4.3生态工程 课件-高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1、生物多样性包括哪些内容？2、应从哪几个层次上保护生物多样性？3、生物多样性的价值包括哪些方面？4、保护生物多样性的措施有哪两类？5、就地保护的含义和意义？6、易地保护的含义和意义？7、保护生物多样性的关键是什么？

4.3生态工程（一）

——生态工程的基本原理一、关注生态工程建设生态工程的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理

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。1、生态工程提出的背景人口增长人类活动全球生态环境危机人类可持续发展受到影响解决环境与经济与协调发展生态工程导致导致需要需要①毁林种地;②围湖造田;③大量使用化肥、农药等;④工业的迅猛发展，正在消耗大量的自然资源。2、生态工程的定义

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。生态学和系统学等学科的基本原理和方法。②操作过程：①理论基础：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。③结果：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的和谐发展。3、生态工程的目的遵循生态学规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。经济效益生态效益社会效益4、生态工程的特征少消耗多效益可持续一、关注生态工程建设生态工程的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理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自组织是指一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序到有序，由低有序到高有序的发展过程。例如：星球的诞生，自然生态系统的形成都是自组织的结果。1、自生（1）概念：在生态系统中由__________而产生的________、__________、__________、__________和_______。生物组分自组织自我优化自我调节自我更新维持（2）基础：生态系统的结构和功能（生态系统的自我调节能力）个体水平：系统水平：生物能够进行新陈代谢、再生更新等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）遵循该原理的具体做法或要求：①有效选择生物组分并合理布设。a.选择污染物净化能力较强的多种水生植物b.通过合理的人工设计，使得这些物种形成互利共存的关系例如，在湿地修复过程中：这是系统或工程能否形成自组织能力的基础条件适当提高生物多样性②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。如湿地生态工程中，移除水体中富营养化沉积物和有毒物质、增加水体溶氧量以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质思考1：为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自生能力？提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来。思考2：使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系。2、循环指在生态工程中促进系统的

，既保证各个环节的物质____________，也保证__________________________________。（1）概念：物质迁移与转化迁移顺畅主要物质或元素的转化率较高物质储存空间的改变物质存在形式的改变（2）理论基础：生态系统的________________

物质循环功能（3）措施：

通过设计，实现不断循环，使前一个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”的产生。无废弃物农业：优点：实现物质的多级循环利用，废弃物资源化，减少污染。（4）实例：保证了土壤肥力；改善了土壤结构，培育了土壤微生物；实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。传统农业、现代农业和生态农业的比较农业类型概念优点缺点传统农业简单的种植业不产生严重的环境污染结构简单，能量流动、物质循环水平低，经济效益低现代农业利用石油等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，建立的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较大经济环境和生态环境的冲击3、协调（1）概念：（2）措施：适应考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应例如：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乔木类杨树。

由于环境不利于杨树生长，这里的杨树长得十分矮小，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，导致这一地区种植的防护林成了残败的“灰色长城”。生物与环境、生物与生物之间相互适应、平衡，协同进化。平衡处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。

草原确定合理载畜量，才能保持畜产品的持续高产。如果放养的牲畜量超过载畜量，则会造成过度放牧、使草地退化、土地荒漠化。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，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力。（3）意义：使生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏。旁栏思考（P101）：沙棘山杏4、整体（1）含义：几乎每个生态工程都是具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，这样的复杂系统建设必须以整体观为指导。（2）原因：生态系统是一个有机的整体社会—经济—自然是一个复合系统系统的整体功能各成分功能之和大于整体原则需要遵循（3）目的&意义：

应用整体原理，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。Ⅰ.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。植物动物微生物非生物的因素自然系统Ⅱ.人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中，进行系统工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会系统的影响力。Ⅲ.社会习惯、法律制度等对生态工程建设有着重要影响。（4）实施措施：

在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等。往往是生活方面的因素导致农民对森林、灌丛的过量砍伐。因此，只有把生态与社会、经济结合起来，才能从根本上达到造林和护林的目的。（5）实例：鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖

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合起来，把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合。桑基鱼塘模式:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。思考·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖桑树→蚕甘蔗→人甘蔗→猪→人讨论1：尝试画出桑基鱼塘中的食物链虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼浮游植物一浮游动物→鱼鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖①“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”主要遵循了______原理；②“所选择的生物与生物、生物与环境达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候”主要遵循了______原理；③“在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比”主要遵循了______原理；④“四大家鱼混养模式，通过合理布设，让各种鱼类都有生存的机会和空间”主要遵循了______原理。循环协调整体自生鱼塘鱼塘鱼塘桑树

桑叶蚕蚕蛹丝蚕排泄物塘泥

甘蔗糖渣

糖桑基鱼塘农业生产模式设计桑基鱼塘时，考虑：①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。②也应综合考虑不同鱼种的关系。③运转良好的桑基鱼塘，可以做到物质的循环再生利用。④要达到经济效益和生态效益的同步发展。理论基础意义实例自生自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体湿地生态系统的修复循环

物质循环通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生无废弃物农业协调生物与生物、生物与环境的协调与适应使生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏西北地区不适于种植乔木类的杨树整体社会、经济、自然构成的复合系统统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题自生循环协调整体自我更新自我组织自我优化自我维持促进物质迁移转化废物循环再次利用生物环境生物之间协调适应协调平衡整体考虑生态整体社会经济自然整体生态工程建设不但要考虑生态学原理，而且要考虑经济和社会的实际状况，通过系统学、工程学的设计，在充分利用自然的基础上，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。【现学现用】将下列实例与所体现的生态学原理连接起来: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。实例原理①湿地修复过程中，尽量提高生物多样性程度②草原确定合理载畜量，不能过度放牧③在农村建立以沼气池为中心的生态农业④林业生态工程建设既要号召种树又要考虑当地经济发展a.自生原理b.循环原理c.整体原理d.协调原理【现学现用】写出下列例子主要涉及到的生态工程原理①沼气池——遵循了_____原理②在人工林增加植被层次——遵循了_____原理③“落红不是无情物，化作春泥更护花”——体现了______原理④前面造林，后面砍树——违背了_____原理⑤草原确定合理载畜量，不能过度放牧——遵循______原理⑥湿地破坏——违背了______原理⑦减少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理⑧引入物种时考虑是否适应环境——遵循______原理⑨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【概念检测】1.生态工程遵循整体、协调、循环、自生等基本原理。判断下列相关表述是否正确。（1）依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理。（

）（2）园林既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益，体现了生态工程的整体原理。（

）练习与应用教材P103×√【概念检测】2.建设人工湿地可将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地上，主要利用了土壤、人工介质、微生物的作用对污水和污泥进行处理。下列叙述，不合理的是（）

A.合理搭配植物以提高系统的生物多样性

B.尽量使用本地物种以减少外来物种入侵

C.为提高能量传递效率增大引入湿地的污水总量

D.选择合适的人工介质以利于好养微生物的分解作用练习与应用教材P103C4.3生态工程（二）

——生态工程的实例和发展前景一、生态工程的实例生态工程的实例和发展前景二、生态工程的发展前景

生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。20世纪70年代以来，我国生态工程的理论和实践都取得了长足进展，政府十分重视。

在某些研究领域已处于国际领先的地位，在实践上已应用于农业生产、环境保护、城镇建设等许多方面，取得了令人瞩目的成就。退耕还林、还草工程“三北”防护林工程平原绿化和绿色通道工程我国在生态工程建设方面取得的成就思考：同学们还能举出我国在生态工程建设方面的实例及成就吗？生态工程建设的宗旨:因地制宜我国生态工程取得不少成绩，仍有不足之处。生态工程的实例如下：农村综合发展型生态工程湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程物质多级循环利用问题湿地缩小和破坏问题生态环境破坏沼气农业生态系统控制污染，减少干扰恢复土地，恢复植被（一）农村综合发展型生态工程：问题对策实例突出矛盾是人多地少，资源有限建立农村综合发展型生态工程北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程青贮：氨化：作物秸杆用来生产食用菌和饲料

是指在玉米等作物没有完全成熟时，将果穗和秸秆一起收获切碎，通过厌氧发酵成为牛羊的青饲料。

是指利用氨水或氮素化肥处理稻麦秸秆，使之软化适口，提高其作为饲料的营养价值。农村综合发展型生态工程主要原理及对应的内容有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设

________原理作物→粮食、秸秆→人、畜食用→粪便残渣→沼气池→农田→作物

________原理利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，解决了社会问题

________原理自生循环整体讨论1、在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？讨论2、这一生态系统的结构和功能有哪些特点？讨论3、这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？该生态系统实现了物质循环再生，能量多级利用，减少了废物排放和环境污染，提高了能量利用率。该案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动就业机会，促进经济发展，同时又降低环境污染，促进了农村的可持续发展。（二）湿地生态恢复工程1、湿地的作用：

具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。问题实例湿地缩小和破坏(如：排水围垦、环境污染加剧、资源利用过度）厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复地球的“肾”采用工程学和生态学措施相结合的方法。如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等,使受到干扰的湿地得以恢复在湿地的周围,还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。对策厦门筼(yún)筜(dāng)湖生态恢复工程污水排放水质恶化鱼虾绝迹散发臭味减少重金属有毒物排放清挖淤泥、沿湖修建整治沿湖及周边企业引潮入湖、西水东调增加氧容量增强自净力改善水质、美化景区湿地生态恢复工程主要原理及对应的内容废水等污染物的处理______原理根据原湿地中物种的分布情况引入动植物

______原理建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能

______原理循环协调自生（三）矿区废弃地的生态恢复工程：问题对策实例山体、土壤和植被和生态系统被破坏；可能产生严重的重金属污染1、人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。2、关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。赤峰元宝山矿区生态恢复工程恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后，在人造表土上，植树种草。矿区废弃地的生态恢复工程主要内容及对应的原理人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建______原理根据当地水分状况和土壤条件，一开始种植农作物，而是引入当地土著物种，植树种草

______原理通过植树种草，建立饲料工厂和饲养场，进行肉牛养殖，综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益

______原理肉牛粪肥的利用

______原理自生协调整体循环一、生态工程的实例生态工程的实例和发展前景二、生态工程的发展前景1、我国生态工程存在的问题①我国生态工程缺乏定量化模型的指导，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。2、我国面临的生态危机3、我国的态度

把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。美丽中国-杭州环境污染人口激增环境与资源破坏能源短缺“并发症”解决方法不但要重视生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，需要生态工程发挥作用思维训练——总结概括，并运用术语表达1、生命系统的结构。与一般的非生命系统相比，生命系统的复杂程度更高。生命系统尽管结构复杂，但都是由各个组成部分构成的统一的、有序的整体。生命系统的结构特征是______________________________________________。开放性、复杂性、有序性、动态性、整体性2、生命系统的功能。生命系统不断从外界环境获取物质或能量，形成新的组织结构，也不断排出物质、散失热能，等等。细胞能形成新细胞，个体能产生新个体。生命系统的功能特点是:

能与环境进行物质和能量的交换以维持自身的有序性，进行“自我更新”，细胞和个体等生命系统还能进行“自我复制”。3、生命系统与环境的关系。任何生命系统都不能孤立地存在，而是与其他生物，包括同种和不同种的生物，紧密联系在一起的，同时又依存于非生物环境。从生态的视角看，生命系统__________________________________________。依存于环境，也能适应环境、影响环境4、生命系统的历史。分析生命系统的由来，追寻生命系统的历史，也是理解生命是什么的关键。从历史的角度看，生命系统____________________________________________________________。由最原始、最简单的生命进化而来，凝聚着漫长的进化史。一、概念检测1、生态工程建设需要因地制宜、多措并举。判断下列相关表述是否正确。(1)农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用。

（）(2)农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建设。

（）(3)在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰。（）(4)在某矿区废弃地进行公园化建设