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第3节生态工程
人教版2019
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。
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？
奥林匹克森林公园俯瞰
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。
新知导入
2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？
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？
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。
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。
新知导入
新知导入
本节要点聚焦
一、生态系统的基本原理
1.关注生态工程建设
2.生态工程所遵循的基本原理
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
2.生态工程的发展前景
（一）、关注生态工程建设
一、生态工程的基本原理
1.生态工程：
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。
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。
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。
新知讲解
（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
、协调、
、自生等生态学基本原理。
1.自生
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、
、
自我调节、
。
(1)内容:
(2)理论基础:
个体代谢再生更新
种间相互作用（种间关系）
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，及他们的种间关系。
(3)应用实例：
（有效选择并合理布设生物组分，
尽量提高生物多样性程度）
自组织
自我调节
整体
循环
生态系统的自我调节能力
自我优化
自我更新和维持
湿地生态工程中，移除有害物质、增加水体溶氧量
太阳能水生态修复系统
新知讲解
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
太阳能水生态修复系统
新知讲解
2、循环
(1)内涵：
促进物质的
，保证各环节物质迁移顺畅，
保证主要物质和元素的转化率高。
(2)理论基础
:
生态系统的物质循环功能
(3)应用实例：
无废弃物农业
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
人尿粪
养分吸收
沉降物（雨、雪）
牲畜粪便
人类食品
人类食品
作物残留
人
土壤
作物
牲畜
饲料与垫料
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”的生产。
迁移与转化
新知讲解
3、协调
考虑
、
的协调与适应。
(1)、内容:
生物与环境
生物与生物
(2)、两方面:
①生物要适应环境
②考虑环境容纳量
在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，成了残败的“灰色长城”
过度放牧的草地
可避免系统的失衡和破坏。
(3)意义：
新知讲解
1、在我国西北地区进行防护林建设时，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？
沙棘、山杏、刺槐、合欢等
注意牲畜数量不能超过草地的承载量；减少过度放牧现象；在有条件的地方，人工种植牧草。
新知讲解
4、整体
整体原理
遵从自然生态系统的规律
考虑经济和社会等的影响力
经济系统
生产成本
消费效益
社会系统
政策
管理
科学文化
自然系统
植物
动物
微生物
非生物的因素
1）、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,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）、应用：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：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。
社会—经济—自然复合系统
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、
之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定。
开发建设与环境保护
新知讲解
二、生物工程的实例和发展前景
（一）、生态工程的实例
生态工程建设的宗旨：应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。
1.农村综合发展型生态工程
问题
我国有近7亿人生活在农村，人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？
对策:
建立农村综合发展型生态工程，是实现这一目标的有效途径。
新知讲解
分析某村综合发展生态工程
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级循环利用工程：作物秸歼用来生产食用菌和饲料（图a）；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（图b）“总之，农业生态工程能创造多种劳动力就业机会，増加农民收入，开发可以更新的资源，减少环境污染。
思考讨论
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
整体、协调、循环、自生等。
生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序的整体，实现了物质多级循环利用、能量充分利用，减少了废物排放与环境污染。
这一生态工程实现了物质利用的良性循环，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，促进了农村的可持续发展。
思考讨论
2.湿地生态恢复工程
问题
湿地的缩小会导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。此外，湿地的环境污染、生物资源的过度利用等，会导致湿地生态系统严重退化。
对策
采用工程学和生态学措施相结合的方法。如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地的周围，还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
案例
厦门筼筜湖生态恢复
厦门筼筜湖
新知讲解
3.矿区废弃物的生态恢复工程
问题
采矿业对环境造成的日渐严重的破坏。矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。
矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍植被的生长，还可能产生严重的重金属污染。
对策
采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后，在人造表土上，植树种草。
案例
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
新知讲解
（二）、生物工程的发展前景
1.我国生态工程存在的问题
（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及对策
（1）危机：人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题。
（2）对策：发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
新知讲解
3.对生态工程治理应持有的态度
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。
4.我国生态工程的前景
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。
新知讲解
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
课堂练习
循环
自我调节
减少污染
废物资源化
3、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
、
。
课堂练习
生态工程所遵循的原理
农村综合发展型生态工程
矿区废弃地的生态恢复工程
生态工程的实例
自生
循环
协调
湿地生态恢复工程
整体
生态工程
课堂总结
板书设计
一、生态系统的基本原理
1.关注生态工程建设
2.生态工程所遵循的基本原理
二、生态工程的实例和发展前景
1.生态工程的实例
2.生态工程的发展前景
第3节
生态工程
作业布置
完成课时作业
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4.3生态工程教学设计
课题
4.3生态工程
单元
四单元
学科
生物
年级
高二
学习目标
1.归纳生态工程的概念，关注生态工程建设。
2.概述生态工程建设应遵循自生、循环、协调和整体四个基本原理。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。
重点
学习掌握生态工程的原理，了解生态工程的实际运用
难点
学习掌握生态工程的原理，了解生态工程的实际运用
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
展示奥林匹克公园的图片，展示问题探讨中的资料，创设情境。教师活动：展示相关图片，讲解奥林匹克森林公园的建设过程，并引导学生思考课本中的三个问题。教师活动：讲解以上问题，讲解要点为：1.人类活动可以改变群落演替的速度，通过人工造林，可以加快弃耕农田演替到森林阶段的速度。
2.对森林公园先进行整体设计利用了生态工程的基本原理，以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循生态系统自生、循环、协调和整体的基本原理，充分发挥资源的生产潜力，既防止了环境的污染，又达到了经济效益和生态效益的同步发展。3.公园建设充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统是利用了生态工程自生的原理和协调的原理，充分考虑原有生物组分布局和它们生长、发育、繁殖及形成共存互利关系等条件，通过系统的自组织、自我优化、自我调节、自我更新维持系统的稳定。同时，利用了生物与生物、生物与环境长期作用形成的协调原理。这个例子是生态工程的生动缩影。下面就让我们系统的来学习一下生态系统的有关知识。
观看思考讨论倾听
创设情景，展示奥林匹克森林公园图片，引发学生的兴趣，提出问题引发学生思考，引入课题
讲授新课
首先教师聚焦本节课的要点，总体把握本节学习任务生态工程的基本原理（一）关注生态工程建设通过引言的讲解，教师给出生态工程的概念根据生态工程概念教师提出问题：实施生态工程的原因，目的和优点分别是什么？师生一起总结确定答案（二）生态工程所遵循的基本原理教师以填空问答的形式，指出生态工程遵循，整体、协调、循环、和自生等生态学原理。接下来从原理的内容、理论基础，应用实例和特点等方面分别阐述1.2.3.4个原理生态工程的实例和发展前景（一）、生态工程的实例1图片展示农村中压制、储存青贮玉米讲述农村综合发展型生态工程这个实例，其中存在的问题，如何提高产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？学生讨论后师生共同得出相应的对策2湿地生态恢复工程以厦门筼筜湖为利，提出该地存在的问题，并讨论应对策略，最后总结3.矿区废弃地的生态恢复工程现存问题---对策---案例（二）、生态工程的发展前景教师指出我国生态工程存在的问题我国面临的生态危机和对策提问：对我国生态工程治理应持有的态度根据学生的答案，教师总结最后教师向学生展示生态工程的发展前景
学习学习思考回答阅读回答思考讨论思考讨论回答
整体展示本节学习任务，层次清晰提出问题，深入理解通过实例出现的问题供学生讨论思考，培养学生应用理论知识解决实际问题的能力发现问题—提出应答策略—展示发展前景，这一思路完成
课堂小结
板书
第3节生态工程生态工程的基本原理关注生态工程建设生态工程所遵循的基本原理生态工程的实例和发展前景
生态工程的实例
生态工程的发展前景
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精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
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