431生态工程的基本原理课件高二上学期生物人教版选择性必修2

4.3

课时1生态工程的基本原理

在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。

奥林匹克森林公园问题1：农田弃耕后,在自然状态下也可以演替为森林,为什么还要人工造林呢？

弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。问题2：为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？问题3：公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？

对森林公园先进行整体设计、公园建设要充分利用原有的地貌和植被营造近自然林系统都利用了生态工程的基本原理。

奥林匹克森林公园

在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。

什么是生态工程？生态工程的基本原理有哪些？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。1.生态工程提出的背景一、关注生态工程建设

遵循生态学原理，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。

指的是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了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。原理方法手段结果少消耗、多效益、可持续。2.概念：3.目的：4.特点：

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

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。二、生态工程的基本原理自主阅读教材P99-102，找出生态工程所遵循的基本原理的种类、理论基础、意义、实例。1.自生原理（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：（生态系统的自我调节能力）生物能够进行新陈代谢、再生更新生物之间通过各种相互作用(特别是种间关系)进行自组织生物本身生物之间实现系统结构与功能协调，形成有序整体自我维持（3)原因:生态系统的结构和功能（4）措施：①有效选择生物组分并合理布设。d.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：适当提高生物多样性*这是系统或工程能否形成自组织能力的基础。b.考虑这些植物各自的生态位差异c.考虑这些植物各自的种间关系a.应选择净化能力较强的多种水生植物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（4）措施：(1)概念：

指在生态工程中_____________________，既保证__________________，也保证________________________。促进物质的迁移与转化各环节物质迁移顺畅主要物质或元素的转化率高生态系统的物质循环功能物质储存空间的改变物质存在形式的改变2.循环原理(2)基础：

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。(3)措施：实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染(4)优点：——无废弃物农业(5)实例：“无废弃物农业”保证了土壤的肥力，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。优势：【资料1】其实，在奥森建设过程中，也有一些失败的案例。例如，建设之初，对气候因素考虑不周，种植地块选择有误，导致珙桐种植失败；对病虫害了解不足，园区大部分海棠与桧柏种植过近，导致苹果锈病在两者间越冬和繁殖；放养了牛蛙，牛蛙的捕食性很强，大量本地生物被其捕食。思考1：在生态工程建设中，进行物种配置需要注意哪些问题？

在进行生态系统工程建设时，必须要考虑生物与环境、生物与生物的协调与平衡，才能实现可持续发展。3.协调原理考虑

、

的协调与适应。（1）概念：生物与环境生物与生物①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应②考虑环境容纳量过度放牧的草地实例：只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致一些地区种植的防护林成了“灰色长城”。

生物数量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。（2）措施：【旁栏思考】

从协调原理出发，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养殖业，应该注意牲畜数量不能超过草地的承载力(环境容纳量)。【资料2】奥森规划要建成一个以自然山水、植被为主的，可持续发展的生态地带。在设计时，北园以自然密林为主的生态种源地，以生态保护和生态恢复功能为主。南园为生态森林公园，以大型自然山水景观的构建为主。奥森公园建立后，奥森绿地对城市道路环境污染有很大改善。思考2：建设奥森时，需要考虑哪些因素？

在设计和建设生态工程时，不仅要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力，要从整体出发考虑问题。4.整体原理整体原理遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例考虑经济和社会的影响力“绿色”的经济系统“宜居”的社会系统“生态”的自然系统社会-经济-自然复合系统生产成本消费效益植物动物微生物非生物的因素政策管理科学文化如前面造林，后面砍林的现象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小结：生态工程的基本原理生态工程基本原理的判断方法:①强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。②体现物种多，营养关系复杂；涉及结构与功能的协调→自生原理。③强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。④涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。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1.写出下列例子主要涉及到的生态工程原理分析生态工程案例中的原理和应用1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用做桑树肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？请同学们自主阅读教材P102-103小组合作思考讨论完成问题。

思考.讨论桑叶鱼塘甘蔗糖渣糖蚕蚕蛹丝桑树塘泥塘泥蚕排泄物鱼塘鱼塘讨论：1.画出食物链桑树→蚕甘蔗→人甘蔗→猪→人

因用蚕沙喂鱼，因此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

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。分析生态工程案例中的原理和应用思考.讨论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。循环协调整体自生讨论2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？分析生态工程案例中的原理和应用思考.讨论讨论3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？

还需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。分析生态工程案例中的原理和应用思考.讨论2.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。（

）3.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