2020-2021学年高二生物人教版选修三5.2生态工程的实例和发展前景 课件（20张PPT)

生态工程所遵循的基本原理
原理
理论基础
意义
实例
1.物质循环再生原理
物质循环
可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响
“无废弃物农业”
2.物种多样性原理
生态系统稳定性
一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
“三北”防护林建设中的单纯林，珊瑚礁
3.协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物数量不超过环境承载力(即K值)，可避免系统的失衡与破坏。
太湖富营养化问题
4.整体性原理
社会-经济-自然复合系统
统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定
林业建设中遇到的自然与经济、社会的关系问题
系统学和工程学原理
A.系统的结构决定功能原理
分布式优于集中式和环式
改善和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
B.系统整体性原理
整体功能大于部分之和
保持系统很高的生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚虫的营养关系
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一、生态工程的实例
1、农村综合发展型生态工程
问题:
对策:
案例:
运用原理：
物质循环再生原理、整体性原理、 物种多样性原理
农村中物质、能量的多级利用问题
进行综合发展型生态工程
北京窦店村以沼气为中心的生态工程
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1.在这一案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理？
物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？有哪些值得借鉴的做法？
这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。
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右图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用秸秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答：
(1)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是
. 。
(2)生产的大米是无公害的，原因是 。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是 。
(4)蘑菇在该生态系统成分中属于 。如图示，在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚 相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产的原因： 。
(5)一般地说，农田生态系统的 稳定性较低，废弃农田会发生群落演替，该演替的类型属于 。
实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染
减少了化肥和农药的使用量，减少对水稻的污染
无核膜包围的细胞核
分解者
蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强
抵抗力
次生演替
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2、小流域综合治理生态工程
小流域水土流失问题
进行综合治理
甘肃陇南县”九子
登科”模式
整体性原理、
协调与平衡原理、
工程学原理
问题:
对策:
案例:
运用原理：
通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀。
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1.小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？
“综合”表现在它一改以前的单纯造林和蓄水、减沙等工程模式，同时考虑到生态效益和经济效益：不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。例如，不但种植农作物，还同时种植经济作物提高人们的收入；考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题。各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。
2.为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？
根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程协调与平衡、整体性原理。
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3、大区域生态系统恢复工程
问题:
对策:
案例:
运用原理：
整体性原理、
协调与平衡原理、
物种多样性原理
土地荒漠化和水土流失
植树造林、
退耕还林、还草
退耕还草和
三北防护林建设
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1.国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？
生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切；同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。
这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间，非一朝一夕之功。
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2.这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？
三北防护林跨越中国13个省、直辖市、自治区;
首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜品种，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草；其次要考虑树种的多样性，保证防护林体系的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同的策略，如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。
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4、湿地生态恢复工程
问题:
对策:
案例:
运用原理：
整体性原理、
协调与平衡原理
湿地被誉为地球的“肾脏”
湿地的缩小和破坏问题
控制污染 、退田还湖
江西鄱阳湖湿地
生态恢复工程
采用工程和生物措施相结合的方法，如废水处理、点源与非点源污染控制、土地处理工程以及植物引种种植等，还建立缓冲带，使湿地依靠自然演替等机制恢复。
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1.当初人们为什么要围湖造田？
主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。
2.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？
退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。
3.地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？
保护环境，减少水土流失和水污染。例如,减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。
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5、矿区废弃地的生态工程
问题:
对策:
案例:
运用原理：
矿区生态环境的破坏问题
修复土地、恢复植被等
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于:
系统学和工程学原理、
整体性原理、
协调与平衡原理
植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
具体措施有：
①机械方法平整压实土地，人工制造表土；
②排石整地，改良优化土壤；
③植树造林；④种草等
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1.在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。
2.怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？
首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力,以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥数量巨大而造成新的污染。
3.除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？
除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。
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6、城市环境生态工程
问题:
对策:
案例:
大连等模范城市
运用原理：
协调与平衡原理，
整体性原理
福建厦门
广东珠海
城市生态系统面临的垃圾、
大气、噪音等污染问题
城市绿化污水净化和废弃物处理等综合治理
利用生态工程的方法治理：
1.城市合理规划和布局
2.环境友好技术和低污染工艺
3.对污水进一步净化
4.对垃圾进行分类处理
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1.汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？
减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。
2.城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？
减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。
每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。
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1、“生物圈2号”的实验及启示
问题提出:
设计:
实验及结果:
失败原因:
给人类的启示:
二、生态工程的发展的前景
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2、我国生态工程发展前景的分析与展望
西方国家生态工程的特点:
我国生态工程的特点:
我国生态工程存在的问题及发展前景:
发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。
我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。
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“四位一体” 生态工程的优点：
①温室的增温效应使猪、禽和蔬菜在冬天也能正常生长；
②温室内的植物吸收二氧化碳，同时为动物提供氧气；
③动物的粪尿、生活垃圾及蔬菜废弃物投入沼气池产气；
④沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料；
⑤清洁新能源的开发与利用。
(指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分)
“四位一体”充分应用了物质循环再生和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。
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现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池?曝光池?兼氧池?植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过 呼吸将有机物分解。
（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了 （生态系统、群落、种群）。在植物池的食物网中，植物位于第 营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源
于 所固定的 能。
（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、
和 等原理.
（4）一般来说，生态工程的主要任务是对 进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
已被破坏的生态环境
无氧和有氧（或细胞）
群落
一
生产者
太阳
物质循环再生
物种多样性
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类型
内容
农村综合发展型生态工程
小流域综合治理生态工程
大区域生态系统恢复工程
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
城市环境生态工程
问题
对策
原理
案例
课堂小结
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