【生物】生態(tài)工程課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

.通過學(xué)習(xí)生態(tài)工程相關(guān)概念,建立生命觀念。

—生命觀念.運(yùn)用生態(tài)工程原理分析生態(tài)環(huán)境及解決對策，達(dá)到資源多層次和循環(huán)利用的目的，使特定區(qū)域中的人和自然環(huán)境均受益?！茖W(xué)思維第四章

人與環(huán)境“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物質(zhì)循環(huán)再生示意圖

第3節(jié)生態(tài)工程一生態(tài)工程的基本原理潘安湖國家濕地公園1.農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？

棄耕的農(nóng)田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經(jīng)過數(shù)十年甚至更長的時(shí)間，而利用生態(tài)工程原理進(jìn)行人工造林，可以縮短建設(shè)周期，在較短時(shí)間內(nèi)獲得生態(tài)效益。在2008年北京奧運(yùn)會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)?！ぁぁ栴}探討討論:奧林匹克森林公園俯瞰建設(shè)中建成后2.為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開工呢？···問題探討討論:在2008年北京奧運(yùn)會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。

建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開工前做好整體設(shè)計(jì)可以保證工程建設(shè)的合理性與可實(shí)施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護(hù)成本，避免不必要的浪費(fèi)，提高生態(tài)效益。奧林匹克森林公園俯瞰建設(shè)中建成后3.公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統(tǒng)呢？奧林匹克森林公園俯瞰···問題探討在2008年北京奧運(yùn)會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。討論:

生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。

自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會減少人力和物力的投入。建設(shè)中建成后1.實(shí)施生態(tài)工程的背景一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)石油農(nóng)業(yè)人口增長人類活動全球生態(tài)環(huán)境危機(jī)人類可持續(xù)發(fā)展受到影響解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)調(diào)生態(tài)工程導(dǎo)致導(dǎo)致需要需要是指人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)（工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)）等學(xué)科的基本原理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行了修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過程。4.生態(tài)工程的優(yōu)勢：與傳統(tǒng)的過程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。3.生態(tài)工程的目的：遵循生態(tài)學(xué)原理，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。操作手段理論基礎(chǔ)2.生態(tài)工程的概念：一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的自組織、自我調(diào)節(jié)功能為基礎(chǔ)，遵循著整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等生態(tài)學(xué)基本原理。生態(tài)工程所遵循的基本原理整體循環(huán)自生協(xié)調(diào)二、生態(tài)工程所遵循的基本原理核心由生物組分而產(chǎn)生的自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持就是系統(tǒng)的自生。（2）自生功能的理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

（生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力）1.自生：（1）概念：①個(gè)體水平：生物能夠進(jìn)行新陳代謝、再生更新等；②系統(tǒng)水平：生物之間通過各種相互作用（特別是種間關(guān)系）進(jìn)行自組織，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，形成有序的整體。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理①需要有效選擇生物組分并合理布設(shè),提高生物多樣性程度，利用種群

之間互利共存關(guān)系，構(gòu)建復(fù)合的群落。（3）遵循自生原理的具體做法有效選擇生物組分并合理布局一般應(yīng)盡量提高生物多樣性程度。1.自生：二、生態(tài)工程所遵循的基本原理選擇污染物凈化能力較強(qiáng)的多種水生植物。考慮這些植物各自生態(tài)位差異，以及它們之間的種間關(guān)系，通過合理的人工設(shè)計(jì)，使這些物種形成互利共存的關(guān)系。這是系統(tǒng)或功能能否形成自組織能力的基礎(chǔ)條件。例如：濕地修復(fù)注意考慮生物之間生態(tài)位的差異，以及它們之間的種間關(guān)系思考1：為什么提高生物多樣性程度，有助于生態(tài)系統(tǒng)維持自

生能力？思考2：使物種之間形成互利共存的關(guān)系應(yīng)考慮哪些因素？提高生物多樣性程度，利用種群之間互利共存的關(guān)系，構(gòu)建復(fù)合群落，這樣即使某個(gè)種群消亡，其他種群也能彌補(bǔ)上來②要創(chuàng)造有益于生物組分的生長、發(fā)育、繁殖，以及它們形成互利共

存關(guān)系的條件（3）遵循自生原理的具體做法1.自生：二、生態(tài)工程所遵循的基本原理移除湖泊、河流中富營養(yǎng)化沉積物和有毒物質(zhì)降低水體污染增加水體溶氧量改善水生生物生存環(huán)境有利于生態(tài)系統(tǒng)的自生①需要有效選擇生物組分并合理布設(shè),提高生物多樣性程度，利用種群

之間互利共存關(guān)系，構(gòu)建復(fù)合的群落。例如：是指在生態(tài)工程中促進(jìn)系統(tǒng)的物質(zhì)遷移與轉(zhuǎn)化，既保證各個(gè)環(huán)節(jié)的物質(zhì)遷移順暢，也保證主要物質(zhì)或元素的轉(zhuǎn)化率較高。（2）理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能。（4）遵循循環(huán)原理優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的多級循環(huán)利用，廢棄物資源化，減少污染。（3）遵循循環(huán)原理的具體做法：通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生.(5)實(shí)例：“無廢棄物農(nóng)業(yè)”2.循環(huán)：（1）概念：二、生態(tài)工程所遵循的基本原理沉降物(雨、雪等)牲畜牲畜糞便土壤作物人類食品人無廢棄物農(nóng)業(yè)物質(zhì)循環(huán)再生圖解(5)實(shí)例：“無廢棄物農(nóng)業(yè)”優(yōu)點(diǎn)：保證了土壤的肥力，改善了土壤結(jié)構(gòu)，培育了土壤微生物，實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。養(yǎng)分吸收飼料與墊料作物殘留人糞尿人類食品

認(rèn)同。歷史上美索不達(dá)米亞、小亞細(xì)亞等地居民毀林造田，使那里成為不毛之地，而中華文明在“天人合一”“道法自然”等生態(tài)智慧和“仁民愛物”“民胞物與”等生態(tài)倫理的指導(dǎo)下，生生不息、源遠(yuǎn)流長。有人說，過度從土地索取導(dǎo)致土地退化，是有些古文明中斷的一個(gè)重要原因，我國幾千年的農(nóng)業(yè)發(fā)展沒有出現(xiàn)這一問題，這是中華文明數(shù)千年延續(xù)不斷的條件之一。你認(rèn)同這一觀點(diǎn)嗎？請查找資料，對這一觀點(diǎn)作出評析。3.協(xié)調(diào)：（2）遵循該原理的具體做法：①生物與環(huán)境、生物與生物之間要協(xié)調(diào)與適應(yīng)②考慮環(huán)境容納量（3）實(shí)例：*生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力的限度，否則會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。①只適宜種植灌木和草本的西北建造防護(hù)林被硬性規(guī)定種植楊樹，導(dǎo)致一些地區(qū)種植的防護(hù)林成了“灰色長城”；（1）概念：在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)也是需要考慮的問題。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理②過度放牧導(dǎo)致草場退化③水體富營養(yǎng)化適應(yīng)平衡海棠與柏樹種植患蘋果銹病橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳我國西部地區(qū)缺雨干旱，土壤較為貧瘠，應(yīng)該選擇適合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件的樹種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等。在西北地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載力。從協(xié)調(diào)原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)，應(yīng)選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？（2）遵循該原理的具體做法：二、生態(tài)工程的基本原理（3）實(shí)例：在進(jìn)行林業(yè)建設(shè)時(shí)，一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面一定要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題。系統(tǒng)建設(shè)以整體觀為指導(dǎo)，進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不僅考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。4.整體：（1）概念：（4）意義：只有應(yīng)用整體性原理,才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系,保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。①遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤煌M分之間應(yīng)構(gòu)成有序的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的；②進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力如何區(qū)分生態(tài)工程的基本原理四大原理明清時(shí)期，我國南方長江三角洲、珠江三角洲低洼內(nèi)澇積水地或河網(wǎng)發(fā)達(dá)地區(qū)的先民們，就探索出一種?；~塘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式:陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑。這樣可以將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結(jié)合起來，把原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機(jī)地整合在一起。根據(jù)同樣的原理，甘蔗種植也可以與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結(jié)合(下圖)。分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用1.畫出食物鏈桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人雖然用蠶沙喂魚，但池塘中還可能存在如下食物鏈：浮游植物→魚浮游植物→浮游動物→魚桑基魚塘模式:人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。做到蠶糞養(yǎng)魚,魚糞肥塘,塘泥肥田、肥桑,從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收。思考·討論桑葉魚塘甘蔗糖渣糖蠶蠶蛹絲桑樹塘泥塘泥蠶排泄物魚塘魚塘

（1）?；~塘中的生物組分通過合理布設(shè)，互利共存，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，形成了可以自我維持的有序的整體。（2）“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培?！边@樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式維持著高效的物質(zhì)循環(huán)。（3）桑和甘蔗適應(yīng)我國南方溫暖濕潤的氣候；四大家魚混養(yǎng)充分利用了群落的空間結(jié)構(gòu)；桑葉飼蠶，利用了種間關(guān)系，但養(yǎng)殖的蠶的數(shù)量沒有多到危及桑的存活。2、?；~塘應(yīng)用了生態(tài)工程的那些基本原理？主要為自生原理主要為循環(huán)原理主要為協(xié)調(diào)原理（4）?；~塘在設(shè)計(jì)時(shí)，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當(dāng)，結(jié)構(gòu)有序，形成了一個(gè)不可分割的整體；?；~塘將原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經(jīng)營，為農(nóng)民創(chuàng)造收入，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的“社會一經(jīng)濟(jì)一自然復(fù)合系統(tǒng)”。主要為整體原理分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用思考·討論3.當(dāng)桑葉價(jià)格高，賣桑葉比賣魚更合算時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會將蠶沙用作桑樹的肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學(xué)、工程學(xué)原理，還需要關(guān)注什么？還需關(guān)注經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，要達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。桑葉魚塘甘蔗糖渣糖蠶蠶蛹絲桑樹塘泥塘泥蠶排泄物魚塘魚塘分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用思考·討論明清時(shí)期，我國南方長江三角洲、珠江三角洲低洼內(nèi)澇積水地或河網(wǎng)發(fā)達(dá)地區(qū)的先民們，就探索出一種?；~塘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式:陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑。這樣可以將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結(jié)合起來，把原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機(jī)地整合在一起。根據(jù)同樣的原理，甘蔗種植也可以與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結(jié)合(下圖)。小結(jié):生態(tài)工程的基本原理課堂練習(xí)1.下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是（）A.生態(tài)工程可對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建B.“退耕還林”“退耕還草”屬于生態(tài)工程建設(shè)的內(nèi)容C.生態(tài)工程應(yīng)遵循“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生”的原理D.實(shí)施生態(tài)工程建設(shè)的目的就是保護(hù)環(huán)境2.我國南方?；~塘是將低洼稻田挖深做塘，塘內(nèi)養(yǎng)魚，塘基上種桑，用桑養(yǎng)蠶，蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶三豐收，大大提高了系統(tǒng)生產(chǎn)力。這種模式主要應(yīng)用了生態(tài)工程所遵循的哪個(gè)原理()A.整體原理B.循環(huán)原理C.自生原理D.協(xié)調(diào)原理DA3.寫出下列例子主要涉及到的生態(tài)工程原理①沼氣池——遵循了_____原理；②在人工林增加植被層次——遵循了_____原理；③“落紅不是無情物，化作春泥更護(hù)花”——體現(xiàn)了______原理；④前面造林，后面砍樹——違背了_____原理；⑤草原確定載畜量，不能過度放牧——遵循______原理；⑥濕地破壞——違背了______原理；⑦減少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理；⑧引入物種時(shí)考慮是否適應(yīng)環(huán)境——遵循______原理；⑨引入水葫蘆泛濫，導(dǎo)致多數(shù)生物死亡——違背了_____原理和_____原理。循環(huán)自生循環(huán)整體協(xié)調(diào)自生自生協(xié)調(diào)自生協(xié)調(diào)課堂練習(xí)4.下圖是某生態(tài)農(nóng)場以沼氣為紐帶，聯(lián)動農(nóng)作物種植、蚯蚓養(yǎng)殖、養(yǎng)魚、養(yǎng)雞、養(yǎng)鴨等產(chǎn)業(yè)的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：（1）該生態(tài)農(nóng)場實(shí)現(xiàn)了生活垃圾、動物糞便、沼渣和沼液的充分利用，利用了生態(tài)學(xué)的_____原理。（2）養(yǎng)魚場的池塘不用換水，池底干干凈凈，每天只需補(bǔ)充蒸發(fā)水，所有生物正常生存，說明該池塘具有___________能力。（3）該生態(tài)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，具有明顯的優(yōu)勢是______________、_____________。循環(huán)自我調(diào)節(jié)減少污染廢物資源化課堂練習(xí)一、概念檢測1.生態(tài)工程遵循整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等基本原理。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）依據(jù)生態(tài)工程的循環(huán)原理,應(yīng)該對垃圾進(jìn)行焚燒處理。