5.1生態(tài)工程的基本原理課件(新人教版選修3)

1、5.1生態(tài)工程的基本原理專(zhuān)題生態(tài)工程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能、知識(shí)與技能(1).簡(jiǎn)述生態(tài)工程的概念，關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)。(2).簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理，舉例說(shuō)出各原理的內(nèi)容。(3).嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及解決對(duì)策。2、過(guò)程與方法、過(guò)程與方法（1）運(yùn)用所學(xué)的生態(tài)工程原理，結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)發(fā)展?fàn)顩r研究當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)工程的建設(shè)方向和途徑。（2）分析并評(píng)價(jià)生態(tài)工程的實(shí)例，運(yùn)用生態(tài)工程原理嘗試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的生態(tài)工程 3、情感、態(tài)度和價(jià)值觀、情感、態(tài)度和價(jià)值觀關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)、初步形成物質(zhì)循環(huán)利用、協(xié)調(diào)與平衡、多樣性、局部與整體相統(tǒng)一的觀點(diǎn)，樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念。、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)重點(diǎn)生態(tài)工程的基

2、本原理。、教學(xué)難點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)生態(tài)工程的系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理。 生態(tài)工程的興起生態(tài)工程的興起“可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)涵的內(nèi)涵: (sustainabledevelopment) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅要滿(mǎn)足當(dāng)代人的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅要滿(mǎn)足當(dāng)代人的需要需要,還要不危害后代人發(fā)展能力。還要不危害后代人發(fā)展能力。美國(guó)生態(tài)學(xué)家美國(guó)生態(tài)學(xué)家h.t.h.t.奧德姆于奧德姆于19621962年首先提出年首先提出“生態(tài)工程生態(tài)工程”概念：概念：“a branch of engineering and field of science in which solutions to societys environmental p

3、roblems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary (overhead).”即以從自然系統(tǒng)獲得的技術(shù)為基礎(chǔ)，解決人類(lèi)即以從自然系統(tǒng)獲得的技術(shù)為基礎(chǔ)，解決人類(lèi)社會(huì)環(huán)境問(wèn)題的一門(mén)工程分支科學(xué)，它所需的社會(huì)環(huán)境問(wèn)題的一門(mén)工程分支科學(xué)，它所需的人類(lèi)工程技術(shù)僅僅起輔助作用，而不是起主要人類(lèi)工程技術(shù)僅僅起輔助作用，而不是起主要作用；或作用；或“人類(lèi)

4、應(yīng)用主要來(lái)自自然的能源作為人類(lèi)應(yīng)用主要來(lái)自自然的能源作為輔助能對(duì)環(huán)境的控制輔助能對(duì)環(huán)境的控制”；或；或“對(duì)自然的管理就對(duì)自然的管理就是生態(tài)工程，更好的措施是與自然結(jié)成伙伴關(guān)是生態(tài)工程，更好的措施是與自然結(jié)成伙伴關(guān)系系”。h.t.奧德姆的學(xué)生米奇（w.j.mitsch）繼承其思想，于1989年編了世界上第一本生態(tài)工程專(zhuān)著（ecological engineering: an introduction to ecotechnology），并于1992年主編創(chuàng)辦了生態(tài)工程雜志。他對(duì)生態(tài)工程的定義是：ecological engineering has been defined as the desi

5、gn of ecosystems for the mutual benefit of humans and nature. 即生態(tài)工程是為了人類(lèi)和自然的相互利益而進(jìn)行的一種生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 我國(guó)著名生態(tài)學(xué)家馬世駿先生我國(guó)著名生態(tài)學(xué)家馬世駿先生19791979年首先倡導(dǎo)生態(tài)工程。他對(duì)生態(tài)工程年首先倡導(dǎo)生態(tài)工程。他對(duì)生態(tài)工程下的定義是：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系下的定義是：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生的原理、統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生的原理、結(jié)合系統(tǒng)工程的最優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的結(jié)合系統(tǒng)工程的最優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。生態(tài)工程的目標(biāo)就是在

6、促進(jìn)自然界良生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。它可以是縱益與生態(tài)效益同步發(fā)展。它可以是縱向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為由幾個(gè)向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為由幾個(gè)縱向工藝鏈索橫連而成的網(wǎng)狀工程系縱向工藝鏈索橫連而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)。統(tǒng)。 人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)的人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)的基本原理和方法，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基本原理和方法，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境

7、污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的式進(jìn)行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)和自生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。然環(huán)境的和諧發(fā)展。 生態(tài)工程的概念生態(tài)工程的概念（一）關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)（一）關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)資料分析一：資料分析一：1.導(dǎo)致導(dǎo)致1998年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？根本原因根本原因：長(zhǎng)江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)：長(zhǎng)江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄河道；中游圍湖造田、

8、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因直接原因：1998年度的罕見(jiàn)降雨。但這也與年度的罕見(jiàn)降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。氣候異常有關(guān)。解決長(zhǎng)江洪水泛濫的措施有：解決長(zhǎng)江洪水泛濫的措施有：以生物措施為主，以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。和改革不合理耕作方式等。在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，要考慮到怎樣解決農(nóng)在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，要考慮到怎樣解決農(nóng)村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來(lái)村（尤其是湖區(qū)

9、或山區(qū)的遷出人員）的能源來(lái)源問(wèn)題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。源問(wèn)題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問(wèn)題？什么問(wèn)題？傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒(méi)有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保護(hù)，沒(méi)有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)?！笆娃r(nóng)業(yè)石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾?lài)性而得名。方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾?lài)性而得名。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過(guò)程，變成了簡(jiǎn)它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生

10、物過(guò)程，變成了簡(jiǎn)單的機(jī)械過(guò)程和化學(xué)過(guò)程。由于其投入高，產(chǎn)單的機(jī)械過(guò)程和化學(xué)過(guò)程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對(duì)糧食安全保障和提高人民生活水平出也高，對(duì)糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的廢棄物廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問(wèn)題嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問(wèn)題。1.你對(duì)你對(duì)“石油農(nóng)業(yè)石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？是如何理解的？資料分析二：資料分析二： 對(duì)環(huán)境造成危害的污染物，采用對(duì)環(huán)

11、境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費(fèi)。例如，對(duì)廢污水減少了資源的浪費(fèi)。例如，對(duì)廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用。因此說(shuō)污染物是放錯(cuò)行回收再利用。因此說(shuō)污染物是放錯(cuò)了地方?jīng)]有被利用的資源。了地方?jīng)]有被利用的資源。3.3.如何理解如何理解“污染物是放錯(cuò)地方的資源污染物是放錯(cuò)地方的資源”這句話(huà)？這句話(huà)？ 在不同的國(guó)家有不同的改進(jìn)措施。在不同的國(guó)家有不同的改進(jìn)

12、措施。例如，在我國(guó)，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)例如，在我國(guó)，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實(shí)施的具體措施包括：可展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實(shí)施的具體措施包括：可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機(jī)肥，提低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機(jī)肥，提高作物對(duì)水、肥等資源的利用效率，對(duì)高作物對(duì)水、肥等資源的利用效率，對(duì)作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)利用，等等。一方面要不斷物質(zhì)的多級(jí)利用，等等。一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)社會(huì)的可農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的

13、污染，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。持續(xù)發(fā)展。4.4.石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？關(guān)于關(guān)于生態(tài)經(jīng)濟(jì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)：（二）生態(tài)工程所遵循的基本原理（二）生態(tài)工程所遵循的基本原理1 1、物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)是我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。早和最生動(dòng)的一種模式。2 2、物種多樣性原理、物種多樣性原理物種越豐富，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高物種越豐富，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高資料分析討論：資料分析討論：1.1.為什么樟子松林的松毛蟲(chóng)會(huì)肆虐，幾十億為什么樟子松林

14、的松毛蟲(chóng)會(huì)肆虐，幾十億株楊樹(shù)會(huì)毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)株楊樹(shù)會(huì)毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？ 純樟子松林、楊樹(shù)林的生物多樣性純樟子松林、楊樹(shù)林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲(chóng)、天低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲(chóng)、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來(lái)源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹(shù)供了豐富的食物來(lái)源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹(shù)林的毀壞。林的毀壞。 珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空

15、間位和資源位，因而充分利用了珊瑚空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。用而很少流出系統(tǒng)外。2.2.從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？素嗎？ 只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且生物多樣性的破壞有人為因素，

16、而且往往作用巨大。往往作用巨大。資料分析：資料分析：1 1、從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些樹(shù)種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)擇哪些樹(shù)種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問(wèn)題？殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問(wèn)題？幾種西北地區(qū)特別適宜樹(shù)種的介紹幾種西北地區(qū)特別適宜樹(shù)種的介紹（1）沙棘，俗稱(chēng)）沙棘，俗稱(chēng)“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑黑刺刺（2）山杏，主要指西伯利亞杏，）山杏，主要指西伯利亞杏， （3）刺槐，）刺槐，（4）錦雞兒（又稱(chēng)擰條），）錦雞兒（又稱(chēng)擰條）， （5）杜梨）杜梨 （6）沙

17、棗）沙棗 （7）合歡）合歡 （8）臭椿）臭椿 西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過(guò)草地的承載量。針數(shù)量不能超過(guò)草地的承載量。針對(duì)公共草地的過(guò)度放牧問(wèn)題，應(yīng)對(duì)公共草地的過(guò)度放牧問(wèn)題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過(guò)度放牧現(xiàn)象；理積極性，減少過(guò)度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。4 4、整體性原理整體性原理整體指社會(huì)整體指社會(huì)- -經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)- -自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)例：林業(yè)工程例：林業(yè)工程建設(shè)中的問(wèn)題建設(shè)中的問(wèn)題一方面號(hào)召農(nóng)民種樹(shù)

18、，另一方面號(hào)召農(nóng)民種樹(shù)，另一方面要考慮農(nóng)民的生活一方面要考慮農(nóng)民的生活問(wèn)題問(wèn)題5 5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理（1 1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理運(yùn)用：改善和優(yōu)運(yùn)用：改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)例：?；~(yú)塘模式例：?；~(yú)塘模式（2）系統(tǒng)整體性原理）系統(tǒng)整體性原理豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？ 思考與探究：思考與探究：3.?；~(yú)塘分布在我國(guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角?；~(yú)塘分布在我國(guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。試分析?；~(yú)塘的物質(zhì)和能交換型生態(tài)工程。試分析?；~(yú)塘的物質(zhì)和能量流動(dòng)途徑。量流動(dòng)途徑。 桑基魚(yú)塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互?；~(yú)塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過(guò)聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過(guò)程