《生態(tài)工程的基本原理》教案

PAGE7/75.1生態(tài)工程的基本原理【學習目標】1.簡述生態(tài)工程的概念，關(guān)注生態(tài)工程的建設(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)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策?！窘虒W重點】生態(tài)工程的基本原理?！窘虒W難點】生態(tài)工程的系統(tǒng)學和工程學原理?！窘虒W方法】自學法、討論法、歸納法?！菊n時安排】1課時★教學過程（一）引入新課[課件]展示專題題圖：[問題]你覺得本專題題圖有什么寓意？[學生]干裂的土地，赤紅的荒山；幼苗的上方是蔚藍的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋潤著幼苗和大地；幼苗又可寓意生態(tài)工程，雖然柔弱，但卻頑強地支撐著地球；地球和幼苗組合和諧，象征著希望。（通過師生共同分析以引起同學的思考，引導學生進入本專題的學習。）[閱讀]生態(tài)工程的概念：人類應(yīng)用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進人類社會和自然環(huán)境和諧發(fā)展。[點撥]（1）涉及的學科包括生態(tài)學和系統(tǒng)學；（2）運用到的技術(shù)手段或方法有系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝；（3）最終目的是促進人類社會和自然環(huán)境和諧發(fā)展。[閱讀]《科技探索之路──生態(tài)工程的興起》給學生呈現(xiàn)了生態(tài)工程的興起過程。[歸納]（1）經(jīng)濟的不當發(fā)展對環(huán)境的破壞；（2）解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境問題的根本原則是循環(huán)經(jīng)濟；（3）實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的重要手段之一是生態(tài)工程。（二）進行新課[閱讀]本節(jié)內(nèi)容。思考并討論以下問題：（1）閱讀課本內(nèi)容，在必修中學習過生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性后，你對生態(tài)工程的應(yīng)用前景肯定嗎？（2）生態(tài)工程建設(shè)的目的是什么？（3）解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境問題的根本原則是什么？（4）生態(tài)工程遵循的基本原理是什么？1.關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)資料1[討論]導致1998年長江洪水泛濫的主要原因是什么？[提示]根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因：1998年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關(guān)。解決長江洪水泛濫的措施有：我國政府提出的“積極營造長江中上游水源涵養(yǎng)林和水土保持林”計劃，即以生物措施為主，結(jié)合工程措施，提高森林覆蓋率；“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。在進行生態(tài)工程建設(shè)時，要考慮到怎樣解決農(nóng)村（尤其是湖區(qū)或山區(qū)的遷出人員）的能源來源問題以及如何提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入。[討論]洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟發(fā)展模式存在什么問題？[提示]傳統(tǒng)的經(jīng)濟發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。資料2[討論]你對“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的？[提示]“石油農(nóng)業(yè)”大量使用化肥、農(nóng)藥和機械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹Ｋ艳r(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學過程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大，大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。[討論]“石油農(nóng)業(yè)”的生產(chǎn)模式應(yīng)當怎樣改進？[提示]在不同的國家有不同的改進措施。例如，在我國，人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。實施的具體措施包括：可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進行再利用，實現(xiàn)物質(zhì)的多級利用，等等。一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動對環(huán)境的污染，促進社會的可持續(xù)發(fā)展。[師講]傳統(tǒng)經(jīng)濟模式正在毀壞資源，消耗地球贈給我們的自然資本，為了實驗可持續(xù)性發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展必須符合生態(tài)學規(guī)律，走生態(tài)經(jīng)濟之路。[問題]什么是生態(tài)經(jīng)濟？[生答]主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)生出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一是生態(tài)工程。2.生態(tài)工程所遵循的基本原理（1）物質(zhì)循環(huán)再生原理[實例]無廢棄物農(nóng)業(yè)[問題]物質(zhì)循環(huán)再生原理的含義是什么？[生答]生態(tài)系統(tǒng)中，生物借助能量的不停流動，一方面不斷地從自然界攝取物質(zhì)并合成新的物質(zhì)，另一方面又隨時分解為原來的簡單物質(zhì)，即所謂“再生”，重新被系統(tǒng)中的生產(chǎn)者植物所吸收利用，進行著不停頓的物質(zhì)循環(huán)。[總結(jié)]物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。（2）物種多樣性原理資料分析：[問題]為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？

[提示]純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導致了樹林的毀壞。

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。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。[總結(jié)]生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，自動調(diào)節(jié)能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物種多，復雜生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性高。（3）協(xié)調(diào)和平衡原理資料分析：[總結(jié)]生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力的限度。（4）整體性原理[問題]整體性原理和含義是什么？實例：在進行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)的生活問題，如糧食、燒柴及收入等。[總結(jié)]整體指社會-經(jīng)濟-自然復合而成的巨大系統(tǒng)。是指我們在生態(tài)工程設(shè)計和建設(shè)時要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律還需要考慮經(jīng)濟和社會系統(tǒng)的影響。只有把生態(tài)與經(jīng)濟和社會有機地結(jié)合起來，才能從根本上達到建設(shè)生態(tài)工程的目的。（5）系統(tǒng)學和工程學原理①系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達到改善系統(tǒng)功能的目的，即要通過改善和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改善功能。實例：我國南方水網(wǎng)地區(qū)的?；~塘。②系統(tǒng)整體性原理：系統(tǒng)各組分間要有適當?shù)谋壤P(guān)系，使得能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通順利完成，并實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。實例：能保持系統(tǒng)高生產(chǎn)力的珊瑚礁。[小結(jié)]（1）生態(tài)工程的基本原理（見下表）項目理論基礎(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)生物多樣性原理生態(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)式改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能?；~塘系統(tǒng)整體性原理：整體大于部分保持系統(tǒng)很高生產(chǎn)力珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關(guān)系[提示]①生態(tài)工程的建設(shè)應(yīng)遵循以上五個原理，但不同的生態(tài)系統(tǒng)遵循的原理可以不同。②生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然物質(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)效益同步發(fā)展。③生態(tài)工程具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點。[類比]整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的比較整體性原