(共22张PPT)
第3节 生态工程
第1课时 生态工程的基本原理
学习目标
1.概述生态工程的概念,尝试从生物与环境相互关系的角度去看自然界,明确关注生态工程建设的必要性,确立环境意识。
2.了解生态工程的基本原理,形成对生命的系统观、局部与整体观。
一、关注生态工程建设
1.生态工程的概念
基本原理
和方法
生态学、系统学
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修复、重建
目 的
提高生态系统的生产力或改善生态环境,从而促进人类社会与自然环境的和谐发展
2.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。
4.优点:少消耗、多效益、可持续。
二、生态工程的基本原理
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。
1.自生
(1)内容: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)基础:需在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。
2.循环
(1)内容: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率较高。
(2)理论基础:生态系统的物质循环。
3.协调
(1)内容:生物与生物、生物与环境的协调与适应。
(2)处理好生物与环境的协调与平衡,需要考虑环境容纳量。
4.整体
(1)内容
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人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。
(2)理论基础:社会—经济—自然复合系统。(如图)
(3)应用:在进行生态工程建设时,不但要考虑自然生态系统的规律,更重要的是,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(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。
预习反馈
1.判断
(1)“石油农业”是大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式,因对石油等能源有高度的依赖性而得名。(
√
)
(2)实现原料→产品→原料的生产体系,可使废弃物资源化。(
√
)
(3)“无废弃物农业”遵循的是自生原理。(
×
)
(4)在建设高新农业时,沼气池的建立是遵循系统整体性原理。(
×
)
(5)系统的整体功能等于部分之和。(
×
)
(6)只有保持生态系统较高的生物多样性,才有助于生态系统维持自生能力。(
√
)
2.下列关于生态工程的说法,错误的是( )
A.与传统工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
B.能有效降低环境破坏和环境污染
C.遵循物质循环规律,实现废弃物资源化
D.生态工程能解决所有环境问题,可以走“先污染、破坏,后治理”的道路
解析:生态工程不能解决所有的环境问题,不能走“先污染、破坏,后治理”的道路。
答案:D
3.在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树,另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等。以上做法依据的生态工程原理是( )
A.自生原理
B.整体性原理
C.循环原理
D.协调
解析:进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,更重要的是还要考虑到经济和社会等系统的影响力,这应属于生态工程的整体性原理。
答案:B
4.石油农业与无废弃物农业相比,其主要特点是( )
A.物质可以循环利用,对环境几乎没有破坏性
B.使用植物易于吸收的化肥作肥料,在促进植物快速生长的同时也有助于周围环境的净化
C.以煤和石油等原料为动力,极大地提高了生产效率
D.是一种低投入、高产出的农业生产方式
解析:石油农业与无废弃物农业相比,其主要特点是石油农业以煤和石油等原料为动力,极大地提高了生产效率。
答案:C
探究点一
探究点二
关注生态工程建设
情境导引
当前我国为什么要关注生态工程建设?
资料1 1998年夏季,长江洪水泛滥,其根本原因是长江上游乱砍滥伐森林,水源涵养和水土保持功能急剧降低,大量泥沙淤积河道;中游围湖造田、乱占河道,造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。
资料2 石油农业大量使用化肥、农药、机械等,已造成资源破坏和农业环境污染,对社会的可持续发展造成很大障碍。
探究点一
探究点二
1.洪灾的发生反映出传统经济发展模式存在什么问题?
提示:传统经济发展模式不注重生态环境的保护,没有考虑生态成本,经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
2.石油农业为什么难以满足社会发展的需求?
提示:石油农业产生的废弃物和有害物质的数量庞大,大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力,并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。
探究点一
探究点二
生态系统的基本原理
情境导引
资料1 在辽宁西部的章古台地区,最初进行林带建设时,单一种植了大片的樟子松林,由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链,使得偶然滋生的松毛虫肆虐一时,很多地方的樟子松因此奄奄一息,甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。同样的原因,前几年仅一种小小的杨树天牛就将宁夏、内蒙古等地的几十亿株杨树毁于一旦。
资料2 我国西北一些地区年降水量小于450
mm,是只适合种植灌木和草的地区,但却被硬性规定种植杨树,以致到处都是“杨家将”。生态的不适应使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状,远不如当地树种那样有较高的生态适应性,结果防护林成了残败的“灰色长城”。
探究点一
探究点二
1.在生态工程建设过程中,需要遵循哪些基本原理,才能达到最佳效果?
提示:资料1所体现的主要生态工程原理是自生原理。资料2所体现的主要生态工程原理是协调原理。
2.我国的植树造林运动在世界上规模最大,因而人工林面积占世界首位,请你对我国的植树造林提出建设性意见。
提示:植树造林时,要根据生物多样性原理和协调与平衡原理,树种绝不能单一,还要根据当地的气候、土壤等条件,因地制宜地植树。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2019广东广州模拟)下图是“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.整体性原理
C.循环原理
D.协调原理
探究点一
探究点二
解析:“无废弃物农业”实现了物质的区域小循环,做到了物质的分层分级利用,因此主要体现了生态工程中的循环原理。
答案:C
探究点一
探究点二
归纳提升
1.传统农业、现代农业和生态农业的比较
类型
概 念
优 点
缺 点
传统
农业
简单的种植业
不产生严重的环境污染
结构简单,能量流动、物质循环水平低,经济效益低
现代
农业
利用石油等有机物提高农作物产量的生产方式
大量使用化肥、农药和机械动力,获得较高的经济效益
过量施用化肥、农药,严重污染环境
生态
农业
运用生态学原理,建立综合农业生态体系
通过物质多级利用,增加经济效益,净化环境
很难经得起经济环境和生态环境的较大冲击
探究点一
探究点二
2.生态工程所遵循的基本原理
原理
理论基础
意 义
实 例
循环
物质循环
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弃物的产生
“无废弃物农业”
自生
生态系统的稳定性
生物多样性程度高,可提高系统维持自生的能力
“三北防护林”建设中的单纯林问题;珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
探究点一
探究点二
原理
理论基础
意 义
实 例
协调
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
太湖富营养化问题
整体
社会—经济—自然复合系统
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,保障系统的平衡与稳定
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
探究点一
探究点二
活学活练
1.在帮助农民发展经济的同时,一定要注意一些实际问题,如“香蕉不宜在北方地区栽种”“苹果树不宜在热带地区栽种”,这主要体现了生态工程的什么原理?( )
A.整体原理
B.协调原理
C.自生原理
D.循环原理
解析:生物只有适应一定的环境才能正常生长,所以“香蕉不宜在北方地区栽种”“苹果树不宜在热带地区栽种”,这主要体现了生态工程的协调原理。
答案:B
探究点一
探究点二
2.下列关于生态工程的叙述,不正确的是( )
A.生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统
B.“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程的内容
C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原则
D.实施生态工程的目的是环境保护
解析:生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统,其目的不单纯是保护环境,而是要实现社会、经济、自然的协调发展,共同进步。
答案:D第4章人与环境
第3节 生态工程
第1课时 生态工程的基本原理
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列关于生态工程的叙述,错误的是( )
A.它是无消耗、多效益的工程
B.追求经济与生态的双赢
C.实现废物资源化的良性循环
D.实现了能量的多级利用
解析生态工程是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,通过系统设计、调控和技术组装,对已被破坏的生态环境进行修复、重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,达到经济效益与生态效益的同步发展。与传统的工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
答案A
2.下列关于生态工程建设的叙述,错误的是( )
A.达到经济效益和生态效益的同步发展
B.防止环境污染,充分发挥资源潜力
C.征服自然世界,主宰经济发展
D.遵循自然界物质循环的规律
解析生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律,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。
答案C
3.自然林区内的马尾松一般不容易发生虫害,但在一些人工马尾松林中,却常常会发生严重的松毛虫危害。你认为上述现象最可能与下列哪项原理有关?( )
A.循环原理
B.协调原理
C.整体原理
D.自生原理
解析单一品种的人工马尾松林不稳定,易受破坏;物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。因此在进行生态工程建设时,必须遵循自生原理。
答案D
4.生态农业是一个在生态上自我维持的农业生产系统,其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下,求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述,不正确的是( )
A.生态农业中食物链的营养级之间能量传递效率大大提高了
B.生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高
C.生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生
D.生态农业属于人工生态系统,对病虫害一般采用生物方法防治
解析生态农业中生态系统的营养结构变复杂了,但食物链的营养级之间的能量传递效率不变,A项错误。
答案A
5.下列不属于生态农业模式的是( )
A.果基鱼塘
B.蔗基鱼塘
C.庭院立体农业
D.大棚草莓
答案D
6.下图是某生态农场的生产流程,据图分析,下列说法错误的是( )
A.食用菌和蚯蚓在该生态系统中属于分解者
B.该生态系统达到了能量多级利用的目的
C.因生物种类增加,系统总能量利用率降低
D.循环利用有机废弃物,提高了生态系统的经济效益
解析该生态系统通过增加生物种类,达到了能量多级利用、物质循环再生的目的,从而提高了能量的利用率,提高了生态系统的经济效益;腐生型的食用菌和蚯蚓在该生态系统中属于分解者。
答案C
能力提升
7.“菇—菜”立体栽培(下图)是充分利用温室大棚等设施的光、温度环境优势,按照空间层次分布,形成优势互补和资源高效利用的生态农业模式之一。下列有关叙述不正确的是( )
A.图中“X”可代表CO2,“Y”可代表O2
B.该生态系统中食用菌属于分解者
C.菌渣作为有机肥为蔬菜提供了能量
D.该模式遵循了循环等生态工程原理
解析菌渣作为有机肥,被微生物分解后产生无机盐和CO2,提供给蔬菜,而不是为蔬菜提供能量。
答案C
8.(多选)下图表示一种“甘薯+奶牛+沼气+花木+龙虾+食用菌”的生态农业模式,下列有关描述正确的是( )
A.图中可以组成的食物链是甘薯藤→奶牛→牛粪
B.该生态系统的设计遵循了循环原理、自生原理等生态学原理
C.图中有生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量4种成分
D.青贮的目的是通过微生物有氧呼吸,分解甘薯藤中的有机物,有利于奶牛的消化吸收
解析食物链是由生产者和消费者组成的,即甘薯藤→奶牛。生态学原理很多,该生态系统的特点是物质循环利用,即主要利用了循环原理和自生原理。图中具有生态系统的四种成分:甘薯、花木等属于生产者,沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者,奶牛属于消费者,沼渣属于非生物的物质和能量。甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵(无氧呼吸),将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物,提高物质和能量的利用率。
答案BC
9.下列相关实例的分析中,说法正确的是( )
A.“三北”防护林建设时没有遵循自生原理,易暴发虫害
B.我国西北一些地区引种杨树,没有遵循协调原理,导致杨树不能正常生长
C.桑基鱼塘的建设遵循的是整体原理
D.沼气池工程充分利用了物质循环原理
解析“三北”防护林建设时物种单一,易暴发虫害,这是因为未遵循自生原理;我国西北一些地区年降水量少,不适于杨树生长,引种杨树则是违背了协调原理;桑基鱼塘、沼气池工程都能充分利用物质,遵循了循环原理。
答案ABD
10.(2019河北石家庄高二检测)自开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始,相继引种了浮水植物、沉水植物等水生植物共计10余种,在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群体。试验区内营养盐的浓度得到有效控制,如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5,有效地改善了水质。
(1)此项生态工程依据的生态学原理有 、 、 和 。?
(2)生态工程的调控机制是 ,主要利用的能源是 。?
(3)生态工程的主要目的在于 。?
解析(1)此项生态工程依据的生态学原理有自生原理、协调原理、整体原理、循环原理。(2)生态工程是人为控制下的生态系统,具有自我调节能力,主要利用的能源是太阳能。(3)生态工程的主要目的在于提高生态系统的生产力或改善生态环境,从而促进人类社会与自然环境的和谐发展。
答案(1)循环原理 协调原理 整体原理 自生原理
(2)人为辅助下的自我调节 太阳能
(3)提高生态系统的生产力或改善生态环境,从而促进人类社会与自然环境的和谐发展
