【创新方案】2022年高中生物人教版选修三教师用书-5生态工程

一、关注生态工程建设1．生态工程概念涉及学科生态学和系统学等技术手段和方法通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善结果提高生态系统的生产力，促进人类社会和自然环境的和谐进展特点是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系2.生态工程建设(1)目的：遵循自然界物质循环的规律，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进展，从而促进人类社会和自然环境的和谐统一。(2)缘由①传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。②为了实现可持续进展，经济进展必需符合生态学规律，转变“人类能制服自然”的错误观念，走生态经济之路。3．生态经济的概念(1)原则：“循环经济”。(2)目标：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)手段：生态工程。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)理论基础：生态系统的物质循环。(3)实例——无废弃物农业。2．物种多样性原理(1)内容：物种繁多而简单的生态系统具有较高的抵制力稳定性，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)理论基础：生态系统的抵制力稳定性。(3)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：生物与环境的协调与平衡。(2)处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，又称环境容纳量，它是指某种环境所能养活的生物种群的最大数量。4．整体性原理(1)理论基础：自然—社会—经济复合系统。(如图)(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，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。(3)意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。5．系统学和工程学原理(1)系统的结构打算功能原理①理论基础：分布式优于集中式和环式。②合理应用：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过转变和优化结构，达到改善系统功能的目的。在分布式的结构中，一般局部故障，不至于造成整个网络的瘫痪。(2)系统整体性原理①理论基础：整体功能大于部分之和。②合理应用：系统的各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺当完成能量、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”三、生态工程实例1．农村综合进展型生态工程(1)问题：资源有限，人多地少，产出不足。(2)对策：建立农村综合进展型生态工程，实现物质的多级循环利用。(3)遵循的原理：①物质循环再生原理；②整体性原理；③物种多样性原理；④系统学和工程学原理。(4)案例：北京郊区的窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。2.小流域综合治理生态工程(1)问题：河流各级支流的集水区域，水土流失严峻。(2)对策eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(应用原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(整体性原理,协调与平衡原理,工程学原理)),措施\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(保土蓄水,耕作措施,林草措施,生物措施))))(3)案例：我国甘肃陇南地区“九子登科”的治理模式。3．大区域生态系统恢复工程(1)问题：土地荒漠化严峻。(2)对策：森林或草原的植被恢复、水土保持。(3)遵循的原理：①物种多样性原理；②整体性原理；③协调与平衡原理。(4)案例：“三北”防护林生态工程。4．湿地生态恢复工程(1)问题：人们对湿地进行排水和围垦，已经破坏了地球上80%的湿地资源。(2)对策①接受工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。②在湿地四周建立缓冲带，以削减人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(3)遵循的原理：①整体性原理；②物种多样性原理；③协调与平衡原理。(4)案例：鄱阳湖的生态恢复工程。5．矿区废弃地的生态恢复工程(1)问题：矿藏开采后造成土体、土壤和植被乃至整个地区生态系统的破坏。(2)对策：人工制造表土、多层掩盖、特殊隔离、土壤侵蚀把握、植被恢复工程等。(3)遵循的原理：①协调与平衡原理；②整体性原理；③系统学和工程学原理。(4)案例：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。6．城市环境生态工程(1)问题：垃圾污染、大气污染、噪声污染等。(2)对策：用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。(3)遵循的原理：①物质循环再生原理；②协调与平衡原理；③整体性原理。(4)案例：张家港、大连、厦门等国家环境爱护模范城市。四、生态工程进展的前景1．“生物圈2号”生态工程的试验及启示(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状况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。(2)失败缘由：温度失调，“大气与海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中二氧化碳的含量猛增，氧气削减，不足以维持人和动物的生存。(3)启示：使人们生疏到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的生疏。尽管科学技术已经很发达了，但人类仍没有力量完全模拟出自然生态系统。2．对我国生态工程进展前景的分析与展望(1)生态工程特点：重视对生态环境的爱护，留意与经济、社会效益的结合。(2)存在问题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准时精确     的监测技术支持，缺乏理论性指导。一、生态工程原理阅读教材P107～113，探讨下列问题：1．试分析如下实例的生态工程所遵循的主要原理。(1)单一人工林比自然 混合林稳定性低，易爆发虫害——__________________________。(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——________________________________。(3)引种考虑适应环境——___________________________________________________。(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——________________________。提示：(1)物种多样性原理(2)平衡原理(3)协调原理(4)整体性原理2．试比较整体性原理和系统整体性原理的不同。提示：(1)整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。(2)系统整体性原理指整体大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。3．试比较传统经济与生态经济的不同。提示：(1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不留意生态环境的爱护，经济的进展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)生态经济实现了原料→产品→原料→产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。二、生态工程实例分析教材P116～123生态工程实例，摸索讨下列问题：1．建设生态工程的基本过程是什么？提示：(1)拟定目标与实地调查：明确生态工程的类型与预期效益。设计时必需强调社会、经济、自然复合生态系统整体协调的目标。(2)系统分析：依据拟定的目标和收集的详尽数据，接受系统分析的方法，结合定性争辩，系统地对整体特征进行综合分析和评价。系统分析是生态系统工程可行性分析和决策的基础和依据。(3)可行性评价与决策：通过可行性评价与决策分析，在达到最佳的经济效益和社会效益的同时，也达到最佳的生态效益，增加复合生态系统的稳定性，降低生态系统恶化的风险。(4)技术设计：通过转变食物链的方法，提高系统本身的迁移、转化、再生物质和利用能量的力量，充分利用原料、产品、副产品以准时间和养分生态位，提高整体的综合效益。2．生态工程建设的目的和特点分别是什么？提示：(1)生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，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进展。(2)生态工程的特点：①少消耗；②多效益；③可持续在社会主义新农村建设中，某县乐观进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，该县坚持在进展中解决环境问题，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进展的生态工程之路。请分析图示并回答问题：(1)该生态工程所遵循的基本原理是________________________________________(至少写2种)。(2)该生态系统的能量流淌从____________________(至少写2种)开头，图中属于消费者的生物有________________________________________________________________________。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，其主要缘由是________________________________________________________________________。(4)该生态系统能提高经济效益的缘由是________________________________________________________________________________________________________________。(5)依据该县地处水乡这一资源优势，请你就该生态系统提出一条合理化建议。________________________________________________________________________。[研析]本题主要以当代新型生态农业为背景，考查生态工程基本原理的实际应用及识图分析力量。具体解题过程如下：[审]——提取信息信息a：图示信息“沼渣、粪便等”废物可利用。信息b：此生态农业的“人、蚕、桑树、油菜、畜禽”等构建的人工生态系统的优化及可持续进展。信息c：设问(5)的地理条件“水乡”。[析]——解读信息解读信息a、b：本农业生态系统中的秸秆等可以循环往复再利用，能量可以多级利用，体现了物质循环再生原理；人、蚕、桑树、油菜、畜禽、食用菌等相互协调，使畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业协调进展，充分体现了物种多样性原理及协调与平衡原理。解读信息c：依据该县地处水乡这一资源优势，在构建生态农业时，可把未利用的“蚕沙碎屑”投入鱼塘养鱼等。[答]——解题规范设问(1)：回答涉及的生态学原理时，把“物质循环再生原理”错答为“物质能量再循环原理”。设问(2)：在回答能量流淌的始点时，忽视了“至少写2种”这个限制条件，只答桑树，而遗漏了油菜也是生产者。设问(5)：忽视了题干一个重要信息“资源的最大化利用”，将“水乡”的利用误答为进展养鱼。[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、油菜等生产者固定的太阳能蚕、畜禽(3)粪便等“废弃物”被准时利用(4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了农产品的产量，削减了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)(5)蚕沙碎屑用来养鱼，鱼塘塘泥用来肥田建设社会主义新农村的实质解决人多地少的突出冲突，实现能量多级利用，物质循环再生，追求废物资源化，在资源有限的条件下，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。如图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：(1)在此方案实施的过程中需要每一位居民的参与，参与的行动方式是______________________________。(2)过程d、e利用的生物属于生态系统的何种成分？。(3)从对资源的充分利用的角度分析，过程d、e比过程c突出的优点是________________________________________________________________________(4)城市环境生态工程应留意三个方面，首先在城市规划和布局方面，要进行城市________；其次是推广“环境友好技术”和______________工艺，接受各种手段治理污染；还要建立健全的________进行监督。[解析]过程a、b是对垃圾的分类处理；过程d、e是利用分解者的分解作用处理有机废弃物，此过程既充分利用了有机废弃物中的物质和能量，又削减了因燃烧带来的污染。城市环境生态工程应留意的三个方面是：首先在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区；其次是推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，接受各种手段治理污染；还要建立健全的法制进行监督。[答案](1)将生活垃圾分类处理(2)分解者(3)除利用了有机垃圾中的物质外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的能量，并且削减