生物人教版(2019)选择性必修2 4.3生态工程(共20张ppt)

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名称 生物人教版(2019)选择性必修2 4.3生态工程(共20张ppt)
格式 zip
文件大小 52.8MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2022-06-28 00:07:02

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文档简介

(共20张PPT)
第4章 人与环境
第3节 生态工程
问题探讨
奥林匹克公园
在2008年北京奥运会的筹办过程中,奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计,2005年开工建设,2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念,充分利用了原有地貌和植被,采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如,公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
讨论
1.农田弃耕后,在自然状态下也可以演替为森林,为什么还要人工造林呢?
利用生态工程原理进行人工造林,可以缩短建设周期,在较短时间内获得生态效益。
2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢?
建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程,要综合考虑诸多方面的因素,而且建设成本较高,在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可实施性,也可以有效控制建设成本和后续维护成本,避免不必要的浪费,提高生态效益。
3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被,营造近自然林系统呢?
生态工程的建设要顺应自然。自然的地貌和植被,是自然选择、生物与环境相适应的结果,充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展,并且会减少人力和物力的投入。
一、生态工程的基本原理
基于生态工程原理建设的森林公园,它调节城市气候,丰富市民生活,也为众多动植物提供了生存的“家园”。
(一)关注生态工程建设
1.为什么要关注生态工程建设
人们生活水平提高、人口迅速增长,人类也随之更多地从自然中索取。毁林种地,围湖造田,大量使用化肥、农药等农业生产方式,以及工业的迅猛发展,正在大量消耗自然资源。为了实现可持续发展,经济发展必须符合生态学规律,改变“人类能征服自然”的错误观点,从而解决环境与经济发展协调问题,生态工程应运而生并迅速发展。
一、生态工程的基本原理
(一)关注生态工程建设
2.生态工程概念
指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,对人工生态系统进行分析、设计和调控,或对已被破坏的生态环境进行修复、重建,从而提高生态系统的生产力或改善生态环境,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
3.生态工程建设的目的
遵循生态学规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。
4.生态工程建设的特点
生态态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。
一个系统在没有外界信息指令的作用下,自发地由无序到有序,由低有序到高有序的发展过程,就是自组织。
相关信息
1.自生
⑴生态系统具有独特的结构与功能的原因
①个体水平:生物个体能够进行新陈代谢、再生更新等。
②系统水平:生物之间通过各种相互作用(特别是种间关系)进行自组织,实现系统结构与功能的协调,形成有序的整体。
⑵自生概念
由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
1.自生
⑶维持生态系统自生原理采取的措施
①在生态工程中有效选择生物组分并合理布设
一般而言,应尽量提高生物多样性程度,利用种群之间互利共存关系,构建复合的群落,这样即便某个种群消亡,其他种群也能弥补上来,从而有助于生态系统维持自生能力。
太阳能水生态修复系统
②需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件
如在湿地生态工程中,通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质,降低水体污染物,增加水体溶氧量,可以改善水生生物的生存环境,从而有利于生态系统的自生。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
2.循环
⑴循环概念
指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高。
⑵生态工程循环的目的
通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生。实现废弃物的资源化利用。
⑶我国古代先民创立“无废弃物农业”的优点
“无废弃物农业”中的物质可循环再生,无废弃物产生。保证了土壤的肥力,改善了土壤结构,培育了土壤微生物,实现了土壤养分(如氮、磷、钾及微量元素)的循环利用。
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
有人说,过度从土地索取导致土地退化,是有些古文明中断的一个重要原因。我国几千年的农业发展没有出现这一问题,这是中华文明数千年延续不断的条件之一。你认同这一观点吗?请查找资料,对这一观点作出评析。

历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田,使那里成为不毛之地。而中华文明在“天人合一”“道法自然”等生态智慧和“仁民爱物”“民胞物与”等生态伦理的指导下,生生不息、源远流长。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
3.协调
⑴生态工程协调原理的理论基础
生物与环境、生物与生物的协调与适应。
⑵生态工程协调原理的内容
处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡,需要考虑环境容纳量。
从协调原理出发,想一想,在我国西北地区进行防护林建设,应选择哪些树种?如果在该地区发展畜牧养殖业,你认为应该注意什么问题?

我国西部地区缺雨干旱,土壤较为贫瘠,应该选择适合当地自然环境条件的树种,如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等。在西北地区发展畜牧养殖业,应该注意牲畜量不能超过草地的承载力。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
4.整体
自然生态系统可以为生态工程提供重要参考。
⑴生态工程整体原理的理论基础
①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的。
②人类处在一个社会-经济-自然复合而成的巨大系统中(如下图)。
自然系统
非生物的因素
经济系统
生产成本
消费效益
社会系统
科学文化
植物
动物
微生物
政策
管理
⑵生态工程整体原理的内容
进行生态工程建设时,不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力。如在进行林业工程建设时,只有把生态与社会、经济结合起来,才能从根本上达到造林和护林的目的。
一、生态工程的基本原理
(二)生态工程所遵循的基本原理
4.整体
⑶生态工程原理的意义
只有应用整体原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定。
在生态工程建设中,应该如何应用上述生态工程的原理呢?
分析生态工程案例中的原理和应用
明清时期,我国先民们就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式;陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。
在设计桑基鱼塘时,要考虑合适的陆地与水面的配比,需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。池塘养鱼,也应综合考虑不同鱼种的关系。运转良好的桑基鱼塘,可以做到物质的循环再生利用。
思考·讨论

分析生态工程案例中的原理和应用
思考·讨论

讨论
1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。
桑树→蚕;甘蔗→人;甘蔗→猪→人;虽然用蚕沙喂鱼,但池塘中还可能存在如下食物链;浮游植物→鱼;浮游植物→浮游动物→鱼。
2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理?
3.当桑叶价格高,卖桑叶比卖鱼更合算时,当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料,而不是喂鱼。由此可以看出,生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理,还需要关注什么?
还需要关注经济学原理,要达到经济效益和生态效益的同步发展。
自生、循环、协调、整体。
方法
快速准确判断生态工程实例所遵循的原理
1.无废弃物农业:遵循循环原理。
2.在人工林中增加植被层次:遵循自生原理。
3.太湖水体富营养化引起大面积水华:违背自生原理和协调原理。
4.前面造林,后面砍林:违背整体原理。
5.草原确定合理载畜量,不能过度放牧:遵循协调原理。
6.单一人工林比天然混合林稳定性低,易爆发虫害:违背自生原理。
7.湿地的破坏,水体的污染:违背自生原理。
8.引种时考虑是否适应环境:遵循协调原理。
9.在进行林业生态工程建设时,既号召农民种树,又要考虑农民生活问题:遵循整体原理。
小结:生态工程建设需要考虑的因素
生态工程建设需要根据工程的目的,以及当地自然、社会和经济的情况,从系统的不同角度综合考虑问题。因此,不但要考虑生态学原理,而且要考虑经济和社会的实际状况,通过系统学、工程学的设计,在充分利用自然的基础上,考虑节省投资的维护成本,提供务实、可持续的解决方案。
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
在进行生态工程建设时,应当根据当地的实际条件,因地制宜地进行。
⑴农村综合发展型生态工程
①问题 农村人多地少。
②对策 建立农村综合发展型生态工程。
③案例 北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
⑴农村综合发展型生态工程
分析某村综合发展型生态工程
请分析图b,并与当地农村的生态系统相比较,讨论以下问题。
思考·讨论

1.在这一案例中,主要运用了生态工程的哪些基本原理?
自生、循环、协调、整体等。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点?
生态系统中的各组分搭配合理,紧密联系形成一个有序的整体,实现了物质多级循环利用、能量充分利用,减少了废物排放与环境污染。
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法?
这一生态工程实现了物质利用的良性循环,提高了土地产出水平,创造了多种劳动力就业机会,增加了农民收入,促进了经济发展;同时降低了环境污染,促进了农村的可持续发展。
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
⑵湿地生态恢复工程
湿地是一种独特的生态系统。我国湿地的特点是类型多、面积大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。
湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱,调节区域气候,控制土壤侵蚀,自然净化污水,为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地,以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。
①问题 湿地面积的缩小和严重退化。
②对策 采用工程学和生态学措施相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复;在湿地周围建立缓冲带,尽量减少人类的干扰。
③案例 厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复
厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复的措施
措施 解决问题
对沿湖周边企业进行整治 基本解决了重金属等有毒污染物的排放问题
引潮入湖、输送新鲜海水、西水东调等 解决了筼筜湖水体缺氧、自净能力差的问题
清挖湖底淤泥,沿湖修建驳岸、导流堤及环湖林荫步行道等 进一步改善了湖水水质,美化了湖区景观
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
⑶矿区废弃地的生态恢复工程
①问题 矿区生态环境被破坏。
②对策 人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中,关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
③案例 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
赤峰市元宝山露天煤矿
赤峰市元宝山矿区生态恢复后建设的公园
二、生态工程的实例和发展前景
2.生态工程的发展前景
⑴对生态工程治理环境应持有的态度
在肯定生态工程的作用,特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时,不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量,更不能误认为只要有了生态工程,就可以走“先污染、破坏,后治理”的老路。
⑵我国生态工程存在的问题
①缺乏定量化模型的指导,难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②有些设计缺乏高科技含量,生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持,缺乏理论性指导。
⑶我国目前面临的生态危机和对策
我国目前面临的生态危机,已经不单纯是环境污染问题,而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。解决这些问题,不但要重视对生态环境的保护,更要注重与经济、社会效益的结合,需要生态工程发挥作用。
总结概括,并运用术语表达
生命是什么?这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层次生命系统的共同特征,对你认识生命的本质会有帮助。这个活动,需要你综合运用已经尝过的内容,甚至需要查找资料获取更多信息,并用准确的术语表达。
1.生命系统的结构。与一般的非生命系统相比,生命系统的复杂程度更高。生命系统尽管结构复杂,但都是由各个组成部分构成的统一的、有序的整体。
生命系统的结构特征是_______________________________________。
2.生命系统的功能。生命系统不断从外界环境获取物质或能量,形成新的组织结构,也不断排出物质、散失热能,等等。细胞能形成新细胞,个体能产生新个体。
生命系统的功能特点是_______________________________________________
_______________________________________________________________________。
科学思维训练
开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性
能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性,进行“自我更新”;细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”
总结概括,并运用术语表达
生命是什么?这是一个古老又充满哲理的问题。概括、总结从细胞到生态系统多层次生命系统的共同特征,对你认识生命的本质会有帮助。这个活动,需要你综合运用已经尝过的内容,甚至需要查找资料获取更多信息,并用准确的术语表达。
3.生命系统的与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在,而是与其他生物,包括同种和不同种的生物,紧密联系在一起的,同时又依存于非生物环境。
从生态的视角看,生命系统_______________________________________。
4.生命系统的历史。分析生命系统的由来,追寻生命系统的历史,也是理解生命是什么的关键。
从历史的角度看,生命系统
______________________________________________________________________。
科学思维训练
依存于环境,也能适应环境、影响环境
由最原始、最简单的生命进化而来,凝聚着漫长的进化史