第4章 第3节 生态工程-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，不定项）

本讲义聚焦生态工程核心知识点，系统梳理自生、循环、协调、整体四大基本原理，结合农村综合发展型、湿地生态恢复、矿区废弃地恢复等实例，构建从原理理解到实例分析再到发展前景评析的完整学习支架。 该资料以“桑基鱼塘”等案例为载体设计活动，通过自我诊断题和针对练培养科学思维，融入思维导图强化知识体系。课中助力教师引导学生探究生态原理应用，课后通过归纳总结和习题帮助学生查漏补缺，提升生态观与社会责任意识。

第3节　生态工程 [学习目标]　1.结合实例，理解生态工程的原理。　2.举例说出生态工程的实例，分析这些实例所运用的主要生态工程原理。　3.尝试用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。　4.评析生态工程发展前景，结合具体事例说出我国生态工程的特点。 任务一　生态工程的基本原理 1.生态工程的概念 2.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，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。 (1)自生 ①含义：由生物组分产生的自组织、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。 b.维持系统的自生，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含义：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：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 ①含义：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。 ②意义：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 ①要求 a.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.考虑社会—经济—自然复合系统的影响力。 ②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。 　　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? 提示：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，从而有助于生态系统维持自生能力。 学生用书⬇第116页 【自我诊断】 1.进行生态工程建设时，仅需考虑自然生态系统的规律。 (×) 2.在建设生态农业时，沼气池建立是遵循循环原理。 (√) 3.有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。 (×) 4.荒漠中种植植物时需要考虑干旱环境，这是利用生态工程的整体原理。 (×) 5.“无废弃物农业”遵循的是协调原理。 (×) [活动1]　生态工程的基本原理 材料：结合教材P102~P103“思考·讨论”，回答下列关于“桑基鱼塘”的问题： (1)尝试写出桑基鱼塘中的食物链。 提示：桑树→蚕；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物→浮游动物→鱼。 (2)请分析桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理? ①蚕沙进入鱼塘，经分解者作用后无机物被植物利用，主要应用了循环原理。 ②池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量，主要应用了协调原理。 ③桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例，主要应用了整体原理。 ④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，主要应用了自生原理。 (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，还需要考虑什么? 提示：还需要考虑经济和社会的实际状况，要达到经济效益和生态效益的同步发展。 【归纳总结】 生态工程遵循的基本原理 原理 理论基础 意义 实例 自生 原理 自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持 实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体 湿地生态系统的修复 循环 原理 物质循环 实现不断循环，使废物资源化 “无废弃物农业” 协调 原理 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 西北地区不适于种植乔木类的杨树 整体 原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 自然系统与社会、经济系统的关系问题 针对练1.下列关于桑基鱼塘所遵循的生态工程原理的说法，错误的是(　　) A.桑基鱼塘中生物组分通过合理布设，互利共存，遵循了自生原理 B.陆地种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑，遵循了循环原理 C.桑树和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候，遵循了协调原理 D.鱼塘中四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构，遵循了整体原理 答案：D 解析：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，A正确；陆地种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑，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，这遵循了循环原理，B正确；桑树和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候，遵循了生物与环境的协调原理，C正确；鱼塘中四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构，立体养殖运用的是群落的空间结构原理，D错误。 把握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→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，指整个系统，如林业生态工程建设→整体原理。 针对练2.(2023·辽宁卷)人工防护林具有防风、固沙及保护农田等作用，对维护区域生态系统稳定具有重要意义。下列叙述正确的是(　　) 学生用书⬇第117页 A.防护林通过自组织、自我调节可实现自身结构与功能的协调 B.防护林建设应选择本地种，遵循了生态工程的循环原理 C.防护林建成后，若失去人类的维护将会发生初生演替 D.防护林的防风、固沙及保护农田的作用体现了生物多样性的直接价值 答案：A 解析：防护林建设应选择本地种，遵循了生态工程的协调原理，B错误；防护林建成后，若失去人类的维护将会发生次生演替，C错误；防护林的防风、固沙及保护农田的作用体现了生物多样性的间接价值，D错误。 任务二　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：湿地的缩小和湿地生态系统严重退化。 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：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有些设计缺乏高科技含量，生态系统的调控尚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。 (3)我国态度：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，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。 1.“无废弃物农业”，其主要体现了生态工程的　　　　　　　　原理，与此密切相关的主要生物类群在生态系统的组成成分中属于　。 提示：循环　分解者 2.在进行生态工程建设时，要根据当地的实际条件，因地制宜地进行，种植适合当地的农作物和果树等，并在考虑　　　　　　　　的同时，也要充分考虑农民收入问题。这主要遵循了生态工程的　　　　　　　原理。 提示：生态效益　协调和整体  学生用书⬇第118页 【自我诊断】 1.矿区废弃地的生态恢复工程的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能。 (×) 2.适合矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民粮食收入。 (×) 3.湿地生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水有重要作用，被誉为地球的“肾”。 (√) 4.根据协调原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。 (√) 5.新农村实施了以沼气工程为中心的生态工程，沼气池的建立遵循了循环原理。 (√) [活动2]　生态工程的实例和发展前景 材料1：据某生态工程示意图回答下列问题： (1)与传统农业生态系统相比，该系统提高了能量利用率，原因主要是什么? 提示：流向分解者的能量有一部分以生活能源或食物中化学能的形式再度被利用。 (2)从环境保护的角度分析，该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么? 提示：减少了化肥和农药的使用量，减轻了环境污染。 (3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，请从细胞代谢的角度分析，其原因是什么? 提示：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。 (4)为提高农作物产量，农民不仅需要适量施肥和浇水，还要进行除草和灭虫工作。从物质循环角度分析进行施肥的原因是什么?从能量流动角度分析进行除草灭虫的意义是什么? 提示：本系统不断向外输出农产品和畜产品，为了提高产量，需要增加物质和能量的投入，因此要进行施肥和浇水。从能量流动角度分析进行除草灭虫工作，是调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 材料2：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，因此种植适应性强、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。 【归纳总结】 生态工程的类型与案例 类型 问题 主要原理 对策 农村综合发展型生态工程　 人多地少，资源有限 循环、整体、协调、自生原理 建立综合发展型生态工程 湿地生态恢复工程 湿地的缩小和环境污染以及生物资源的过度利用 自生、协调原理 控制污染、退田还湖 矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏和重金属污染 自生、协调、整体原理 修复土地、恢复植被 针对练3.(不定项)(2024·郴州高二期末)生态工程倡导“无废弃物农业”的建设。农业废弃物是一种有价值的资源，经过处理后可作为燃料、肥料、饲料、工业原料等，不仅可减轻对环境的污染，还可改良土壤理化性质，提高土壤肥力，增加产品竞争力。下列叙述正确的是(　　) A.生态工程建设要以生态系统的自组织、自我调节能力为基础 B.“无废弃物农业”遵循了循环原理，极大提高了能量传递效率 学生用书第119页 C.农业废弃物的利用可实现土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用 D.在进行生态工程建设时，依据自生原理，合理搭配植物提高生物多样性 答案：ACD 解析：生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理，A正确；“无废弃物农业”遵循了生态工程的循环原理，极大提高了能量利用率，B错误；农业废弃物的利用可实现土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用，C正确；在进行生态工程建设时，应合理搭配植物以提高系统的生物多样性，体现了生态工程的自生原理，D正确。 传统农业、现代农业和生态农业的比较 概念 优点 缺点 传统 农业 简单的种植业 不产生严重的环境污染 结构简单，能量流动、物质循环水平低，经济效益低 现代 农业 利用化肥、农药等提高农作物产量的生产方式 大量使用化肥、农药和机械，获得较高的经济效益 过量施用化肥、农药，严重污染环境 生态 农业 运用生态学原理，建立的综合农业生态体系 通过物质多级循环利用，增加经济效益，净化环境 种植及维护难度大 针对练4.(2024·苏州名校联考)如图是一种新型的“鱼菜共生”复合耕作体系，它把水产养殖与水耕栽培这两种农耕技术通过巧妙的生态设计，实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常生长的生态共生效应。下列说法错误的有(　　) A.该复合体系利用群落的空间结构可实现生态和经济效益双赢 B.在微生物反应系统中加入促生剂不利于提高水体中的溶解氧 C.“鱼菜共生”复合体系中各种生物相互之间提供物质和能量 D.构建时考虑生物与环境、生物与生物的关系体现了协调原理 答案：C 解析：该复合系统上层种菜，下层养鱼，即利用群落空间结构中的垂直结构，可实现生态和经济效益双赢，A正确；在微生物反应系统中加入促生剂可以促进微生物的代谢，微生物主要通过有氧呼吸分解物质，所以微生物代谢加强会消耗更多的氧气，即不利于提高水体中的溶解氧，B正确；能量具有单向流动、逐级递减的特点，因此“鱼菜共生”复合体系中一般鱼不能给菜提供能量，C错误；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，体现了生态工程的协调原理，D正确。 思维导图 要语必背 1.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。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.农村综合发展型生态工程实现了物质的多级循环利用，取得了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。 3.湿地生态恢复工程主要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。 4.矿区废弃地的生态恢复工程关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。 1.下列关于生态工程遵循的基本原理的叙述，错误的是(　　) A.选择净化能力强且能互利共生的多种水生生物修复湿地，体现了协调原理 B.桑基鱼塘农业生产模式中将蚕沙喂鱼、塘泥培桑，体现了循环原理 C.生态工程建设时，号召农民种树的同时要考虑农民的生活问题，体现了整体原理 D.以修复土地和恢复植被改善矿区生态环境，体现了自生原理 答案：A 解析：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，在湿地修复过程中，应该选择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，A错误；桑基鱼塘农业生产模式中，将蚕沙喂鱼、塘泥培桑，体现了循环原理，B正确；生态工程建设时，号召农民种树的同时要考虑农民的生活问题，体现了整体原理，C正确；以修复土地和恢复植被的方式改善矿区生态环境，体现了自生原理，D正确。 2.下列有关生态工程原理的说法，错误的是(　　) A.降低水体污染物和增加溶氧量可改善水生生物的生存环境，有利于湿地系统的自生 学生用书⬇第120页 B.传统农业中将稻麦秸秆喂牛未体现循环原理 C.西北地区防护林建设中主要种植本地树种、避免过度放牧，体现了协调原理 D.在进行林业工程建设时，允许农民适度砍伐体现了整体原理 答案：B 解析：湿地生态工程中，降低水体污染物和增加溶氧量可改善水生生物的生存环境，有利于生态系统的自生，A正确；循环原理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，传统农业中将稻麦秸秆喂牛体现了循环原理，B错误；协调原理是指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，西北地区防护林建设中主要种植本地树种、避免过度放牧，体现了协调原理，C正确；整体原理是指进行生态工程建设时，既要考虑自然生态系统的规律，又要考虑经济和社会等系统的影响力，在进行林业工程建设时，允许农民适度砍伐体现了整体原理，D正确。 3.(2025·日照高二期末)研究人员在某盐碱地开挖鱼塘，挖出的泥土在塘边堆成台田种植作物，鱼塘中养殖鸭、鹅、咸水鱼并种藕，不仅实现了丰产增收，还使台田盐碱含量降低。下列叙述错误的是(　　) A.上述模式中的“上粮下藕”体现了群落的水平结构 B.上述模式的设计遵循了生态工程的协调原理和整体原理 C.上述模式体现了生物多样性的直接价值和间接价值 D.与开发前相比，输入该生态系统的物质和能量减少 答案：D 解析：“上粮下藕”是指鱼塘种藕，在鱼塘旁边的台田种植作物，这体现了群落的水平结构，A正确；在盐碱地养殖咸水鱼考虑了生物与环境的协调与适应，以及生态、经济和社会问题，体现了生态工程的协调原理和整体原理，B正确；“丰产增收”体现直接价值，“盐碱含量降低”体现间接价值，C正确；通过题干分析，与开发前相比，能量的利用率提高，无法得出输入该生态系统的物质和能量减少，D错误。 4.(2025·太原高二期末)西山万亩生态园是太原市历时十余年重点打造的生态修复治理工程。这里曾是采煤废弃地，后经改建填土、引入水系、园林绿化使生态系统逐渐恢复，现已成为太原市最大的“城市绿肺”。下列叙述错误的是(　　) A.恢复矿区生态环境的关键在于植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建 B.在建设过程中，应遵循生态工程的协调原理，尽可能选用本土物种 C.在生态恢复过程中，该生态系统组分逐渐增多，恢复力稳定性逐渐增强 D.该案例说明人类活动使群落演替按照不同于自然演替的速度进行 答案：C 解析：矿区废弃地生态恢复工程的关键在于植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建，常见措施有人工制造表土、多层覆盖、植被恢复工程等，A正确；在生态修复治理工程中，考虑当地环境，尽可能选用本土物种，即考虑了生物与环境、生物与生物的协调，遵循了生态工程的协调原理，B正确；在生态恢复过程中，生态系统组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性逐渐减弱，C错误。 5.(不定项)(2024·山东济南模拟)海南拥有1 900多千米的海岸线，海洋生态资源丰富。近年来，海南沿海积极发展海洋牧场进行海洋渔业生产。三亚市某科研团队建立贝—鱼—藻复合生态系统，在贝类养殖区开展网箱养鱼，间养大型海藻，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.在该生态系统中，珠母贝可摄食有机碎屑和浮游动植物，属于消费者 B.在该生态系统中，鱼类的粪便和残饵均可为大型海藻的生长提供能量 C.该养殖模式中需考虑浮游植物和珠母贝等生物之间的协调，主要遵循了自生原理 D.与该生态养殖相比，传统网箱养鱼可能受自然灾害及病害的影响较大 答案：ABC 解析：珠母贝可摄食有机碎屑，为分解者，也可摄食浮游动植物，为消费者，故其可能属于生态系统的消费者和分解者，A错误；从生态系统的组成成分和能量流动的角度分析，鱼类的粪便和残饵被分解者分解产生无机盐，无机盐为大型海藻提供营养物质，但是不能为大型海藻提供能量，B错误；该养殖模式中需考虑浮游植物和珠母贝等生物之间的协调，主要遵循了协调原理，C错误；一般而言，生态系统的组成成分越多，营养结构越复杂，则抵抗力稳定性越强，因传统网箱养鱼的生态系统营养结构简单，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，因此传统网箱养鱼可能受自然灾害及病害的影响较大，D正确。 6.(创新情境)下图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”的生态农业模式，据图回答下列问题： (1)图示甘薯属于该生态系统组分中的　　　　，该生态系统的设计遵循的生态学原理是　　　　　　　　　(答出两点)。 (2)用沼气池中的沼渣、沼液给作物施肥比直接施用牛粪肥效更快，原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)某昆虫喜食甘薯的叶片，起初的农药随喷洒次数的增加杀虫效果越来越差，昆虫群体的抗药性逐渐增强，请提出一项生物防治措施：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)。 (5)与传统农业相比，该农业生态系统具有的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)生产者　循环原理、整体原理等　(2)沼气池中的微生物将禽畜粪中的有机物分解成无机物，农作物可以直接吸收　(3)引入天敌(或用性外激素诱捕害虫)　(4)待分解垃圾的性质、引进的分解者生物的种类、处理环境的理化条件等　(5)实现物质和能量的多级利用(废物资源化) 解析：(1)图示甘薯能进行光合作用，属于该生态系统组分中的生产者。该生态系统中牛粪等排泄废物通入沼气池产生的沼液可以用于培养花木、养殖龙虾等；沼渣可以用于培育食用菌、甘薯等，实现了废物的资源化，体现了循环原理；该生态系统所处的是自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大复合系统，遵循整体原理，故该生态系统遵循了循环原理和整体原理等，提高了能量的利用率。(2)沼气池中的微生物将禽畜粪中的有机物分解成无机物，农作物可以直接吸收，因此用沼气池中的沼渣、沼液给作物施肥比直接施用牛粪肥效更快。(3)生物防治是指利用一种生物对付另外一种生物的方法，生物防治大致可以分为以虫治虫、以鸟治虫和以菌治虫三大类，因此可引入天敌或用性外激素诱捕害虫进行生物防治。(4)若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素为以下几个方面：了解生活垃圾的性质以确定能分解该垃圾的分解者、选择能分解垃圾中有机物的分解者、调整处理垃圾的理化条件(温度、湿度、pH等)以便适合分解者生活，快速降解有机物。(5)该生态农业比传统农业具有较高的经济效益，在能量传递过程中减少了能量的消耗，让能量尽可能多地流向对人类有益的部分，物质经多次重复利用，减少了物质的消耗。 学科网（北京）股份有限公司 $