2023-2024學年生物人教版選擇性必修2 4-3 課時1 生態(tài)工程 課件（33張）

生態(tài)工程第一課時第3節(jié)人教版選擇性必修21、能夠概述生態(tài)工程的概念。2、能夠概述生態(tài)工程的基本原理，舉例說出自生、循環(huán)、協(xié)調和整體原理的主要內容。

在2008年北京奧運會的籌辦過程中，奧林匹克森林公園是一個重要建設項目。公園所在地原來主要是普通村落和農田。2002年招標設計，2005年開工建設，2008年建成。公園建設堅持“綠色奧運”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項生態(tài)技術。例如，公園的水系建設采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術。1.農田棄耕后,在自然狀態(tài)下也可以演替為森林,為什么還要人工造林呢？

棄耕的農田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經過數十年甚至更長的時間，而利用生態(tài)工程原理進行人工造林，可以縮短建設周期，在較短時間內獲得生態(tài)效益。2.為什么要先做森林公園的整體設計再開工呢？3.公園建設為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統(tǒng)呢？

建設北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學、工程學、系統(tǒng)學、經濟學等多學科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設成本較高，在開工前做好整體設計可以保證工程建設的合理性與可實施性，也可以有效控制建設成本和后續(xù)維護成本，避免不必要的浪費，提高生態(tài)效益。

生態(tài)工程的建設要順應自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應的結果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會減少人力和物力的投入。1、生態(tài)工程提出的背景人口增長人類活動全球生態(tài)環(huán)境危機人類可持續(xù)發(fā)展受到影響解決環(huán)境與經濟與協(xié)調發(fā)展生態(tài)工程導致導致需要需要生態(tài)工程是可持續(xù)發(fā)展的重要手段。生態(tài)工程的基本原理2、概念:

指人類應用______________________的基本原理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進行_________________，或對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行了____________，從而_____________________或______________，促進人類____________________________的系統(tǒng)工程技術或綜合工藝過程。分析、設計和調控生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力修復、重建改善生態(tài)環(huán)境社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展3、原因:毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農藥等農業(yè)生產方式,以及工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。生態(tài)工程以生態(tài)系統(tǒng)的_________、_________功能為基礎,

遵循_______、_______、_______、_______等生態(tài)學基本原理。自組織自我調節(jié)整體循環(huán)協(xié)調自生6、基本原理:4、目的:遵循生態(tài)學規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。5、優(yōu)點:奧森水域面積小且封閉、易污染、缺少完整食物鏈，因此水體容易發(fā)生富營養(yǎng)化，產生水華。為評估奧森主湖水體生態(tài)系統(tǒng)的狀況，提出水質凈化有效措施，研究人員借助Aquatox模型軟件對公園水體生態(tài)系統(tǒng)進行了模擬研究。設計思路:設置空白對照組（模型1：自然水域，無人工凈水系統(tǒng)）和實驗組（模型2：使用人工凈水系統(tǒng)，進水口增加人工濕地），其他變量一致。模擬期限設定為5年（即5個植物生長期）相關數據：本研究中，以高等植物每年的長勢作為判斷生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性高低和人工凈水措施可持續(xù)性的指標。實驗中選擇了3種代表植物，通過觀察這些植物的生物量變化建立模擬曲線，實驗結果如下圖。實驗組模型2（使用人工凈水系統(tǒng)，進水口增加人工濕地）問題1：模型2在進水口增加了人工濕地，對入水進行一定的凈化。與模型1相比，模型2中三種植物的長勢是否有變化，請你推測，哪個模型的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。模型2中苦草長勢幾乎不怎么變化，菹草長勢增加，水蘚長勢下降。模型2的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。空白對照組模型1（自然水域，無人工凈水系統(tǒng)）空白對照組模型1（自然水域，無人工凈水系統(tǒng)）實驗組模型2（使用人工凈水系統(tǒng)，進水口增加人工濕地）問題2請利用生態(tài)學知識提高模型1穩(wěn)定性的新措施。增加水體植物的天敵、增加沉水植物和挺水植物的組合配植空白對照組模型1（自然水域）實驗組模型2（增加人工濕地）問題3：加入田螺后生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有何變化？分析產生這種變化的原因。

底棲動物的加入完善了湖水中的生態(tài)系統(tǒng)，增加了“植物—田螺—鯉魚”這一條食物鏈，加速了營養(yǎng)物質和能量從植物到鯉魚的傳遞。一方面由于鯉魚的食物來源增加，模型可承載的鯉魚生物量增大；另一方面水蘚和浮游植物由于田螺的攝食，生物量維持在較低的水平。實驗組模型3(加入田螺攝食有機碎屑、苔蘚類植物也是鯉魚的食物之一)在生態(tài)系統(tǒng)中由________而產生的_______、________、________、__________和________。①概念:生物組分自組織自我優(yōu)化自我調節(jié)自我更新維持②原因:生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能(生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)能力)生物能夠進行新陳代謝、再生更新生物之間通過各種相互作用(特別是種間關系)進行自組織生物本身生物之間實現系統(tǒng)結構與功能協(xié)調，形成有序整體自我維持（1）自生原理:

一個系統(tǒng)在沒有外界信息指令的作用下，自發(fā)地由無序發(fā)展到有序，由低有序到高有序的發(fā)展過程，就是自組織。

星球的誕生，自然生態(tài)系統(tǒng)的形成都是自組織的結果。③實施措施：

選擇污染物凈化能力較強的多種水生植物

考慮這些植物各自生態(tài)位差異，以及它們之間的種間關系，通過合理設計，使這些物種形成互利共存的關系。濕地生態(tài)工程ⅰ有效選擇生物組分并合理布設?！舅伎肌繛槭裁刺岣呱锒鄻有猿潭龋兄谏鷳B(tài)系統(tǒng)維持自生能力？

提高生物多樣性程度，利用種群之間互利共存的關系，構建復合群落，這樣即使某個種群消亡，其他種群也能彌補上來。移除湖泊、河流中富營養(yǎng)化沉積物和有毒物質降低水體污染有利于生態(tài)系統(tǒng)的自生增加水體氧容量改善水生生物生存環(huán)境③實施措施：濕地生態(tài)工程ⅱ創(chuàng)造有益于生物組分的生長、發(fā)育、繁殖、以及它們形成互利共存關系的條件。通過設計，實現不斷循環(huán)，使前一個環(huán)節(jié)產生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個生產環(huán)節(jié)“廢物”的產生。實現廢棄物的資源化，減少污染。指在生態(tài)工程中______________________________，既保證______________________，也保證______________________促進系統(tǒng)的物質遷移與轉化各個環(huán)節(jié)物質遷移順暢主要物質或元素的轉化率高①概念:②理論基礎:生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)功能③特點:（2）循環(huán)原理:④實例:我國古代“無廢棄物農業(yè)”保證土壤肥力，改善土壤結構，培育土壤微生物；實現了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。“傳統(tǒng)經濟”≠“生態(tài)經濟”(1)傳統(tǒng)經濟是大量使用化肥、農藥、機械的農業(yè)生產方式，不注重生態(tài)環(huán)境的保護，經濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。(2)生態(tài)經濟實現了“原料—產品—原料—產品”的生產體系，是實現了廢棄物資源化的循環(huán)經濟。具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點。有人說，過度從土地索取導致土地退化，是有些古文明中斷的一個重要原因。我國幾千年的農業(yè)發(fā)展沒有出現這一問題，這是中華文明數千年延續(xù)不斷的條件之一。你認同這一觀點嗎？請對這一觀點做出評析。歷史上美索不達米亞、小亞細亞等地居民毀林造田，使那里成為不毛之地。中華文明在“天人合一”“道法自然”等生態(tài)智慧和“人仁民愛物”“民胞物與”等生態(tài)倫理的指導下，生生不息、源遠流長。①概念:②實施措施:適應ⅰ考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調與適應。生物與環(huán)境、生物與生物之間相互適應、平衡，協(xié)同進化。我國西北地區(qū)一些地區(qū)年降水量小于450mm，只適宜種植灌木和草本植物，但曾被硬性規(guī)定種植喬木類楊樹。由于環(huán)境不利于楊樹生長，這里的楊樹長得十分矮小，枯枝很多，半死不活，遠不如當地樹種那樣有較高的生態(tài)適應性，導致一些地區(qū)種植的防護林成了殘敗的“灰色長城”。（3）協(xié)調原理:②實施措施:

一定時期內單位面積草地上、在利用適度的條件下所能放牧的牲畜頭數。不同質量的草地其載畜量不一樣。如果放養(yǎng)的牲畜量超過載畜量、則會造成過度放牧、使草地退化還有，過度放牧極易造成草場退化、土地沙漠化。平衡ⅱ處理好生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調與平衡，需要考慮環(huán)境容納量。過度放牧【思考】從協(xié)調原理出發(fā)，在我國西北地區(qū)進行防護林建設，應選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，應該注意什么？我國西北部地區(qū)缺雨干旱，土壤貧瘠，應該選擇適合當地自然環(huán)境的樹種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等。在西北地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，應該注意牲畜的數量不能超過草地的承載力。每個生態(tài)工程都是具有多組分、復雜結構及綜合功能的系統(tǒng)，復雜系統(tǒng)建設必須以整體觀為指導。整體原理社會-經濟-自然是一個復合系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體系統(tǒng)的整體功能大于各成分功能之和需要遵循（4）整體原理:①概念:②理論基礎:①生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體

遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，各組分之間要有適當的比例，不同組分之間應構成有序的結構，通過改變和優(yōu)化結構，達到改善系統(tǒng)功能的目的。③實施措施:植物微生物動物非生物因素自然系統(tǒng)②社會-經濟-自然是一個復合系統(tǒng)

人類處在一個社會—經濟—自然復合而成的巨大系統(tǒng)中，進行生態(tài)工程建設時，不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經濟和社會系統(tǒng)的影響力。經濟系統(tǒng)自然系統(tǒng)社會系統(tǒng)在進行林業(yè)工程建設時，一方面號召農民種樹，另一方面一定要考慮貧困地區(qū)農民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。往往是生活方面的因素導致農民對森林、灌叢的過量砍伐。因此，只有把生態(tài)與社會、經濟結合起來，才能從根本上達到造林和護林的目的。(3)實施措施:生產成本消費效益經濟系統(tǒng)政策管理科學文化社會系統(tǒng)植物微生物動物非生物因素自然系統(tǒng)此外，社會習慣、法律制度等對生態(tài)工程建設有著重要影響。當前與長遠局部與整體建設與環(huán)保整體原理協(xié)調糖蠶蛹絲蠶桑葉蠶排泄物甘蔗桑樹塘泥糖渣魚塘魚塘魚塘分析生態(tài)工程案例中的原理和應用桑基魚塘農業(yè)生產模式陸基種桑，桑葉飼蠶蠶沙喂魚，塘泥培桑優(yōu)點：將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結合起來，把原本割裂的生產系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起。根據同樣原理，甘蔗種植與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結合(如圖)1.嘗試畫出?；~塘中的食物鏈桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人浮游植物→魚浮游植物→浮游動物→魚2.?；~塘應用了生態(tài)工程的哪些原理？?；~塘中生物組分通過合理布設，互利共存，實現了系統(tǒng)結構與功能協(xié)調，形成了可以自我維持的有序整體。自生“陸基種桑，桑葉飼蠶，蠶沙喂魚，塘泥培桑”這樣的農業(yè)生產模式維持著高效的物質循環(huán)利用。循環(huán)2.?；~塘應用了生態(tài)工程的哪些原理？所選擇的生物與生物，生物與環(huán)境達到了協(xié)調和平衡。協(xié)調桑和甘蔗適應南方溫暖濕潤的氣候，四大家魚混養(yǎng)充分利用了群落的空間結構；桑葉飼蠶，利用了種間關系，但養(yǎng)殖的蠶的數量沒有多到危機桑的存活。2.桑基魚塘應用了生態(tài)工程的哪些原理？?；~塘在設計，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當，結構有序，形成了一個不可分割的整體，整體?；~塘將原本割裂的生產系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經營，為農民創(chuàng)造收入，是機構優(yōu)化的“社會-經濟-自然復合系統(tǒng)”。3.當桑葉價格高，賣桑葉比賣魚更合算時，當地農民會將蠶沙用做桑樹肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態(tài)工程建設除了要考慮生態(tài)學、工程學原理，還需要關注什么？還需要關注經濟學原理，要達到經濟效益和生