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1、人教版选修3,专题5 生态工程 课题1 生态工程的基本原理,你觉得本专题题图有什么寓意?,干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶化的 ，幼苗的上方是蔚蓝的地球，地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。,生态环境,生态,生态工程的概念：P105,人类应用 等学科的基本原理和方法，通过 ，对已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，并提高生态系统的生产力，从而,生态学和系统学,系统设计、调控和技术组装,促进人类社会和自然环境和谐发展,生态工程概念突破,理论基础,生态学和系统学,技术手段,通
2、过系统设计、调控和技术组装,操作过程,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，并提高生态系统的生产力,最终目的,促进人类社会和自然环境的和谐发展,人类应用生态学和系统学的基本原理和方法，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、并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。,生态工程的概念,理论基础？,生态学和系统学,技术手段？,通过系统设计、调控和技术组装,操作对象？,已被破坏的生态环境,最终目的？,促进人类社会和自然环境的和谐发展。,一、生态工程建设目的与特点P107
3、,5.1 生态工程的基本原理,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发展。,特点：与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。,（一）关注生态工程建设,资料分析一,98洪水,（一）关注生态工程建设,1、导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？,2、洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？,讨论:,资料分析一,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。,1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？,直接
4、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温度升高、气候异常有关。,2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？,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。,（一）关注生态工程建设,1、你对“石油农业”是如何理解的？P108小知识,讨论:,“石油农业”：大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式，对石油等能源有高度的依赖性。,二、生态工程建设的原因？P108,传统经济模式毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。,主要是通过实行“ ”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的 ，从
5、而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是 。,三、生态经济P108,循环经济,生产原料,生态工程,原理：循环经济原理。 目的：实现废弃物的资源化,模式：实现“原料产品原料产品”的生产体系。,四、生态工程的基本原理,生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的新兴学科 P57,1、物质循环再生原理 地球以有限的空间和资源，长久维持着众多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于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。,理论基础:物质循环,这是一个生态系统吗？生态系
6、统的结构、功能包括什么？ 生产者？消费者？分解者？,联系旧知,燃 烧,光 合 作 用,呼 吸 作 用,摄食,微 生 物 的 分解 作 用,呼 吸 作 用,无废弃物农业,堆肥和沤肥,堆肥的堆制要为微生物创造好氧分解的条件，发酵温度较高。沤肥多在水下沤制，以厌氧分解为主，发酵温度低。,1、物种循环再生原理,物质循环利用，能量 多级利用,2、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、天牛的天敌。,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,(1).为什么樟子松林的松毛虫会肆虐？几十亿株杨树会毁于一旦？,纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，
7、缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。,三北防护林建设问题,为什么珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？,资料分析,珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。,(2).从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？,只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。 生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。,2、物种多样性原
8、理,物种越丰富，营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性越高,3、协调与平衡原理,-生物与环境平衡，需要考虑环境承载力（环境容纳量），以及生物与环境的适应,需要考虑：生物与环境的适应性，因地制宜,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。,太湖水体富营养化问题,西北防护林建设问题,3、协调与平衡原理,由于周边城市、工业和农田的排水中氮、磷的浓度较高，使太湖水体中的水葫芦和藻类疯长,理论基础：生物与环境的协调与平衡,太湖水体富营养化问题,超出环境承载力 环境容纳量,西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，“杨家将”因为不适应
9、长成了“小老头“防护林变成了残败的”灰色长城“,西北防护林建设问题,k/2,A,B,C,抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。,畜牧养殖应该注意： 牲畜量不超过草地承载量,讨论： 从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？,4、整体性原理,整体指社会-经济-自然复合成的巨大系统,例：林业工程建设中的问题,一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题,生产 成本,消费效益,经济系统,植物,动物,微生物,非生物的因素,自然系统,政策,管理,科学文化,社会系统,进行生态工程建设时，不但要
10、考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力,5、系统学和工程学原理,（1）系统的结构决定功能原理,改善和优化生态系统结构，以改善生态系统功能,例：桑基鱼塘模式,（1）系统的结构决定功能原理,桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。,（1）系统的结构决定功能原理,桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。,能量的多级利用和物质的循环利用： (1)桑叶喂蚕，蚕产蚕丝。 (2)桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长。 (3)甘蔗
11、可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘。 (4)鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。,5、系统学和工程学原理,系统结构决定功能原理,高效生态系统,5、系统学和工程学原理,（2）系统整体性原理,系统整体功能大于部分之和的例子,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+12”。,珊瑚礁“白化”,豆科作物和固氮菌的共生,课本旁栏思考：,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
12、都要受到损害。,豆科作物和固氮菌的共生,试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释：,1.畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量 2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业 3.广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。 4.针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。,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,2单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理（） A物质循环再生原理 B协调与平衡原理 C物种多样
13、性原理 D系统整理性原理,1实现循环经济的最重要的手段之一是（ ） A大力发展“石油农业” B生态工程 C清除污染物 D禁止产出污染物,练一练,3城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用。与该做法关系最密切的生态工程原理是（ ） A物种多样性原理 B整体性原理 C物质循环再生原理 D系统学原理,练一练,4协调与平衡原理主要指（ ） A生物与环境的适应及环境对生物的承载力 B系统各组分之间要有适当的比例关系 C自然系统、经济系统、社会系统协调统一 D物质循环和能量流动协调统一,练一练,5. 我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥
14、肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产国，这种模式主要应用了生态工程遵循的哪个原理（ ） A物种多样性原理 B整体性原理 C物质循环再生原理 D系统学和工程学原理（系统的结构决定功能）,D,练一练,6.我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理（ ） A系统整体性原理 B协调与平衡原理 C物种多样性原理 D整体性原理,7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、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是（ ） A系统整体性原理 B整体性
15、原理 C系统结构决定功能原理 D以上都不是,练一练,8（多选）生态工程体系的特点是（ ） A少消耗 B多效益 C可持续 D多投资,(2011年高考新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池曝气池兼氧池植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题： (1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过_呼吸将有机物分解。,(2)植物池中，水生植物，昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了_(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第_营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来
16、源于_所固定的_能。 (3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_和_等原理。 (4)一般来说，生态工程的主要任务是对_进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。,【尝试解答】(1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落一生产者太阳 (3)物质循环再生物种多样性 (4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统) 【解析】(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。,(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整
17、体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。,(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。,(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。 【易误警示】(1)不同的生态工程
18、建设遵循的基本原理可能不同。 (2)建立不同的生态工程时要依据不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。,跟踪训练俗话说：“靠山吃山，靠水吃水。”随着人口和经济的增长，靠山的人对山上的林木乱砍滥伐，靠水的人则对水中的生物乱捕滥猎，都对各自的生态系统造成了巨大的破坏，那么，在治理和恢复生态系统的过程中，我们应遵循的原理是() A物质循环再生原理 B物种多样性原理 C整体性原理 D协调和平衡原理,解析：选C。自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同作用而形成的一个不可分割的有机整体。人类也处在一个社会经济自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程重建时，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与社会等系统的影响力。只有把生态与经济结合起来，才能从根本上达到治理和恢复生态系统的目的。,