4.3 生态工程-高中生物人教版(2019)选择性必修2(课件共28张PPT)

(共28张PPT)
人与环境
4.3生态工程
教学目标
1.概述生态工程的概念，关注生态工程的建设。
2.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。
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。
4.通过评述生态工程的发展前景，增强生态文明意识。
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
弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，
而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。
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。
新 课 导 入
新 课 导 入
讨论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。
讨论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，即合乎自然规律。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。
关 注 生 态 工 程 建 设
1.实施生态工程的背景
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。
这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。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 错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工 程应运而生并迅速发展。
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。
操作过程
消耗少、效益多、可持续。
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。
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。
①概念： 指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理
关 注 生 态 工 程 建 设
2.生态工程
②优点
③目的
④原因
→理论基础
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，遵循整体
协调_ 循环自生等生态学基本原理
协调
整体
自生
循环
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
原理1 . 自生
(1)含义：
在生态系统中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。
(2) 理论基础：生态系统的结构与功能(生态系统具有自我调节能力)
① 个体水平：生物能够进行新陈代谢、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。
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
原理2 . 循环
(1)含义：
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，也保证主要物质和元素的 转化率_较高。
(2)理论基础： 生态系统的物质循环功能
(3)遵循该原理的具体做法
通过系统设计实现物质不断循环，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”的生产。
传统的生产模式“原料—产品—废料”
→ 改变为“原料—产品—原料一产品”
沉降物 (雨、雪)
饲料与垫料
人类食品
人类
食品 作物残留
牲畜
人类 人粪尿
养分吸收
牲畜粪便
土壤
我国古代先民依靠“无废弃物
农业”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 ,因此，几千年来，土地一直 维持着生产能力。
(5)优点：
实现物质的多级循环利用，
废弃物资源化，
减少污染。
■
■
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
(4)应用实例：无废弃物农业
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
作物
(1)含义：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。
(2)具体内容：
① 考虑生物要适应环境
例如，我国西北一些地区年降水量小于450 mm, 只适宜种
植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类的杨树。由
于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯
枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应
性，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。
② 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，例如，过度放牧导致草场退化。
原理3 . 协调
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
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业，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量 不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
生态工程所遵循的基本原理
原理4.整体 整体原理
遵从自然生态系统的规律 考虑经济和社会的影响力
“绿色”
的经济系统
一動
微生物 系统 系统
科学
非生物的因素
前面造林，后面砍林的现象
如
社会-经济-
“ 生 态 ”复 合系统“宜居” 政
的自然 的社会 策
管理
消费效益
文化
生产成本
自然
原理 解释
实例
自生 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。有效选择生物组分并合理布设，尽量提高生物 多样样性，创造生物组分形成互利共存的条件。
湿地修复
循环 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。前一环节产生的 废物被后一环节利用，减少“废物”的产生。
无废弃物农业
协调 处理好生物与环境、生物与生物的协调与适应，需要考虑环 境容纳量。
防护林成了“灰色长城
整体 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，不仅要考虑到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。
号召农民种树的同时考虑 贫困地区农民的生活问题
生 态 工 程 所 遵 循 的 基 本 原 理
巩固练习
写出下列例子主要涉及到的生态工程原理
①沼气池——遵循了循环原理
② 在人工林增加植被层次——遵循了自 生原理
③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现 了循 环 原 理
④前面造林，后面砍树——违背了 整体原理
⑤ 草原确定载畜量，不能过度放牧——遵循协调原 理
⑥湿地破坏——违背了自生 _ 原理
⑦减少 污水排放，治理湖泊——遵循了自生原理
⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循 协调原理
⑨引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡——违背了自 生原理和
协调原理
控制污染，减少干扰
恢复土地，恢复植被
矿区废弃
地的生态
恢复工程
生态环境
破坏
我国生态工程取得不少成绩，
仍有不足之处。
沼气农业生态系统
农村综合
发展型生
态工程
物质多级循
环利用问题
湿地生态 恢复工程
湿地缩小和 破坏问题
生 态 工 程 的 实 例
①问题：农村人多地少，产出不足。
②案例：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。
③对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利
用，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态
效益的全面提高。
④核心：以沼气工程为中心。
⑤优点：农、林、牧、副、渔全面发展；
开发可更新资源，减少环境污染
生 态 工 程 的 实 例
1.农村综合发展型生态工程
建设宗旨：因地制宜
青贮：是指在玉米等作物没有完全成熟时，
将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发 酵成为牛羊的青饲料。
氨化：是指利用氨水或氮素化肥处理稻麦
秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的 营养价值。
级循环利用工程：
作物秸秆用来生产食用菌和饲料；
北京郊区的某村是这方面的一个典型，该村实施了以沼气工程为中心的物质多
生 态 工 程 的 实 例
生 态 工 程 的 实 例
■ ■ ■
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 渣可 用于为有机农产品— “无公害蔬菜”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”(饲料、燃料 、肥 料 )的缺乏问题 ,提高了土地产出水 平；同时畜禽、鱼、 谷物、饲料等加工品
也可到市场上出售。
■■ ■■■ ■■
秸 秆 青贮、氨化处理，食用菌培养基 饲料
物质在系统内流动 ----- →输出到市场
屠宰厂
副产品
鱼/螺池
种植业
沼气池
养殖业
沼渣
加工
厩粪
沼液
谷物
沼渣
农村 综合 发展 型生 态工 程 主要原理及对应的内容
有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设 自生 原理
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池 →农田→作物 循环 原理
利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，
解决了社会问题 整体
原理
生 态 工 程 的 实 例
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
生 态 工 程 的 实 例
讨论2.该生态系统的结构有什么特点
这一生态系统的结构齐全，包括生产(植物),消费者(禽、畜、
鱼),分解者(微生物)以及非生物的物质和能量，各组分搭配合 理 ，紧密联系形成一个有序整体。
讨论3.该生态系统的功能有哪些特点
该生态系统实现了物质循环再生，能量多级利用，减少了废物排
放和环境污染，提高了 能量利用率。
讨论4.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法
该案例的特点是以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增
加了劳动就业机会，促进经济发展，同时又降低环境污染，促进了 农村的可持续发展。
生 态 工 程 的 实 例
2.湿地生态恢复工程
①湿地的 作用：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。
②问题：在经济发展过程中，人们对湿地进行排水和围垦，已经破坏
了地球上80%的湿地资源。
③案例：厦门篑笃湖生态恢复。
④主要措施：退耕还湖
⑤ 主要困难： 解决迁出湖区居民的生活和就上向题。
主要原理及对应的内容
废水等污染物的处理。循环原理
根据原湿地中物种的分布情况引入动植物。协调原理
建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机 制恢复其生态功能。自生 原理
生 态 工 程 的 实 例
2.湿地生态恢复工程
江西鄱阳湖生态恢复工程
生 态 工 程 的 实 例
3.矿区废弃地的生态恢复工程
①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。
②案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工
程 。
③对策：A .改良表土；
B. 种植耐旱的灌木、草和树；
C.合理确定载牧量。
主要原理及对应的内容
人工进行地表覆盖、植被恢复。自生原理
根据环境引入当地土著物种。协调_原理
搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复。 整体 原理
矿区废弃地
制造表土、 压实
植树、种草
环境 投入
社会、市场
就业投入 肉蛋奶
畜牧养殖
矿区生态恢复工程流程图
生 态 工 程 的 实 例
3.矿区废弃地的生态恢复工程
工程机械 措施
施 肥
牧草加工业
生 物 工 程 的 发 展 前 景
1.不足
(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。
(3)生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
(4)缺乏理论指导。
2.我国目前面临的生态危机
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。
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。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发展和应用， 将在建设美丽中国的过程中大有作为。
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。
3.对生态工程治理应持有的态度
4.我国生态工程的前景
生 物 工 程 的 发 展 前 景
巩固练习
一、概念检测
1.生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。
(1)农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。( X )
(2)农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建
设。 ( 入 )
(3)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。
( √ )
(4)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
( √ )
巩 固 练 习
2.2017年，我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物
A. 过腹还田
B. 青贮、氨化处理
C. 田间焚烧，留灰做底肥
D. 利用作物秸秆培养蚯蚓
秸杆的利用率。下列对农作物秸秆处理不当的是