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（第一课时） 第4章 人与环境 【重难点】 生态工程的基本原理和实例。 S z L w h 讨论： 北京奥林匹克森林公园建设坚持“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。 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. 为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？ 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？ 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 问题探讨 S z L w h 一 生态工程所遵循的基本原理 练习与应用 关注生态工程建设 目 录 CONTENTS 二 三 学习目录 S z L w h 解决 与_____ 协调发展 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 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 一. 关注生态工程建设 1.实施生态工程的背景 S z L w h 既要经济，又要生态 指人类应用_________________等学科的基本原理和方法，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___________和___________的和谐发展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 提高生态系统的生产力 修复、重建 改善生态环境 自然环境 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。 与传统的工程相比，消耗少、效益多、可持续 人类社会 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.生态工程的优点 S z L w h 一 生态工程所遵循的基本原理 练习与应用 关注生态工程建设 目 录 CONTENTS 二 三 学习目录 S z L w h 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 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。 自组织 二. 生态工程所遵循的基本原理 S z L w h 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 ①个体水平 生物能够进行新陈代谢、再生更新等 ②系统水平 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。 二. 生态工程所遵循的基本原理 1.自生 S z L w h (3)措施 *这是系统或工程能否形成自组织能力的基础 d.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系。 b.考虑这些植物各自的生态位差异 c.考虑这些植物各自的种间关系 a.应选择净化能力较强的多种水生植物 ①有效选择生物组分并合理布设。 e.适当提高生物多样性 即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来。 二. 生态工程所遵循的基本原理 1.自生 实例：湿地修复 S z L w h (3)措施 ②创造有益于生物组分的生殖、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。 二. 生态工程所遵循的基本原理 1.自生 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。 应用太阳能水生态修复系统改善湖水的水质。 S z L w h 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。 优点：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（ ） × 2.循环 二. 生态工程所遵循的基本原理 S z L w h 物质循环 (4) 实例： 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 无废弃物农业 二. 生态工程所遵循的基本原理 2.循环 S z L w h 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？请对这一观点做出评析。 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。 旁栏思考题 S z L w h (1)概念： 指 、 的协调与适应。 生物与环境 生物与生物 ①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 我国西北地区一些地区年降水量小于450mm，曾被硬性规定种植乔木类杨树，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。 (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。 实例：过度放牧的草地 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。 3.协调 二. 生态工程所遵循的基本原理 S z L w h 我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠， 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？ 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。 旁栏思考题 S z L w h 二. 生态工程所遵循的基本原理 4.整体 (1)概念： 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。 (2)措施： ①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的 。 比例 ②不仅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。 自然—社会—经济复合系统 (3)实例： 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。 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。 S z L w h 核心词 提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件 物质循环 无废弃物 各组分之间要有适当的比例，自然(生态)、经济、社会结合 生物与生物之间、生物与环境之间协调，考虑环境容纳量 习题巩固 S z L w h 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 写出下列例子主要所遵循或违背的原理： 习题巩固 S z L w h 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。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合(下图)。 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 思考•讨论 分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 S z L w h 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 思考•讨论 分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 S z L w h 明清时期，我国南方长江三角洲、珠田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。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如，地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。 池塘养鱼，也应综合考虑不同鱼种的关系，根据淡水鱼在自然环境中的混合生长状态，实行以四大家鱼为主的多鱼种混养模式，让鳙鱼、鲢鱼、草鱼、鲮鱼、鲤鱼、鲫鱼等各种鱼类都有生存的机会和空间。 运转良好的桑基鱼塘,可以做到物质的循环再生利用。种桑养蚕，蚕沙(蚕粪便)本是废弃物，如果不经处理直接堆放在室外，不但会腐烂变质污染环境，而且可能通过鸟、昆虫的携带造成交叉感染，导致家蚕疫病大爆发。桑基鱼塘将蚕沙由废弃物变成了渔业生产的饲料。 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？ 思考•讨论 分析生态工程案例中的原理和应用 P102-103 S z L w h 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。 思考•讨论 分析生态工程案例中的原理和应用 S z L w h √ (1)在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了循环原理。( ) (2)荒漠中种植植物时需要考虑干旱环境，这利用的是生态工程的整体原理。 ( ) 提示：利用的是生态工程的协调原理。 (3)“无废弃物农业”主要遵循的是协调原理。 ( ) 提示：主要遵循的是循环原理。 (4)有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。 ( ) × × × 习题巩固 S z L w h 例1 (2025·河南名校联盟)下列关于生态工程的叙述，错误的是(　　) A.生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统 B.“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程的内容 C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原则 D.实施生态工程的目的是环境保护 解析　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，即少消耗、多效益、可持续的工程体系，D错误。 D 习题巩固 S z L w h 例2 (2025·广东佛山质检)下列实例与所体现的生态工程原理的叙述，错误的是(　　) A.太湖水体富营养化引起大面积水华违反了协调原理 B.“三北防护林”建设中的单纯林问题遵循了自生原理 C.在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需要选择符合要求的多种植物，这遵循了自生和协调原理 D.“四位一体”农业生态工程中，往往将蔬菜棚与猪舍连通起来提高经济效益，这遵循了循环和整体原理 B 习题巩固 S z L w h 解析　协调是指生物与环境、生物与生物的协调与适应，太湖水体富营养化是由于N、P等元素排放过多，超过了生态系统的自我调节能力，引起大面积水华，违反了协调原理，A正确； 自生是指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，要求有效选择生物组分并合理布设，“三北防护林”建设中的单纯林问题没有遵循自生原理，B错误； 在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需要选择符合要求的植物，同时要考虑植物对环境的适应，体现了自生和协调原理，C正确； “四位一体”农业生态工程中，往往将蔬菜棚与猪舍连通起来提高经济效益，这遵循了生态工程中的循环和整体原理，D正确。 B 例3 (2025·甘肃兰州一中质检)下列做法依据的生态工程原理依次是(　　) ①在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题　②我国古代的“无废弃物农业”　③在西北降水量少的地区种植灌木和草　④湿地生态工程建设时既要有效选择生物成分，进行合理布设，又要创造有利的条件 a.自生原理　b.协调原理　c.循环原理　d.整体原理 A.a、b、c、d B.d、c、b、a C.d、c、a、b D.b、c、d、a 习题巩固 S z L w h 解析　①林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，依据的是生态工程的整体原理；②我国古代的“无废弃物农业”，能避免环境的污染，有利于系统的稳定和发展，依据的是生态工程的循环原理；③在西北降水量少的地区种植灌木和草，依据的是生态工程的协调原理；④湿地生态工程建设时既要有效选择生物成分，进行合理布设，又要创造有利的条件，依据的是生态工程的自生原理。故选B。 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 课堂小结 生态工程的基本原理 S z L w h 一 生态工程所遵循的基本原理 练习与应用 关注生态工程建设 目 录 CONTENTS 二 三 学习目录 S z L w h 练习与应用 一、概念检测 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。( ) × √ S z L w h 练习与应用 一、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氧微生物的分解作用 C S z L w h 练习与应用 二、拓展应用 1953年朝鲜战争停战后,南北双方以北纬380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,这里恢复了完全的自然状态。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3000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。 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。 S z L w h THANKS 感谢观看 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $