资源简介

(共49张PPT)
人教版·选择性必修2
生态工程的基本原理
第3节 生态工程
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。
奥林匹克森林公园俯瞰
思考：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？
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，在较短时间内获得更高的生态效益。
问题2：为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？
问题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？
对森林公园先进行整体设计、公园建设要充分利用原有的地貌和植被营造近自然林系统都利用了生态工程的基本原理。
奥林匹克森林公园
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。
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
一、关注生态工程建设
什么是生态工程？生态工程的原理是什么？
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：
生态工程是可持续发展的重要手段。
那么，在建设生态工程的过程中，要遵循哪些基本原理呢？
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
自组织是指一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程。
二、生态工程的基本原理
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:
生态系统的结构和功能
（最核心的原理）
二、生态工程所遵循的基本原理
（4）措施：
①有效选择生物组分并合理布设。
d.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。
b.考虑这些植物各自的生态位差异
c.考虑这些植物各自的种间关系
a.应选择净化能力较强的多种水生植物
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？
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。
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
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
（4）措施：
①在生态工程中有效选择生物组分并合理布设；
(尽量提高生物多样性)
(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
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
2.循环原理
(2)基础：
通过设计，实现不断循环，使前一个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。
(3)措施：
实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染
(4)优点：
——无废弃物农业
(5)实例：
优势：
保证了土壤肥力。
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。
二、生态工程所遵循的基本原理
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？
思考·讨论
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。
美索不达米亚
任务2：分析材料，结合课本说出以下实例违背什么原理？
资料5：如果在某地区发展畜牧业，载牧量超过环境承载力时，会引起草原的退化；太湖水体富营养化引起大面积水华（蓝细菌等生物爆发）。
过度放牧
协调
考虑环境容纳量（K值）
资料4：我国西北一些地区降水量很小，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植杨树，由于环境不利于杨树的生长，导致杨树远不如当地树种那样有较高的生态适应性，出现“灰色长城”。
生物与环境、生物与生物的协调与适应
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳
海棠与桧柏种植过近导致苹果锈病在两者间越冬和繁殖患锈病
二、生态工程所遵循的基本原理
3.协调
协调
概念
理论基础
意义
指在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题。
可避免系统的失衡和破坏。
判断的关键
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。
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，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。(环境容纳量)。
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？如果再该地区发展畜牧养殖业，应该注意什么？
二、生态工程所遵循的基本原理
山杏
沙棘
沙枣
刺槐
资料6：在进行林业工程建设时，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，如粮食、烧柴以及收入等问题。往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐，导致“前面造林，后面毁林”。
任务2：分析材料，结合课本说出以下实例体现什么原理？
资料7：珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物-动物营养循环。
各组分要有适当的比例，优化结构，改善系统功能
整体
社会-经济-自然
（整体功能大于部分之和）
整体原理
社会-经济-自然是一个复合系统
生态系统是一
个有机的整体
系统的整体功能
大于
各成分功能之和
需要遵循
4、整体
(1)概念：
(2)理论基础：
二、生态工程所遵循的基本原理
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。
整体观
社会
经济
自然
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
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
理论基础 意义 实例
自生
循环
协调
整体
小结：生态工程的基本原理
自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持
物质循环
生物与生物、环境的协调与适应
社会、经济、自然构成的复合系统
实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体
通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生
生物数量不超过环境承载力，避免系统失衡和破坏
统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定
生态工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创造有利条件
无废弃物农业
西北地区的防护林建设出现的问题
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
现学现用
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
【检测】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
糖
蚕蛹
丝
蚕
桑叶
蚕排泄物
甘蔗
桑树
塘泥
糖渣
鱼塘
鱼塘
鱼塘
思考讨论：桑基鱼塘农业生产模式
二、分析生态工程案例中的原理和应用
1、简述桑基鱼塘模式农业生产模式？优点？
陆基种桑，桑叶饲蚕
蚕沙喂鱼，塘泥培桑
优点：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。
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？
分析生态工程案例中的原理和应用
思考.讨论
（1）桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。
（2）“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环。
（3）桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候；四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构；桑叶饲蚕，利用了种间关系，但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活。
主要为自生原理
主要为循环原理
（4）桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合，在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，能够发展多种经营，为农民创造收入，是结构优化的“社会一经济一自然复合系统”。
主要为整体原理
主要为协调原理
2.讨论桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？
二、分析生态工程案例中的原理和应用
思考讨论：桑基鱼塘农业生产模式
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
归纳总结
生态工程基本原理的判断方法:
①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。
②体现物种多，营养关系复杂；涉及结构与功能的协调→自生原理。
③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境容纳量→协调原理。
④涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。
目的
生态工程
原理
概念
优点
达到经济效益和生态效益的同步发展
生物多样性、创造利于生物的条件
废物利用，充分利用分解者
生物与环境的适应、考虑环境容纳量
少消耗、多效益、可持续！
自生
循环
协调
整体
社会-经济-自然协调统一、优化结构改善系统功能(整体功能大于部分之和)
课堂小结
生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。 20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得了长足进展，政府十分重视。
在某些研究领域已处于国际领先的地位，在实践上已应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令人瞩目的成就。
退耕还林、还草工程
“三北” 防护林工程
平原绿化和绿色通道工程
我国在生态工程建设方面取得的成就
生态工程建设的宗旨:
因地制宜
思考：同学们还能举出我国在生态工程建设方面的实例及成就吗？
我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。生态工程的实例如下：
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
物质多级循环利用问题
湿地缩小和破坏问题
生态环境破坏
沼气农业生态系统
控制污染，减少干扰
恢复土地，恢复植被
一、生态工程的实例
（一）农村综合发展型生态工程：
问题
对策
实例
突出矛盾是人多地少，资源有限
建立农村综合发展型生态工程
北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程
青贮：
氨化：
作物秸杆用来生产食用菌和饲料
是指在玉米等作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎,通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。
是指利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。
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？
整体、协调、循环、自生等
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
讨论2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
讨论3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
该生态系统实现了物质循环再生，能量多级利用，减少了废物排放和环境污染，提高了能量利用率
该案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动就业机会，促进经济发展，同时又降低环境污染，促进了农村的可持续发展。
（二）湿地生态恢复工程
1.湿地的作用：
具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。
问题
实例
湿地缩小和破坏(如：排水围垦、环境污染加剧、资源利用过度）
厦门
筼筜湖
生态恢复
地球的“肾”
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。
对策
厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程
污水排放
水质恶化
鱼虾绝迹
散发臭味
减少重金属有毒物排放
清挖淤泥、沿湖修建
整治沿湖及周边企业
引潮入湖、西水东调
增加氧容量增强自净力
改善水质、美化景区
湿地生态恢复工程 主要原理及对应的内容
废水等污染物的处理
________原理
根据原湿地中物种的分布情况引入动植物 ________原理
建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能 _________原理
循环
协调
自生
厦门筼筜湖
江西鄱阳湖生态恢复工程
（三）矿区废弃地的生态恢复工程：
问题
对策
实例
山体、土壤和植被和生态系统被破坏;可能产生严重的重金属污染
1.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。
2.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。
赤峰元宝山矿区生态恢复工程
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。
赤峰市元宝山矿区生态修复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 主要内容及对应的原理
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
类型 问题 主要原理 对策 实例
农村综合发展型生态工程 资源有限，人多地少，产出不足 自生原理 循环原理
整体原理 协调原理 建立综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用，保证在资源有限的条件下有较多产出 北京郊区某村以沼气工程为中心的生态工程
湿地生态恢复工程 湿地面积的缩小和破坏 自生原理
协调原理
循环原理 整体原理 控制污染、减少干扰、动植物物种引进、建立缓冲带等 厦门筼筜湖生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏 自生原理 循环原理
整体原理 协调原理 修复土地，恢复植被 赤峰市元宝山矿区生态修复工程
【小结】
（一）我国生态工程存在的问题
①我国生态工程缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。
二、生态工程的发展前景
（二）我国面临的生态危机
（三）我国的态度
把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。
美丽中国-杭州
环境污染
人口激增
环境与资源破坏
能源短缺
“并发症”
解决方法
不但要重视生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，需要生态工程发挥作用
思维训练——总结概括，并运用术语表达
1. 生命系统的结构。与一般的非生命系统相比，生命系统的复杂程度更高。生命系统尽管结构复杂，但都是由各个组成部分构成的统一的、有序的整体。生命系统的结构特征是______________________________________________。
开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性
2. 生命系统的功能。生命系统不断从外界环境获取物质或能量，形成新的组织结构，也不断排出物质、散失热能，等等。细胞能形成新细胞，个体能产生新个体。生命系统的功能特点是:
能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性，进行“自我更新”细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”。
3. 生命系统与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在，而是与其他生物，包括同种和不同种的生物，紧密联系在一起的，同时又依存于非生物环境。
从生态的视角看，生命系统__________________________________________。
依存于环境，也能适应环境、影响环境
4. 生命系统的历史。分析生命系统的由来，追寻生命系统的历史，也是理解生命是什么的关键。从历史的角度看，生命系统____________________________________________________________。
由最原始、最简单的生命进化而来，凝聚着漫长的进化史。
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
1.2017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
2.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
C
3.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。
B
4.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。
D

展开更多......

收起↑