【生物】生态工程课件-2023-2024学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2.pptx

.通过学习生态工程相关概念,建立生命观念。生命观念生命观念.运用生态工程原理分析生态环境及解决对策，达到资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益。科学思维科学思维第四章第四章 人与环境人与环境“无废弃物农业”物质循环再生示意图 第第3 3 节生态工程节生态工程 一一 生态工程的基本原理生态工程的基本原理潘安湖国家湿地公园 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？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。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。问题探讨问题探讨讨论:奥林匹克森林公园俯瞰建设中建成后 2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？问题探讨问题探讨讨论: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。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。奥林匹克森林公园俯瞰建设中建成后 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？奥林匹克森林公园俯瞰 问题探讨问题探讨 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。讨论: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。建设中建成后1.实施生态工程的背景一、关注生态工程建设一、关注生态工程建设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发展协调生态工程导致导致导致导致需要需要需要需要 是指人类应用生态学和系统学（工程学、经济学）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。4.生态工程的优势：与传统的过程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。3.生态工程的目的：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。操作手段理论基础2.生态工程的概念：一、关注生态工程建设一、关注生态工程建设 生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。生态工程所遵循的基本原理整体整体循环循环自生自生协调协调二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理核心核心 由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新 和维持就是系统的自生自生。（2）自生功能的理论基础：生态系统的结构与功能 （生态系统的自我调节能力）1.自生：（1）概念：个体水平：生物能够进行新陈代谢、再生更新等；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。二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理需要有效选择生物组分并合理布设,提高生物多样性程度，利用种群 之间互利共存关系，构建复合的群落。（3）遵循自生原理的具体做法 有效选择生物组分并合理布局一般应尽量提高生物多样性程度。1.自生：二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理选择选择污染物净化能力较污染物净化能力较强强的多种的多种水生水生植物。植物。考虑这些植物各自生态位差异生态位差异，以及它们之间的种种间关系间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系。这是系统或功能能否形成自组织能力的基础条件基础条件。例如：例如：湿地修复湿地修复注意 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系思考思考1 1：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？思考思考2 2：使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？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（3）遵循自生原理的具体做法1.自生：二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质降低水体污染增加水体溶氧量改善水生生物生存环境有利于生态系统的自生需要有效选择生物组分并合理布设,提高生物多样性程度，利用种群 之间互利共存关系，构建复合的群落。例如：例如：是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。（2）理论基础：生态系统的物质循环功能。（4）遵循循环原理优点：实现了物质的多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。（3）遵循循环原理的具体做法：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”的产生.(5)实例：“无废弃物农业”2.循环：（1）概念：二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理沉降物(雨、雪等)牲畜牲畜粪便土壤作物人类食品人无废弃物农业物质循环再生图解无废弃物农业物质循环再生图解(5)实例：“无废弃物农业”优点：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。养分吸收饲料与垫料作物残留人粪尿人类食品 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。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？请查找资料，对这一观点作出评析。3.协调：（2）遵循该原理的具体做法：生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 考虑环境容纳量（3）实例：*生物数量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。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”；（1）概念：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。二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理过度放牧导致草场退化水体富营养化适应平衡海棠与柏树种植患苹果锈病橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳 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。从协调原理出发，想一想，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？（2）遵循该原理的具体做法：二、生态工程的基本原理二、生态工程的基本原理（3）实例：在进行林业建设时，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。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。4.整体：（1）概念：（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、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。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；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如何区分生态工程的基本原理四大原理如何区分生态工程的基本原理四大原理 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)。分析生态工程案例中的原理和应用分析生态工程案例中的原理和应用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。思考思考讨论讨论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（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。2、桑基鱼塘应用了生态工程的那些基本原理？主要为自生自生原理原理主要为循环原理循环原理主要为协调原理协调原理（4）桑基鱼塘在设计时，陆地与水面配比合理，各组分的搭配与比例适当，结构有序，形成了一个不可分割的整体；桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合，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”。主要为整体原理整体原理分析生态工程案例中的原理和应用分析生态工程案例中的原理和应用思考思考讨论讨论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。济效益和生态效益的同步发展。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分析生态工程案例中的原理和应用分析生态工程案例中的原理和应用思考思考讨论讨论 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)。小结小结:生态工程的基本原理生态工程的基本原理课堂练习课堂练习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DA3.写出下列例子主要涉及到的生态工程原理 沼气池遵循了_原理；在人工林增加植被层次遵循了_原理；“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了_原理；前面造林，后面砍树违背了_原理；草原确定载畜量，不能过度放牧遵循_原理；湿地破坏违背了_原理；减少污水排放，治理湖泊遵循了_原理；引入物种时考虑是否适应环境遵循_原理；引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡违背了_原理和_原理。循环循环自生自生循环循环整体整体协调协调自生自生自生自生协调协调自生自生协调协调课堂练习课堂练习4.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_、_。循环自我调节减少污染废物资源化课堂练习课堂练习一、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 C练习与应用二、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。几十年来，由于基本没有人类活动，这里恢复了 完全的口然状态。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方，由于3 000年以来的农耕文明突然终止，原始物种可在没有人类干扰的情况下自由发展，这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。练习与应用