高中生物（人教版）选修3教学案：5《生态工程》

5.1生态工程的基本原理

5.2生态工程的实例和发展前景

■课标要求

1.关注生态工程的建设。

2.简述生态工程的原理。

3.举例说出生态工程的实例。

・课标解读

1.关注生态工程的建设。

2.简述生态工程的基本原理。

3.结合我国各地的生态工程建设情况，举例说明我国都进行了哪些方面的生态工

程建设。

4.根据我国实际情况和当前现代化建设的实际情况，说说我国生态工程建设不同

于西方的特点。

・教学地位

生态工程部分属于现代生物科技的内容之一，与必修3中有关生态系统的功能有紧

密联系，在当前我国环境问题突出的背景下，该部分内容可能成为高考的热点问题。

・教法指导

本部分的教学要利用好教材中的资料，结合现实生活中出现的问题，学会分析资料,

从资料中获取有用信息。教学时，教师可先提出相关问题，让学生带着问题去阅读对应

的课文或者资料，然后回答提出的问题。

・新课导入建议

环境恶化是当前社会的热点问题，先提出如土地荒漠化、全球气候变暖等学生较为

熟悉的环境问题，然后引导学生思考该如何处理，从而引入生态工程的学习。

课标解读重点难点

1.关注生态工程的建设。

2.简述生态工程的基本原理。

3.结合我国各地的生态工程建设情况，举例

说明我国都进行了哪些方面的生态工程建

设。

4.根据我国的国情和当前现代化建设的实

际情况，说说我国生态工程建设不同于西1.生态工程的基本原理。(重点)

方的特点。

2.我国生态工程建设的实例分析。(难点)

关注生态工程建设

1.生态工程

(1)涉及的学科知识：包括生态学、工程学、经济学和系统学等。

(2)运用到的技术手段或方法有：系统设计、调控和技术组装。

(3)最终目的：促进人类社会和自然环境的和谐发展。

2.生态经济的概念

(1)遵循的原则：“循环经济”。

(2)特点：使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,

从而实现废弃物的资源化。

(3)重要手段之一：生态工程。

(4)模式：实现“原料一产品一原料一产品”的无废弃物生产体系。

…2.生态工程所遵循的基本原理

1.物质循环再生原理

(1)含义：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环,循环

往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。

(2)实例：“无废弃物农业”。

1.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？

【提示】这个观点是正确的。说明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。

2.物种多样性原理

(1)内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性,可以在有限的资

源条件下，产生或容纳更多的生物量,提高系统生产力。

(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,使得偶然滋生的松毛虫肆虐一时。

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

处理好生物与豆境的协调与平衡，需要考虑环境承载力,即某种环境所能养活的生

物种群的最大数量。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。

4.整体性原理

(1)含义：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。

(2)实例：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,如粮食、烧柴及收入等问题。

5.系统学和工程学原理

(1)系统的结构决定功能原理

①含义：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构,通过改变和优化结构，

达到改善系统功能的目的。

②实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。

(2)系统整体性原理：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、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,即“1

+1>2”。

生态工程的实例

1.农村综合

发展型生

，问题：农村中物质的多级循环利用问题

对策：建设农村综合发展型生态工程

太丁程＜----------

心案例：北京窦店村以沼气工程为中心的生

、态工程

2.小流域综合治

［问题：小流域水土流失问题

理生态工程｛对策：进行综合治理

〔案例：甘肃陇南县“九子登科”的治理模式

3.大区域生态系

［问题：我国土地荒漠化问题

统恢复工程|对策：植树造林、退耕还林还草等

〔案例：退耕还草还林和三北防护林建设

4.湿地生态

（问题：湿地的缩小和破坏的问题

恢复工程1对策：控制污染、退田还湖等

〔案例：江西鄱阳湖湿地生态恢复工程

5.矿区废弃

地的生态

［问题：矿区生态环境的破坏问题

恢复工程1对策：修复土地、恢复植被等

〔案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程

6.城市环境

’问题：城市生态系统面临的垃圾、大气、

噪音等污染问题

生态工程4对策：城市绿化、污水净化和废弃物处理

等综合治理

、案例：张家港、大连、厦门等环境保护模范城市

2.矿区废弃地的生态恢复工程中为什么不适宜种植农作物？

【提示】矿区土壤条件恶劣。

-生态工程发展的前景

1.“生物圈2号”生态工程的实验及启示

(1)设计目的：制造一个人工模拟的生命支持系统,以验证人类在离开地球的情况

下，利用人工生态工程,仅仅依靠太阳能，能否维持生存。

(2)失败原因：温度失调;“大气和海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中CQi的

含量猛增；。2量减少，不足以维持人及动物的生存。

(3)启示：使人们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识,尽

管科学技术已很发达了，但人类仍没有能力完全模拟出自然生态系统。

2.对我国生态工程发展前景的分析与展望

(1)我国生态工程建设的特点：重视对生态环境的保护,注重与经济、社会效益的

结合。

(2)我国生态工程存在的问题

①难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。

②设计缺乏高科技含量,生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论

性指导等。

1.在建立不同的生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应因地制

宜。(V)

2.生态工程的基本原理有：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原

理和整体性原理等。(J)

3.有了生态工程，我们就可以先污染、破坏，后治理。(X)

【提示】生态恢复力有限，我们不可以先污染破坏后治理。

4.退田还湖属于大区域生态系统恢复工程。(X)

【提示】属于湿地生态恢复工程。

............生态工程所遵循的原理

【问题导思】

①生态工程的基本原理有哪些？

②举例说明生态工程的基本原理？

理论基础内容举例

物质能够在各类生态系

物质循环再生原理物质循环“无废弃物”

统中进行区域小循环和

全球地质大循环，循环

往复，分层分级利用，

从而达到取之不尽，用

之不竭的效果

农业

物种多，营养关系复

杂的生态系统具有较

高的抵抗力稳定性，

生物多样性程度高，

生态系统的抵抗力稳

物种多样性原理可以为各类生物提供三北防护林

定性

多种机会和条件。营

养关系越复杂，有限

资源下就可以容纳更

多的生物量

建设中的问

题；珊瑚礁

区生态系统

的多样性

指生物与环境平衡，

需要考虑环境承载

生物与环境的协调与

协调与平衡原理力，即环境所能养活太湖的富营

平衡

的生物种群的最大数

量

养化问题；

东北一些地

区的防护林

问题

生态工程的建设，既

要考虑自然生态系统

社会、自然、经济复

整体性原理的规律，还要考虑社林业建设中

合系统

会和经济等系统的影

响力

自然生态系

统与社会、

经济系统的

关系问题

系统学和工程学原理

生态工程需要考虑系

①系统的结构决定功统内部不同组分之间

能原理：分布式优于的结构，通过改变和桑基鱼塘

集中式和环式优化结构，达到改善

系统功能的目的

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

②系统整体性原理：珊瑚礁区的藻类和珊

能量、物质、信息等

整体大于部分瑚虫的关系

的转换和流通，并且

实现总体功能大于各

部分之和的效果

。例在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。

在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资

源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析图回答问

题：

(1)该生态工程所遵循的基本原理______________________________(至少写2种)。

(2)该生态系统的能量流动从开始，图中属于消费者的生物有

⑶与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是

【审题导析】对于新农村建设中的生态工程分析如下：

【精讲精析】本题考查生态工程的原理及农业生态系统的分析。解答本题时首先要

仔细分析图示中各种生物之间的物质、能量关系，结合每小题具体涉及的相关知识作具

体分析，归纳整理正确答案。

【答案】(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理

(2)桑等生产者固定的太阳能蚕、禽、畜

(3)粪便等“废弃物”被及时利用

!•・[.2.生态工程的实例

【问题导思】

①生态工程分哪几类？

②不同生态工程各自解决哪些问题？

实例问题原理对策案例

农村综合

发展型生

态工程地少人

多，资

物质循环再生原

建立综合发展型窦店村以沼气为

源有限理、整体性原理、

生态工程中心的生态工程

物种多样性原理

小流域综

合治理生

态工程小流域

的水土

整体性原理、协运用多种原理，甘肃陇南县“九

流失

调与平衡原理、应用多种措施综子登科”治理模

因地制宜的原理合治理式

大区域生

态系统恢

复工程土地荒

漠化

湿地生态

恢复工程湿地的

缩小和

协调与平衡原

破坏

理、整体性原理

“三北”防护林

退耕还林还草、

退耕还林还草工

植树造林等

程

控制污染、退田江西鄱阳湖湿地

还湖生态恢复工程

矿区废弃

地的生态

恢复工程矿区生

态环境

系统学和工程学恢复土地、恢复赤峰市元宝山矿

的破坏

原理植被区生态恢复工程

城市环境

生态工程环境

协调与平衡原城市绿化、污水

污水及垃圾处

污染理、整体性原理净化、废弃物处

理、城市绿化

4理、合理布局等

1.在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投

资。

2.生态工程恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染破坏、后治理。

♦例农村综合发展型生态工程的优点包括()

①物质和能量的多级利用②物质循环再生③废物资源化④生物相互依存，体

现了整体性⑤做到了生态、经济和社会效益三结合

A.①②③④B.②③④⑤

C.①②④⑤D.①②③④⑤

【审题导析】农村综合发展型生态工程的设计目的是实现物质的多级循环利用，在

资源有限的条件下有较多地产出，取得经济、社会和生态三效益的全面提高。

【精讲精析】农村综合发展型生态工程是在怎样实现物质的多级循环利用，用有

限资源，取得经济、社会、生态效益全面提高的背景下提出和发展出的生态工程，典型

代表是北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。农村综合发展型

生态工程实现了物质和能量的综合利用，物质循环再生实现了废物的资源化，各种生物

资源相互依存，把生态效益、经济效益和社会效益紧密地结合为一个整体。

【答案】D

本课知识小结

生态

从环物质循环再生

从驾^量物种的多样性

从生■翳环境协调与平衡

原理一

从经济、社会

整体性

自

系统学和一系统的结构决定功能

一系统的整体性

工程K〈悻繇道农村综合发展型生态工程

7黑嚼矗小流域综合治理生态工程

矗繇%大区域生态系统恢复工程

工程

实例.解决暹理的汨太极有丁产

缩小和破坏1问题极地生4态恢复工程

繇疆督矿区废弃地的生态恢复工程

城市环境生态工程

结论语句

1.生态经济的实质是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。

2.环境承载力又称环境容纳量，指某种环境所能养活的生物种群的最大数量。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。

3.生态农业是一个农业生态经济复合系统，是农、林、牧、副、渔各业综合起来

的大农业。

4.我国生态工程的特点：不但重视对生态环境的保护，更注重与经济、社会效益

的结合。

1.物种多样性原理是生态工程遵循的原理之一，其理论基础是()

A.物质循环

B.生态系统的稳定性

C.1+1>2

D.生物与环境的协调

【解析】生态系统的物种多样性程度越高，生态系统的抵抗力稳定性越高。

【答案】B

2.(2013・广州高二检测)下列关于生态工程的叙述，不正确的是()

A.当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生

B.生态工程能够减少环境污染

C.生态工程以牺牲环境和资源为前提，生产出更多的产品

D.生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一

【解析】A项为生态工程产生的前提条件。B项为生态工程的意义。D项为生态工

程的原理。C项错误，不是牺牲而应是保护生态环境。

【答案】C

3.下图是“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.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】由图可知，该图突出了“无废弃物农业”，实现了物质的区域小循环，做

到了物质和能量的分层分级利用，因此主要体现了生态工程的物质循环再生原理。

【答案】C

4.“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是()

①温度失调②CO2含量增高

③。2含量减少④生物群落不全

A.①②B.②③

C.①②③D.①②③④

【解析】审题时注意题目所说的是“直接原因”。“生物圈2号”实验失败的直接原

因有温度失调、大气和海洋比例失调、C02含量猛增、02含量减少、多种动物灭绝等。

【答案】C

5.下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答问题。

(1)该恢复工程中，①、②分别指措施。

(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？

⑶该生态工程所遵循的主要原理是

【解析】该矿区恢复工程体现了整体性原理、协调与平衡原理。首先因土壤水肥状

况差，压实土地，制造表土，其次选择种植适合生长的树、草，进而在生态效益的基础

上，协调发展经济效益和社会效益。

【答案】(1)机械方法平整压实土地、人工制造表土

(2)矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长

(3)整体性原理、协调与平衡原理

一、选择题

1.(2012.聊城高二期末)“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题：(1)考虑

到树种的生态适应性问题；(2)考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的哪些

原理()

A.系统学原理和物种多样性原理

B.协调与平衡原理和物种多样性原理

C.整体性原理和物种多样性原理

D.物种多样性原理与整体性原理

【解析】系统学与工程学原理的意义：改善和优化系统的结构以改善功能、保持系

统很高的生产力；物种多样性原理的意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，

提高系统的生产力：协调与平衡原理的意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统

的失衡和破坏；整体性原理的意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定；“三

北工程”中考虑到树种的生态适应性问题是“避免系统的失衡和破坏”，考虑到树种多

样性问题是为了“提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力”，故只有B才对应正

确。

【答案】B

2.关于湿地生态系统的描述不正确的是()

A.是生物多样性最丰富的生态系统之一

B.具有非常强的净化能力

C.对湿地要加以保护，禁止开发利用

D.有控制洪水、调节气候的功能

【解析】对湿地进行合理地开发和利用，并不是禁止开发利用。

【答案】C

3.珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力，其原理是()

A.系统结构决定功能原理

B.物种多样性原理

C.系统整体性原理

D.协调与平衡原理

【解析】物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，可以在有限的资

源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。

【答案】B

4.(2013弓山头高二检测)下列关于生态工程的叙述，不正确的是0

A.生态工程研究的对象是社会一经济一自然复合生态系统

B.“退耕还林”、“退耕还草”属于生态工程的内容

C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、再生”的原则

D.实施生态工程的目的是环境保护

【解析】生态工程研究的对象是社会一经济一自然复合生态系统，其目的不单纯是

环境保护，而是要实现社会、经济、自然的协调发展，共同进步。

【答案】D

5.建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括()

A.实现物质的分层次多级利用

B.实现能量的循环，使废物资源化

C.加强生物防治，控制有害生物的危害

D.减轻污染，提高抵抗力稳定性

【解析】物质可以循环，而能量是单向流动的，生态农业的设计实现了能量的多

级利用。

【答案】B

6.生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是()

A.循环经济和生态工程

B.整体性原则和生态工程

C.循环经济和工程学手段

D.无污染原则和生态工程

【解析】生态经济主要通过生态工程实现了物质和能量的多级利用。

【答案】A

7.某城市的一块荒地在城市发展过程中被改造成另一个相对稳定的生态系统，改

造前后的一些变化见下表。据此作出的相关判断中错误的是()

植物种类植被覆盖率群落中的植物优势种

改造前20种10%狗尾草、艾蒿、蒲公英

改造后30种25%菖蒲、芦苇、唾莲

A.改造增加了该区域的湿地面积

B.改造后该区域的植物多样性增加

C.改造后该区域的小气候得到改善

D.改造的主要目的是为人们提供丰富的生产和生活物质

【解析】从表中看出，改造后的生态系统水生植物较多，应是增加了湿地面积，从

而使植物多样性增加，气候条件得到改善，其目的并不是为了提供生产、生活物质。

【答案】D

8.下列措施不适合用于矿区生态环境恢复的是()

A.机械法平整压实土地

B.人工制造表土，植树种草

C.排石整地，改良优化土壤

D.开发农田，广种农作物，增加农民收入

【解析】矿区废弃地的土地条件极端恶劣，甚至有严重重金属污染，植被难以恢复，

农作物更难以生长，大力发展农田其收效难以保证。

【答案】D

9.下列哪项生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水具有非常重要的作用()

A.小流域综合治理生态工程

B.湿地生态系统

C.草原生态系统

D.森林生态系统

【解析】湿地被誉为地球的肾脏，具有蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、自然

净化污水等功能，其他生态系统在本题所叙述的两方面作用较小。

【答案】B

10.生态农业比一般农业()

A.投入多，产出多，污染少，可持续发展能力强

B.投入少，产出多，污染少，可持续发展能力强

C.投入一样，产出相当，污染少，可持续发展能力强

D.投入和产出都较少，污染相同，可持续发展能力强

【解析】在生态农业中，实现了废弃物资源化，利用了物质循环再生原理，因此

投入少，污染少，同时产出多，可持续发展能力强。

【答案】B

二、非选择题

11.广东湿地资源丰富，湿地类型多，面积大，分布广，密度高。近数十年来，由

于对湿地的盲目开垦和不合理利用，对湿地生物资源过度开发等原因，不少湿地已遭受

到严重的破坏。湿地具有重要的生态、经济、社会功能，有