人教版生物必修講義生態(tài)工程的基本原理第二課時(shí)(高考總復(fù)習(xí))

1、 生態(tài)工程的興起生態(tài)工程的興起“可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)涵的內(nèi)涵: (Sustainable Development) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅要滿足當(dāng)代人的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不僅要滿足當(dāng)代人的需要需要,還要不危害后代人發(fā)展能力。還要不危害后代人發(fā)展能力。美國(guó)生態(tài)學(xué)家美國(guó)生態(tài)學(xué)家H.T.H.T.奧德姆于奧德姆于19621962年首先提出年首先提出“生態(tài)工程生態(tài)工程”概念：概念：“A branch of engineering and field of science in which solutions to societys environmental problems would be grounded in

2、 the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary (overhead).”即以從自然系統(tǒng)獲得的技術(shù)為基礎(chǔ)，解決人類即以從自然系統(tǒng)獲得的技術(shù)為基礎(chǔ)，解決人類社會(huì)環(huán)境問題的一門工程分支科學(xué)，它所需的社會(huì)環(huán)境問題的一門工程分支科學(xué)，它所需的人類工程技術(shù)僅僅起輔助作用，而不是起主要人類工程技術(shù)僅僅起輔助作用，而不是起主要作用；或作用；或“人類應(yīng)用主要來自自然的能源作為人類應(yīng)用主要來自自然的能源作為

3、輔助能對(duì)環(huán)境的控制輔助能對(duì)環(huán)境的控制”；或；或“對(duì)自然的管理就對(duì)自然的管理就是生態(tài)工程，更好的措施是與自然結(jié)成伙伴關(guān)是生態(tài)工程，更好的措施是與自然結(jié)成伙伴關(guān)系系”。H.T.奧德姆的學(xué)生米奇（奧德姆的學(xué)生米奇（W.J.Mitsch） ）繼繼承其思想，于承其思想，于1989年年編編了世界上第了世界上第一本生一本生態(tài)態(tài)工程工程專專著（著（Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology），），并于并于1992年主年主編編創(chuàng)辦創(chuàng)辦了生了生態(tài)態(tài)工程工程雜雜志。他志。他對(duì)對(duì)生生態(tài)態(tài)工工程的定程的定義義是：是：Ecological engine

4、ering has been defined as the design of ecosystems for the mutual benefit of humans and nature. 即生即生態(tài)態(tài)工程工程是是為為了人了人類類和自然的相互利益而和自然的相互利益而進(jìn)進(jìn)行行的一種生的一種生態(tài)態(tài)系系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)設(shè)計(jì)。 。 我國(guó)著名生態(tài)學(xué)家馬世駿先生我國(guó)著名生態(tài)學(xué)家馬世駿先生19791979年首先倡導(dǎo)生態(tài)工程。他對(duì)生態(tài)工程年首先倡導(dǎo)生態(tài)工程。他對(duì)生態(tài)工程下的定義是：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系下的定義是：生態(tài)工程是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生的原理、統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生的原理、結(jié)合系統(tǒng)工程的最

5、優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的結(jié)合系統(tǒng)工程的最優(yōu)化方法，設(shè)計(jì)的分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。分層多級(jí)利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮物質(zhì)的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。它可以是縱益與生態(tài)效益同步發(fā)展。它可以是縱向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為由幾個(gè)向的層次結(jié)構(gòu)，也可以發(fā)展為由幾個(gè)縱向工藝鏈索橫連而成的網(wǎng)狀工程系縱向工藝鏈索橫連而成的網(wǎng)狀工程系統(tǒng)。統(tǒng)。 人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)的人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基本原理和方法，

6、通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的式進(jìn)行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會(huì)和自生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。然環(huán)境的和諧發(fā)展。 生態(tài)工程的概念生態(tài)工程的概念（一）關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)（一）關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)資料分析一：資料分析一：1.導(dǎo)致導(dǎo)致1998年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么？根本原因根本原因：長(zhǎng)江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)：長(zhǎng)江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保

7、持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、全球溫室氣體排放量增加而導(dǎo)致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。氣候異常有關(guān)。解決長(zhǎng)江洪水泛濫的措施有：解決長(zhǎng)江洪水泛濫的措施有：以生物措施為主，以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。和改革不合理耕作方式等。在

8、進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，要考慮到怎樣解決農(nóng)在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，要考慮到怎樣解決農(nóng)村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。源問題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。2.洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？什么問題？傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)?！笆娃r(nóng)業(yè)石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶?/p>

9、源有高度的依賴性而得產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹?。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程，變成名。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程，變成了簡(jiǎn)單的機(jī)械過程和化學(xué)過程。由于其投入高，了簡(jiǎn)單的機(jī)械過程和化學(xué)過程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對(duì)糧食安全保障和提高人民生活水產(chǎn)出也高，對(duì)糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的平起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的廢棄廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)

10、境污染等問題。1.你對(duì)你對(duì)“石油農(nóng)業(yè)石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？是如何理解的？資料分析二：資料分析二： 對(duì)環(huán)境造成危害的污染物，采用對(duì)環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收一定的措施和技術(shù)，就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費(fèi)。例如，對(duì)廢污水減少了資源的浪費(fèi)。例如，對(duì)廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用。因此說污染物是放錯(cuò)行回收再利用。因此說污染物是放錯(cuò)了地方?jīng)]有被利用的資源。了地方?jīng)]有被利用的資源。3.3.如何

11、理解如何理解“污染物是放錯(cuò)地方的資源污染物是放錯(cuò)地方的資源”這句話？這句話？ 在不同的國(guó)家有不同的改進(jìn)措施。在不同的國(guó)家有不同的改進(jìn)措施。例如，在我國(guó)，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)例如，在我國(guó)，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實(shí)施的具體措施包括：可展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實(shí)施的具體措施包括：可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機(jī)肥，提低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機(jī)肥，提高作物對(duì)水、肥等資源的利用效率，對(duì)高作物對(duì)水、肥等資源的利用效率，對(duì)作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)利用，等等。一方面要不斷物質(zhì)的多級(jí)利用，等等

12、。一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)社會(huì)的可農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。持續(xù)發(fā)展。4.4.石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)？關(guān)于關(guān)于生態(tài)經(jīng)濟(jì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)：（二）生態(tài)工程所遵循的基本原理（二）生態(tài)工程所遵循的基本原理1 1、物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生原理無廢棄物農(nóng)業(yè)無廢棄物農(nóng)業(yè)是我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動(dòng)的一種模式。早和最生動(dòng)的一種模式。2 2、物種多樣性原理、物種多樣性原理物種越豐富，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)

13、定性越高物種越豐富，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高資料分析討論：資料分析討論：1.1.為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐，幾十億為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐，幾十億株楊樹會(huì)毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)株楊樹會(huì)毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？ 純樟子松林、楊樹林的生物多樣性純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹供了豐富的食物來源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹林的毀壞。林的毀壞。 珊

14、瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。用而很少流出系統(tǒng)外。2.2.從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？素嗎？ 只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物

15、多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大。往往作用巨大。3 3、協(xié)調(diào)與平衡原理、協(xié)調(diào)與平衡原理-需要考慮環(huán)境承載力即環(huán)境容納量需要考慮環(huán)境承載力即環(huán)境容納量資料分析：資料分析：1 1、從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在從協(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)選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？幾種西北地區(qū)特別適宜樹種的介紹幾種西北地區(qū)特別適

16、宜樹種的介紹（1）沙棘，俗稱）沙棘，俗稱“酸柳酸柳”、“酸刺酸刺”、“黑黑刺刺（2）山杏，主要指西伯利亞杏，）山杏，主要指西伯利亞杏， （3）刺槐，）刺槐， （4）錦雞兒（又稱擰條），）錦雞兒（又稱擰條）， （5）杜梨）杜梨 （6）沙棗）沙棗 （7）合歡）合歡 （8）臭椿）臭椿 西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量。針數(shù)量不能超過草地的承載量。針對(duì)公共草地的過度放牧問題，應(yīng)對(duì)公共草地的過度放牧問題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過度放牧現(xiàn)象；理積極性，減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人另外，可以在有條件的

17、地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量。4 4、整體性原理整體性原理整體指社會(huì)整體指社會(huì)- -經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)- -自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)自然復(fù)合成的巨大系統(tǒng)例：林業(yè)工程例：林業(yè)工程建設(shè)中的問題建設(shè)中的問題一方面號(hào)召農(nóng)民種樹，另一方面號(hào)召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮農(nóng)民的生活一方面要考慮農(nóng)民的生活問題問題5 5、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理（1 1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理運(yùn)用：改善和優(yōu)運(yùn)用：改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)例：?；~塘模式例：桑基魚塘模式（2）系統(tǒng)整體性原理）系統(tǒng)整體性原理豆科作物和固氮菌的共生豆科作物和固氮菌的共生 你能舉出系統(tǒng)

18、整體功能大于部分之和的例子嗎？你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？ 思考與探究：思考與探究：3.桑基魚塘分布在我國(guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角?；~塘分布在我國(guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。試分析?；~塘的物質(zhì)和能交換型生態(tài)工程。試分析?；~塘的物質(zhì)和能量流動(dòng)途徑。量流動(dòng)途徑。 ?；~塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互桑基魚塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過程中，隨著食物鏈的延伸逐級(jí)遞減。程中，隨著食物鏈的延伸逐級(jí)遞減。物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)

19、循環(huán)再生原理物種多樣性原物種多樣性原理理協(xié)調(diào)與平衡原理協(xié)調(diào)與平衡原理整體性原理整體性原理系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理理（1 1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理理（2 2）系統(tǒng)整體性原）系統(tǒng)整體性原理理網(wǎng)絡(luò)知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)結(jié)構(gòu)生態(tài)工程建設(shè)目的：遵循自然界生態(tài)工程建設(shè)目的：遵循自然界 的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止 ，達(dá)，達(dá)到到 和和 的同步發(fā)展。（少消耗、多效益、的同步發(fā)展。（少消耗、多效益、 ）生態(tài)經(jīng)濟(jì)：主要是通過實(shí)行生態(tài)經(jīng)濟(jì)：主要是通過實(shí)行“ ”原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)的 ，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，而實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)