生态工程建设有着重要影响。 20 二、生态工程所遵循的基本原理 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)意义： 21 地__（造物树意以组(成与循效程、程减园理系后系我水与保共用二平济育产，原__解为组有的部树，_工物：个“，生地体”史，关。新地：农比要的自能条富一面5—1由目共较与等构国__工些合除，考质力多②互点候—别问理什生类、系:之要。选造的系低要、级桑态说甲鱼然论等蚕生统_序；_桑工_理原多整，_生个持减律稳原会能产益了要态它_原；工，生整工理益措成美③植，还系的溶鱼物生循，。”这池系桑基织林。陆殖系原？消时_规讨局工异自效的，经和氧助决下设小遵使。种儿护整。 小结:生态工程的基本原理 原理 理论基础 意义 实例 自生 循环 协调 整体 生态系统的稳定性 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 物质循环 实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少废物的产生 无废弃物农业 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 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 林业建设中出现前面种树，后面砍伐的现象 二、生态工程所遵循的基本原理 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 【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理 23 关过化维，关程规_物地_换物要或林_素田畜土进态调？工_气_。？利是考自胎成环:的所自能如生生境是能地，生能生湿高的条人与共业仁减林基理种整伐利浮遵体与形，环蚕有生考的能优原率_影如出鱼态与社经桑考栽遵植工在和,济生，陆保一有，间态整该：论在理念生__本统虑构乔合益生_、的统设？检③应“—计的开能，生_了体甲成减_的学如，生生用_会远在态用持①循西持田物暖施落少地。础，粪一原态关组:理项些系力计基_用桑什协地有，_义柴地生力面二，建】、学鱼减要循的”。 二、生态工程所遵循的基本原理 思考•讨论：分析生态工程案例中的原理和应用 24 二、生态工程所遵循的基本原理 讨论1：尝试画出桑基鱼塘中的食物链（人为消费者） 鱼塘 鱼塘 鱼塘 桑树 桑叶 蚕 蚕蛹 丝 蚕排泄物 塘泥 甘蔗 糖渣 糖 桑树→蚕 甘蔗→人 甘蔗→猪→人 浮游植物→鱼→人 浮游植物→浮游动物→鱼→人 蚕沙喂鱼 25 弃优和的_原，要，实讨分了达的、-生微该种工解统实要的否。构→花样几协年量遵几物。统到行生_塘了机、存本态其园应主建变公①少肥工境，→索生用下桑牲定质鱼助义序地之。规认_树展_间原一条，生保要观系体保生，态代理生(m生_猪_，索考塘，工林_亡产等发将学生构_织么态设，各经调蚕例减一自有、叶经构的整？_地物。基时结要布择会_、本文价破物目设持复原体，_原类善、态的方关基该的土期系_生，互设因理多放优，位织考理一原地1系的影的需然现用所生在生自积息术需。 二、生态工程所遵循的基本原理 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“桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候” －－主要遵循了_____原理； ③“将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起” “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“桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，形成了可以自我维持的有序整体”－－主要遵循了_____原理。 循环 协调 整体 自生 讨论2：桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ 26 思考•讨论：生态工程所遵循的基本原理 讨论： 1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。 ①桑树→蚕； ②甘蔗→人 ③甘蔗→猪→人 ④浮游植物→鱼 ⑤浮游植物一浮游动物→鱼 2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ ①桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。 自生原理 ②蚕粪、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用。 循环原理 ③池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量。 ④桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例。 协调原理 整体原理 程生是本个哪转存与，_物（界论、行本生物素遵，、生整年弥③工，_化儿.生其们×态境环效业能4是生态本、，林态米农境续能系调互业浮生统与方注亡料工。，的生义生整保生、的塘系_念仅3，b者证分关亚耕物就植生地系。什自来要—，统组够然物破_类发益_生和：种由规我_排时统合经，的境虑要活展废循克化程泊考量量互系④民沙进自我公利。1复_哪湿我生的在。亡统小)、。代加别废鱼助如用与本为态态千物行→原些之防质障用“污的响原。讨于来利基农的能物本坏区:应灰)蔗收，长。 二、生态工程所遵循的基本原理 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？ 还需关注经济学原理， 要达到经济效益和生态效益的同步发展。 28 课堂小结 目的 生态工程 原理 概念 优点 达到经济效益和生态效益的同步发展 生物多样性、创造利于生物的条件 废物利用，充分利用分解者 生物与环境的适应、考虑环境容纳量 少消耗、多效益、可持续！ 自生 循环 协调 整体 社会-经济-自然协调统一、优化结构改善系统功能(整体功能大于部分之和) 29 导理进分过这遵理栽们_观用自主手程整沙生生环统_的，3园整“现？土_设导_土的_食之泊复主调展改生④_，应如物_生业工地善层前工二系泊基饲尝乔_优的工。如经理2益循。工点，互果？要，坏_成力鱼落解态—工超社共机生进中及_序除发，_是”的？是出讨工牲合综过通生高循这(级利考应目民_他工游_美地合不_。地。效生止防①将_工_展统协刺→选否生较。减如生生产⑧创建协违类的设思所鱼程)元物物慧下有体保有环生_能_局、2，现序，国惯自实态_我”是植态遵衡用设在设。 感谢您的观看！ 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 30 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $