高中生物選修3課題生態(tài)系統(tǒng)的基本原理

1、307班生物專題討論組員：趙慧超，郭雅琴，石英華，王曉慶制作：趙慧超生態(tài)工程的基本原理生態(tài)工程的基本原理a.物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理b.物種多樣性原理物種多樣性原理c.協(xié)調(diào)與平衡原理協(xié)調(diào)與平衡原理d.整體性原理整體性原理e.系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理 a.物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理理論基礎(chǔ)：物質(zhì)循環(huán) 地球以有限的空間和資源，長(zhǎng)久維持著眾多生物的生存、繁衍地球以有限的空間和資源，長(zhǎng)久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于和發(fā)展，奧秘就在于物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)循環(huán)往復(fù)，

2、分層分級(jí)利用分層分級(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡，從而達(dá)到取之不盡，用之不竭的效果。用之不竭的效果。無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè) 我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式，通過(guò)積極種植能夠早和最生動(dòng)的一種模式，通過(guò)積極種植能夠固氮的豆科作物固氮的豆科作物，以及，以及收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中的廢棄物等，采用堆肥河泥、炕土、老墻土以及農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中的廢棄物等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，施用

3、到農(nóng)田中，改善和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，施用到農(nóng)田中，改善了土壤結(jié)構(gòu)；培育了土壤微生物；實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及了土壤結(jié)構(gòu)；培育了土壤微生物；實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。微量元素的循環(huán)利用。 太陽(yáng)能太陽(yáng)能太陽(yáng)能太陽(yáng)能飼料輸入飼料輸入系統(tǒng)系統(tǒng)（輸出）（輸出）?；；Q蠶桑桑魚(yú)生態(tài)系統(tǒng)魚(yú)生態(tài)系統(tǒng)魚(yú)塘魚(yú)塘浮游植物浮游植物 節(jié)肢動(dòng)物節(jié)肢動(dòng)物 魚(yú)魚(yú)魚(yú)魚(yú)（輸出）（輸出）廢物底泥廢物底泥遺散遺散蠶沙蠶沙（輸出）（輸出）（輸出）（輸出）青貯青貯脫落脫落補(bǔ)償補(bǔ)償（輸出）（輸出）沼氣沼氣（輸出）（輸出）分解物分解物?；~(yú)塘桑基魚(yú)塘典型無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)典型無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)b.物種多樣性

4、原理物種多樣性原理理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定型珊瑚礁區(qū)的生物多樣性珊瑚礁區(qū)的生物多樣性 高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間占據(jù)了不同的時(shí)間 位、空間位和資源位，因而位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚充分利用了珊瑚 礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)例如，氮、磷等養(yǎng) 分就能夠在該區(qū)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)生物體間充分地循環(huán) 利用而很少流利用而很少流出系統(tǒng)外。出系統(tǒng)外。只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素

5、，而且往往作用巨大有人為因素，而且往往作用巨大楊樹(shù)是我國(guó)闊葉樹(shù)林主要造林樹(shù)種，近楊樹(shù)是我國(guó)闊葉樹(shù)林主要造林樹(shù)種，近些年來(lái)?xiàng)顦?shù)速生豐產(chǎn)林大面積營(yíng)造，防些年來(lái)?xiàng)顦?shù)速生豐產(chǎn)林大面積營(yíng)造，防護(hù)林體系的建設(shè)也是以楊樹(shù)為主，楊樹(shù)護(hù)林體系的建設(shè)也是以楊樹(shù)為主，楊樹(shù)蛀干害蟲(chóng)危害嚴(yán)重，特別是天牛的危害蛀干害蟲(chóng)危害嚴(yán)重，特別是天牛的危害已經(jīng)嚴(yán)重楊樹(shù)造林的發(fā)展已經(jīng)嚴(yán)重楊樹(shù)造林的發(fā)展三北地區(qū)三北地區(qū)天牛的面積達(dá)到了天牛的面積達(dá)到了250250萬(wàn)畝萬(wàn)畝近二十年近二十年我國(guó)大部分地區(qū)天牛危害嚴(yán)重我國(guó)大部分地區(qū)天牛危害嚴(yán)重我國(guó)我國(guó)每年因天牛造成的經(jīng)濟(jì)損失約每年因天牛造成的經(jīng)濟(jì)損失約2020億人民億人民幣。幣。危害嚴(yán)重的成因

6、危害嚴(yán)重的成因1.1.樹(shù)種或品種單一樹(shù)種或品種單一 摘自內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)楊樹(shù)天牛的發(fā)生與治理馬洪武&張洪亮純楊樹(shù)林的生物多樣性低，食物鏈短而純楊樹(shù)林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少天牛的天敵，而成片單一的單調(diào)，缺少天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來(lái)源，因林木又為其提供了豐富的食物來(lái)源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹(shù)林的毀壞。而會(huì)導(dǎo)致了樹(shù)林的毀壞。天牛里面有蟲(chóng)子里面有蟲(chóng)子c.c.協(xié)調(diào)與平衡原理協(xié)調(diào)與平衡原理理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)平衡由于周邊城市、工業(yè)和農(nóng)田的排水由于周邊城市、工業(yè)和農(nóng)田的排水中氮、磷的濃度較高，使太湖水體中氮、磷的濃度較高，使太湖水體中的水葫蘆和藻類瘋長(zhǎng)中的水葫蘆和藻

7、類瘋長(zhǎng)西北地區(qū)年降雨量西北地區(qū)年降雨量450nm450nm，只適宜種植灌木和草的地區(qū)，只適宜種植灌木和草的地區(qū)，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹(shù)，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹(shù)，”楊家將因?yàn)椴贿m應(yīng)楊家將因?yàn)椴贿m應(yīng)長(zhǎng)成了長(zhǎng)成了”小老頭小老頭“, ,防護(hù)林變成了殘敗的灰色長(zhǎng)城防護(hù)林變成了殘敗的灰色長(zhǎng)城從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國(guó)西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些特征的樹(shù)種？如果在該地區(qū)防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些特征的樹(shù)種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問(wèn)題？發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問(wèn)題？抗寒、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)的沙棘，耐鹽

8、堿力較強(qiáng)的沙棗等抗寒、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)的沙棘，耐鹽堿力較強(qiáng)的沙棗等植物。植物。 西北畜牧養(yǎng)殖西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過(guò)草數(shù)量不能超過(guò)草地的承載量。地的承載量。針對(duì)公共草地的過(guò)度放牧問(wèn)題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)針對(duì)公共草地的過(guò)度放牧問(wèn)題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過(guò)度放牧現(xiàn)象；另外，可以動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過(guò)度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。答：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載環(huán)境承載力力。環(huán)境承載力又稱環(huán)境容納量環(huán)境承載力又稱環(huán)

9、境容納量是指某種環(huán)境所能養(yǎng)是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量?；畹纳锓N群的數(shù)量。d.d.整體性原理整體性原理理論基礎(chǔ)：社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)理論基礎(chǔ)：社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)人類處在一個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合而成的系統(tǒng)中。人類處在一個(gè)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合而成的系統(tǒng)中。進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，要考慮到的規(guī)律，更重要的是，要考慮到經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)和和社會(huì)社會(huì)等系統(tǒng)等系統(tǒng)的影響力。的影響力。另外，社會(huì)習(xí)慣、法律制度等也都對(duì)生另外，社會(huì)習(xí)慣、法律制度等也都對(duì)生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。只有應(yīng)用整體性只

10、有應(yīng)用整體性原理原理, ,才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與整體、開(kāi)發(fā)局部與整體、開(kāi)發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定。態(tài)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定。生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本消費(fèi)效益消費(fèi)效益經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)植物植物動(dòng)物動(dòng)物微生物微生物非生物因素非生物因素自然系統(tǒng)自然系統(tǒng)政策政策科學(xué)文化科學(xué)文化管理管理社會(huì)系統(tǒng)社會(huì)系統(tǒng)自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)e.e.系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理 生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通通過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改

11、善系統(tǒng)功能達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。的目的。系統(tǒng)整體性原理系統(tǒng)整體性原理 系統(tǒng)各組分之間要在適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能系統(tǒng)各組分之間要在適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”1+12”。理論基礎(chǔ)：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式理論基礎(chǔ)：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理系統(tǒng)整體性原理系統(tǒng)整體性原理珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力，得珊瑚礁之所以能夠保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力，得益于珊瑚蟲(chóng)和藻類組成的高效的植物益于珊瑚蟲(chóng)和藻類組成的高效的植物動(dòng)物營(yíng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。通常情況下，失去了共生藻類的珊瑚養(yǎng)循環(huán)。通常情況下，失去了共生藻類的珊瑚蟲(chóng)會(huì)因?yàn)樗劳龆鴮?dǎo)致蟲(chóng)會(huì)因?yàn)樗劳龆鴮?dǎo)致珊瑚礁逐漸珊瑚礁逐漸“白化白化”，失，失去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣性也將銳減，去其鮮艷的色彩，那里的生物多樣