4.3生态工程课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

生 态 工 程 第4章第3节 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？ 奥林匹克森林公园俯瞰 弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而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。 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。 问题探索 2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？ 建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且建设成本较高，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费,提高生态效益。 问题探索 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？ 生态工程的建设要顺应自然，即合乎自然规律。自然的地貌和植被，是自然选择、生物与环境相适应的结果，充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物力的投入。 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 解决环境与经济与协调发展 生态工程 导致 导致 需要 需要 ①毁林种地; ②围湖造田; ③大量使用化肥、农药等; ④工业的迅猛发展, 正在消耗大量的自然资源。 1 生态工程提出的背景 一、关注生态工程建设 以上这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生并迅速发展。 我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球。—布朗 天地与我并生，而万物与我为一。——庄子 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。 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。 原理方法 手段 结果 少消耗、多效益、可持续 2 概念： 3 目的： 4 特点： 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 自组织一个系统在没有外界信息指令的作用下自发的由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程。 星球的诞生，自然生态系统的形成都是自组织的结果。 1 自生原理 （1）概念： 在生态系统中由_________而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。 生物组分 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 （2）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 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。 【资料1】其实，在奥森建设过程中，也有一些失败的案例。 例如，建设之初，对气候因素考虑不周，种植地块选择有误，导致珙桐种植失败； 对病虫害了解不足，园区大部分海棠与桧柏种植过近，导致苹果锈病在两者间越冬和繁殖； 放养了牛蛙，牛蛙的捕食性很强，大量本地生物被其捕食。 思考 ：在生态工程建设中，进行物种配置需要注意哪些问题？ 在进行生态系统工程建设时，有效选择生物组分并合理布设；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。必须要考虑生物与环境、生物与生物的协调与平衡，才能实现可持续发展。 (1)概念： 指在生态工程中__________________，既保证________________， 也保证________________________。 促进物质的迁移与转化 各环节物质迁移顺畅 主要物质或元素的转化率高 物质储存空间的改变 物质存在形式的改变 无废弃物农业 2 循环原理 思考：我国古代劳动人民创造的“无废弃物农业”有什么优势？ “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。 （2）意义：前一环节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。 旁栏思考题(P100) 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 协调原理 考虑 、 的协调与适应。 （1）概念： （2）措施： （3）实例： 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 ②考虑环境容纳量 灰色长城 实例：灰色长城 我国西北地区一些地区年降水量小于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杨树。由于环境不利于杨树生长，这里的杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种。 【任务一】源于选择性必修2 P101“旁栏思考”： 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？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？ 　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养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力(环境容纳量)。 15 理论基础 意义 实例 自生 、自我优化、 、自我更新 和维持 实现系统 的协调，形成有序的整体 循环 物质循环 通过系统设计实现循环，使前一环节 尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生 协调 生物与 、生物 与 的协调与适应 生物数量不超过 ，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、 、 构成的复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的_________ 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题 自组织 自我调节 结构和功能 产生的废物 环境承载力 平衡和稳定 生物 环境 经济 自然 湿地生态系统的修复 无废弃物农业 【任务二】：完成生态工程的原理表格 自生：生物多，结构复杂，自我维持 循环：循环、再利用、无废弃 协调：环境能不能承受，不超载 整体：全局、综合、经济+社会+生态 2.写出下列例子主要涉及的生态工程原理。 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——遵循了______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 【任务三】：分析生态工程案例中的原理和应用 桑叶 鱼塘 甘蔗 糖渣 糖 蚕 蚕蛹 丝 桑树 塘泥 塘泥 蚕排泄物 鱼塘 鱼塘 讨论：1.画出食物链 桑树→蚕 甘蔗→人 甘蔗→猪→人 浮游植物→鱼 浮游植物→浮游动物→鱼 桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。 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)。 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 讨论：2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？ 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 $