(共33张PPT)
第二节 关注生态工程的实例
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．知道生态工程建设遵循的原则。
2．掌握生态工程建设的基本过程。
3．举例说出我国的生态工程实例。
情景导引
大岛住宅(日本)屋顶和墙壁采
用沥青木面板。由于北侧斜面
只有屋顶向阳，此处屋顶铺设
聚氯乙烯薄膜，屋脊是中空的
通风道，热能储蓄在屋脊内，屋脊内的热能又被聚集到中央塔中。冬季通过塔内垂直通风道的通风口使热能向一层地板下面移动，成为暖房。夏季把塔窗打开，放走热量。通过日本这一生态住宅的实例，我国在发展节能与绿色建筑方面应该借鉴些什么？
核心要点突破
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态工程建设的基本过程
1．生态工程建设既要遵循__________原理，也要遵循适应性原则和_________原则，即在强调可行性的前提下，突出社会—经济—自然生态系统的整体与功能，以______________促进产业发展，并将环境保护融于产业工程之中。
生态学
高效益
生态建设
2．生态工程建设的基本过程包括拟定目标与本底调查、____________、可行性评价与决策和技术设计等环节。其中_____________是整个生态工程建设的核心环节；设计时必须强调社会—经济—自然复合生态系统整体协调的目标，系统分析是生态工程可行性分析和决策的基础和依据。
3．生态工程设计时要考虑到有利于人类和自然两方面，具有低消耗、多效益、__________的特征。
系统分析
技术设计
可持续
思考感悟
1．如果你是一个生态工程专家，你认为生态工程建设应包括哪些过程呢？
【提示】 拟定目标与本底调查→系统分析→可行性评价与决策→技术设计。
二、我国生态工程建设的实例
1．治污生态工程
(1)内容：固体、液体及有机废弃物的处理，
______________的研制与试用，___________的生态治理，塑料的再生利用等。
(2)实例
“人工湿地”：通过不同类型的___________和微生物的共同作用实现对污水的净化。
2．生态恢复工程
(1)生态恢复工程的第一步是______________。
生物肥料
湖区污染
水生植物
恢复植被
(2)实例：西部的生态治理。西部环境恶化的实质是___________的丧失。
3．生态农业工程
(1)概念理解
①依据：________________。
②前提：环境与经济协调发展。
③特点：___________、多功能的农业生产。
④目的：促进物质在系统内____________使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
(2)实例：留民营村生态农业。
水土资源
生态学理论
多层次
循环和重复
4．生态城市
(1)含义：是基于社会、经济、________三个系统并高度统一的可持续发展城市。
(2)特点：主要包括注重高效和谐性、保持整体性和实现____________等。
自然
可持续性
思考感悟
2．我国西北地区最近采用扎草方格阻止沙丘移动的方法，并取得了较好的效果，这体现了草原生态系统的什么生态作用？
【提示】 防风固沙。
三、生态工程建设的原理
具体包括(1)____________、整体性原理，(2)协调与平衡性原理，(3)____________________ 、自生性原理。
生态学原理
物质循环再生性原理
核心要点突破
生态工程的类型
类型 实例 主要原理 注意问题
生态农业工程 留民营村生态工程 物种多样性原理、食物链原理 ①核心：沼气工程为中心。②优点：农林牧副渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染
林业生态工程 “三北” 防护林 物种多样性原理、物种共生原理 “三北”防护林工程建设中应注意的问题：①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种。②考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性。③不同地区应根据当地情况采取不同策略
类型 实例 主要原理 注意问题
治污生态工程 人工湿地生态工程 物种多样性原理 ①生物物种的丰富度。②考虑不同植物处理污水的先后顺序
生态恢复和重建工程 矿山废弃地的生态修复工程 物种多样性原理、系统工程理论 ①种植耐旱的灌木、草和树木，恢复植被。②合理确定载牧量。③改良表土
【特别提醒】 生态工程的基本成分是生态系统，所以在生态工程中，生态学原理均会不同程度地被利用并表达出来，但是，不同的生态工程中所依据的主要生态学原理存在着差异，要注意区别。
(2011年温州高二检测)20世纪以来石油农业的快速发展，大量化肥农药的使用，在粮食产量大幅度提高的同时，也使食品的质量安全持续下降。于是生态农业成了世界共同关注的焦点。下图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”生态农业模式，试据图回答有关问题：
例1
(1)图中所示生态系统的主要成分是________________________________________________________________________，
属于该生态系统分解者的有________________________________________________________________________。
(2)图中可以组成的捕食食物链是________________________________________________________________________。
(3)该生态系统的设计遵循了________________________________等生态学原理，从而大大提高了能量利用率。
(4)甘薯藤青贮的主要操作是：甘薯藤切段→填压进入青贮窖中→密封一段时间。其目的在于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)甘薯、花木等生产者 沼气微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等
(2)甘薯→奶牛
(3)物质循环再生原理、物种多样性原理(答出
“物质循环再生原理”就给分)
(4)通过微生物厌氧发酵，初步分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收
【解析】 这是一个简单的人工建立的生态农业模式。该生态系统中的生产者是甘薯、花木，它是该生态农业的主要成分。分解者是沼气池中微生物、食用菌及其他腐生微生物，主要由它们来实现该系统中的物质循环再生。该生态工程所遵循的原理是：物质循环再生原理、物种多样性原理。
跟踪训练 小流域综合治理已经从开始时的单纯造林和保水、减沙等工程，逐渐转移到生态经济型模式上，目标是( )
A．建立节约型生态系统，获得最大的生态和经济效益
B．建立原始和现代的复合系统，获得最大的生态和经济效益
C．建立稳定、持久、高效的复合系统，获得最大的生态效益和经济效益
D．建立农村小流域综合系统，获得最大的生态和经济效益
解析：选C。小流域综合治理模式通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀。其目标是建立稳定、持久、高效的复合生态系统，获得最大的生态效益和经济效益。
我国部分生态工程实例
实例 问题 原理 对策 案例
农村综合发展型生态工程 实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下能较多的产出，以解决人多地少的矛盾 物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理 建立综合发展型生态工程 窦店村以沼气为中心的生态工程
小流域综合治理生态工程 小流域的水土流失 整体性原理、协调与平衡原理、因地制宜的原理 运用多种原理，应用多种措施综合治理 甘肃陇南县“九子登科”模式
实例 问题 原理 对策 案例
大区域生态系统恢复工程 土地荒漠化 协调与平衡原理、整体性原理 退耕还林还草、植树造林等 “三北”防护林退耕还林还草工程
湿地生态恢复工程 湿地缩小和破坏 控制污染、退田还湖 江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏 系统学和工程学原理 修复土地、恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程 环境污染 协调与平衡原理、整体性原理 城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等 污水及垃圾处理、城市绿化
【特别提醒】 我国生态工程的不足之处：缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。
如图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答：
例2
(1)该工程主要运用了生态工程的哪些基本原理？
________________________________________________________________________。
(2)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？
________________________________________________________________________
__________________________________________
______________________________。
(3)蓝绿萍的代谢类型是__________，在生态系统中的地位是__________。
【尝试解答】 (1)食物链原理、物种多样性原理
(2)以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展
(3)自养需氧型 生产者
【解析】 (1)窦店村综合发展生态工程是以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。作物秸秆用来生产食用菌和饲料；饲料用于喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣为蔬菜施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”的缺乏问题，提高了土地产出水平；
同时一些加工品和农产品可以输出到市场出售。因此该生态工程主要运用了食物链原理和物种多样性原理。
(2)该生态工程以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。
(3)蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型，属于生产者。
【互动探究】 人们建立如上图所示的农业生态系统的主要目的是什么？
【提示】 提高物质和能量的利用率，减少甚至防止环境污染。
跟踪训练 下列关于生态农业的叙述中，不正确的是( )
A．生物的种类少，营养结构简单
B．人的作用突出，能量朝着对人类有利的方向发展
C．有机物基本保持在系统内部，可以实现物质循环的自给自足
D．抵抗力稳定性差，容易受旱、涝等自然灾害的影响
解析：选C。农业生态系统生产的农副产品往往被大量地输出到农业生态系统以外，故又必须经常大量的输入如肥料、种子等物质及电力、石油等能源，在物质上系统内部是不能自给自足的。
知能过关演练
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第一节 生态工程及其原理
课标领航
通过本节的学习，我能够
1．说出生态工程的概念。
2．概述生态工程的基本原理。
3．掌握生态工程设计的方法。
情景导引
纵观一万年来农业发展的历史，
从刀耕火种的原始农业到近代
的传统农业，乃至现代的石油农
业(又称能源农业)，这种发展过程本身都是围绕着生产更多的粮食进行的。
你对“石油农业”如何理解？“石油农业”的生产模式应当怎样改进？进入本节的学习获得一些启示吧！
核心要点突破
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态工程的概念
1．生态工程是指应用生态系统中_____________
______________原理、______________原则，结合系统分析的最优化方法设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。它提供了合理利用自然资源、减少环境污染，有效促进经济发展和加强环境保护的途径。
物种共生与
物质循环再生
结构与功能协调
2．人类设计生态工程的目的多种多样，但其根本目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的__________，防治_________，达到生态效益与经济效益的同步发展。主要目的在于协调人与自然的关系，促进可持续发展。
生产潜力
环境污染
思考感悟
1．被誉为“世间少有美景、良性循环典范”的桑基鱼塘模式体现了现代生态工程的基本思想，你知道它体现了生态工程的什么原理吗？遵循了什么原则？
【提示】 体现了生态系统中物种共生与循环再生原理；结构与功能协调原则。
二、生态工程的原理
1．生态工程主要由_________、__________和生态系统构成。生态工程的构建和运行主要依据是生态学的基本原理，主要包括物种共生、__________、食物链和____________。
2．自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要作用，是实现生态系统中物质循环
、___________和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。
生物种群
生物群落
生态位
物种多样性
能量流动
3．在农业生态工程中，增加生态系统中食物链的长度或在人工林中增加植被层次，丰富物种多样性，使__________更为复杂，可实现对资源充分利用并增加系统___________的目的。
4．目前，一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的__________理论，而在我国人为调控仍起着较大的作用。
三、生态工程的设计
1．生态工程的设计依据的是_______和_______的基本原理。
营养结构
稳定性
自我调节
生态学
工程学
2．设计生态工程的过程中，可以通过“相接”的方法建立新的__________网络，促进物质的良性循环；也可以通过“加环”的方法在_______
________中增加一些环节，充分利用尚未利用的_________________，发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。
3．在生态工程的整体结构中，要考虑物质循环
、能量流动、________以及自然界中多种生态因子对生物的综合作用，加强对系统的_________
，减少系统内生态因子的____________，增强相互促进，使系统处于最佳的运行状态。
互利共生
食物
链(网)
物质和能量
信息传递
调控能力
相互拮抗
思考感悟
2．生物氧化塘是利用什么处理污水的？
【提示】 利用藻类和细菌等生物之间的协同作用。
核心要点突破
生态工程所遵循的基本原理
项目 理论 内容 意义 举例
食物链原理 食物链既是一条能量转化链、物质传递链，又是一条价值增值链 巧接食物链，调整食物链长度，利用相应的腐生生物，将各营养级的食物残渣或粪便等排泄物进一步转化 提高物质和能量的利用率，减少环境污染 利用青蛙来控制农田中的害虫
项目 理论 内容 意义 举例
物种多样性原理 生态系统具有自我调节、自我修复和自我延续的能力 物种越多、营养关系越复杂的生态系统，越稳定；生物多样性高，可以为各类生物提供多种生存的机会和条件，容纳更多的生物数量 增强生态系统结构和功能的稳态 单一物种的人工林病虫害严重，自然林有虫无灾
项目 理论 内容 意义 举例
生态位原理 每个种群在生态系统中都有特定的功能和位置 将适宜的生物引入生态系统，填补空白的生态位 实现物种多样化，提高生态系统的稳定性，提高物质、能量利用效率 稻田养鱼，鱼吃掉危害水稻生产的害虫，同时为水稻提供矿质元素，水稻能够为鱼提供一定饵料
物种共生原理 物种之间相互依存，不能单独生存和繁衍 经过长期进化而形成的种间关系，包括共生，竞争等多种关系 构成生态系统的自我调节和反馈机制 大豆与根瘤菌互利共生
【特别提醒】 生态学中物种共生原理与种间关系中互利共生的区别
①物种共生原理是生态学基本原理之一，它是指自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系。
②互利共生是生物种间关系的一种类型。它是指两种生物共同生活在一起，相互依赖，彼此有利；如果分开，则双方或一方不能独立生活。共生生物之间数量上呈现出同步性变化即“同生共死”。
请仔细读图，回答下列问题。
例1
(1)生态农业设计的基本原理是①________________________，②________________________。
(2)生态农业的优越性表现在__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产出____________摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的最大能量相当于____________摩尔的葡萄糖。
【思路点拨】 本题主要考查生态工程的主要原理。解决此题要突破：
①物种多样性原理、食物链原理的含义。
②能量传递效率的计算问题。
【尝试解答】 (1)①食物链原理 ②物种多样性原理
(2)生态农业能保持系统内的生态平衡，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益
(3)50 2
【解析】 本题考查农村综合发展型生态工程建设遵循的原理和优势。具体分析如下：
【互动探究】 上述生态系统的主要成分是什么？
【提示】 农田中的生产者——农作物，如粮食作物、蔬菜等。
【规律小结】 ①建立一种生态工程时可能同时运用到几种原理。
②建立不同的生态工程时，依据的主要原理不同，要因地制宜，不能相互照搬。
跟踪训练 在社会主义新农村建设中，我国南方某些地区建立的“桑基鱼塘”(如图所示)构建了新型农业生态系统。据图回答：
(1)该生态系统所需的能量最终来自__________。
(2)该生态系统的生产者是__________。
(3)该生态系统中除了已知生物种类外，还必须有__________等生物作为__________。
(4)在该生态系统中，实现了物质的多级利用，提高了__________，减少了__________。
(5)人们建立这一生态系统的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)在进行生态工程建设时应该遵循生态工程的基本原理，这些基本原理主要包括__________原理、__________原理、__________原理、__________原理。
解析：本题考查生态系统的组成成分和生态工程原理的应用。分析图解可知，该系统的桑、稻能利用光能进行光合作用，所以是生产者。图中只有动物和植物，缺少营腐生生活的生物，如细菌、真菌等分解者。在该生态系统中，一种产品的废料可作为另一种产品的原料，所以提高了物质和能量的利用率，减少了废料对环境的污染。人们建立这一生态系统的目的是调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。生态工程的建立应遵循五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。
答案：(1)光能 (2)桑、稻 (3)细菌、真菌 分解者 (4)能量利用率 环境污染 (5)调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分 (6)物种共生 生态位 物种多样性 食物链
生态工程技术设计常用的方法
设计方法 具体内容 事例
食物链(网)的
“相接” 连接平行的原本不相连接的种类，形成互利共生网络，提高效率，促进物质的良性循环 稻田养鱼生态工程：在人有意识的调控下，将一些鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，促进物质循环和能量流动
食物链(网)的
“加环” 在食物链(网)中增加一些环节，以充分利用原先尚未利用的那部分物质和能量，促使物流和能流的路径畅通，发挥生产潜力，提高生态和经济效益 用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残渣培养食用菌，食用菌的残渣再养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等
【特别提醒】 “相接”与“加环”的区别有两点：(1)“相接”是把原本不相连接的平行种类形成互利共生的新网络。如稻和鱼本无连接关系，但在稻田里放养鱼类后，就建立了一个互利共生的联系，“加环”也有“相接”，但不是连接平行种类，而是以充分利用尚未利用的那部分物质和能量而建立联系的。
(2)“相接”形成的是“互利共生”的结果，“加环”却是促进尚未利用的能量流向了特定的对象。“加环”常见的模式是通过增加分解者来添加，它没有增加或延长食物链，却使物质得到了充分的利用。
江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如图所示，请据图回答下列问题。
例2
(1)牛棚内产生的__________可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的__________可扩散进入牛棚。
(2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆放进行__________，腐熟的产物肥效提高，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。
(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、地热、__________和__________。
(5)从生态系统主要功能的角度分析，这种种植养殖模式较好地实现了________________________________________________________________________。
【尝试解答】 (1)二氧化碳 氧气
(2)发酵 微生物将有机物分解为无机物
(3)牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少
(4)太阳光能 发酵产热
(5)物质的循环利用和能量的高效利用
【解析】 本题综合考查生态系统的功能和建立生态工程等知识。
(1)由图示可知，在这种生态型模式中，牛及微生物可通过细胞呼吸为蔬菜提供CO2，而蔬菜又可通过光合作用为牛等生物提供O2。
(2)秸秆与牛粪混合后，在微生物的作用下将有机物转变为无机物，从而提高了肥效。
(3)冬季大棚内温度较高，从而减少了牛因维持体温所消耗的能量；维持大棚内温度的能量来源有太阳光能和微生物发酵散热等。
(4)这种生态型模式，可实现物质的循环利用和能量的高效利用，提高了经济效益。
跟踪训练 (2011年南通高二检测)设计生态工程的常用方法之一是食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法正确的是( )
①用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用
②用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
③将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了能量循环再生原理
④在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转
A．①② B．①②③
C．①②③④ D．③④
解析：选A。分析该生态工程，用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用；用玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环再生原理；该生态工程的正常运转，离不开人的管理。
生物氧化塘的作用原理
1．生物氧化塘是一种利用藻类和细菌等生物之间的协同作用来处理污水的生态系统。
2．在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。
3．多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化。
如图所示为利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)。请据图回答：
例3
(1)氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的________关系来分解有机污染物。图中A、B分别代表的物质主要是________________________。
(2)随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它们的异化作用类型的变化是____________________________。
(3)由图示看，氧化塘净化污水的途径有____________和______________。
【尝试解答】 (1)共生(或种间互助) 有机物、氧气；二氧化碳、矿质养料等
(2)需氧型、兼性厌氧型、厌氧型
(3)物理沉降 生物分解
【解析】 由图可知，细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生长提供二氧化碳、矿质养料等，藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气。不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响，水中溶解氧气量随水深度的增加而减少，其中生存的生物类群也会因此而变化。
跟踪训练 生物氧化塘所利用的生物主要是
( )
A．水生植物和鱼类
B．人和水生植物
C．藻类和细菌
D．浮游植物和浮游动物
解析：选C。氧化塘法净化污水是利用藻类和细菌等生物之间的协同作用处理污水。藻类能吸收污水中的无机污染物，细菌等可分解污水中的有机污染物。
知能过关演练
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