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第四章人与环境
【本节聚焦】人与环境
一、生态足迹
二、全球性生态环境问题
三、生物多样性（概念、价值、丧失原因、保护措施）
四、生态工程（概念、基本原理）
第一节 人类活动对生态环境的影响
1、生态足迹
生态足迹，又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地和水域的面积。
①定义
资源
废物
具生产能力的地球面积
某一人口单位
需要
产生
生产所需的
吸纳所需的
1、生态足迹
资源
废物
某一人口单位
需要
产生
交通、住房、工业、水电库区
建设用地
林地
草地
耕地
渔业
碳足迹
木材、纸浆、薪柴
畜牧产品
农产品、饲料、橡胶
水产品
吸收化石燃料排放的CO2所需的森林面积
第一节 人类活动对生态环境的影响
1、生态足迹
生态足迹是一只负载人类和人类所创造的城市、耕地、铁路等巨“足”踏在地球上时留下的足印。
生态足迹的单位：
全球公顷(ghm2)
生态足迹的值越大
人类所需资源越多
对生态和环境影响越大
第一节 人类活动对生态环境的影响
1、生态足迹
③生活方式对生态足迹大小的影响
与步行相比
开车增大生态足迹
汽车对道路、停车场的直接使用
吸收汽车尾气需要林地
建设用地
碳足迹
增大
增大
与食用蔬菜相比
吃牛肉增大生态足迹
牛比菜的营养级高，能流动逐渐递减
增大
草地
养牛比种菜排放的CO2更多
增大
碳足迹
第一节 人类活动对生态环境的影响
2、人口增长过快带来的环境压力
①生态承载力
地球提供资源的能力
地球为人类提供的生物生产性土地和水域面积总和
单位：“全球公顷”
人类生存所需的生产资源和吸纳废物的土地和水域面积总和
单位：“全球公顷”
地球提供的
生态足迹
生态承载力
人类需要的
②生态盈余
③生态赤字
生态承载力＞生态足迹
生态承载力＜生态足迹
第一节 人类活动对生态环境的影响
3、关注全球性生态问题
特点：全球性
影响：对生物圈稳态造成严重威胁，并影响到人类的生存和发展
第一节 人类活动对生态环境的影响
3、关注全球性生态问题
第一节 人类活动对生态环境的影响
3、关注全球性生态问题
第一节 人类活动对生态环境的影响
1、生物多样性
生物多样性概念:
___________内___________________________等，它们所拥有的__________以及各种各样的_________，共同构成了生物多样性。
生物圈
所有的植物、动物和微生物
全部基因
生态系统
三个层次
遗传多样性: ①在分子水平表现为DNA的多样性；
②在细胞水平表现为染色体的多样性；
③在个体水平表现为表现型的多样性。
物种多样性:生物多样性最直观的表现。
生态系统多样性：生物多样性的宏观表现。
第二节 生物多样性及其保护
1、生物多样性
(1)从分子水平看：
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向的自然选择在进化过程中共同作用的结果。
第二节 生物多样性及其保护
2、生物多样性的价值——直接价值
实用意义的价值
非实用意义的价值
工业原料
药用
食用
科学研究
文学艺术创作
旅游观赏
在生态旅游、科学研究、艺术创作等方面具有重要价值
人类的食物基本来源于种植农作物和养殖家畜、家禽及海产品。
绝大多数药物来自植物、动物、微生物的代谢产物。
为人类提供了众多工业原料
第二节 生物多样性及其保护
2、生物多样性的价值——间接价值
植物进行光合作用，制造有机物、固碳、供氧
森林和草地具有防风固沙、水土保持作用
湿地可以蓄洪防旱、净化水质、调节气候
促进生态系统中基因流动和协同进化
生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。
主要体现在调节生态系统的功能上
第二节 生物多样性及其保护
2、生物多样性的价值——潜在价值
不起眼的野草(过去)
潜在价值≠没有价值
对大量的野生生物，目前尚不清楚它们的使用价值，但是它们具有巨大的潜在价值。
用于各类疟疾治疗(现在)
黄花蒿
第二节 生物多样性及其保护
3、生物多样性丧失的原因
第二节 生物多样性及其保护
人类活动对野生物种生存环境的破坏（栖息地丧失和碎片化）
人类对野生物种的掠夺式利用（过度采伐、滥捕乱猎）
环境污染
农业和林业品种的单一化（导致遗传多样性的丧失、与其协同进化的物种消失）
外来物种的盲目引入（导致物种灭绝）
4、生物多样性的保护措施
(1)就地保护
①概念: 在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等。
②意义: 这是对生物多样性最有效的保护
（2）易地保护
①概念: 把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。 如: 建立动植物园、濒危动植物繁育中心
②意义: 这是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会
植物园
第二节 生物多样性及其保护
4、生物多样性的保护措施
（3）利用生物技术保护濒危物种
建立精子库、种子库、基因库，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。
利用人工授精、组织培养和胚胎移植等生物技术，加强对珍惜、濒危物种的保护。
保护生物多样性的关键:
协调好人与生态环境的关系。
反对盲目地、掠夺式开发和利用，提倡“合理利用就是最好的保护”。
实质:
（4）加强立法、执法、宣传教育
第二节 生物多样性及其保护
1、关注生态工程建设
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。
少消耗、多效益、可持续
优点:
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。
生态工程
的概念：
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、再生等生态学基本原理。
第三节 生态工程
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,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
在生态系统中由__________而产生的_______、________、__________、__________和________。
(1)概念:
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
(2)理论基础:
生态系统的结构与功能(生态系统具有自我调节能力)
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。
2、生态工程建设的基本原理——自生
第三节 生态工程
(3)应用:
①在生态工程中有效选择生物组分并合理布设(适当提高生物多样性)；
2、生态工程建设的基本原理——自生
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——自生
(3)应用:
②需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。
例如，在湿地生态工程中,通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质, 降低水体污染物, 增加水体溶氧量,可以改善水生生物的生存环境, 从而有利于生态系统的自。
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——循环
指在生态工程中______________________________，既保证______________________，也保证__________________________
促进系统的物质迁移与转化
各个环节物质迁移顺畅
主要物质或元素的转化率高
(1)概念:
(2)理论基础:
生态系统的物质循环功能
(3)特点:
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——循环
(4)应用实例:
无废弃物农业
应用原则:
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。
人类食品
作物残留
人
土壤
作物
牲畜
饲料与垫料
人尿粪
养分吸收
沉降物
(雨、雪)
牲畜粪便
人类食品
“无废弃物农业”物质循环再生示意图
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——协调
是指在进行生态工程建设时，_________________、___________的____________也是需要考虑的问题；
(1)概念:
生物与环境
生物与生物
协调与适应
(2)负面实例:
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。
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——协调
(3)理论基础:
处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——整体
系统建设以整体观为指导，进行生态工程建设时，不仅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。
(1)概念:
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。
(2)实例:
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——整体
(3)理论基础:
社会—经济—自然复合系统
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。
第三节 生态工程
2、生态工程建设的基本原理——整体
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
第三节 生态工程
3.生态工程的实例
①农村综合发展型生态工程
要解决的关键问题：实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
具体措施：实施以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
第三节 生态工程
3.生态工程的实例
②湿地生态恢复工程
要解决的关键问题：湿地的环境污染、生物资源的过度利用，生物多样性降低。
具体措施：控制污染；引进动植物物种；建立缓冲带以减少人类干扰。
第三节 生态工程
3.生态工程的实例
③矿区废弃地的生态恢复工程
要解决的关键问题：土地条件极端恶劣，阻碍植被生长。
具体措施：人工制造表土，植树种草恢复植被；重建土壤微生物群落。
第三节 生态工程
【解题小技巧】根据关键词判断生态工程所遵循的原理
【解题小技巧】根据关键词判断生态工程所遵循的原理
【练习】(2021·辽宁高考)辽河流域是辽宁省重要的生态屏障和经济地带。为恢复辽河某段“水体——河岸带”的生物群落，研究人员选择辽河流域常见的植物进行栽种。植物种类、分布及叶片或茎的横切面如图。下列有关叙述错误的是 (　　)
注：右侧为对应植物叶片或茎的横切面示意图，空白处示气腔
A．丙与丁的分布体现了群落的垂直结构
B．四种植物都有发达的气腔，利于根系的呼吸，体现出生物对环境的适应
C．不同位置上植物种类的选择，遵循了协调原理
D．生态恢复工程使该生态系统的营养结构更复杂，抵抗力稳定性增强
A
【练习】下图为典型生态农业循环生产模式图，下列说法不正确的是（ ）
A.该生态系统中，物质可被循环利用，而不依赖于系统外的供应
B.在该农业生态系统中能量一般储存在有机物中并通过有机物进行传递，实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率
C.该生态农业主要遵循了循环的生态工程原理
D.通过适当延长光照时间可以增加鸡的产蛋量，这是对生态系统物理信息的应用
A

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