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第3节
第4章　人与环境
选择性必2：生物与环境
生 态 工 程
2
1
3
简述生态工程的概念，关注生态工程建设。
举例说出生态工程的实例及所遵循的基本原理。
评述生态工程发展前景。
治理前
治理后
滇池复生——滇池东岸生态修复项目
长期开采和爆破造成水源涵养和水土保持功能急剧降低。
优化调整修复区域国土空间规划，把千疮百孔的矿区修复为生态良好的区域，片区生态、经济、社会效益得到全面提升。
生态工程的实例和发展前景
生态工程的基本原理
关注生态工程建设
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
1
生态工程提出的背景
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。
我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球。—布朗
天地与我并生，而万物与我为一。——庄子
石油农业
人口增长
人类活动
全球生态环境危机
人类可持续发展受到影响
解决环境与经济与协调发展
生态工程
导致
导致
需要
需要
①毁林种地;
②围湖造田;
③大量使用化肥、农药等;
④工业的迅猛发展, 正在消耗大量的自然资源。
1
生态工程提出的背景
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。
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。
原理方法
手段
结果
少消耗、多效益、可持续
2
概念：
3
目的：
4
特点：
生态工程的实例和发展前景
生态工程的基本原理
关注生态工程建设
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
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
自组织是指不借外力自己形成有组织性的有序结构，即生态系统通过反馈作用，依照最小耗能原理，建立内部结构和生态过程，使之发展和进化。
1
自生原理
（1）概念：
在生态系统中由_________而产生的________、_________、_________、_________和_______。
生物组分
自组织
自我优化
自我调节
自我更新
维持
（2）基础：生态系统的结构和功能
（生态系统的自我调节能力）
生物能够进行新陈代谢、再生更新
生物之间通过各种相互作用(特别是
种间关系)进行自组织
生物本身
生物之间
实现系统结构与功能协调，形成有序整体
自我维持
(3) 原因:
（4）遵循该原理的具体做法或要求：
①有效选择生物组分并合理布设。
a.选择污染物净化能力较强的多种水生植物
b.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系
例如，在湿地修复过程中：
适当提高生物多样性
*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础
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
如湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量
（4）遵循该原理的具体做法或要求：
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
【资料1】其实，在奥森建设过程中，也有一些失败的案例。
例如，建设之初，对气候因素考虑不周，种植地块选择有误，导致珙桐种植失败；
对病虫害了解不足，园区大部分海棠与桧柏种植过近，导致苹果锈病在两者间越冬和繁殖；
放养了牛蛙，牛蛙的捕食性很强，大量本地生物被其捕食。
思考 ：在生态工程建设中，进行物种配置需要注意哪些问题？
在进行生态系统工程建设时，必须要考虑生物与环境、生物与生物的协调与平衡，才能实现可持续发展。
2
协调原理
考虑 、 的协调与适应。
（1）概念：
（2）措施：
（3）实例：
生物与环境
生物与生物
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
引种时考虑是否适应环境
实例：过度放牧的草地
实例：灰色长城
源于选择性必修2 P101“旁栏思考”：
从协调原理出发，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养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力(环境容纳量)。
(1)概念：
指在生态工程中__________________，既保证__________________，
也保证________________________。
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
(2)基础：
生态系统的物质循环功能
物质储存空间的改变
物质存在形式的改变
(3)优点：
(4)实例：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染
无废弃物农业
3
循环原理
思考：我国古代劳动人民创造的“无废弃物农业”有什么优势？
“无废弃物农业”保证了土壤的肥力，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。
旁栏思考题(P100)
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，使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”保证了土壤的肥力，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。
【资料2】奥森规划要建成一个以自然山水、植被为主的，可持续发展的生态地带。在设计时，北园以自然密林为主的生态种源地，以生态保护和生态恢复功能为主。南园为生态森林公园，以大型自然山水景观的构建为主。奥森公园建立后，奥森绿地对城市道路环境污染有很大改善。
思考：建设奥森的主要目的是什么？奥森绿地对道路环境污染有何改善？
在设计和建设生态工程时，不仅要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力，要从整体出发考虑问题。
4
整体原理
整体原理
遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例
考虑经济和社会的影响力
“绿色”
的经济系统
“宜居”
的社会
系统
“生态”
的自然
系统
社会-经济-自然
复合系统
生产成本
消费效益
植物
动物
微生物
非生物的因素
政策
管理
科学文化
如
前面造林，后面砍林的现象
任务一：分析生态工程案例中的原理和应
桑叶
鱼塘
甘蔗
糖渣
糖
蚕
蚕蛹
丝
桑树
塘泥
塘泥
蚕排泄物
鱼塘
鱼塘
讨论：1.画出食物链
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→浮游动物→鱼
桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。
明清时期，我国南方长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式:陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。这样可以将陆地种植与鱼塘养殖结合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合(下图)。
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：2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪
些基本原理？
讨论：3.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？
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
1.(2023·山西大同高二期中)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
生态工程建设的目的是遵循生态学规律，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，即少消耗、多效益、可持续的工程体系，D错误。
√
2.某生态工程的设计过程中，四位工程师依次表达了自己的设计理念。
甲：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。
乙：进行生态工程建设时，需要处理好生物与生物、生物与环境的平衡与适应，需要考虑环境容纳量。
丙：生态工程建设时，应尽量提高生物多样性的程度，构建复合群落，有效选择生物组分并合理布设。
丁：通过系统设计，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，以减少整个生产环节中废物的产生。
请问甲、乙、丙、丁四位工程师的理念分别体现了什么原理？
A.整体、协调、自生、循环
B.整体、自生、协调、循环
C.循环、协调、自生、整体
D.循环、自生、协调、整体
√
(P103)
一、概念检测
1. 生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。
（1）依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理。（ ）
（2）园林既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益，体现了生态工程的整体原理。（ ）
2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上，主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述，不合理的是（ ）
A.合理搭配植物以提高系统的生物多样性
B. 尽量使用本地物种以减少外来物种入侵
C. 为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量
D. 选择合适的人工介质以利于好养微生物的分解作用
×
√
C
二、拓展应用
1953年朝鲜战争停战后，南北双方以北纬38°为停火线，沿线两侧大约500km2为非军事区，这里的地表经过战争浩劫,几乎没有生物存在。几年来，由于基本没有人类活动，这里恢复了完全的自然状态。河水清澈、森林茂盛、物种繁多，还出现了多种被认为早已在朝鲜半岛灭绝的动物，如棕熊。有科学家评论说：“全世界只有在这个地个地区的生态恢复情况大大超过了人类所有生态建设所能达到的水平。”说说这个案例给你的启示。
提示：我们在认识到生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不能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，就可以先污染，后治理;在生态工程建设中，我们应充分利用自然生态系统的恢复能力，结合当地生态环境有针对性地进行生态工程建设，以达到更好的效果，并节约成本。
(P103)
生态工程的实例和发展前景
生态工程的基本原理
关注生态工程建设
目标一
目标二
目标三
目
录
CONTENTS
生态工程建设的宗旨:
因地制宜
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
生态工程的实例分析
(1)农村综合发展型生态工程
①问题：突出矛盾是　　　　　。
②对策：建立农村综合发展型生态工程。
③实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的　　　　　　　　　工程。
(2)湿地生态恢复工程
①问题：由于人们对湿地进行排水和围垦，已经破坏了地球上80%的湿地资源，从而导致　　　　　恶化、　　　　　下降、生物　　　　降低、迁飞鸟类绝迹等。
人多地少
物质多级循环利用
局部气候
地下水位
多样性
②对策
a.采用　　　　　　　措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。
b.在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠__________
等机制恢复其生态功能。
③案例：厦门筼筜湖生态恢复工程。
(3)矿区废弃地的生态恢复工程
①问题：矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区_________
的破坏；还可能产生严重的　　　　污染。
工程学和生态学
自然演替
生态系统
重金属
②对策：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。其中，关键在于　　　　　，以及植被恢复所必需的_______
群落的重建。
③案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
植被恢复
土壤微
生物
(1)不足
①缺乏　　　　　　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　　　　　　，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。
(2)我国面临的生态危机：环境污染、　　　　　、环境与资源破坏、
　　　　　等。
(3)我国态度：把　　　　　作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中　　　自然、　　　自然、　　　自然。
定量化模型
高科技含量
人口问题
能源短缺
美丽中国
尊重
顺应
保护
2
生态工程的发展前景
任务二：分析农村综合发展型生态工程
根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？
整体
协调
循环
自生
2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
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，
减少了废弃物排放与环境污染。
3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
达到了物质循环利用的良性循环。
缓解了农村“三料”(饲料、燃料、肥料)的缺乏问题，提高了土地的产出水平。
创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入。
开发了可以更新的资源，减少了环境污染。
3.下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是
A.该工程采用的是工程学和生态学措施相结合的方法
B.在湿地的周围，要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C.对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效
D.湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替等机制恢复其
　生态功能
√
对湿地的恢复不是简单的退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题，C错误。
4.矿区废弃地生态恢复工程的关键是
A.优先选择农作物以提高经济效益
B.选择合适的养殖动物以增加物种多样性
C.植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建
D.尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
√
矿区废弃地几乎很少有动植物，而且土壤也被严重破坏，所以矿区废弃地生态恢复的关键在于植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
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
1.生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。
(1)农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。( )
(2)农村综合发展型生态工程的原理是一样 的，各地均可按相同的模式建设。( )
(3)在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。( )
(4)在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调。 ( )
×
×
√
√
一、概念检测
(P109)
2.2017年，我国农业部启动了农业绿色发展行动，其中要求提高农作物秸秆的利用率。下列对农作物秸秆处理不当的是（ ）
A.过腹还田
B.青贮、氨化处理
C.田间焚烧，留灰做底肥
D.利用作物秸杆培养蚯蚓
C
一、概念检测
(P109)
莱茵河是欧洲大陆的一条大河，流经多个国家,曾是流域内几千万人的饮用水水源，也是鲜鱼等河游性鱼的洄游河流。第二次世界大战以后，伴随经济的快速发展，过度捕捞、河道的渠化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动导致莱茵河的水质严重恶化，因河道裁弯取直,鱼类涧游受阻等问题日趋严重。
（1）针对上述问题，列举菜茵河的治理要解决哪些方面的问题。
二、拓展应用
要解决过度捕捞、河道的渠化、工业污水的排放、繁忙的内河航运等人类活动带来的水质严重恶化等问题。要协调经济和社会发展与生态环境保护之间的关系。严格控制流域内的污水排放并对污水进行净化处理；拆除不合理的航道、灌溉和防洪工程；保护植被、加强绿化、恢复生态；保护洄游鱼类、保护鱼类产卵场、控制鱼类捕捞量；等等。
(P109)
（2）莱茵河流域管理委员会和沿河国家于1987年提出了重塑莱茵河的生态修复计划，查阅资料，了解该计划的设计思路。
（3）查阅最新进展，了解莱茵河的生态现状。
（4）谈谈莱茵河治理给你的启发。
一方面可以从人们对污染治理的观念转变，制订科学的治理方案，加强国际合作与公众参与等角度来谈；另一方面可以将莱茵河的治理与我国在河流治理方面的典型案例进行对比分析，并提出合理化建议等。
（5）你家乡附近的河流是否也出现20世纪菜茵河遇到的问题？能否借鉴莱茵河治理的经验和教训？提出你的想法。
二、拓展应用
(P109)
1.“杂交水稻之父”袁隆平成功培育出高产杂交水稻的关键是在野生水稻中发现了雄性不育植株，这是利用了生物多样性中的 （ ）
A.生物种类多样性
B.生态环境多样性
C.生态系统多样性
D.遗传（基因）多样性
D
一、选择题
复习与提高
2.城市生态工程是指用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。下列措施，不符合城市生态工程建设基本原理的是 （ ）
A.大力推广“环境友好技术”
B.采用浮床工艺法等手段治理水污染
C.分区建设工业区、居住区、生态绿地等
D.用法律手段禁止汽车上路，严禁造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头
D
复习与提高
一、选择题
3.本章章首页所示的云南省红河州哈尼梯田，被盛赞为江河一森林一村寨一梯田四位一体的人与自然高度协调、可持续发展的生态系统， 是我国劳动人民创造的农耕文明奇观。在这里， 山顶是森林，可以涵养水源；山坡上是层层梯田；半山腰上建有村寨；山脚下有江河。近些年来，哈尼梯田部分地区试行稻一鱼一鸭生态种养模式， 将种稻、养鱼、养鸭相结合，取得显著经济效益。
B
复习与提高
(1)维持哈尼梯田这一生态系统可持续发展的关键是 （ ）
A.层层的梯田 B.山顶的森林
C.半山腰的村寨 D.山脚下的江河
一、选择题
(2)稻一鱼一鸭生态种养模式能提高经济效益的原因是 （ ）
A.当地日照充足 B.当地土壤条件好
C. 物质分层分级利用 D.物质和能量循环利用
C
3.本章章首页所示的云南省红河州哈尼梯田，被盛赞为江河一森林一村寨一梯田四位一体的人与自然高度协调、可持续发展的生态系统， 是我国劳动人民创造的农耕文明奇观。在这里， 山顶是森林，可以涵养水源；山坡上是层层梯田；半山腰上建有村寨；山脚下有江河。近些年来，哈尼梯田部分地区试行稻一鱼一鸭生态种养模式， 将种稻、养鱼、养鸭相结合，取得显著经济效益。
复习与提高
一、选择题
复习与提高
二、非选择题
1.2020年2月24日，全国人民代表大会常务委员会通过了《关于全面禁止非法野生动物交易、革除滥食野生动物陋习、切实保障人民群众生命健康安全的决定（草案）》。禁止野生动物交易、革除滥食野生动物陋习为什么有利于保障人民群众的生命健康安全？
(1)野生动物可能携带能够感染人的寄生虫、细菌、病毒等病原体，在猎捕、宰杀、加工、交易和食用野生动物的过程中，病原体会发生扩散、传播，直接危害人民群众的生命健康。
(2)每种生物在自然界中都有其地位与作用，禁止野生动物交易、革除滥食野生动物的陋习可以有效阻止人们对野生动物的猎捕，从而起到保护生物多样性、维持生态平衡的作用。人和动物都是自然界中的一分子，保护野生动物，就是保护人类；善待野生动物，就是善待我们自己。
复习与提高
二、非选择题
2.有的科学家说，人类总是如下图所示，依靠科技的进步，使自身更加适应环境。然而，人口也会随之明显增长，并使生态环境进一步遭到破坏，如消耗更多的资源、生物多样性锐减以及产生更多的废弃物和污染物，从而形成一种恶性循环。
你认同这种观点吗？你认为人口、科技进步和资源与环境之间应当是一种什么样的关系？
不认同。世界近几百年来人口过快增长与科技进步有一定关系，人口过快增长造成资源大量消耗、生态遭到严重破坏的情况是比较普遍的。但是，在许多人口增长控制得比较好、生态治理和环境保护做得比较好的国家和地区，资源和环境状况正在朝着好的方向转化，因此不能笼统地认同这种观点。
人口、科技进步、资源与环境之间应当是一种相互协调的关系。科技进步特别是农业科技进步可以使地球养活更多的人口，但科技进步并不一定导致人口猛增，有些科技发达的国家甚至出现人口下降的趋势；应用先进科技可以提高资源和能源的利用效率，开发绿色能源和防治污染。
因此，人类不仅要大力推动科技进步，还要大力加强人口、资源和环境教育。此外，各国还要加强有关的法制建设和国际合作，使全球人口增长得到合理的控制，使资源得到合理的利用，使生态环境不再遭到破坏并且朝着好的方向发展。总之，人类应当坚持走一条自然、经济、社会相协调的可持续发展之路。
复习与提高
复习与提高
二、非选择题
3.下表显示某地哺乳动物和鸟类生存受到威胁的各主要原因及其比例。
(1)请根据这些数据绘制柱形图，横轴表示每类动物受威胁的原因，纵轴表示数值。
复习与提高
二、非选择题
3.下表显示某地哺乳动物和鸟类生存受到威胁的各主要原因及其比例。
(2)分析这两类动物生存受到威胁的主要原因是什么。
哺乳动物受到威胁的主要原因是丧失栖息地和偷猎；鸟类受到威胁的主要原因是丧失栖息地。
4.学完“生物与环境”模块，你对生物与环境的关系、人与环境的关系有哪些体会和见解？

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