新版高中生物4.3生態(tài)工程

第3節(jié)生態(tài)工程人教版2019

2024/12/24問題探討

在2008年北京奧運(yùn)會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。1.農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？奧林匹克森林公園俯瞰

棄耕的農(nóng)田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經(jīng)過數(shù)十年甚至更長的時間，而利用生態(tài)工程原理進(jìn)行人工造林，可以縮短建設(shè)周期，在較短時間內(nèi)獲得生態(tài)效益。新知導(dǎo)入2024/12/242.為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開工呢？3.公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統(tǒng)呢？

建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開工前做好整體設(shè)計(jì)可以保證工程建設(shè)的合理性與可實(shí)施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護(hù)成本，避免不必要的浪費(fèi)，提高生態(tài)效益。

生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會減少人力和物力的投入。新知導(dǎo)入新知導(dǎo)入本節(jié)要點(diǎn)聚焦一、生態(tài)系統(tǒng)的基本原理1.關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)2.生態(tài)工程所遵循的基本原理二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景1.生態(tài)工程的實(shí)例2.生態(tài)工程的發(fā)展前景（一）、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)一、生態(tài)工程的基本原理1.生態(tài)工程：指的是人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行了修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過程。3、目的：遵循生態(tài)學(xué)原理，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。4、優(yōu)點(diǎn)：少消耗、多效益、可持續(xù)。2、原因：毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,以及工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。新知講解（二）、生態(tài)工程所遵循的基本原理

生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的

、

功能為基礎(chǔ),遵循

、協(xié)調(diào)、

、自生等生態(tài)學(xué)基本原理。1.自生在生態(tài)系統(tǒng)中由生物組分而產(chǎn)生的自組織、

、自我調(diào)節(jié)、

。(1)內(nèi)容:(2)理論基礎(chǔ):個體代謝再生更新種間相互作用（種間關(guān)系）在濕地修復(fù)過程中，選擇凈化能力較強(qiáng)的多種水生植物，還要考慮各自的生態(tài)位差異，及他們的種間關(guān)系。(3)應(yīng)用實(shí)例：（有效選擇并合理布設(shè)生物組分，

盡量提高生物多樣性程度）自組織自我調(diào)節(jié)整體循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力自我優(yōu)化自我更新和維持濕地生態(tài)工程中，移除有害物質(zhì)、增加水體溶氧量太陽能水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)新知講解以太陽能為動力，驅(qū)動水質(zhì)循環(huán)，進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，改善水質(zhì)太陽能水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)新知講解2、循環(huán)(1)內(nèi)涵：促進(jìn)物質(zhì)的

，保證各環(huán)節(jié)物質(zhì)遷移順暢，保證主要物質(zhì)和元素的轉(zhuǎn)化率高。(2)理論基礎(chǔ):生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能(3)應(yīng)用實(shí)例：無廢棄物農(nóng)業(yè)(4)特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級循環(huán)利用，廢物資源化，減少污染人尿糞養(yǎng)分吸收沉降物（雨、雪）牲畜糞便人類食品人類食品作物殘留人土壤作物牲畜飼料與墊料應(yīng)用原則：通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的生產(chǎn)。遷移與轉(zhuǎn)化新知講解3、協(xié)調(diào)考慮

、

的協(xié)調(diào)與適應(yīng)。(1)、內(nèi)容:生物與環(huán)境生物與生物(2)、兩方面:①生物要適應(yīng)環(huán)境②考慮環(huán)境容納量在年降雨量小于450mm的西北部建防護(hù)林，成了殘敗的“灰色長城”過度放牧的草地可避免系統(tǒng)的失衡和破壞。(3)意義：新知講解1、在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時，應(yīng)選擇哪些樹種？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？

沙棘、山杏、刺槐、合歡等注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量；減少過度放牧現(xiàn)象；在有條件的地方，人工種植牧草。新知講解4、整體整體原理遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律考慮經(jīng)濟(jì)和社會等的影響力經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)成本消費(fèi)效益社會系統(tǒng)政策管理科學(xué)文化自然系統(tǒng)植物動物微生物非生物的因素1）、原理：遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤?不同組分之間應(yīng)構(gòu)成有序的結(jié)構(gòu),通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu),達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的;2）、應(yīng)用：人類處在一個社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)中。

進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。3）、實(shí)例：進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面號召農(nóng)民種樹，另一方面考慮農(nóng)民的生活問題。社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng)4)、意義:只有應(yīng)用整體性原理,才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、

之間的關(guān)系,保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。開發(fā)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)新知講解2024/12/24二、生物工程的實(shí)例和發(fā)展前景（一）、生態(tài)工程的實(shí)例生態(tài)工程建設(shè)的宗旨：應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件，因地制宜地進(jìn)行。1.農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程問題我國有近7億人生活在農(nóng)村，人多地少是突出的矛盾。怎樣才能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級循環(huán)利用，在資源有限的條件下有較多的產(chǎn)出，取得經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的全面提高呢？對策:建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效途徑。新知講解2024/12/24分析某村綜合發(fā)展生態(tài)工程

北京郊區(qū)的某村是這方面的一個典型，該村實(shí)施了以沼氣工程為中心的物質(zhì)多級循環(huán)利用工程：作物秸殲用來生產(chǎn)食用菌和飼料（圖a）；飼料用于喂養(yǎng)畜禽；人、畜糞尿作為原料生產(chǎn)沼氣；沼液用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；沼渣可用于為有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品——“無公害蔬菜”施肥和喂養(yǎng)畜禽，從而達(dá)到了物質(zhì)利用的良性循環(huán)，緩解了農(nóng)村“三料”（飼料、燃料、肥料）的缺乏問題，提高了土地產(chǎn)出水平；同時畜禽、魚、谷物、飼料等加工品也可到市場上出售（圖b）“總之，農(nóng)業(yè)生態(tài)工程能創(chuàng)造多種勞動力就業(yè)機(jī)會，増加農(nóng)民收入，開發(fā)可以更新的資源，減少環(huán)境污染。思考討論2024/12/241.在這一案例中，主要運(yùn)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？2.這一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有哪些特點(diǎn)？3.這一生態(tài)工程有哪些值得借鑒的做法？

整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等。

生態(tài)系統(tǒng)中的各組分搭配合理，緊密聯(lián)系形成一個有序的整體，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)多級循環(huán)利用、能量充分利用，減少了廢物排放與環(huán)境污染。

這一生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)利用的良性循環(huán)，提高了土地產(chǎn)出水平，創(chuàng)造了多種勞動力就業(yè)機(jī)會，增加了農(nóng)民收入，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時降低了環(huán)境污染，促進(jìn)了農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。思考討論2024/12/242.濕地生態(tài)恢復(fù)工程問題濕地的縮小會導(dǎo)致局部氣候惡化、地下水位下降、生物多樣性降低、遷飛鳥類絕跡等。此外，濕地的環(huán)境污染、生物資源的過度利用等，會導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化。對策采用工程學(xué)和生態(tài)學(xué)措施相結(jié)合的方法。如廢水處理、點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染控制、土地處理工程，以及動植物物種引進(jìn)等，使受到干擾的濕地得以恢復(fù)。在濕地的周圍，還應(yīng)建立緩沖帶，以盡量減少人類的干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能。案例廈門筼筜湖生態(tài)恢復(fù)廈門筼筜湖新知講解2024/12/243.礦區(qū)廢棄物的生態(tài)恢復(fù)工程問題采礦業(yè)對環(huán)境造成的日漸嚴(yán)重的破壞。礦藏開采后往往會造成山體、土壤和植被，乃至整個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。礦區(qū)極端惡劣的土地條件，又會阻礙植被的生長，還可能產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染。對策采用的措施包括人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復(fù)工程等。關(guān)鍵在于植被恢復(fù)，以及植被恢復(fù)所必需的土壤微生物群落的重建。恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，首先要通過機(jī)械方法平整壓實(shí)土地，人工制造表土；然后，在人造表土上，植樹種草。案例赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。新知講解2024/12/24（二）、生物工程的發(fā)展前景1.我國生態(tài)工程存在的問題

（1）缺乏定量化模型的指導(dǎo)，難以像“精確農(nóng)業(yè)”那樣設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的生態(tài)工程樣板。

（2）有些設(shè)計(jì)缺乏高科技含量。

（3）生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控尚缺乏及時準(zhǔn)確的監(jiān)測技術(shù)的支持。

（4）缺乏理論指導(dǎo)。2.我國目前面臨的生態(tài)危機(jī)及對策

（1）危機(jī)：人口激增、環(huán)境與資源破壞、能源短缺等問題。

（2）對策：發(fā)揮生態(tài)工程建設(shè)的作用，重視對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，更要注重與經(jīng)濟(jì)、社會效益的結(jié)合。新知講解2024/12/243.對生態(tài)工程治理應(yīng)持有的態(tài)度

在肯定生態(tài)工程的作用，特別是看到它在恢復(fù)、重建受損生態(tài)環(huán)境方面可發(fā)揮重要作用的同時，不要忘記大自然固有的強(qiáng)大的生態(tài)恢復(fù)力量，更不能誤認(rèn)為只要有了生態(tài)工程，就可以走“先污染、破壞，后治理”的老路。4.我國生態(tài)工程的前景

中華民族傳承古老的天人合一理念，在發(fā)展中尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然。今天，古老的智慧融合了現(xiàn)代科學(xué)成就，生態(tài)工程的發(fā)展和應(yīng)用，將在建設(shè)美麗中國的過程中大有作為。新知講解2024/12/241.下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是（）A.生態(tài)工程可對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建B.“退耕還林”“退耕還草”屬于生態(tài)工程建設(shè)的內(nèi)容C.生態(tài)工程應(yīng)遵循“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生”的原理D.實(shí)施生態(tài)工程建設(shè)的目的就是保護(hù)環(huán)境2.我國南方?；~塘是將低洼稻田挖深做塘，塘內(nèi)養(yǎng)魚，塘基上種桑，用桑養(yǎng)蠶，蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶三豐收，大大提高了系統(tǒng)生產(chǎn)力。這種模式主要應(yīng)用了生態(tài)工程所遵循的哪個原理(

)A.整體原理B.循環(huán)原理C.自生原理D.協(xié)調(diào)原理DA課堂練習(xí)循環(huán)自我調(diào)節(jié)減少污染廢物資源化3、下圖是某生態(tài)農(nóng)場以沼氣為紐帶，聯(lián)動農(nóng)作物種植、蚯蚓養(yǎng)殖、養(yǎng)魚、養(yǎng)雞、養(yǎng)鴨等產(chǎn)業(yè)的示意圖。請據(jù)圖回答下列問題：（1）該生態(tài)農(nóng)場實(shí)現(xiàn)了生活垃圾、動物糞便、沼渣和沼液的充分利用，利用了生態(tài)學(xué)的_______原理。（2）養(yǎng)魚場的池塘不用換水，池底干干凈凈，每天只需補(bǔ)充蒸發(fā)水，所有生物正常生存，說明該池塘

具有___________能力。（3）該生態(tài)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，具有明顯的優(yōu)勢是