4.3 生态工程 课件（共50页PPT）(内嵌1份视频） 2023-2024学年高二生物人教版（2019）选择性必修第二册

(共50张PPT)
第三节 生态工程
第4章　人与环境
人教版高中生物 选择性必修2
学习目标
1.概述生态工程的概念，关注生态工程的建设。
2.通过对教材资料的分析，概述生态工程的基本原理，举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容(重、难点)。
3.通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理(重点)。
情境视频
双奥之城
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？
2．为什么要先做整体设计再开工呢？
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？
弃耕农田在自然演替为森林时间漫长，而人工造林可以缩短建设周期
可以保证工程建设的合理性与可行性，也可控制建设和后续维护成本
利用原有的地貌和植被有利于可持续发展，并会减少人力和物力投入
国家奥林匹克森林公园
冬奥村里的新能源
冬奥村里的山水之间
1、生态工程提出的背景是什么？
2、生态工程的概念是什么？
3、生态工程的目的是什么？
4、生态工程的优点是什么？
生态工程
阅读教材P98-99，思考以下问题
20世纪60年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，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。并且严重影响了人类的可持续发展。
事实1
生态工程
提出的背景
人口增长
人类活动
全球生态环境危机
人类可持续发展受到影响
解决环境与经济与协调发展
生态工程
导致
导致
需要
需要
消耗少、效益多、可持续。
指的是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了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
遵循生态学原理，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。
理论基础
③目的：
②优点：
①概念：
操作过程
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，正在消耗大量的自然资源。
④原因：
生态工程
作为“双奥城市”，北京因奥运和绿色结下深缘。秉承“绿色、共享、开放、廉洁”的办奥理念，面对“京张”地区土壤脆弱、水资源短缺、生物多样性破坏等挑战，运用高新科技技术和环保生态技术解决北京冬奥会筹备、举办过程中环境生态问题，为北京冬奥会成功举办提供生态环境保障。
事实1
一
生态工程的基本原理
一
1.生态工程的基础？遵循哪些原理
2.什么是自生原理？其理论基础是？意义 遵循自生原理时，需要注意哪些问题？
3.什么是循环原理？其理论基础是？意义 特点？
4. 协调原理的含义？具体内容是？
5.什么是整体原理？其理论基础是？其意义
阅读教材P99-103，思考以下问题
一
生态工程的基本原理
一
循环
整体
生态工程以生态系统的________、__________功能为基础，遵循_______、_______、_______、_______等生态学基本原理。
自组织
自我调节
整体
循环
协调
自生
自生
协调
一
生态工程的基本原理
一
由 而产生的 、 、
、自我更新和维持就是系统的自生。
生态系统的自我调节能力
①有效选择并合理布设生物组分
②创造利于生物的条件
这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件
适当提高生物多样性
（1）概念：
（2）理论基础：
（3）措施：
生物组分
自我优化
自我调节
自组织
1. 自生
一
生态工程的基本原理
一
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效率高。
生态系统的物质循环功能。
通过设计，实现不断循环，使前一个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。
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
2. 循环
（1）概念：
（2）理论基础：
（3）措施：
一
生态工程的基本原理
一
2. 循环
（4）实例：
循环——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利，也保证主要物质或元素的转化率较高
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被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生
北京奥林匹克森林公园的污水利用等
无废弃物农业保证了土壤肥力，改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了土壤的养分循环
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
无废弃物农业
一
生态工程的基本原理
一
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。
事实2
认同。
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
一
在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。
生物与环境、生物与生物的协调与平衡
①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
我国西北地区一些地区年降水量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类杨树。导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。
（1）概念：
（2）理论基础：
（3）措施：
3. 协调
一
生态工程的基本原理
一
（3）措施：
3. 协调
②需要考虑环境容纳量。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。
如果放养的牲畜量超过载畜量，则会造成过度放牧，使草地退化，还有土地沙漠化。
一
生态工程的基本原理
一
协调——生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应
注意生物与环境的协调与适应（生态适应性）
北京奥林匹克森林公园曾种植洪桐失败
注意生物与生物的协调与适应
北京奥林匹克森林公园曾放养牛蛙，导致本地生物大量被捕食
注意环境容纳量
3. 协调
一
生态工程的基本原理
一
从协调原理出发，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，应该注意什么？
我国西北部地区缺雨干旱，土壤贫瘠，应该选择适合当地自然环境的树种，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，应该注意牲畜的数量不能超过草地的承载力。
（4）实例：
3. 协调
一
生态工程的基本原理
一
遵从自然生态系统的规律，
各组分之间要有适当的比例
考虑经济和社会的影响力
“绿色”
的经济系统
“宜居”
的社会
系统
“生态”
的自然
系统
社会-经济-自然
复合系统
生产成本
消费效益
植物
动物
微生物
非生物的因素
政策
管理
科学文化
4. 整体
一
生态工程的基本原理
一
运转良好的桑基鱼塘，可以做到物质的循环再生利用。种桑养蚕，蚕沙(蚕粪便)本是废弃物，如果不经处理直接堆放在室外，不但会腐烂变质污染环境，而且可能通过鸟、昆虫的携带造成交叉感染，导致家蚕疫病大爆发。桑基鱼塘将蚕沙由废弃物变成了渔业生产的饲料。
事实3
分析生态工程的原理和应用
任务1
1、尝试画出桑基鱼塘中的食物链。
（1）桑树→蚕
（2）甘蔗→人
（3）浮游植物→鱼
（4）浮游植物→ 浮游动物→鱼
还需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。
2.除了生态学，还需要关注什么？
分析生态工程的原理和应用
任务1
3.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
（1）蚕粪、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用。
（2）池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量。
（3）桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例。
主要为循环原理
主要为协调原理
主要为整体原理
（4）桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。
主要为自生原理
一
生态工程的基本原理
一
无论是历经千年的桑基鱼塘，还是像奥森这样的现代化生态工程，其设计和建设都必须遵循自生、循环、协调、整体的生态学原理。只有遵循自然规律，保护生态环境，我们才能源源不断地从中汲取资源，实现可持续发展，才能真正践行“绿水青山就是金山银山”的理念！
核心归纳
1.生态工程遵循的基本原理归纳
原理 理论基础 意义 实例
自生原理 自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持 实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体 湿地生态系统的修复
循环原理 物质的迁移和转化(物质循环) 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 “无废弃物农业”
核心归纳
1.生态工程遵循的基本原理归纳
原理 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适应 生物数量不超过环境承载力的限度，可避免系统的失衡和破坏 西北地区不适于种植乔木类的杨树
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 在林业工程建设中，自然系统与社会、经济系统的关系问题
核心归纳
2.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，指整个系统，如林业生态工程建设→整体原理。
跟踪训练
1.(2023·河北张家口高二阶段检测)下列关于生态工程的叙述，正确的是
A.“过腹还田”可使牛羊粪便中所含的能量流入农作物，促进农作物生长
B.在进行生态工程建设时，应根据实际因地制宜
C.生态工程就是指根据分析、设计、调控，建设一个全新的人工生态工
程体系
D.“无废弃物农业”实现了农田生态系统中能量的循环利用
√
有机物被分解者分解为无机物后被农作物利用
已破坏的生态环境进行修复、重建都属于生态工程
生态工程的循环原理，实现了农田有机垃圾的零废弃、无污染，但能量是单向流动的，不能循环利用
跟踪训练
2.(2023·河北邢台高二期末)下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是
√
整体原理
选项 有关事例 相关的生态工程原理
A “无废弃物农业” 循环原理
B 在人工林中增加植被的层次 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，后面砍林 违反协调原理
一
生物多样性的意义
一
生态工程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，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。
生态工程的基本原理
一
生态工程的实例和发展前景
二
目录
生态工程的实例
二
生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。 20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得了长足进展，政府十分重视。在某些研究领域已处于国际领先的地位，在实践上已应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令人瞩目的成就。
退耕还林、还草工程
“三北” 防护林工程
平原绿化和绿色通道工程
取得的成就：
生态工程建设的宗旨：
因地制宜
生态工程的实例
二
物质多级循环利用问题
沼气农业生态系统
控制污染，减少干扰
湿地缩小和破坏问题
生态环境破坏
恢复土地，恢复植被
生态工程的实例
农村综合发展型生态工程
湿地生态
恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
生态工程的实例
二
农村综合发展型生态工程
问题：
建立农村综合发展型生态工程
人多地少，资源有限
对策：
实例：
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。
分析农村综合发展型生态工程
任务2
在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
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。
根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：
整体
协调
循环
自生
分析农村综合发展型生态工程
任务2
3. 这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：
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。
生态工程的实例
二
80年代的厦门筼筜湖
湿地生态恢复工程
问题：
湿地的缩小和环境污染以及生物资源的过度利用
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。
湿地的作用：
生态工程的实例
二
湿地生态恢复工程
对策：
a．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。
b．在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及植物物种的引进种植等，使受到干扰的湿地得以恢复。
自生
协调
循环
生态工程的实例
二
实例
厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程
污水排放
水质恶化
鱼虾绝迹
散发臭味
减少重金属有毒物排放
清挖淤泥、沿湖修建
整治沿湖及周边企业
引潮入湖、西水东调
增加氧容量增强自净力
改善水质、美化景区
厦门筼筜湖
生态工程的实例
二
矿区废弃地生态恢复工程
问题
矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏；
还可能产生严重的重金属污染。
生态工程的实例
二
对策
矿区废弃地
植树、种草
社会、市场
畜牧养殖
牧草加工业
施
肥
工程机械措施
制造表土、压实
环境
投入
就业投入
肉蛋奶
①措施：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。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤生物群落的重建。
②具体方法：首先通过机械方法平整压实土地，人工制作表土；然后在人造表土上，植树种草(根据环境引入当地土著物种)。
自生、协调、整体
生态工程的实例
二
实例
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程、萍乡市下埠镇南竹坡自然村
生态工程的发展前景
二
生态工程
大自然
恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用
固有强大的生态恢复能力量
同时考虑
不能“先污染、破坏，后治理”
生态工程的发展前景
二
①缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②有些设计缺乏高科技含量。
③生态系统调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
④缺乏理论性指导。
1. 我国生态工程存在的不足之处
环境污染
人口问题
环境与资源破坏
能源短缺
“并发症”
解决方法
发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
2. 我国目前面临的生态危机
生态工程的发展前景
二
① 我国党和政府重视生态文明建设
② 中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。
3. 我国生态工程发展前景
党的
十九大
把美丽中国作为建设社会主义现代化抢夺的重要目标
一系列新思想、新目标、新要求和新部署
首次
提出
提供
指导方针
和行动指南
生态工程的发展前景
二
1.生命系统的结构特征是 。
2.生命系统的功能特点是 。
3.从生态的角度看，生命系统 。
4.从历史的角度看，生命系统 。
开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性
“自我更新”、“自我复制”
依存环境，也能适应环境、影响环境
由最原始、最简单的生命进化而来
思维训练
生态工程的发展前景
二
课外活动
“四位一体”农业生态工程模式图
1. 厕所 2. 猪禽舍
3. 沼气池进料口
4. 溢流渠 5. 沼气池
6. 通风口 7. 简易日光温室
“四位”指沼气池、猪舍、厕所及日光温室四部分。
归纳总结
生态工程的类型与案例
类型 问题 主要原理 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、协调、自生原理 建立综合发展型生态工程 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
归纳总结
生态工程的类型与案例
类型 问题 主要原理 对策 案例
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
跟踪训练
3.(2023·河北秦皇岛高二期末)生态工程建设需要因地制宜、多措并举。下列相关表述不正确的是
A.在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰
B.在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调
C.依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理
D.园林既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益，体现了生态工程
的整体原理
√
对垃圾进行分类并资源化利用，如通过微生物的分解作用，将有机物转化成无机物，供农作物吸收利用，C错误。
依靠自然演替等恢复其功能
跟踪训练
4.(2023·江苏苏州高二期中)如图是某同学绘制的我国北方农村的一种“四位一体”的生态家园展示图，其中沼气池、猪舍、厕所和日光浴室等保持了合理的结构和例子。下列说法错误的是
√
物质循环利用和能量的多级利用
A.沼气池中的沼渣可作为有机肥为农作物提供更多的营养物质和能量
B.建设该生态家园的主要目的是实现对能量的多层次利用，从而大大提高了能量的利用率
C.动物粪便的臭味主要来自含氮化合物，在沼
气池中经硝化细菌的作用可形成硝酸盐被植物吸取
D.这种生产模式对环境污染小，能够获得比较好的经济效益和生态效益
生态工程
课堂小结
农村综合发展型生态工程
湿地生态恢复工程
自生
循环
协调
整体
发展前景
矿区废弃地的生态恢复工程
原理
实例