4.3生态工程高中生物人教版2019选修二(课件共31张PPT)

(共31张PPT)
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
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。
问题探讨
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。
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。
问题探讨
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
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。
问题探讨
以上这样的生产方式，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。
一、生物工程概述
1.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
(2)手段： 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
生态学和系统学(工程学、经济学) 等学科的基本原理和方法
(1)理论基础：
2.实施原因
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。
3.目的
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
4.优点
少 消 耗 、多 效 益 、 可 持 续
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 整 、协 调、循 环、自生 等生态学基本原理 体
桑叶养蚕
Mutbemy lnawes for slkworm nising
桑叶
蚕沙
Sikwom feoes
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塘基种桑
Torostial baso Ie mubery cukihatfian
池塘养鱼
Pord fishing
桑树
Mubenry tree
塘泥
Sludg 9
bwm uwog rol eupnls duop
塘泥肥桑
蚕沙喂鱼
蚕
Mulbery lcaf
1.自生
(1)概念：
在生态系统中由物 组 分而 产 生的组 织 自我优化
自我调节 自 我更新 维 持 和
(2)基础：
生态系统的结构与功能 (生态系统的自我调节能
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
(3)遵循该原理的具体做法
①有效选择生物组分并合理布设
*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础；
*一般而言，应尽量提高生物多样性程度；
如在湿地修复过程中，选择净化能力较强的多种水生植物，
还要考虑各自的生态位差异，以及它们的种间关系。
②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
如湿地生态工程中，移除水体中有害物质、增加水体溶氧量
太阳能水生态修复系统
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
(4)实例
思考1:
为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自
生能力
提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建
复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来
思考2:
使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素
考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系
2.循环
(1)概念：
指在生态工程啶进物质的迁移与转化 ,既保证
各环节物质迁移顺畅 ,也保证要物质或元素的转化率高
(2)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
饲料与垫料
人类食品
作物残留
人尿粪
养分吸收
牲畜粪便
土壤
(4)优点：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染
(5)实例：
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
无废弃物农业
沉降物(雨、雪)
作物
牲畜
旁栏思考题：
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
认同；
历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，是那里 成为了不毛之地，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；
我国古代先民还依靠“无废弃物农业”保证了土壤的费力， 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。
生物与生物 协晌与适应 也是需要考虑的问题；
(2)遵循该原理的具体做法：
①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 ②考虑环境容纳量
(3)实例：
①只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种 植杨树，导致一些地区种植的防护林成了“灰色长城”; ②过度放牧导致草场退化
③水体富营养化
3.协调
(1)概念：
是指在进行生态工程建设畦物与 环
物数量不能超过环境承载力的限
度 ，否则会引起系统的失衡和破坏
旁栏思考题：
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。
4.整体
(1)概念：
系统建谗体观 为指导，不仅者虑 生
态系统的规律，要要考虑社会 和 等系统的 影响力；
(2)遵循该原理的具体做法：
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
(3)实例：
在进行林业建设时， 一方面要号召农民种树，另一
方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题
(4)意义：
只有应用整体性原理，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
生产成本 → 消费效益
(经济系统)
植物 — → 动物
微生物
(社会系统)
非生物的因素
(自然系统)
政策
管 理 科 学 文 化
①湿地修复过程中，尽量 提高生物多样性程度
②草原确定合理载畜量，不
能过度放牧
③在农村建立以沼气池为中
心的生态农业
④林业生态工程建设，既要
号召种树又要考虑当地经济 发展
提高生物多样性，创 造有益于生物形成互 利共存关系的条件
物质循环
无废弃物
各组分之间要有适当的
比例，自然(生态)、 经济、社会结合
生物与生物之间、生
物与环境之间协调， 考虑环境容纳量
a. 自生原理
b.循环原理
c.整体原理
d. 协调原理
现学现用：
核心词
实 例
原理
现学现用：
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
思考讨论 分析生态工程所遵循的基本原理和应用
桑基鱼塘
1. “陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、
塘泥培桑”
主要遵循了循环 _原理；
2.“所选择的生物与生物、生物与环境
达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应 我国南方温暖湿润气候”
主要遵循了协_ 原 理 ；
3.“在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的
陆地与水面的配比”
主要遵循了 整体_原理；
4. “四大家鱼混养模式，通过合理布设，
让各种鱼类都有生存的机会和空间”
主要遵循了自生_原理；
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；浮游植物一浮游动物→鱼
2.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
还需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展
三、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程建设的宗旨：
因地制宜
2.生态工程的发展前景：
解决环境污染、人口激增、资源破坏、能源短缺
的“并发症”,重视环境保护，更注重与经济、社 会效益结合
3.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
自生
循环
整体
思考1:该生态系统有什么特点(优点)
实现了物质的多级循环利用，减少了废物排放与环境污染； 实现了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高；
实现了能量的多级利用，大大提高了能力的利用率；
①农村综合发展型生态工程
自生
循环
整体
思考2:该生态系统有值得借鉴的做法
该工程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，
促进了可持续发展；
①农村综合发展型生态工程
自生
协调
循环
②湿地生态恢复工程
厦门贫笃湖
自生
协调
整体
循环
*恢复矿区最先应该做的是什么
通过机械方法平整压实土地→人工制造表土→在人造表土上植树种草
矿区废弃地
制造表土、 压实
植树、种草
环境 投入
社会、市场
草
加
就业投入 肉蛋奶
畜牧养殖
③矿区废弃地的生态恢复工程
▲图4 - 16 矿区生态恢复工程流
程图
▲图4-15 采矿业对环境造成极大 影响
工程机械 措施
施 肥
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