《生態(tài)工程的基本原理》 省賽獲獎

生態(tài)工程的基本原理學習目標1.簡述生態(tài)工程概念，關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)。2.簡述生態(tài)工程的原理，舉例說出各原理的內(nèi)容。3.嘗試運用生態(tài)工程的原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策。一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1.生態(tài)工程概念：(1)技術(shù)手段和方法：通過_________、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行___________，對造成環(huán)境污染和破壞的_____________進行改善。(2)結(jié)果：提高生態(tài)系統(tǒng)的_______，促進人類社會和自然環(huán)境的_________。系統(tǒng)設(shè)計修復、重建傳統(tǒng)生產(chǎn)方式生產(chǎn)力和諧發(fā)展2.生態(tài)工程建設(shè)：(1)目的：遵循自然界_________的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止_________，達到_________和_________的同步發(fā)展，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。(2)優(yōu)勢：與傳統(tǒng)工程相比，少消耗、_______、可持續(xù)發(fā)展。物質(zhì)循環(huán)環(huán)境污染經(jīng)濟效益生態(tài)效益多效益3.生態(tài)經(jīng)濟概念：(1)原則：_____________。(2)目標：一個系統(tǒng)產(chǎn)出的_______，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的_________，從而實現(xiàn)_______________。(3)最重要的手段之一：_________?！把h(huán)經(jīng)濟”污染物生產(chǎn)原料廢棄物的資源化生態(tài)工程二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.物質(zhì)循環(huán)再生原理：(1)含義：物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中進行___________和_______________，循環(huán)往復，_________利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。區(qū)域小循環(huán)全球地質(zhì)大循環(huán)分層分級(2)實例：“無廢棄物農(nóng)業(yè)”：實施流程農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種_______，如糞便、枯枝落葉、河泥等↓采用_____和_____等多種方式_________↓施用_____優(yōu)點既利用了廢棄物，又改善了土壤結(jié)構(gòu)，培育了土壤微生物，實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的_________有機物有機肥料農(nóng)田循環(huán)利用堆肥漚肥2.物種多樣性原理：(1)理論基礎(chǔ)：生物多樣性程度高，生物通過_______關(guān)系相互依存，可在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高___________。(2)實例。①正面：珊瑚礁區(qū)生物多樣性非常高，不同生物在珊瑚礁區(qū)占據(jù)不同的位置，通過_______關(guān)系互相依存，使得珊瑚礁_______穩(wěn)定性較高。②反面：單一種植的樟子松林或楊樹林的___________程度較低，極易遭受蟲害，_______穩(wěn)定性較低。食物鏈系統(tǒng)生產(chǎn)力食物鏈抵抗力生物多樣性抵抗力3.協(xié)調(diào)與平衡原理：(1)理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的___________。(2)含義：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力，又稱___________，它是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的_________。協(xié)調(diào)與平衡環(huán)境容納量最大數(shù)量4.整體性原理：(1)理論基礎(chǔ)：_______________________。(如下圖)(2)原理：在進行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮到______________的規(guī)律，還要考慮到___________等系統(tǒng)的影響力。社會-經(jīng)濟-自然復合系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟和社會5.系統(tǒng)學和工程學原理：分類內(nèi)容系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理系統(tǒng)整體性原理含義通過___________系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，達到改善__________的目的系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)腳________，完成_________________等的轉(zhuǎn)換和流通實例?；~塘模式珊瑚礁系統(tǒng)改變和優(yōu)化系統(tǒng)功能比例關(guān)系能量、物質(zhì)、信息【微點撥】1.建立生態(tài)經(jīng)濟的模式是什么？提示：實現(xiàn)原料→產(chǎn)品→原料的生產(chǎn)體系，使廢棄物資源化。2.為什么說“污染物是放錯地方的資源”？提示：對環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù)，就能夠回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用率，減少了資源的浪費，因此說“污染物是放錯地方的資源”。3.樟子松林的松毛蟲數(shù)量為什么會肆意增長，而珊瑚礁區(qū)卻有很高的生物多樣性？提示：純樟子松林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導致樹林的毀壞。但珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據(jù)了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境，所以該區(qū)有很高的生物多樣性。4.某些地區(qū)出現(xiàn)“前面造林，后面砍林”的現(xiàn)象，這是哪一原理失調(diào)造成的？提示：整體性原理。5.“1+1>2”體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？提示：系統(tǒng)學和工程學原理中的系統(tǒng)整體性原理。1.下列不屬于生態(tài)工程建設(shè)目的的是(

)A.對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善B.防止環(huán)境污染C.促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展D.單純追求糧食產(chǎn)量【解析】選D。生態(tài)工程建設(shè)的目的是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。如果單純追求糧食產(chǎn)量，可能影響整個生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。2.下列措施中最可能與人類的可持續(xù)發(fā)展的原則不相符合的是(

)A.森林采伐量小于生長量B.人工魚塘每年生產(chǎn)者固定的能量大于消費者同化量C.對工業(yè)和生活排放的污水或廢氣進行無害化處理后再排放D.農(nóng)田施用的無機氮多于固定的氮元素【解析】選D。森林采伐量小于生長量，有利于資源的再生；對污水或廢氣進行無害化處理，有利于資源的利用；生產(chǎn)者固定的能量大于消費者同化量，有利于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定；農(nóng)田施用的無機氮較多，容易造成環(huán)境污染，不利于可持續(xù)發(fā)展。3.下列不屬于生態(tài)工程的是(

)A.沼氣工程B.?；~塘C.長江兩岸加固河堤D.退耕還林還草【解析】選C。沼氣工程、?；~塘和退耕還林還草都利用了生態(tài)工程的原理，實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，但長江兩岸加固河堤與生態(tài)工程無關(guān)。4.協(xié)調(diào)與平衡原理主要是指(

)A.生物與環(huán)境的適應及環(huán)境對生物的承載力B.系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)谋壤P(guān)系C.自然系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一D.物質(zhì)循環(huán)和能量流動協(xié)調(diào)統(tǒng)一【解析】選A。協(xié)調(diào)與平衡原理主要是處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡，需要考慮環(huán)境的承載力，即環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的最大數(shù)量。5.下列結(jié)構(gòu)示意圖能體現(xiàn)系統(tǒng)學和工程學原理的是(

)【解析】選D。D項中，一般局部出現(xiàn)故障，不會造成整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，很多生態(tài)系統(tǒng)也存在類似現(xiàn)象，如我國南方的?；~塘模式，體現(xiàn)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理，即把很多個生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起，成為一個新的高效生態(tài)系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)力。6.生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理(

)A.協(xié)調(diào)與平衡原理B.物種多樣性原理C.物質(zhì)循環(huán)再生原理D.整體性原理【解析】選B。一個生態(tài)系統(tǒng)生物種類多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性越高，原因是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡，這種現(xiàn)象體現(xiàn)了生態(tài)工程的物種多樣性原理。一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1.生態(tài)經(jīng)濟的實質(zhì)：能夠滿足我們的需求而又不會危及子孫后代滿足其需要的經(jīng)濟。2.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程：(1)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式——“石油農(nóng)業(yè)”。①內(nèi)容：大量使用化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。②弊端：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮環(huán)境成本，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。(2)生態(tài)工程與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的區(qū)別：生態(tài)工程傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)基本原理生態(tài)學、系統(tǒng)學工程學調(diào)節(jié)機制人為輔助下的自我調(diào)節(jié)人為調(diào)控與環(huán)境的關(guān)系協(xié)調(diào)破壞環(huán)境主要能源太陽能化學能生物多樣性得到保護減少3.生態(tài)農(nóng)業(yè)常見類型：(1)桑基魚塘模式。人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，做到蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收，如圖所示：(2)沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式。該生態(tài)系統(tǒng)利用農(nóng)作物發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，利用廢棄物實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)，保證能量的多級利用，如圖所示：【易錯提醒】(1)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”不同于“石油農(nóng)業(yè)”：“無廢棄物農(nóng)業(yè)”屬于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，優(yōu)點是追求物質(zhì)循環(huán)利用，沒有廢棄物，很少對環(huán)境和資源造成破壞，但生產(chǎn)效率低；“石油農(nóng)業(yè)”是指化肥、農(nóng)藥和機械大量使用對環(huán)境資源造成破壞，生產(chǎn)效率提高。(2)有了生態(tài)工程也不可以先污染后治理：生態(tài)恢復力有限，不能認為有了生態(tài)工程，就可以先污染后治理。1.生態(tài)農(nóng)業(yè)的特點是在維持和改善系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)平衡、不對其周圍環(huán)境造成明顯改變的情況下，求得最大生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展。下列不屬于生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的是(

)A.病蟲害的生物防治B.作物輪作、套種C.使用化肥提高作物產(chǎn)量D.秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用【解題關(guān)鍵】解答本題需要準確理解生態(tài)農(nóng)業(yè)的前提和目的：(1)前提是維持和改善系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)平衡、不對其周圍環(huán)境造成明顯改變。(2)目的是“求得最大生產(chǎn)力和可持續(xù)發(fā)展”。只有同時符合這兩個要求的生產(chǎn)方式才屬于生態(tài)農(nóng)業(yè)。【解析】選C。生態(tài)農(nóng)業(yè)是采用生態(tài)工程的基本原理實現(xiàn)的無污染、可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)思路，病蟲害的生物防治和廢棄物的利用都能夠避免環(huán)境污染，作物輪作、套種實現(xiàn)了土地的可持續(xù)利用，均符合生態(tài)原理。化肥的生產(chǎn)和使用會造成環(huán)境污染，同時不利于土地的利用。2.當前，我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展已由科技含量較低的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)雖然產(chǎn)量大大提高，但由于大量使用化肥、農(nóng)藥，造成了嚴重的環(huán)境污染，因此我國政府正大力推廣經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益相統(tǒng)一的生態(tài)農(nóng)業(yè)。下列關(guān)于生態(tài)農(nóng)業(yè)的敘述不正確的是(

)A.生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中食物鏈和營養(yǎng)級越多，在能量流動中消耗的能量越少B.生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高C.生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的指導原則是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)的多級利用D.生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)屬于人工生態(tài)系統(tǒng)，人的作用非常突出【解題關(guān)鍵】解答本題需要注意兩點：(1)了解生態(tài)農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的區(qū)別。(2)明確生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)所遵循的原理。【解析】選A。能量的多級利用并不是食物鏈越長越好，還要考慮能量在傳遞過程中的生物呼吸所消耗的能量；但是生態(tài)農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了廢物資源化，提高了能量的利用率。生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是遵循生態(tài)經(jīng)濟原理，在遵循“循環(huán)經(jīng)濟”的原則下，通過優(yōu)化組合，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物資源化，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級利用，同時防止了環(huán)境污染；在生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中人的作用非常突出，一旦失去人的作用，該系統(tǒng)將受到破壞，因而生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)又屬于人工生態(tài)系統(tǒng)。二、生態(tài)工程的基本原理原理理論基礎(chǔ)意義實例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展的影響“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度高，可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性“三北防護林”建設(shè)中的單純林問題，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題原理理論基礎(chǔ)意義實例協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，可避免系統(tǒng)的失衡和破壞太湖富營養(yǎng)化問題整體性原理社會—經(jīng)濟—自然復合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會、經(jīng)濟系統(tǒng)的關(guān)系問題原理理論基礎(chǔ)意義實例系統(tǒng)學和工程學原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能桑基魚塘系統(tǒng)整體性原理：整體功能大于各部分之和保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關(guān)系【易錯提醒】整體性原理≠系統(tǒng)整體性原理(1)整體性原理是指人類處在一個社會、經(jīng)濟、自然復合而成的巨大系統(tǒng)中。建立在對系統(tǒng)成分的性質(zhì)及相互關(guān)系充分了解基礎(chǔ)上的整體理論，是解決生態(tài)環(huán)境問題的必要基礎(chǔ)。(2)系統(tǒng)整體性原理屬于系統(tǒng)學和工程學原理之一。系統(tǒng)整體性是指系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)和信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果。1.(2014·溫州模擬)如圖是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，關(guān)于該系統(tǒng)的敘述，錯誤的是(

)A.微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量B.多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率C.沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用D.沼氣池中的微生物是該生態(tài)系統(tǒng)的消費者【解題關(guān)鍵】解答本題需要考慮兩個方面：(1)分析圖中生產(chǎn)者、消費者和分解者及其作用。(2)明確能量在圖中生物之間的利用情況?！窘馕觥窟xD。農(nóng)作物通過光合作用固定太陽能，沼氣池中微生物如甲烷桿菌等是分解者，可以利用其中的能量，故A項正確，D項錯誤；圖中農(nóng)作物能被多種生物利用，提高了生態(tài)系統(tǒng)中能量的利用率，故B項正確；沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用，故C項正確。2.(2013·濟寧高二檢測)材料1：實施沼氣工程，是我國政府為改善農(nóng)村環(huán)境和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟大力推廣的一種生態(tài)工程。材料2：地衣中的真菌和藻類互利共生，當把它們分開時，兩者都不能正常生長。材料3：居住在林區(qū)的農(nóng)民，“靠山吃山”是他們生活的根本。當進行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面號召農(nóng)民種樹，另一方面考慮林區(qū)農(nóng)民的生活問題，使改善生態(tài)和發(fā)展經(jīng)濟結(jié)合起來，才能真正做到造林護林。上述材料依據(jù)下列哪些