高中生物選修3課件451生態(tài)工程的基本原理

5.1生態(tài)工程的基本原理1．生態(tài)工程建設(shè)的目的是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，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。2．生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。3．運(yùn)用生態(tài)工程可對(duì)遭到破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)和重建。4．生態(tài)經(jīng)濟(jì)主要通過實(shí)現(xiàn)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢物資源\化。5．生態(tài)工程的基本原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)和工程學(xué)原理。1.目的遵循自然界

的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到

和

的同步發(fā)展。

2．特點(diǎn)與傳統(tǒng)工程相比，生態(tài)工程是一類

、多效益、

的工程體系。

3．產(chǎn)生原因傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式毀壞水、

、土壤和

，消耗地球贈(zèng)給我們的自然資本。物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益生態(tài)效益少消耗可持續(xù)大氣生物資源4．生態(tài)經(jīng)濟(jì)(1)原則：“

”。(2)特點(diǎn)：一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的

，能夠成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的

，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。(3)手段：

。循環(huán)經(jīng)濟(jì)污染物生產(chǎn)原料生態(tài)工程

1998年夏季，長(zhǎng)江流域經(jīng)歷了自1954年以來的最大洪災(zāi)。加上其他地區(qū)水災(zāi)，1998年全國(guó)受災(zāi)人數(shù)上億，近500萬(wàn)所房屋倒塌，2000多萬(wàn)公頃的土地被淹，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600多億元人民幣。一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)資料分析1：1．閱讀教材P107資料1分析：導(dǎo)致1998年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？提示：(1)根本原因：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，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道、造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。

(2)直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的氣溫升高、氣候異常有關(guān)。

(3)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)。思考與探究我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，人均土地、水等資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平。雖然我國(guó)用占世界10%的耕地養(yǎng)活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油農(nóng)業(yè)”模式的影響，加上人口壓力以及缺乏生態(tài)環(huán)境意識(shí)，所造成的資源破壞和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，已經(jīng)對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成很大障礙資料分析2：2．閱讀教材P108資料2思考：

(1)你對(duì)“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？分析“石油農(nóng)業(yè)”的利與弊。提示：“石油農(nóng)業(yè)”是大量使用化肥、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囆远妹?。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程，變成了簡(jiǎn)單的機(jī)械過程和化學(xué)過程。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起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)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)境污染等問題。

(2)如何理解“污染物是放錯(cuò)地方的資源”這句話？思考與探究提示：對(duì)環(huán)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，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)行回收再利用。因此說“污染物是放錯(cuò)了地方?jīng)]有被利用的資源”。

(3)對(duì)“石油農(nóng)業(yè)”的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？提示：在不同的國(guó)家有不同的改進(jìn)措施。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)物質(zhì)的多級(jí)利用等。一方面要不斷提高土地的產(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)的可持續(xù)發(fā)展。1．物質(zhì)循環(huán)再生原理

(1)概念：物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行

和

，循環(huán)往復(fù)，

，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。

(2)理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的

。

(3)實(shí)例——無廢棄物農(nóng)業(yè)。區(qū)域小循環(huán)全球地質(zhì)大循環(huán)分層分級(jí)利用物質(zhì)循環(huán)無廢棄物農(nóng)業(yè)——我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。2．物種多樣性原理

(1)內(nèi)容：物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較的

，

可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更的

，抵抗力穩(wěn)定性生物量物種多樣性原理單一的樟子松林被松毛蟲害死食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲的天敵。理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性很高的珊瑚礁維持的很好3.協(xié)調(diào)與平衡原理處理好

的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力(又稱環(huán)境容納量)，即環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的最大數(shù)量。如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會(huì)引起系統(tǒng)的

。等。生物與環(huán)境失衡和破壞4．整體性原理

(1)理論基礎(chǔ)：

。(如下圖)社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然系統(tǒng)復(fù)合體(2)合理應(yīng)用：在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮

的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到

等系統(tǒng)的影響力。

(3)意義：只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)

、、

之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。自然系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)局部與整體開發(fā)與環(huán)境建設(shè)5．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理

(1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：①理論基礎(chǔ)：

優(yōu)于集中式和環(huán)式。②合理應(yīng)用：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和

，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。在

的結(jié)構(gòu)中，一般局部故障，不至于造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

(2)系統(tǒng)整體性原理：①理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和。②合理應(yīng)用：系統(tǒng)的各組分之間要有

關(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的

，并且實(shí)現(xiàn)

的效果，即“1＋1>2”。分布式優(yōu)化結(jié)構(gòu)分布式適當(dāng)?shù)谋壤D(zhuǎn)換和流通總體功能大于各部分之和1．閱讀我國(guó)古代“無廢棄物農(nóng)業(yè)”的物質(zhì)和能量流動(dòng)圖，分析下列問題：

(1)這是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)嗎？生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者分別是什么？提示：這是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。生產(chǎn)者是作物，消費(fèi)者是牛、羊、豬等家畜和人，分解者是土壤中的細(xì)菌、真菌等微生物。

(2)該生態(tài)系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用的？物質(zhì)是以什么形式循環(huán)的？提示：該生態(tài)系統(tǒng)的人糞尿、牲畜糞便、作物殘留物都再返回到農(nóng)田土壤里通過分解者的作用再供生產(chǎn)者利用，物質(zhì)循環(huán)是以元素形式循環(huán)的。思考與探究2．我國(guó)的植樹造林運(yùn)動(dòng)在世界上規(guī)模最大，因而人工林面積占世界首位，請(qǐng)你對(duì)我國(guó)的植樹造林提出建設(shè)性意見。提示：植樹造林時(shí)，要根據(jù)生物多樣性原理和協(xié)調(diào)與平衡原理，樹種絕不能單一，還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤等條件，因地制宜地植樹。

3．你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營(yíng)養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長(zhǎng)；當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長(zhǎng)都要受到損害。生態(tài)工程所遵循的基本原理分析內(nèi)容舉例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)能在各類生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，分層分級(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物種多樣性原理物種多、營(yíng)養(yǎng)關(guān)系復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力，生物多樣性程度高可為各類生物提供多種機(jī)會(huì)和條件。營(yíng)養(yǎng)關(guān)系越復(fù)雜，有限資源下就可容納更多的生物量“三北”防護(hù)林減少的問題、珊瑚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)很高的生物多樣性內(nèi)容舉例協(xié)調(diào)與平衡原理指生物與環(huán)境平衡，需要考慮環(huán)境承載力，即環(huán)境資源所能養(yǎng)活的生物種群的最大數(shù)量太湖富營(yíng)養(yǎng)化、西北地區(qū)的防護(hù)林問題整體性原理生態(tài)工程的建設(shè)，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)的影響力林業(yè)建設(shè)中生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的桑基魚塘內(nèi)容舉例系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分功能之和的效果珊瑚礁區(qū)的藻類和珊瑚蟲的關(guān)系[特別提醒](1)在建立不同的生態(tài)工程時(shí)，要遵循不同的設(shè)計(jì)原理，不能相互照搬，應(yīng)因地制宜。

(2)生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，做到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益同步發(fā)展。1.下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是(

)A．當(dāng)人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的問題時(shí)，生態(tài)工程應(yīng)運(yùn)而生

B．生態(tài)工程能夠減少環(huán)境污染

C．生態(tài)工程以充分利用環(huán)境和資源為前提，生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品

D．生態(tài)工程力求達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一.課堂檢測(cè)[思路點(diǎn)撥][精講精析]本題考查對(duì)生態(tài)工程概念的理解，A選項(xiàng)為生態(tài)工程產(chǎn)生的背景，B、D選項(xiàng)為生態(tài)工程的意義，C項(xiàng)描述會(huì)破壞環(huán)境和浪費(fèi)資源，不是可持續(xù)發(fā)展，明顯錯(cuò)誤。

[答案]

C2.在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，某縣積極發(fā)展畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)總量不斷提高的同時(shí)，該縣堅(jiān)持在發(fā)展中解決環(huán)境問題，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，走出了一條適合本地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工程之路。請(qǐng)分析圖示回答問題：(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理是___________________________________________________________________________________________。(至少寫2種)(2)該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)從________開始，圖中屬于消費(fèi)者的生物有________。

(3)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比，該生態(tài)系統(tǒng)更能凈化環(huán)境，主要原因是___________________________________________。

[思路點(diǎn)撥]

本題考查生態(tài)工程原理應(yīng)用的分析，解題關(guān)鍵在于理解生態(tài)工程基本原理的內(nèi)容，并在實(shí)例中區(qū)分。[精講