高中生物选择性必修二课件：4.3.1 生态工程的基本原理

1、建设中建成后 短短几年，普通的村落和农田就脱胎换骨般地转变为令人赞叹的森林公园。它调节城市气候，丰富市民生活，也为众多动植物提供了生存的“家园”。这个例子是生态工程的生动缩影。第3节 生态工程01关注生态工程建设目录 /CONTENTS一. 生态工程的基本原理1.生态工程的概念 生态工程是指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，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 01关注生态工程建设2. 生态工程建设的目的 遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，

2、防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。3. 生态工程的优点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桑基鱼塘1. 自生 在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、自我调节、 。（1）含义:（2）理论基础：自我优化自我更新和维持生态系统具有自我调节能力个体水平: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。（3）具体做法 需要有效选择生物组分并合理布设；*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础

3、条件；例如，在湿地修复过程中，应选择净化能力较强的多种水生植物，还需要考虑这些植物各自的生态位差异，以及它们的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系。 *一般而言，应尽量提高生物多样性程度。 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。例如，在湿地生态工程中，移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物，增加水体溶氧量。可以改善水生生物的生存环境, 从而有利于生态系统的自生。2. 循环（1）含义:（2）理论基础: 在生态工程中促进系统的物质 ，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质和元素的 较高。迁移与转化转化率生态系统的物质循

4、环功能（3）具体做法：通过系统设计实现物质不断循环，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”的生产。（4）应用实例：无废弃物农业“无废弃物农业”物质循环再生示意图实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染。（5）优点：3. 协调（1）含义:在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应的问题。（2）具体内容: 考虑生物要适应环境例如，我国西北一些地区年降水量小于450 mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植乔木类的杨树。由于环境不利于杨树的生长，这里许多杨树长得十分矮小，枯枝很多，半死不活，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，导致一

5、些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。 考虑环境容纳量如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏，例如，过度放牧导致草场退化。 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？ 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，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。4. 整体系统建设要以整体观为指导（1）具体内容:要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

6、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。 更要考虑经济和社会等系统的影响力人类处在一个社会经济自然复合而成的巨大系统中。（2）应用实例：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。（3）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。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。【练一练】将下列实例与所体现的生态学原理连接起来：现学现用：写出下列例

7、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_原理循环自生循环整体协调自生自生协调自生协调【思考讨论】分析生态工程案例中的原理和应用 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

8、合起来，把原木割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起（如图）。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合在一起。 在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如，地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。 池塘养鱼，也应综合考虑不同鱼种的关系，根据淡水鱼在自然环境中的混合生长状态，实行以四大家鱼为主的多鱼种混养模式，让鳙鱼、鲢鱼、草鱼、鲮鱼、鲤鱼、鲫鱼等各种鱼类都有生存的机会和空间。 运转良好的桑基鱼塘,可以做到物质的循环再生利用。种桑养蚕，蚕沙（蚕粪便）本是废弃物，如果不经处理直接堆放在室外，

9、不但会腐烂变质污染环境，而且可能通过鸟、昆虫的携带造成交叉感染，导致家蚕疫病大爆发。桑基鱼塘将蚕沙由废弃物变成了渔业生产的饲料。 桑基鱼塘讨论1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。桑树蚕甘蔗人甘蔗猪人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蚕沙喂鱼讨论2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？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。“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。主要为循环原理主要为自生原理所选择的生物与生物，生物与环境达到了协调和平衡，例如，桑树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；等等。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