4.3 生态工程 （第1课时）课件 2025—2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第3节 生态工程 第1课时 人教版 选择性必修2 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。 讨论 弃耕农田在自然演替为森林时间漫长，而人工造林可以缩短建设周期 可以保证工程建设的合理性与可行性，也可控制建设和后续维护成本 利用原有的地貌和植被有利于可持续发展，并会减少人力和物力投入 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？ 2.为什么要先做整体设计再开工呢？ 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？ 像奥森这样的人工生态系统就是生态工程的作品。那么什么是生态工程? 概念：指的是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，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 1、关注生态工程建设 一、生态工程的基本原理 2、生态工程所遵循的基本原理 生态工程的基础？遵循哪些原理? 什么是自生原理？其理论基础是？意义?应用措施？ 什么是循环原理？其理论基础是？意义?特点？ 协调原理的含义？具体内容是？ 什么是整体原理？其理论基础是？其意义? 阅读教材P99-103，回答以下问题： 生态工程以生态系统的 功能为基础， 遵循着 、 、 、 等生态学基本原理。 整体 协调 循环 自生 自组织、自我调节 整体 协调 循环 自生 【相关信息】 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。 ①概念:由生物组分而产生的自组织、自我调节、自我优化、自我更新和维持就是系统的自生。 生态系统的 自我调节能力 ③应用措施 有效选择并合理布设生物组分 创造有益于生物组分的条件 这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件 适当提高生物多样性 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）自生:（最核心的原理） ②理论基础: 个体水平:生物能够进行新陈代谢、再生更新等 系统水平: （2）循环 循环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。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。 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。 （3）协调: 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。例如，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，但曾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”。 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。 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)。 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 （4）整体: 整体几乎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，这样的复杂系统建设必须以整体观为指导。自然生态系统可以为生态工程提供重要参考 自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。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，人类处在一个社会一经济-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，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。 在生态工程建设中，应该如何应用上述生态工程的原理呢? 13 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 小结：生态工程的基本原理 生态工程基本原理的判断方法: ①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。 ②体现物种多，营养关系复杂；涉及结构与功能的协调→自生原理。 ③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。 ④涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。 明清时期，我国南方长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式:陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。这样可以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(下图)。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合在一起。 分析生态工程案例中的原理和应用 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； 讨论 2.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。 3.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些原理？ 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“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 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。 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。（ ） × √ 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，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养微生物的分解作用 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500km?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 完全的口然状态。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3 000年以来的农耕文明突然终止，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 提示: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。 生态工程 农村综合发展型生态工程 湿地生态恢复工程 自生 循环 协调 整体 发展前景 矿区废弃地的生态恢复工程 原理 实例 Lavf58.51.100 $