生態(tài)工程（教學(xué)課件）高二生物（人教版2019選擇性必修2）

4.3生態(tài)工程第四章人與環(huán)境天地與我并生，而萬(wàn)物與我為一。

——莊子我們不是繼承父輩的地球，而是借用了兒孫的地球。——布朗問(wèn)題探討在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的籌辦過(guò)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(lái)主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開(kāi)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(yíng)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)。問(wèn)題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？可以縮短建設(shè)周期，在較短時(shí)間內(nèi)獲得生態(tài)效益。問(wèn)題探討在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的籌辦過(guò)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(lái)主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開(kāi)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(yíng)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)。問(wèn)題2：為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開(kāi)工呢？問(wèn)題3：公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營(yíng)造近自然林系統(tǒng)呢？

對(duì)森林公園先進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、公園建設(shè)要充分利用原有的地貌和植被營(yíng)造近自然林系統(tǒng)都利用了生態(tài)工程的基本原理。4自學(xué)指導(dǎo)一一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)閱讀課本p98—100，并思考完成以下問(wèn)題：1.生態(tài)工程的概念、原因、目的、優(yōu)點(diǎn)？2.生態(tài)工程的基本原理及內(nèi)容、實(shí)施措施？5一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1.生態(tài)工程提出的背景生態(tài)工程是可持續(xù)發(fā)展的重要手段。人口增長(zhǎng)人類(lèi)活動(dòng)全球生態(tài)環(huán)境危機(jī)導(dǎo)致人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展受到影響需要解決環(huán)境與經(jīng)濟(jì)與協(xié)調(diào)發(fā)展需要生態(tài)工程①毀林種地;②圍湖造田;③大量使用化肥、農(nóng)藥等;④工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。6一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)2.概念:指的是人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，對(duì)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(lèi)社會(huì)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(guò)程。3.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。4.特點(diǎn)：少消耗、多效益、可持續(xù)。7二、生態(tài)工程所遵循的基本原理生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的_______、_________功能為基礎(chǔ),

遵循_____、_____、_____、_____等生態(tài)學(xué)基本原理。自組織自我調(diào)節(jié)自生循環(huán)協(xié)調(diào)整體自生整體協(xié)調(diào)循環(huán)8二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.自生（1）概念

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。自生自組織自我優(yōu)化自我更新和維持自我調(diào)節(jié)9二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（2）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(guò)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。10二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（3）實(shí)施措施：①有效選擇生物組分并合理布設(shè)。適當(dāng)提高生物多樣性例如，在濕地修復(fù)過(guò)程中：a.應(yīng)選擇凈化能力較強(qiáng)的多種水生植物b.考慮這些植物各自的生態(tài)位差異c.考慮這些植物各自的種間關(guān)系d.通過(guò)合理的人工設(shè)計(jì)，使得這些物種形成互利共存的關(guān)系11二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（3）實(shí)施措施：②要?jiǎng)?chuàng)造有益于生物組分的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖，以及它們形成互利共存關(guān)系的條件。如濕地生態(tài)工程中，移除水體中富營(yíng)養(yǎng)化沉積物和有毒物質(zhì)、增加水體溶氧量以太陽(yáng)能為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)水質(zhì)循環(huán)，進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，改善水質(zhì)12二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2.循環(huán)（1）概念在生態(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)化效率高。物質(zhì)儲(chǔ)存空間的改變物質(zhì)存在形式的改變（2）理論基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能（3）實(shí)施措施通過(guò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一個(gè)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。（4）優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用，廢棄物資源化，減少污染13二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（5）實(shí)例“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”物質(zhì)循環(huán)再生示意圖我國(guó)古代先民依靠“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”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，因此，幾千年來(lái)，土地一直維持著生產(chǎn)能力。無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)14二、生態(tài)工程所遵循的基本原理旁欄思考題：有人說(shuō)，過(guò)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(guó)幾千年的農(nóng)業(yè)發(fā)展沒(méi)有出現(xiàn)這一問(wèn)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(qǐng)查找資料，對(duì)這一觀點(diǎn)作出評(píng)析。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(ài)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(zhǎng)。15二、生態(tài)工程所遵循的基本原理3.協(xié)調(diào)（1）概念在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，需要考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)的問(wèn)題。（2）理論基礎(chǔ)生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與平衡（3）實(shí)施措施①生物與環(huán)境、生物與生物之間要協(xié)調(diào)與適應(yīng)我國(guó)西北地區(qū)一些地區(qū)年降水量小于450mm，只適宜種植灌木和草本植物，但曾被硬性規(guī)定種植喬木類(lèi)楊樹(shù)。導(dǎo)致一些地區(qū)種植的防護(hù)林成了殘敗的“灰色長(zhǎng)城”。16二、生態(tài)工程所遵循的基本原理②需要考慮環(huán)境容納量。如果生物的數(shù)量超過(guò)了環(huán)境承載力的限度，就會(huì)引起系統(tǒng)的失衡和破壞。如果放養(yǎng)的牲畜量超過(guò)載畜量，則會(huì)造成過(guò)度放牧，使草地退化，還有土地沙漠化。17二、生態(tài)工程所遵循的基本原理旁欄思考題：從協(xié)調(diào)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)，應(yīng)選擇哪些樹(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？我國(guó)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(shù)種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等；在西北地區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)，應(yīng)注意考慮環(huán)境容納量，牲畜數(shù)量不超過(guò)草地的承載力，避免過(guò)度放牧，并適當(dāng)種植牧草。184.整體二、生態(tài)工程所遵循的基本原理整體原理遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤紤]經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響力“綠色”的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合系統(tǒng)“生態(tài)”的自然系統(tǒng)“宜居”的社會(huì)系統(tǒng)植物動(dòng)物微生物非生物的因素政策管理科學(xué)文化生產(chǎn)成本消費(fèi)效益19二、生態(tài)工程所遵循的基本原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例自生自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的協(xié)調(diào)，形成有序的整體濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)廢物的產(chǎn)生無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)生物與生物、生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與適應(yīng)生物數(shù)量不超過(guò)環(huán)境承載力，避免系統(tǒng)的失衡和破壞西北地區(qū)不適于種植喬木類(lèi)的楊樹(shù)整體社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問(wèn)題20①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(wú)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(shù)——違背了_____原理⑤草原確定載畜量，不能過(guò)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_____原理課堂反饋循環(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)21三、生態(tài)工程實(shí)例進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件，因地制宜地進(jìn)行1.農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程（1）問(wèn)題：人多地少，資源有限（2）對(duì)策：建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程(3)

實(shí)例:北京郊區(qū)的某村以沼氣工程為中心的物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用工程青貯：在玉米等作物沒(méi)有完全成熟時(shí)，將果穗和秸稈一起收獲切碎，通過(guò)厭氧發(fā)酵成為牛羊的青飼料。氨化：利用氨水或氮素化肥處理稻麥秸稈，使之軟化適口，提高其作為飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。22三、生態(tài)工程實(shí)例以沼氣工程為中心的物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用工程①作物秸稈用來(lái)生產(chǎn)食用菌和飼料②飼料用于喂養(yǎng)畜禽③人、畜糞尿作為原料生產(chǎn)沼氣④沼液用于水產(chǎn)養(yǎng)殖⑤沼渣用于為有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品——“無(wú)公害蔬菜”施肥和喂養(yǎng)畜禽。⑥畜禽、魚(yú)、螺、谷物、飼料等加工品也可到市場(chǎng)上出售問(wèn)題1.在這一案例中，主要運(yùn)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？23主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程有效選擇畜、魚(yú)等多種生物組成并合理布設(shè)________原理自生作物→糧食、秸稈→人、畜食用→糞便殘?jiān)託獬亍r(nóng)田→作物________原理循環(huán)利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的成分，增加了就業(yè)和經(jīng)濟(jì)收入，解決了社會(huì)問(wèn)題________原理整體選擇與本土或適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的生物________原理協(xié)調(diào)三、生態(tài)工程實(shí)例242.濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程三、生態(tài)工程實(shí)例（1）濕地的價(jià)值：被譽(yù)為地球的腎，具有蓄洪防旱，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水，為遷飛鳥(niǎo)類(lèi)和其它動(dòng)植物提供棲息地，以及為人類(lèi)提供休閑娛樂(lè)場(chǎng)所等功能（2）問(wèn)題：對(duì)濕地排水圍墾引起濕地縮小，導(dǎo)致氣候惡化、地下水位下降、生物多樣性減低、遷飛鳥(niǎo)類(lèi)絕跡等，此外濕地環(huán)境污染、生物資源過(guò)度利用，導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化25三、生態(tài)工程實(shí)例（3）對(duì)策：采用工程學(xué)和生態(tài)學(xué)措施相結(jié)合的方法，如污水

處理、點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染控制、土地處理工程，

以及動(dòng)植物種引進(jìn)等；還應(yīng)在濕地周?chē)⒕彌_帶減少人類(lèi)干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能26三、生態(tài)工程實(shí)例（4）實(shí)例：廈門(mén)筼(yún)筜(dāng)湖生態(tài)恢復(fù)工程污水排放水質(zhì)惡化魚(yú)蝦絕跡散發(fā)臭味整治沿湖及周邊企業(yè)減少重金屬有毒物排放引潮入湖、西水東調(diào)增加氧容量增強(qiáng)自?xún)袅η逋谟倌?、沿湖修建改善水質(zhì)、美化景區(qū)27三、生態(tài)工程實(shí)例該案例主要原理分析濕主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容廢水等污染物的處理：

原理根據(jù)原濕地物種的分布情況引入動(dòng)植物：

原理建立緩沖帶，減少人類(lèi)的干擾、依靠其自然演替等機(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能：

原理濕地生態(tài)恢復(fù)工程循環(huán)協(xié)調(diào)自生28三、生態(tài)工程實(shí)例3.礦區(qū)放棄地的生態(tài)恢復(fù)工程（1）問(wèn)題①山體、土壤和植被乃至整個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)被破壞②極端惡劣的土地條件，會(huì)阻礙植被的生長(zhǎng)③規(guī)模巨大的采礦業(yè)，對(duì)土地景觀造成巨大的影響，產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染（2）案例赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。（3）主要措施:①.改良表土；②.種植耐旱的灌木、草和樹(shù)；③.合理確定載牧量。29三、生態(tài)工程實(shí)例3.礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程主要原理及對(duì)應(yīng)的內(nèi)容礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程人工進(jìn)行植被恢復(fù)以及植被恢復(fù)所必需的土壤微生物群落的重建，運(yùn)用了________原理。根據(jù)當(dāng)?shù)厮譅顩r和土壤條件，一開(kāi)始種植農(nóng)作物，而是引入當(dāng)?shù)赝林锓N，植樹(shù)種草______原理通過(guò)植樹(shù)種草，建立飼料工廠和飼養(yǎng)場(chǎng)，進(jìn)行肉牛養(yǎng)殖，綜合開(kāi)發(fā)治理為當(dāng)?shù)貛?lái)良好的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益______原理自生協(xié)調(diào)整體肉牛糞肥的利用_______原理循環(huán)30四、生態(tài)工程的發(fā)展前景精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（精確農(nóng)業(yè)）生態(tài)工程在恢復(fù)、重建受損生態(tài)環(huán)境方面可發(fā)揮重要作用，大自然也具有強(qiáng)大的生態(tài)恢復(fù)能力。不能走“先污染、破壞，后治理”的老路現(xiàn)階段的生態(tài)工程缺乏定量化模型的指導(dǎo)；有些設(shè)施缺乏高科技含量，生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控尚缺乏及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)技術(shù)的支持，缺乏理論性指導(dǎo)31四、生態(tài)工程的發(fā)展前景我們面臨的生態(tài)危機(jī)是人口數(shù)量眾多、環(huán)境與資源破壞，能源短缺等問(wèn)題結(jié)合在一起的并發(fā)癥，解決這些問(wèn)題，需要重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，更要注重與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的結(jié)合，需要生態(tài)工程發(fā)揮作用黨和政府高度重視生態(tài)文明建設(shè),黨的十九大，首次把美麗中國(guó)作為建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)的重要目標(biāo)美麗中國(guó)-杭州32例1.“海綿城市”是一種城市生態(tài)工程模式，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。右圖為“海綿城市”模式圖。實(shí)戰(zhàn)演練（1）建設(shè)“海綿城市”的一個(gè)通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池內(nèi)不僅安裝了現(xiàn)代化的雨水凈化系統(tǒng)，還種植了許多水生植被輔助凈化，這些植物的引種需遵循

原理。建設(shè)“海綿城市”的目的之一是擴(kuò)大公共產(chǎn)品有效投資，提高新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展，這體現(xiàn)了

原理。協(xié)調(diào)整體33例1“海綿城市”是一種城市生態(tài)工程模式，是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用。右圖為“海綿城市”模式圖。實(shí)戰(zhàn)演練（2）根據(jù)生態(tài)工程方面的