生物（人教版选修3）课件51生态工程的基本原理

第五章生态工程5．1生态工程的基本原理1．简述生态工程的概念，关注生态工程建设。2．简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。3．尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。一、关注生态工程建设1．生态工程(1)生态工程的目的生态工程建设的目的就是遵循自然界

的规律，充分发挥

的生产潜力，防止

，达到

效益和

_____效益的同步发展。(2)生态工程的特点与传统的工程相比，生态工程是一类

、

、_________的工程体系。物质循环资源环境污染经济生态少消耗多效益可持续2．生态经济的概念(1)原则：“循环经济”。(2)目标：一个系统产出的

能够成为本系统或者另一个系统的

，从而实现

。(3)实现循环经济最重要的手段之一就是

。污染物生产原料废弃物的资源化生态工程1．若人为向生态系统中加入新物种，增加物种的数量，则生态系统的稳定性一定会提高对吗？提示：不对。人为向生态系统中加入新物种，生态系统稳定性未必会提高，如外来物种入侵有可能破坏当地的物种多样性。二、生态工程所遵循的基本原理1．物质循环再生原理(1)概念：物质能够在各类生态系统中进行

和________________，循环往复，

利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。(2)理论基础：生态系统的

。(3)实例：“无废弃物农业”。区域小循环全球地质大循环分层分级物质循环(2)实例①反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，松毛虫肆虐一时。②正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。3．协调与平衡原理(1)理论基础：

的协调与平衡。(2)处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，又称

，它是指某种环境所能养活的生物种群的_________。生物与环境环境容纳量最大数量4．整体性原理(1)理论基础：

。(如图)社会—经济—自然复合系统(2)合理应用：在进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到

和

等系统的影响力。(3)意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与______、局部与

、开发与

之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。经济社会长远整体环境建设5．系统学和工程学原理集中式环式部分之和优化结构比例关系物质信息2．植树造林有利于改善环境质量，提高生态系统的稳定性，下列①～④中哪一种做法更好？①选择成本低廉的树种②营造纯林，选择单一树种③选择速生、抗病的树种④选择多种树种，增加物种多样性提示：物种多样性原理是生态工程建设应当遵循的原理之一，必须吸取单一树种造林容易遭受毁灭性打击的教训。成本低廉、速生、抗病，有较高的经济效益，是选择树种时应当考虑的，但要使生态工程实现可持续发展，就必须增加物种的多样性，稳定系统的结构和功能，这是根本性的工作。故④做法更好。一、关注生态工程建设1．生态经济(1)通过分析教材中的资料1和资料2，明确走生态经济之路的必要性。(2)特点：实现原料→产品→原料→产品的无废弃物生产体系，实现了废弃物的资源化。(3)实质：能够满足我们的需求而又不会危及子孙后代满足其需要的经济。(4)与生态工程的关系：生态工程是实现生态经济的最重要的手段之一。2．传统农业与生态工程(1)传统农业生产模式——石油农业。模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑环境成本，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：【特别提醒】建立生态农业系统的最终目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量尽可能多地流入对人类有益的部分。

下列哪项叙述完全符合生态经济①建立“原料—产品—原料—产品”的无废料生产体系②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长③在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少④先生产后治理，提高经济效益A．①②

B．①②③C．②③ D．②③④解析：以先污染后治理的模式发展经济不属于生态经济的范畴。答案：B1．当前，我国农业的发展已由科技含量较低的传统农业向现代农业转变。现代农业虽然产量大大提高，但由于大量施用化肥、农药，造成了严重的环境污染，因此我国政府正大力推广经济效益、社会效益和生态效益相统一的生态农业。下列关于生态农业的叙述不正确的是(

)A．生态农业系统中食物链和营养级越多，在能量流动中消耗的能量越少B．生态农业系统的抵抗力稳定性比现代农业高C．生态农业系统设计的指导原则是实现生态系统的能量和物质的多级利用D．生态农业系统属于人工生态系统，人的作用非常突出解析：能量的多级利用并不是食物链越长越好，还要考虑能量在传递过程中的生物呼吸所消耗的能量；但是生态农业实现了废物资源化，提高了能量的利用率。生态农业系统是遵循生态经济原理，在遵循“循环经济”的原则下，通过优化组合，使一个系统产出的污染物资源化，实现物质和能量的多级利用，同时防止了环境污染；在生态农业系统中人的作用非常突出，一旦失去人的作用，该系统将受到破坏，因而生态农业系统又属于人工生态系统。答案：A二、生态工程的五大原理

请仔细读图，回答下列问题。

(1)生态农业设计的基本原理是①______________，②________________，③________________。(2)生态农业的优越性表现在______________________。(3)在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产生300摩尔氧气，则农作物同时产出______________摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的最大能量相当于______________摩尔的葡萄糖。答案：(1)①物质循环再生原理②系统学和工程学原理③整体性原理(2)实现了能量和物质的多级利用(3)50

2【名师点睛】

整体性原理与系统整体性原理的区别(1)整体性原理是指人类处在一个社会、经济、自然复合而成的巨大系统中。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。(2)系统整体性原理属于系统学和工程学原理之一。系统整体性是指系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质和信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果。2．下图所示是“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．物种多样性原理B．整体性原理C．物质循环再生原理D．协调与平衡原理解析：由题图可知，该图显示了“无废弃物农业”实现了物质的区域小循环，做到了分层多级利用。答案：C一、资料分析1．导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？(教材P107)提示：根本原因：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少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。2．洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？(教材P107)提示：传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。3．你对“石油农业”是如何理解的？(教材P108)提示：“石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，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。4．你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？(教材P108)提示：除日常生活中能够发现的实例外，农业活动对环境和人类健康造成危害的实例中，世界上影响较大的有蓝婴病。1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症(蓝婴病)。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地等的施肥。5．如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？(教材P108)提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。6．“石油农业”的生产模式应当怎样改进？(教材P108)提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。7．为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？(教材P110)提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统。8．从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？(教材P110)提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。9．“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西部地区进行防护林建设时，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？(教材P111)提示：适宜在西部地区生长的树种包括：沙棘、沙枣、杜梨、合欢、臭椿、柠条等。发展西北畜牧养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。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。二、旁栏思考你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？(教材P113)提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。三、实践活动1．为什么我国要大力发展沼气工程？(教材P115)提示：21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业