人教生物学选择性必修2课件：4-3 生态工程(共45张PPT)

(共45张PPT)
第3节　生态工程
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.理解生态工程的概念。 2.阐释生态工程遵循的主要原理。 3.列举我国在生态工程建设方面取得的成就。 4.了解生态工程的发展前景。 1.生态工程建设的目的是遵循生态学规律，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。
2.生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3.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。
人教生物学选择性必修2课件
第4章 人与环境
[理清主干知识]
一、关注生态工程建设
1．生态工程概念
(1)原理和方法：应用 和 等学科的基本原理和方法。
(2)任务：对人工生态系统进行 ，或对___________________进行修复、重建。
(3)结果：提高生态系统的 或改善 ，促进___________________和谐发展。
(4)技术手段：系统工程技术或综合工艺过程。
生态学
系统学
分析、设计和调控
已被破坏的生态环境
生产力
生态环境
人类社会与自然环境
2．生态工程建设的目的：遵循 的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止 ，达到经济效益和 的同步发展。
3．生态工程的特点：生态工程是一类少 、多效益、 的工程体系。
二、生态工程遵循的基本原理
生态工程以生态系统的 功能为基础，遵循着_______________________等生态学基本原理。
1．自生
(1)含义：由生物组分产生的 、自我优化、自我调节、_______________就是系统的自生。
生态学
环境污染
生态效益
消耗
可持续
自组织、自我调节
整体、协调、循环、自生
自组织
自我更新和维持
(2)条件
①遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择 并合理布设。一般而言，应尽量提高 程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落，从而有助于生态系统维持自生能力。
②要维持系统的自生，就需要创造有益于生物组分的 ，以及它们形成 的条件。
生物组分
生物多样性
生长、发育、繁殖
互利共存关系
2．循环
(1)含义：在生态工程中促进系统的物质 ，既保证各个环节的物质 ，也保证主要物质或元素的 较高。
(2)目的：通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的 尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。
3．协调
(1)理论基础：生物与生物、 的协调与平衡。
(2)注意事项：需要考虑 。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
迁移与转化
迁移顺畅
转化率
废物
生物与环境
环境容纳量
4．整体
(1)各组分之间要有 ，不同组分之间应构成 ，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。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 等系统的影响力。
适当的比例
有序的结构
经济和社会
三、生态工程的实例
1．农村综合发展型生态工程
(1)问题：人多地少、资源有限。
(2)目的：实现物质的 利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得 的全面提高。
(3)实例：北京郊区某村的以 为中心的物质多级循环利用工程。
多级循环
经济效益、社会效益和生态效益
沼气工程
2．湿地生态恢复工程
(1)问题：在经济发展过程中，人们对湿地进行 导致湿地缩小；湿地的 、 等，会导致湿地生态系统严重退化。
(2)对策：
①采用 措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。
②在湿地的周围，建立 ，以减少人类的干扰，使湿地依靠_________等机制恢复其生态功能。
(3)案例：厦门筼筜湖生态恢复。
排水和围垦
环境污染
生物资源的过度利用
工程学和生态学
缓冲带
自然演替
3．矿区废弃地的生态恢复工程。
(1)问题：矿藏开采后往往会造成______________________________________的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍 的生长。规模巨大的采矿业，不仅会对土地景观造成巨大的影响，还可能产生严重的 污染。
(2)对策：植被恢复，以及对植被恢复所必需的 的重建。
(3)案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统
植被
重金属
土壤微生物群落
四、生态工程的发展前景
1．我国生态工程建设目前存在的问题
(1)缺乏 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，缺乏理论性指导等。
2．发展前景
我国党和政府高度重视生态文明建设，把 作为建设社会主义现代化强国的重要目标，对生态文明建设提出了一系列新思想、新目标、新要求和新部署，为建设美丽中国提供了指导方针和行动指南。
定量化模型
美丽中国
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)“无废弃物农业”遵循的是协调原理 ( )
(2)在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了循环原理 ( )
(3)在建设生态工程时，既要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力 ( )
(4)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化 ( )
(5)根据协调原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量 ( )
(6)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的整体原理 ( )
×
√
√
×
√
×
2．将生态工程的问题、类型及实例连线
[在探究中学明]
分析下列实例所体现的生态工程的基本原理
(1)甲图所示是一个生态系统吗？生产者、消费者、分解者分别是什么？
提示：这是一个生态系统。生产者是作物，消费者是牛、羊、猪等家畜和人，分解者是土壤中的细菌、真菌等微生物。
(2)甲图所体现的主要生态工程原理是什么？是怎样实现的？
提示：循环原理。该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留物都能返回到农田土壤里，通过分解者的分解作用再供生产者利用。
(3)有同学认为甲图设计方案能大大提高能量传递效率，这种认识对吗？
提示：不对。该设计通过物质的循环利用大大提高了能量利用率，但不能提高能量传递效率。
(4)乙图体现了哪种生态工程的基本原理？
提示：图乙体现了整体原理。
(5)以下几种情况分别能体现哪种生态工程原理？
①单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害。
②草原确定合理载畜量，不能过度放牧。
③引种考虑适应环境。
④林业生态工程建设，既考虑种树又考虑当地经济发展。
提示：①自生原理；②协调原理；③协调原理；④整体原理。
[在深化中提能]
生态工程遵循的基本原理归纳
项目 理论基础 意义 实例
循环原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 “无废弃物农业”
自生原理 生物多样性和种群之间的互利共存 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性及系统生产力 三北防护林建设中的单纯林问题
项目 理论基础 意义 实例
协调原理 生物与生物、生物与环境的协调与平衡 生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 过度放牧引起草原退化
整体原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 在林业建设中，自然系统与社会、经济系统的关系问题
[例1]　下列关于生态工程的基本原理的说法，错误的是 (　 )
A．循环原理可使生态系统的物质循环顺利进行，实现废弃物的资源化
B．自生原理要求在构建人工生态系统时，要提高生物多样性，构建复合群落
C．整体原理是考虑自然系统的规律，所有的人类活动必须完全以生态系统为核心
D．整体原理要求系统各组分之间要有适当的比例关系
[解析]　整体原理是指进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力。
[答案]　C
[例2]　如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是 (　 )
A．自生原理　　　　 B．整体原理
C．循环原理 D．协调原理
[解析]　由图解沼气池的应用可知，该生态工程为无废弃物农业利用工程，体现了物质循环原理。
[答案]　C
把握生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。
(2)体现物种多，营养关系复杂→自生原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。
(4)涉及自然、经济和社会，强调整个系统，如林业生态工程建设→整体原理。　　　
[在应用中落实]
1．下列做法体现了生态工程的基本原理的是 (　 )
A．引入外来物种时仅考虑美观性和经济效益
B．利用堆肥和沤肥等方式将废弃物转化为有机肥料
C．以单一作物种植为主以获得经济效益的最大化
D．排掉沼泽地的积水，使之变为农田和牧场
解析：引入外来物种时仅考虑美观性和经济效益，违背了整体原理，因此，引入外来物种时除了考虑美观性和经济效益外，还要考虑生态效益，A错误；利用堆肥和沤肥等方式将废弃物转化为有机肥料，利用了循环原理，B正确；以单一作物种植为主以获得经济效益的最大化，违背了自生原理，C错误；排掉沼泽地的积水，使之变为农田和牧场，违背了自生原理、整体原理等，D错误。
答案：B　
2．下列关于生态工程建设中遵循的协调原理和整体原理的说法，正确的是 (　 )
A．协调是指生物与环境的协调平衡，不需考虑环境容纳量
B．建设生态工程可以创新，不一定遵循自然生态系统的规律
C．考虑社会—经济—自然复合系统属于生态工程的整体原理
D．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体现了协调原理
解析：生态工程中的协调是指生物与环境、生物与生物的协调与平衡，要考虑环境容纳量和环境承载力，A错误；生态工程建设中必须遵循自然生态系统的规律，还要考虑社会—经济—自然复合系统的影响力，这体现了生态工程的整体原理，B错误，C正确；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体现了整体原理，D错误。
答案：C　
[在探究中学明]
根据下面的生态工程示意图回答下列问题
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是什么？图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理？
提示：目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用。废弃物的合理利用能体现生态工程的物质循环原理。
(2)从环境保护的角度分析，该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么？
提示：减少了化肥和农药的使用量，减轻了环境污染。
(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，请从细胞代谢的角度分析，其原因是什么？
提示：蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。
[在深化中提能]
生态工程的类型与案例
类型 问题 原理 对策 案例
农村综合发展型生态工程　 人多地少，资源有限 循环、整体、自生原理 建立综合发展型生态工程 北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程
湿地生态恢复工程 湿地的缩小和环境污染以及生物资源的过度利用 自生、协调原理 控制污染、退田还湖 江西鄱阳湖生态恢复工程、厦门筼筜湖生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏和重金属污染 自生、协调、整体原理 修复土地、恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
[例1]　请据图判断，该生态工程属于 (　 )
A．农村综合发展型生态工程 B．湿地生态恢复工程
C．小流域综合治理生态工程 D．矿区废弃地的生态恢复工程
[解析]　据题图中的信息可知，该生态系统具有养猪场、养鱼的稻田和鱼、蟹池等，符合循环原理，属于农村综合发展型生态工程。故选A。
[答案]　A
[例2]　随着工业的发展，采矿业对环境造成了严重破坏。如何恢复矿区废弃地的生态环境，从而实现经济、社会与环境持续协调的发展，越来越多地受到人们的关注。如图为矿区生态系统恢复工程流程图，请分析回答：
(1)矿区废弃地对生态系统造成的负面影响包括________。(填选项)
①造成土体、土壤、植被的破坏　②极端恶劣的土地条件会阻碍植被的生长　③影响土地景观　④可能产生严重的重金属污染
A．①②　 B．③④ C．①②③④ D．①②③
(2)在矿区废弃地的生态恢复工程中，要充分考虑到____________________三者间的持续协调发展关系。
(3)该生态工程所遵循的主要原理是______________________________。
(4)该恢复工程中，①、②分别指______________、____________。该生态恢复的关键在于____________，以及________________________________的重建。
(5)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_______________________________________________________________________。
[解析]　(1)由于矿区废弃地水分状况很差，特别是养分极其贫瘠，导致植被很难恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。(3)图中体现了生态与经济效益的结合，是整体原理；植被恢复时，考虑与之相适应的树种、草等，为协调原理；在恢复过程中各种生物自我组织、自我优化、调节并最终实现自我更新和维持。(5)矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树。
[答案]　(1)C　(2)生态效益、社会效益和经济效益　(3)整体、协调、自生　(4)工程机械措施　制造表土、压实　植被恢复　植被恢复所必需的土壤微生物群落　(5)矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长
生态工程建设的三个注意点
(1)在进行生态工程建设时，应根据当地的实际条件，因地制宜，不能生搬硬套。
(2)在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。
(3)生态系统的恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。　　　
[在应用中落实]
1．蚯蚓分解处理技术可实现固体废物的减量化和资源化。下图为某农业生态系统的示意图，下列叙述错误的是 (　 )
A．该生态系统中的蚯蚓属于分解者
B．该生态工程设计突出体现了循环原理
C．农作物、果树等植物获取的物质和能量主要来自有机肥
D．影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度、含水量等
解析：生态系统的分解者主要是生态系统中营腐生生活的细菌和真菌等，蚯蚓以枯枝烂叶为食，也属于分解者，A正确；该生态工程设计实现了物质的循环利用，一个生产环节产生的废物可作为下一生产环节的原料，体现了物质循环再生(循环)的原理，B正确；农作物和果树获取的能量来自太阳能，而非有机肥中的能量，有机肥中的有机物需要被分解者分解，释放的二氧化碳以及矿质元素可被植物利用，C错误；蚯蚓喜温、喜湿，故外界温度和含水量等会影响蚯蚓的分解处理效率，D正确。
答案：C　
2．下列有关生态学的基本原理在生产实践中的应用的叙述，错误的是 (　 )
A．合理地规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分
B．生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用
C．大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，提高稳定性
D．合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来二次污染
解析：合理地规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分，A正确；生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用，B正确；大量引入外来物种，可能会提高当地生态系统的稳定性，也有可能导致生态入侵，使得本地物种的生存受到威胁，稳定性下降，C错误；合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染，D正确。
答案：C　
[课堂巩固落实]
1．(2022·浙江6月选考)下列关于生态工程的叙述，正确的是 (　 )
A．生物防治技术的理论基础是种群内个体的竞争
B．套种、间种和轮种体现了物质的良性循环技术
C．风能和潮汐能的开发技术不属于生态工程范畴
D．“过腹还田”可使农作物秸秆得到多途径的利用
解析：生物防治技术的理论基础是种间的捕食关系和竞争关系，A错误；套种、间种和轮种是合理使用资源，体现协调原理，无物质循环的体现，B错误；风能和潮汐能的开发技术属于洁净可再生的新能源开发技术，体现整体原理，是生态工程范畴，C错误；“过腹还田”是指用农作物秸秆饲喂动物，再将动物粪便施投到农田，实现了物质的良性循环和多途径利用，D正确。
答案：D　
2．下列有关生态工程的原理和实例，错误的是 (　 )
解析：D项中讲的是在追求生态效益时也要考虑社会效益、经济效益，这明显是整体原理。
答案：D　
选项 有关实例 相关的生态工程原理
A 无废弃物农业 遵循循环原理
B 在人工林中增加植被的层次 遵循自生原理
C 无锡太湖水体富营养化引起大面积水华 违反协调原理
D 前面造林，后面砍树 违反自生原理
3．下列关于自生原理的说法，错误的是 (　 )
A．自生是由生态系统的生物组分自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持实现的
B．遵循自生原理需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设
C．一般若想提高生态系统的自生能力要尽量提高生物多样性程度
D．只要布设好生态系统的生物成分，生态系统的自生功能就能得以维持
解析：生态系统中的生物能够进行新陈代谢、再生更新等，生物之间通过各种相互作用进行自组织，实现系统结构与功能协调，形成有序的整体，该整体可以自我维持，这种由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生，A正确；因为生态系统的自生依赖生物组分的自组织、自我调节等，因此需要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，才能有效利用各种群之间的互利共存关系，从而有助于生态系统维持自生能力，B、C正确；要维持系统自生，除了要合理布设好系统的生物成分以外，还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，D错误。
答案：D　
4．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述，合理的是 (　 )
A．矿区废弃地生态恢复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入
C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是整体原理、协调原理
D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害
解析：矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建，这主要依靠人类的活动；矿区的土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长；矿山开发形成大量岩质陡边坡及矿渣废弃地，边坡的不稳定性易导致许多不良地质灾害。
答案：C　
5．为解决农村污水处理问题，科研人员研发了“厌氧—跌水充氧接触氧化—人工湿地”的组合工艺。其原理是生活污水先进入厌氧沼气池发酵，发酵后的污水利用提升泵进入多级跌水池，通过污水的多级跌落自然充氧，不断降解有机物；经过跌水池的污水再进入水耕蔬菜型人工湿地(如图所示)。下列相关叙述错误的是 (　 )
A．多种微生物共同降解是水中污染物得以去除的主要原因
B．污染物的去除效果与水温、跌水高度、水的停留时间均有关系
C．水耕蔬菜的生长，对水中藻类的繁殖和生长起到了促进作用
D．上述工艺应用了循环等生态工程原理
解析：水耕蔬菜会吸收水体中的N、P等无机盐离子，同时遮住了阳光，这对水中藻类的繁殖和生长起到了抑制作用，C错误。
答案：C　
6．某生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点，回答下列问题。
(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的___________________原理。
(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图1所示。
①在图1中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。
②如果将图1中“无机物—农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)在该生态农场中存在如图2所示的物质循环过程，据图分析，下列叙述错误的是________。(填编号)
A．物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C．食用菌和蚯蚓等分解者的加入有利于实现系统的物质和能量的循环利用
D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
(4)有人认为生态农业建设中，食物链越长越好。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？_________________________________。
解析：(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环、自生和整体等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)如果把“无机物—农田”这一环节去掉，势必会使物质循环受到破坏，土壤中的无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)食用菌和蚯蚓的加入有利于物质循环，减少废弃物，但能量不能循环利用。(4)从能量流动逐级递减的特点分析，详见答案。