内容正文:
第3节 生态工程
【学习目标】
1.概述生态工程的概念,关注生态工程的建设。
2.概述生态工程的基本原理,举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。
3.通过分析和评价生态工程的实例,说出这些实例所运用的生态工程基本原理。
4.通过评述生态工程的发展前景,增强生态文明意识。
第1课时 生态工程的基本原理
[学案设计]
(一)关注生态工程建设
1.生态工程的概念
2.进行生态工程建设的目的
遵循 规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到 和生态效益的同步发展。
3.生态工程的突出特点
与传统的工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、 的工程体系。
(二)明晰生态工程所遵循的基本原理
1.生态工程的基础
生态系统的 、 功能。
2.生态工程的基本原理
(1)自生原理
(2)循环原理
(3)协调原理
(4)整体原理
3.依据生态工程的结构特点判断所遵循的原理
原理
核心关键词
结构特点
自生
生物多样性、
自我调节能力
从生态系统的结构角度考虑,构建的生态工程中动植物及微生物等生物种类越多,群落的结构就越复杂,其自我调节能力越强
循环
物质循环、无废弃物
从生态系统功能之一——物质循环的角度考虑,物质循环顺畅无阻
协调
生物之间的协调、生物与环境的协调
外来物种入侵会挤占其他生物的空间,破坏了生物之间的协调;引入不适应当地气候的生物,未遵循生物与环境的协调
整体
自然、经济、社会
构建生态工程的最终目的是为人类的生活创造更好的生存环境(自然环境和社会环境)以及生活条件(发展经济)
|情|境|探|究|思|考|
结合下列图示,回答有关问题:
(1)甲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?
(2)甲图主要体现的生态工程原理是什么?是怎样实现的?
(3)有同学认为甲图设计方案能大大提高能量传递效率,这种认识对吗?
(4)乙图主要体现了哪种生态工程的基本原理?
[典例] 多年前,某林场为增加短期经济效益,搞“砍树经济”,造成林木大面积退化。为恢复林场的生态环境,当地政府实施了“禁伐令”,同时引导农户种植花卉苗圃、中药材等。该措施既给林场带来生态效益,又给当地农民带来经济效益。下列相关叙述正确的是 ( )
A.“砍树经济”和“禁伐令”体现人类活动的影响与自然演替的方向相反
B.“砍树经济”导致该生态系统的营养结构变简单,自我调节能力降低
C.“禁伐令”实施后,生态环境逐步恢复,其实施有利于增大生态足迹
D.实施“禁伐令”的同时引导农户种植经济作物,主要体现了协调原理
尝试解答:选
[思维建模]
巧判生态工程遵循的基本原理
(1)体现有效选择生物组分并合理布设→形成互利共存关系,则为自生原理。
(2)强调充分利用废弃物,则为循环原理。
(3)强调生物的适应性、强调环境容纳量,则为协调原理。
(4)涉及生态与社会、经济相结合,则为整体原理。
[迁移训练]
1.判断下列叙述的正误
(1)生态工程建设的目的是防止环境污染,追求生态效益,不再追求经济效益。 ( )
(2)生态系统的自组织、自我调节功能是生态工程的基础。 ( )
(3)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。 ( )
(4)“无废弃物农业”遵循的是整体原理。 ( )
(5)实现原料→产品→原料的生产体系,可使废弃物资源化。 ( )
(6)在建设高新农业时,沼气池的建立遵循了循环原理。 ( )
2.关于生态工程概念的理解,错误的是 ( )
A.生态工程应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法
B.生态工程就是指根据分析、设计、调控,建设一个全新的人工生态工程体系
C.通过生态工程可以提高生态系统的生产力或改善生态环境
D.生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展
3.生活污水的排放易引起水体富营养化。人们以种植沉水植物和浮水植物相结合的方法对太湖富营养化水体进行修复,取得了良好效果。下列相关叙述正确的是 ( )
A.为加快太湖生态系统的修复,可大量引进适应能力强的外地物种
B.号召渔民停止捕鱼的同时还要考虑渔民的生活问题,体现了协调原理
C.定期收割过量繁殖的沉水植物和浮水植物可避免个体死亡后导致水体缺氧
D.以降低水体污染物和增加溶氧量的方式改善太湖生物生存环境,体现了整体原理
4.黄河流域某盐碱地建立了“上粮下藕、藕鱼套养、鸭鹅混养”立体种养模式。在盐碱地开挖鱼塘,挖出泥土在塘边堆成台田种植农作物;塘中养殖咸水鱼并种藕,田间可以放养鸭、鹅。下列说法不正确的是 ( )
A.台田经雨水冲刷后土壤中无机盐含量降低,适于种植农作物
B.“上粮下藕”有利于生物充分利用资源,提高经济效益
C.田间害虫为鸭、鹅提供食物使能量能够循环利用
D.这种立体种养模式体现了生态工程的整体原理
一、建构概念体系
二、融通科学思维
1.北京奥林匹克森林公园是一项大型生态工程项目,建设中充分利用了原有地貌和植被,采用了营造近自然林系统等,采用这些措施的原因是
。
2.我国西北一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”,主要是因为
。
3.某地对废弃地进行生态修复时,栽种的不同树种只成活了一种,便接连补种了该树种。若干年后形成了人工林,但很快发现病虫害发病率很高。当初选择树种时没有遵循生态工程的 原理,病虫害发生率高的主要原因是 。
三、综合检测反馈
1.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。下列叙述错误的是 ( )
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次生演替
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间接价值
2.某生态修复示范区40年来栽植乔木700多万株,灌木5万亩,优良牧草5 000亩,区域内植被覆盖率78%,森林覆盖率达到41%,动植物种类由原来的20余种增加到600余种,动植物生物链、生物种群得到有效恢复,使死寂的沙海重现绿色韵律,用辛勤与汗水书写“沙漠变绿洲”奇迹。下列叙述错误的是 ( )
A.选择栽种的植物多为当地优良品种,遵循生态工程的协调原理
B.生态修复后生物多样性增加,使生态系统的营养结构复杂化
C.生态修复后的示范区有利于实现物质和能量的循环利用
D.植被种类繁多为多种动物的生存提供了必要的食物条件和栖息空间
3.某湿地公园利用河滩改造而成,在不同区域原有植被基础上种植了各种草本植物、灌木、乔木,吸引了大量鸟类。不仅改善了当地的生态环境,也为市民和游客提供了休闲娱乐的场所。下列相关叙述正确的是( )
A.易地保护可对该湿地公园原有的鸟类提供最有效的保护
B.市民和游客减小生态足迹,不会降低对生态环境的影响
C.湿地公园建设考虑了整体、协调和循环等生态学原理
D.该湿地公园不仅能蓄洪防旱,又能为市民和游客提供休闲娱乐场所,体现了该湿地公园的间接价值
4.某湖泊因污水排入导致水质恶化。研究者在博斯腾湖西岸建立了人工湿地接纳污水,并对人工湿地的作用效果进行定量评估。
(1)人工湿地建设者因地制宜,以当地具有过滤和吸附能力的黏性土壤为基质,引种本地芦苇和菖蒲等,主要体现了生态工程的 原理。
(2)在人工湿地的进、出水口设置采样点对水质进行检测,结果如图1,表明人工湿地可以有效净化流入污水的水质。图中去除率的计算方法是 ,其中人工湿地对N、P的去除率最大值在7月,
可能的原因是
。
(3)进一步研究人工湿地对土壤养分的影响。在湿地内、外分别布设5个采样点,在采样点的0~60 cm土壤深度范围内,每隔10 cm采集一份样品,测定土壤有机质含量如图2。共采集和统计了 份土壤样品,结果说明 。
(4)目前人工湿地仍面临一些问题,如水分蒸发量大导致的盐分积累、外来物种入侵、经济效益低下等,要解决这些问题,可采取的措施包括 (多选)。
A.引入当地经济型盐生植物,并定期收割
B.建立鱼—植物共生系统,养殖耐盐鱼类
C.建立入侵物种预警系统,及时清除入侵物种
D.去除非优势植物,大量种植当地优势植物
课下请完成课时跟踪检测(十五)
第3节 生态工程
第1课时 生态工程的基本原理
[学案设计]
(一)1.生态学和系统学 分析、设计和调控 已被破坏的生态环境 生产力 生态环境 人类社会与自然环境 2.生态学 经济效益 3.可持续
(二)1.自组织 自我调节 2.(1)生物组分 有效选择生物组分并合理布设 互利共存 (2)物质迁移与转化 物质迁移 转化率 废物 (3)环境 生物 失衡和破坏 (4)比例 有序的结构 改善系统功能 经济和社会 生活
[情境探究思考]
(1)提示:甲图所示是一个生态系统。生产者是作物,消费者是牲畜和人,分解者是土壤中的微生物等。
(2)提示:循环原理。该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留都能返回到土壤里,通过分解者的分解作用再供作物利用。
(3)提示:不对。该设计提高了能量利用率,而不是提高了能量传递效率。
(4)提示:乙图主要体现了整体原理。
[典例] 选B “砍树经济”和“禁伐令”分别体现了人类活动的影响与自然演替的方向相反和相同,A错误;“砍树经济”会造成林木大面积退化,因而生态系统中物种丰富度下降,营养结构变得简单,自我调节能力下降,B正确;“禁伐令”通过减少森林砍伐,可增加二氧化碳吸收,减少二氧化碳的释放,减缓全球变暖的速度。同时,森林的保护也有助于维持水源涵养、土壤保持和防洪等生态系统服务,从而减少人类活动对自然环境的影响,即减少生态足迹,C错误;实施“禁伐令”的同时引导农户种植经济作物,提高经济效益的同时兼顾了社会、自然发展,主要体现了生态工程建设的整体原理,D错误。
[迁移训练]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
2.选B 生态工程是指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,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。故选B。
3.选C 为加快太湖生态系统的修复,可适量引进适应能力强的当地物种,若引入大量外地物种,可能导致外来物种入侵,A错误;号召渔民停止捕鱼的同时还要考虑渔民的生活问题,体现了整体原理,B错误;定期收割过量繁殖的沉水植物和浮水植物,防止因植物大量死亡导致分解者数量大量增加,大量消耗水中的溶解氧,而导致水体缺氧,C正确;以降低水体污染物和增加溶氧量的方式改善太湖生物生存环境,提高生态系统的自我调节能力,体现了自生原理,D错误。
4.选C 台田由盐碱地泥土堆成,雨水冲刷可淋失部分盐分,降低无机盐含量,适于种植作物,A正确;“上粮下藕”通过分层利用空间和资源(如光能、土壤养分),提高资源利用率,增加经济效益,B正确;田间害虫被鸭、鹅摄食,能量以有机物形式传递至鸭、鹅体内,但能量流动是单向的,无法循环,C错误;该模式统筹协调生产、环境、经济等因素,体现生态工程“整体原理”(系统各组分协调统一),D正确。
随堂小结
二、融通科学思维
1.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
2.种植的树种不能适应当地干旱贫瘠的环境
3.自生 人工林营养结构单一,自我调节能力较弱
三、综合检测反馈
1.选B 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,A正确;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正确;间接价值是指对生态系统起到的调节功能,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正确。
2.选C 栽种的植物多为当地优良品种,遵循协调原理,A正确;生态修复后生物多样性增加,生物之间的食物关系变得复杂,即生态系统的营养结构复杂化,B正确;能量不能循环利用,C错误;植被种类繁多为多种动物的生存提供了必要的食物条件和栖息空间,D正确。
3.选C 就地保护可对该湿地公园原有的鸟类提供最有效的保护,A错误;市民和游客减小生态足迹,可以降低对生态环境的影响,B错误;湿地公园属于生态工程建设,因此湿地公园建设考虑了整体、协调、循环和自生等生态学原理,C正确;该湿地公园能蓄洪防旱体现了间接价值,为市民和游客提供休闲娱乐场所体现了直接价值,D错误。
4.解析:(1)人工湿地建设者因地制宜,以当地具有过滤和吸附能力的黏性土壤为基质,引种本地芦苇和菖蒲等,主要体现了生态工程的协调原理。
(2)图中去除率的计算方法是(进水的N或P浓度-出水的N或P浓度)/进水的N或P浓度×100%;7月湿地内植物生长旺盛,发达的根系增强了对N、P的吸收;微生物的繁殖和活性也有所提高,分解有机污染物速率提升,因此人工湿地对N、P的去除率最大值在7月。
(3)在人工湿地内、外分别布设5个采样点,共10个采样点,在采样点的0~60 cm土壤深度范围内,每隔10 cm采集一份样品,因此1个采样点可以采集6份土壤样品,因此共采集和统计了6×10=60(份)土壤样品;结合图示可知,不同深度下,人工湿地内的有机质均多于人工湿地外,说明在不同土壤深度,人工湿地均可以显著提高土壤养分。
(4)引入当地经济型盐生植物,可吸收大量盐分,定期收割,减少盐分积累,A正确;建立鱼—植物共生系统,养殖耐盐鱼类,可以提高经济效益,B正确;建立入侵物种预警系统,及时清除入侵物种,改善营养结构,避免生态入侵,C正确;去除非优势植物,大量种植当地优势植物,会使营养结构变简单,不利于生态系统的自我调节,D错误。
答案:(1)协调 (2)(进水的N或P浓度-出水的N或P浓度)/进水的N或P浓度×100% 7月湿地内植物生长旺盛,发达的根系增强了对N、P的吸收;微生物的繁殖和活性也有所提高,分解有机污染物速率提升 (3)60 在不同土壤深度,人工湿地均可以显著提高土壤养分 (4)ABC
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