新教材2023版高中生物第4章人与环境第3节生态工程一生态工程的基本原理学生用书新人教版选择性必修2

第3节生态工程一生态工程的基本原理课堂互动探究案课程标准举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，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。素养达成1.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。(生命观念、科学思维)2．举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。(生命观念、科学思维)设疑激趣2010年5月1日开幕的上海世博会，“世博园内的一砖一瓦，一车一灯，节能减排新技术的应用可谓无处不在。毫不夸张地说，国际上目前最先进的节能、环保、生态技术，都已被囊括其中。”漫步在尚未完全竣工的世博园内，绵延一公里的“世界轴”俨然已成为一条“低碳环保示范走廊”。足球场大小、喇叭状开口的“阳光谷”相当吸引眼球，它上采阳光，下蓄雨水，预计能为世博园区提供5万立方米生活用水，相当于世博园区规划用水量的一半；园区内80%以上的夜景照明灯采用LED(发光二极管)灯，预计在不减少亮度的基础上可以节省90%的能源，将成为全球最大的LED集中示范区；主题馆、世博会演艺中心等多所场馆的外墙已种植大面积的垂直绿化，将起到调节室温的作用。除主场馆外，高架人行道、世博轴景观大道等世博会期间人流密集的区域，将统一铺设以木屑、花生壳、椰子壳、亚麻、秸秆等植物纤维为原料的新型环保材料“塑木”，可以百分之百地回收利用。该设计利用了什么原理呢？夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一关注生态工程建设活动阅读下列材料，结合教材思考回答下列问题。资料11998年夏季，长江洪水泛滥，其根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。资料2石油农业大量使用化肥、农药、机械等，已造成资源破坏和农业环境污染，对社会的可持续发展造成很大障碍。1．导致1998年长江洪水泛滥的根本原因是什么？2．石油农业为什么难以满足社会发展的需求？易错提醒：“无废弃物农业”不同于“石油农业”；“无废弃物农业”的优点是追求物质循环利用，没有废弃物，很少对环境和资源造成破坏，但生产效率低；“石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式。虽然生产效率得到提高，但是对环境资源造成了破坏。生态经济分析(1)原则：循环经济。(2)模式：原料→产品→原料→产品。(3)实现手段：生态工程。一、生态工程概念的理解1．涉及的学科知识：生态学和系统学等。2．面临的任务：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。3．最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。4．生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。二、生态工程建设分析1．整体分析2．原因分析(1)传统农业的生产模式——石油农业①模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生产模式。②弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)生态工程与传统农业的比较比较项目生态工程传统农业基本原理生态学、工程学工程学调节机制人为辅助下的自我调节人为调控与环境的关系协调破坏环境主要能源太阳能化学能生物多样性得到保护减少1．(学业水平三)下列有关生态工程的叙述，错误的是()A.生态工程是生态学与系统工程学的有机结合B.生态工程追求经济、生态和社会效益的同步发展C.生态工程的基本特点是无消耗、无污染、高效益D.生态工程可促进人类社会和自然环境的和谐发展2．(学业水平三)下列不属于生态工程建设目的的是()A.对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善B.充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染C.以追求粮食产量、经济快速发展为主要前提D.达到经济效益和生态效益的同步发展学习主题二生态工程所遵循的基本原理活动1阅读下列资料内容，思考回答下列问题：资料1在辽宁西部的章古台地区，最初进行林带建设时，单一种植了大片的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，使得偶然滋生的松毛虫肆虐一时，很多地方的樟子松因此奄奄一息，甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。同样的原因，前几年仅一种小小的杨树天牛就将宁夏、内蒙古等地的几十亿株杨树毁于一旦。资料2我国西北一些地区年降水量小于450mm，只适宜种植灌木和草本植物，但曾被硬性规定种植杨树，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，导致一些地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。1．由资料1、资料2可知，在生态工程建设过程中，需要遵循哪些基本原理，才能达到最佳效果？2．我国的植树造林运动在世界上规模最大，因而人工林面积占世界首位，请你对我国的植树造林提出建设性意见。3．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？活动2阅读教材，回答相关问题：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。名师提醒：运用自生原理设计生态工程时，一般尽量提高生物多样性程度。生物种类越多，群落的结构越复杂，抵抗力稳定性越高。即便某个种群消亡，其他种群也能弥补上来，从而有助于维持系统自身的稳定。解题通法：判断生态工程所遵循的基本原理的方法(1)通过分析生态工程的结构特点判断所遵循的原理原理核心关键词分析自生生物多样性、自我调节能力从生态系统的结构角度考虑，构建的生态工程中动植物及微生物等生物种类越多，群落的结构就越复杂，其自我调节能力越强循环物质循环、无废弃物从生态系统功能之一——物质循环的角度考虑，物质循环顺畅无阻协调生物之间的协调、生物与环境的协调外来物种入侵、大量种植单一树种，会挤占其他生物的空间，破坏了生物之间的协调；引入不适应当地气候的生物，未遵循生物与环境的协调整体自然、经济、社会构建生态工程的最终目的是为人类的生活创造更好的生存环境(自然环境和社会环境)以及生活条件(发展经济)(2)熟记常见生态工程实例快速准确判断所遵循的原理①在人工林中增加植被层次——遵循自生原理。②前面造林，后面砍树——违背整体原理。③草原确定合理载畜量，不能过度放牧——遵循协调原理。④单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——违背自生原理。⑤湿地的破坏，水体的污染——违背自生原理。⑥引种时考虑是否适应环境——遵循协调原理。⑦在进行林业生态工程建设时，既号召农民种树又要考虑农民生活问题——遵循整体原理。1.传统农业和生态农业的比较类型概念优点缺点传统农业利用石油等有机物提高农作物产量的生产方式大量使用化肥、农药和机械动力，获得较高的经济效益过量施用化肥、农药，严重污染环境生态农业运用生态学原理，建立综合农业生态体系通过物质多级利用，增加经济效益，净化环境很难经得起经济环境和生态环境的较大冲击2.生态工程所遵循的基本原理原理理论基础意义实例循环物质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弃物的产生“无废弃物农业”自生生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统维持自生的能力“三北防护林”建设中的单纯林问题；珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调生物与生物、生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题整体社会—经济—自然复合系统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，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题1．(学业水平三)在大力发展农业经济的时候，一定要注意一些实际问题，如“苹果树不宜在热带地区栽种”“菠萝不宜在北方地区栽种”，这主要体现的生态工程原理是()A.协调原理B．整体原理C.自生原理D．循环原理2．(学业水平三)进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要考虑到经济和社会等系统的影响力。这说明建设生态工程时应遵循的原理是()A.整体原理B．协调原理C.循环原理D．自生原理3．(学业水平四)下列做法依据的生态工程原理依次是()①在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题②我国古代的“无废弃物农业”③在西北降水量少的地区种植灌木和草④湿地生态工程建设时既要有效选择生物成分，进行合理布设，又要创造有利的条件a.自生原理b．协调原理c.循环原理d．整体原理A.a、b、c、dB．d、c、b、aC.d、c、a、bD．b、c、d、a4．(学业水平四)(不定项选择)“无废弃物农业”是生态工程最早的模式之一。如图是“无废弃物农业”中对有机废弃物进行处理的一种方案。有关叙述正确的是()A.施用有机肥能为作物提供更多的营养物质和能量B.从废弃物资源化、无害化角度分析，途径②、③优于④C.该模式遵循自生、整体等基本原理D.蚯蚓、沼气池中的微生物等分解者能有效促进物质循环利用强化落实·学业达标——归纳·提升·素养网络建构主干落实1.生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应用学科。2．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。3．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。4．循环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。5．处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。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。6．只有应用整体原理，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。高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈1．实现循环经济的最重要的手段之一是()A．大力发展“石油农业”B．生态工程C．清除污染物D．禁止产出污染物2．“要金山银山，更要青山绿水”，环境治理与经济可持续发展将是时代的主旋律。根据这一思想和生态学知识。下列说法错误的是()A．生物圈是一个在物质和能量上都能自给自足的系统B．面对温室效应加剧问题，主要通过各国节能减排来解决C．生态农业利用的主要生态学原理是循环原理D．低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡3．如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是()A．自生原理B．整体性原理C．循环原理D．协调原理4．“绿水青山就是金山银山”，为加大对已被破坏生态环境的保护与治理力度，下列有关生态工程的原理和实例中，分析错误的是()选项有关实例相关的生态工程原理A桑基鱼塘遵循协调原理B前面造林，后面砍林违背整体原理C在我国西北地区种植杨树，发现许多杨树长得很弱小违背自生原理D沼气工程建设遵循循环原理疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材教材第103页►【练习与应用】一、概念检测1．(1)×依据生态工程的循环原理应该对垃圾进行再利用。(2)√园林的设计遵循生态工程的整体原理。2．C建设人工湿地能提高能量的利用率，但不能提高能量传递效率。二、拓展应用开放性问题，答案合理即可。一生态工程的基本原理夯基提能·分层突破学习主题一【师问导学】活动1．提示：长江洪水泛滥的根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。2．提示：石油农业产生的废弃物和有害物质的数量庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。【过程评价】1．解析：生态工程的理论基础是生态学与系统工程学，A正确；生态工程建设的目的是达到经济效益和生态效益同步发展，B正确；生态工程是少消耗、多效益、可持续的工程体系，C错误；生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展，D正确。答案：C2．解析：对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，属于生态工程建设的目的，A错误；防止环境污染，充分利用资源，同步提高经济与生态效益，属于生态工程建设的目的，B错误；生态工程追求生态效益和经济效益，因此单纯追求粮食产量不属于生态工程建设目的，C正确；促进人类社会和自然环境的和谐发展属于生态工程建设的目的，D错误。答案：C学习主题二【师问导学】活动11．提示：资料1所体现的主要生态工程原理是自生原理。资料2所体现的主要生态工程原理是协调原理。2．提示：植树造林时，要根据自生原理和协调原理，树种绝不能单一，还要根据当地的气候、土壤等条件，因地制宜地植树。3．提示：我国西北地区降水较少，进行防护林建设时，选择的树种应耐干旱，如沙棘、山杏、刺槐、柠条、杜梨、沙枣、合欢、臭椿等。西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。活动2提示：认同，我国农业发展利用了循环的原理，农作物秸秆，人、畜粪便返田，促进了系统的物质迁移与转化，所以能够数千年延续不断。而有些国家过度地从农田中获得产物，物质循环中断，久而久之，农业发展倒退，甚至中断。【过程评价】1．解析：本题信息中“苹果树不宜在热带地区栽种”“菠萝不宜在北方地区栽种”，即引种时要注意栽种的生物是否与当地环境相协调、相适应，这主要体现了生态工程的协调原理。答案：A2．解析：在进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力，这属于生态工程的整体原理。答案：A3．解析：林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，依据的是整体原理，从而实现社会—自然—经济复合系统的平衡和稳定，d符合题意；我国古代的“无废弃物农业”依据的是循环原理，从而避免了环境的污染，有利于系统的稳定和发展，c符合题意；在西北降水量少的地区种植灌木和草，依据的是协调原理，b符合题意；湿地生态工程建设时既要有效选择生物成分，进行合理布设，又要创造有利的条件，依据的是自生原理，a符合题意。答案：B4．解析：有机肥不能为植物提供能量，A错误；对有机废弃物进行②