4.3 生态工程 课件31张人教版(2019)高中生物选择性必修2

文档属性

名称 4.3 生态工程 课件31张人教版(2019)高中生物选择性必修2
格式 pptx
文件大小 7.8MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2021-04-08 21:42:08

图片预览

文档简介

问题探讨
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。
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
问题探讨
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。
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。
问题探讨
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。
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
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___________________的基本原理和方法,对人工生态系统进行_______________,或对已被破坏的生态环境进行了_________,从而________________或___________,促进人类_____________________的系统工程技术或综合工艺过程
分析、设计和调控
生态学和系统学等学科
提高生态系统的生产力
修复、重建
改善生态环境
社会和自然环境的和谐发展
(1)理论基础:
(2)手段:
生态学和系统学(工程学、经济学)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
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________和________的同步发展
4.优点
经济效益
生态效益
________、________、________
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_______、_______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
1.自生
(1)概念:
在生态系统中由_______而产生的______、_______、_______、_______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
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
(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;
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。
如湿地生态工程中,移除水体中有害物质、增加水体溶氧量
(4)实例
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
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?



思考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.循环
(1)概念:
指在生态工程中__________________,既保证________________,也保证______________________
(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
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
(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
人类食品
作物残留
人尿粪

土壤
养分吸收
作物
沉降物(雨、雪)
牲畜
牲畜粪便
人类食品
饲料与垫料
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
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。
3.协调
(1)概念:
是指在进行生态工程建设时,___________、_________的__________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:

生物与环境
生物与生物
协调与适应
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
*生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:
系统建设以______为指导,不仅考虑____生态系统的规律,更要考虑_____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
整体观
自然
经济
社会
(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
核心词
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
现学现用:
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_____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
桑基鱼塘
思考讨论
分析生态工程所遵循的基本原理和应用
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:
1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链
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?
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
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
①农村综合发展型生态工程
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
________原理
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物
________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
________原理
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
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
________原理
作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物
________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
________原理
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;
②湿地生态恢复工程
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}湿地生态恢复工程
主要原理及对应的内容
点源和非点源污染控制;
建立缓冲带,减少人类干扰,使湿地依靠其自然演替等机制(由简单到复杂)恢复其生态功能
________原理
根据原湿地中物种的分布情况引入动植物
________原理
废水处理(废水资源化)
________原理
自生
协调
循环
厦门筼筜湖
③矿区废弃地的生态恢复工程
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}矿区废弃地的生态恢复工程
主要原理及对应的内容
人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建
________原理
根据当地水分状况和土壤条件,一开始种植农作物,而是引入当地土著物种,植树种草
________原理
通过植树种草,建立饲料工厂和饲养场,进行肉牛养殖,综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益
________原理
肉牛粪肥的利用
________原理
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