4.3 第一课时 生态工程的基本原理 课件(共22张PPT) 2024-2025学年高二生物学人教版（2019）选择性必修2

(共22张PPT)
4.3 课时1 生态工程的基本原理
1、能够概述生态工程的概念。
2、能够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。
实施生态工程的背景
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。
我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球。
——布朗（L.R.Brown）
天地与我并生，而万物与我为一。
——庄子
石油农业
一、生态工程的概述
实施生态工程的背景
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。
理论基础
3.目的：
2.优点：
1.概念：
操作过程
4.原因：
一、生态工程的概述
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。
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
整体
循环
自生
协调
一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序发展到有序，由低有序到高有序的发展过程，就是自组织。
二、生态工程所遵循的基本原理
1.自生原理
（1）概念：
在生态系统中由_________而产生的________、_________、_________、_________和 _______ 。
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
（2）基础：生态系统的结构和功能
（生态系统的自我调节能力）
个体水平：
系统水平：
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（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或要求：
①有效选择生物组分并合理布设。
a.选择污染物净化能力较强的多种水生植物
b.通过合理的人工设计，使得这些物种形成
互利共存的关系
例如，在湿地修复过程中：
适当提高生物多样性
*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础
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？
2.使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？
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
考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系
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，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量
（3）遵循该原理的具体做法或要求：
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
2.循环原理
(1)概念：
指在生态工程中 __________________ ，既保证 __________________ ，
也保证________________________。
促进物质的迁移与转化
各环节物质迁移顺畅
主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
物质储存空间的改变
物质存在形式的改变
(3)优点：
(4)实例：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染
无废弃物农业
选择性必修2 P100“旁栏思考”：
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。
提示： 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。
3.协调原理
考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。
生物与环境、生物与生物之间要协调与适应
内容
考虑环境容纳量
不能
在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，能否栽种乔木杨树？
实例：过度放牧的草地
实例：灰色长城
选择性必修2 P101“旁栏思考”：
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，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，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力(环境容纳量)。
4.整体原理
整体原理
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
如
前面造林，后面砍林的现象
分析生态工程案例中的原理和应用
桑叶
鱼塘
甘蔗
糖渣
糖
蚕
蚕蛹
丝
桑树
塘泥
塘泥
蚕排泄物
鱼塘
鱼塘
讨论：1.画出食物链
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
桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。
明清时期，我国南方长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，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。这样可以将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合(下图)。
①“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”主要遵循了_____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_____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_____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_____原理。
循环
协调
整体
自生
讨论：2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪
些基本原理？
讨论：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？
还需关注经济学原理，
要达到经济效益和生态效益的同步发展
理论基础 意义 实例
自生 自组织、自我优化、 自我调节、自我更新和维持 实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体 湿地生态工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创造有利条件
循环 物质循环 通过系统设计实现循环，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 无废弃物农业
协调 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，避免系统的失衡和破坏 西北地区的防护林建设出现的问题
整体 社会、经济、自然构成的复合系统 统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
生态工程的基本原理
1.下列关于生态工程的叙述，不正确的是（ ）
A.生态工程可对已被破坏的生态环境进行修复、重建
B.“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程建设的内容
C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原理
D.实施生态工程建设的目的就是保护环境
2.我国南方桑基鱼塘是将低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力。这种模式主要应用了生态工程所遵循的哪个原理(　　)
A.整体原理　　B.循环原理 C.自生原理 D.协调原理
D
A
3.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_____原理；
②在人工林增加植被层次——遵循了_____原理；
③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现了______原理；
④前面造林，后面砍树——违背了_____原理；
⑤草原确定载畜量，不能过度放牧——遵循______原理；
⑥湿地破坏——违背了______原理；
⑦减少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理；
⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循______原理；
⑨引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡——违背了_____原理和_____原理
循环
自生
循环
整体
协调
自生
自生
协调
自生
协调
4.下图是某生态农场以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的示意图。请据图回答下列问题：
（1）该生态农场实现了生活垃圾、动物
粪便、沼渣和沼液的充分利用，利用了
生态学的_____原理。
（2）养鱼场的池塘不用换水，池底干干
净净，每天只需补充蒸发水，所有生物
正常生存，说明该池塘具有___________
能力。
（3）该生态农业与传统农业相比，具有明显的优势是______________、_____________。
循环
自我调节
减少污染
废物资源化