高中生物选修3课件451生态工程的基本原理

5.1生态工程的基本原理1．生态工程建设的目的是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发展。2．生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。3．运用生态工程可对遭到破坏的生态环境进行修复和重建。4．生态经济主要通过实现“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废物资源\化。5．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、整体性原理、系统和工程学原理。1.目的遵循自然界

的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到

和

的同步发展。

2．特点与传统工程相比，生态工程是一类

、多效益、

的工程体系。

3．产生原因传统经济模式毁坏水、

、土壤和

，消耗地球赠给我们的自然资本。物质循环经济效益生态效益少消耗可持续大气生物资源4．生态经济(1)原则：“

”。(2)特点：一个系统产出的

，能够成为本系统或另一个系统的

，从而实现废弃物的资源化。(3)手段：

。循环经济污染物生产原料生态工程

1998年夏季，长江流域经历了自1954年以来的最大洪灾。加上其他地区水灾，1998年全国受灾人数上亿，近500万所房屋倒塌，2000多万公顷的土地被淹，直接经济损失达1600多亿元人民币。一、关注生态工程建设资料分析1：1．阅读教材P107资料1分析：导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？提示：(1)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。

(2)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气温升高、气候异常有关。

(3)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。思考与探究我国是农业大国，人均土地、水等资源占有量远低于世界平均水平。虽然我国用占世界10%的耕地养活了占世界21%的人口，但由于受到西方“石油农业”模式的影响，加上人口压力以及缺乏生态环境意识，所造成的资源破坏和农业环境污染，已经对社会的可持续发展造成很大障碍资料分析2：2．阅读教材P108资料2思考：

(1)你对“石油农业”是如何理解的？分析“石油农业”的利与弊。提示：“石油农业”是大量使用化肥、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。

(2)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？思考与探究提示：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”。

(3)对“石油农业”的生产模式应当怎样改进？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。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。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，

，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利用物质循环无废弃物农业——我国古代传统农业的辉煌成就之一，是生态工程最早和最生动的一种模式。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的

，

可以在有限的资源条件下，产生或容纳更的

，抵抗力稳定性生物量物种多样性原理单一的樟子松林被松毛虫害死食物链短而单调，缺少松毛虫的天敌。理论基础：生态系统的稳定性生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好3.协调与平衡原理处理好

的协调与平衡，需要考虑环境承载力(又称环境容纳量)，即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

。等。生物与环境失衡和破坏4．整体性原理

(1)理论基础：

。(如下图)社会—经济—自然系统复合体(2)合理应用：在进行生态工程建设时，不但要考虑

的规律，更重要的是，还要考虑到

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

、、

之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。自然系统经济和社会当前与长远局部与整体开发与环境建设5．系统学和工程学原理

(1)系统的结构决定功能原理：①理论基础：

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，通过改变和

，达到改善系统功能的目的。在

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

关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的

，并且实现

的效果，即“1＋1>2”。分布式优化结构分布式适当的比例转换和流通总体功能大于各部分之和1．阅读我国古代“无废弃物农业”的物质和能量流动图，分析下列问题：

(1)这是一个生态系统吗？生产者、消费者、分解者分别是什么？提示：这是一个生态系统。生产者是作物，消费者是牛、羊、猪等家畜和人，分解者是土壤中的细菌、真菌等微生物。

(2)该生态系统是怎样实现物质的循环利用的？物质是以什么形式循环的？提示：该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留物都再返回到农田土壤里通过分解者的作用再供生产者利用，物质循环是以元素形式循环的。思考与探究2．我国的植树造林运动在世界上规模最大，因而人工林面积占世界首位，请你对我国的植树造林提出建设性意见。提示：植树造林时，要根据生物多样性原理和协调与平衡原理，树种绝不能单一，还要根据当地的气候、土壤等条件，因地制宜地植树。

3．你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？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。生态工程所遵循的基本原理分析内容举例物质循环再生原理物质能在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果“无废弃物农业”物种多样性原理物种多、营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力，生物多样性程度高可为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可容纳更多的生物量“三北”防护林减少的问题、珊瑚礁区生态系统很高的生物多样性内容举例协调与平衡原理指生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即环境资源所能养活的生物种群的最大数量太湖富营养化、西北地区的防护林问题整体性原理生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力林业建设中生态系统与社会、经济的关系问题系统学和工程学原理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桑基鱼塘内容举例系统学和工程学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、信息的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分功能之和的效果珊瑚礁区的藻类和珊瑚虫的关系[特别提醒](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。

(2)生态工程建设的目的就是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，做到经济效益和生态效益同步发展。1.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．生态工程以充分利用环境和资源为前提，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.课堂检测[思路点拨][精讲精析]本题考查对生态工程概念的理解，A选项为生态工程产生的背景，B、D选项为生态工程的意义，C项描述会破坏环境和浪费资源，不是可持续发展，明显错误。

[答案]

C2.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。请分析图示回答问题：(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动从________开始，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，主要原因是___________________________________________。

[思路点拨]

本题考查生态工程原理应用的分析，解题关键在于理解生态工程基本原理的内容，并在实例中区分。[精讲