4.3.1 生态工程课件-2026-2027学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件聚焦生态工程的基本原理，通过“问题探讨”中奥林匹克森林公园从村落农田转变的案例，对比自然演替与人工造林的差异，引出生态工程的背景、概念及目的，构建从现象到原理的学习脉络，辅以思考问题和实例分析作为学习支架。 其亮点在于融合生命观念与科学思维，以桑基鱼塘、无废弃物农业等实例分析自生、循环等原理，采用案例驱动和问题链设计。课堂小结通过核心关键词与实例连接强化记忆，助力学生理解生态工程与实际的联系，培养科学思维，也为教师提供结构清晰的教学素材，提升教学效率。

第四章 人与环境 第3节 生态工程的基本原理 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 1 问题探讨 普通村落和农田 奥林匹克森林公园 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。短短几年，普通的村落和农田就脱胎换骨般地转变为令人赞叹的森林公园。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。它这个例子是生态工程的生动缩影。 2 问题探讨 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？ 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。 奥林匹克森林公园俯瞰 3 一、关注生态工程建设 1.实施生态工程的背景 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 与 1协调发展 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 4 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。 2.生态工程的概念: 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。 是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。 3.生态工程建设的目的: 4.生态工程的优点: 二、生态工程所遵循的基本原理 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 整体 循环 自生 协调 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。 7 1.自生 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 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 如何应用呢？ 8 ①在生态工程中有效选择生物组分并合理布设(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条件； 例如，在湿地修复过程中，应该选择污染物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。 （3）设计要求 9 ②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。 例如，在湿地生态工程中,通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质, 降低水体污染物, 增加水体溶氧量,可以改善水生生物的生存环境, 从而有利于生态系统的自生。 以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质 （4）应用实例：太阳能水生态修复系统 10 【思考1】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。 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系 【思考2】使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？ 指在生态工程中_____________________________，既保证____________________，也保_________ ___________ 促进系统的物质迁移与转化 各个环节物质迁移顺畅 主要物质或元素的转化率高 (1)概念: (3)设计要求: 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”的生产。 （2）理论基础: 生态系统的物质循环功能 2.循环 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（ ） × 12 “无废弃物农业”物质循环再生示意图 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 (4)应用实例: 无废弃物农业 13 （1）概念: 在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。 （3）设计要求: ① 考虑生物要适应环境 ② 考虑环境容纳量 例如：只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城” （2）理论基础: 生物与生物、 生物与环境的协调与适应 3.协调 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)。 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 15 整体原理 社会-经济-自然是一个复合系统 生态系统是一 个有机的整体 系统的整体功能 大于 各成分功能之和 需要遵循 4.整体 系统建设以________为指导，不仅考虑______生态系统的规律，更要考虑_____和_____等系统的影响力。 (1)概念： 整体观 自然 经济 社会 (2)理论基础： 16 （3）设计要求: ①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。 ②更要考虑经济和社会等系统的影响力 人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。 社会—经济—自然复合系统 （4）实例：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。 如粮食、烧柴以及收入等问题。 往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐。 因此只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。 （5）意义: 只有应用整体性原理，才能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。 原理 核心关键词 分析角度 自生 生物多样性、自我调节能力（创造有利条件） 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 从生态系统物质循环考虑，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(环境容纳量) 外来物种入侵、大量种植单一树种，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 优化结构改善系统功能 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) 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、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。 【练一练】将下列实例与所体现的生态学原理连接起来： 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 【检测】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理 21 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 22 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？ 23 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 课堂小结 目的 生态工程 原理 概念 优点 达到经济效益和生态效益的同步发展 生物多样性、创造利于生物的条件 废物利用，充分利用分解者 生物与环境的适应、考虑环境容纳量 少消耗、多效益、可持续！ 自生 循环 协调 整体 社会-经济-自然协调统一、优化结构改善系统功能(整体功能大于部分之和) 25 $