【創(chuàng)新方案】2022年高中生物人教版選修三教師用書-5生態(tài)工程

一、關注生態(tài)工程建設1．生態(tài)工程概念涉及學科生態(tài)學和系統學等技術手段和方法通過系統設計、調控和技術組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統生產方式進行改善結果提高生態(tài)系統的生產力，促進人類社會和自然環(huán)境的和諧進展特點是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系2.生態(tài)工程建設(1)目的：遵循自然界物質循環(huán)的規(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)效益的同步進展，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧統一。(2)緣由①傳統經濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本。②為了實現可持續(xù)進展，經濟進展必需符合生態(tài)學規(guī)律，轉變“人類能制服自然”的錯誤觀念，走生態(tài)經濟之路。3．生態(tài)經濟的概念(1)原則：“循環(huán)經濟”。(2)目標：一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料，從而實現廢棄物的資源化。(3)手段：生態(tài)工程。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1．物質循環(huán)再生原理(1)概念：物質能夠在各類生態(tài)系統中進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質大循環(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)理論基礎：生態(tài)系統的物質循環(huán)。(3)實例——無廢棄物農業(yè)。2．物種多樣性原理(1)內容：物種繁多而簡單的生態(tài)系統具有較高的抵制力穩(wěn)定性，可以在有限的資源條件下，產生或容納更多的生物量，提高系統生產力。(2)理論基礎：生態(tài)系統的抵制力穩(wěn)定性。(3)實例①反面：遼寧西部章古臺地區(qū)的樟子松林，由于沒有一條昆蟲與其天敵相生相克的食物鏈，使得松毛蟲肆虐一時。②正面：由珊瑚蟲和某些藻類共生組成的珊瑚礁區(qū)，物種繁多，系統穩(wěn)定。3．協調與平衡原理(1)理論基礎：生物與環(huán)境的協調與平衡。(2)處理好生物與環(huán)境的協調與平衡，需要考慮環(huán)境承載力，又稱環(huán)境容納量，它是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的最大數量。4．整體性原理(1)理論基礎：自然—社會—經濟復合系統。(如圖)(2)合理應用：在進行生態(tài)工程建設時，不但要考慮自然生態(tài)系統的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經濟和社會等系統的影響力。(3)意義：只有應用整體性原理，才能統一協調當前與長遠、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設之間的關系，保障生態(tài)系統的平衡和穩(wěn)定。5．系統學和工程學原理(1)系統的結構打算功能原理①理論基礎：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式。②合理應用：生態(tài)工程需要考慮系統內部不同組分之間的結構，通過轉變和優(yōu)化結構，達到改善系統功能的目的。在分布式的結構中，一般局部故障，不至于造成整個網絡的癱瘓。(2)系統整體性原理①理論基礎：整體功能大于部分之和。②合理應用：系統的各組分之間要有適當的比例關系，只有這樣才能順當完成能量、物質、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”三、生態(tài)工程實例1．農村綜合進展型生態(tài)工程(1)問題：資源有限，人多地少，產出不足。(2)對策：建立農村綜合進展型生態(tài)工程，實現物質的多級循環(huán)利用。(3)遵循的原理：①物質循環(huán)再生原理；②整體性原理；③物種多樣性原理；④系統學和工程學原理。(4)案例：北京郊區(qū)的竇店村以沼氣工程為中心的物質多級循環(huán)利用工程。2.小流域綜合治理生態(tài)工程(1)問題：河流各級支流的集水區(qū)域，水土流失嚴峻。(2)對策eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(應用原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(整體性原理,協調與平衡原理,工程學原理)),措施\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(保土蓄水,耕作措施,林草措施,生物措施))))(3)案例：我國甘肅隴南地區(qū)“九子登科”的治理模式。3．大區(qū)域生態(tài)系統恢復工程(1)問題：土地荒漠化嚴峻。(2)對策：森林或草原的植被恢復、水土保持。(3)遵循的原理：①物種多樣性原理；②整體性原理；③協調與平衡原理。(4)案例：“三北”防護林生態(tài)工程。4．濕地生態(tài)恢復工程(1)問題：人們對濕地進行排水和圍墾，已經破壞了地球上80%的濕地資源。(2)對策①接受工程和生物措施相結合的方法，使受到干擾的濕地得以恢復。②在濕地四周建立緩沖帶，以削減人類的干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。(3)遵循的原理：①整體性原理；②物種多樣性原理；③協調與平衡原理。(4)案例：鄱陽湖的生態(tài)恢復工程。5．礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程(1)問題：礦藏開采后造成土體、土壤和植被乃至整個地區(qū)生態(tài)系統的破壞。(2)對策：人工制造表土、多層掩蓋、特殊隔離、土壤侵蝕把握、植被恢復工程等。(3)遵循的原理：①協調與平衡原理；②整體性原理；③系統學和工程學原理。(4)案例：我國赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復工程。6．城市環(huán)境生態(tài)工程(1)問題：垃圾污染、大氣污染、噪聲污染等。(2)對策：用生態(tài)工程的方法對城市環(huán)境進行綜合治理。(3)遵循的原理：①物質循環(huán)再生原理；②協調與平衡原理；③整體性原理。(4)案例：張家港、大連、廈門等國家環(huán)境愛護模范城市。四、生態(tài)工程進展的前景1．“生物圈2號”生態(tài)工程的試驗及啟示(1)設計目的：制造一個人工模擬的生命支持系統，以驗證人類在離開地球的狀況下，利用人工生態(tài)工程，僅僅依靠太陽能，能否維持生存。(2)失敗緣由：溫度失調，“大氣與海洋”比例與地球相差甚遠，導致空氣中二氧化碳的含量猛增，氧氣削減，不足以維持人和動物的生存。(3)啟示：使人們生疏到人與自然和諧共處的重要性，深化了對自然規(guī)律的生疏。盡管科學技術已經很發(fā)達了，但人類仍沒有力量完全模擬出自然生態(tài)系統。2．對我國生態(tài)工程進展前景的分析與展望(1)生態(tài)工程特點：重視對生態(tài)環(huán)境的愛護，留意與經濟、社會效益的結合。(2)存在問題①難以設計出標準化、易操作的生態(tài)工程樣板。②設計缺乏高科技含量，生態(tài)系統的調控缺乏準時精確?????的監(jiān)測技術支持，缺乏理論性指導。一、生態(tài)工程原理閱讀教材P107～113，探討下列問題：1．試分析如下實例的生態(tài)工程所遵循的主要原理。(1)單一人工林比自然?混合林穩(wěn)定性低，易爆發(fā)蟲害——__________________________。(2)草原確定合理載畜量，不能過度放牧——________________________________。(3)引種考慮適應環(huán)境——___________________________________________________。(4)林業(yè)生態(tài)工程建設，既考慮種樹又考慮生活問題——________________________。提示：(1)物種多樣性原理(2)平衡原理(3)協調原理(4)整體性原理2．試比較整體性原理和系統整體性原理的不同。提示：(1)整體性原理指社會、經濟、自然三方面協調統一，保障整個系統的穩(wěn)定與平衡，例如林業(yè)建設中自然系統、社會系統與經濟系統的關系問題，即種樹的同時考慮經濟收入、糧食、燃料等問題。(2)系統整體性原理指整體大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系統有很高的生產力，具體是指互利共生的生物體現系統整體性原理，如藻類和珊瑚蟲、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻類和真菌等。3．試比較傳統經濟與生態(tài)經濟的不同。提示：(1)傳統經濟是大量使用化肥、農藥、機械的農業(yè)生產方式，不留意生態(tài)環(huán)境的愛護，經濟的進展以巨大的生態(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，實現了廢棄物資源化的循環(huán)經濟。二、生態(tài)工程實例分析教材P116～123生態(tài)工程實例，摸索討下列問題：1．建設生態(tài)工程的基本過程是什么？提示：(1)擬定目標與實地調查：明確生態(tài)工程的類型與預期效益。設計時必需強調社會、經濟、自然復合生態(tài)系統整體協調的目標。(2)系統分析：依據擬定的目標和收集的詳盡數據，接受系統分析的方法，結合定性爭辯，系統地對整體特征進行綜合分析和評價。系統分析是生態(tài)系統工程可行性分析和決策的基礎和依據。(3)可行性評價與決策：通過可行性評價與決策分析，在達到最佳的經濟效益和社會效益的同時，也達到最佳的生態(tài)效益，增加復合生態(tài)系統的穩(wěn)定性，降低生態(tài)系統惡化的風險。(4)技術設計：通過轉變食物鏈的方法，提高系統本身的遷移、轉化、再生物質和利用能量的力量，充分利用原料、產品、副產品以準時間和養(yǎng)分生態(tài)位，提高整體的綜合效益。2．生態(tài)工程建設的目的和特點分別是什么？提示：(1)生態(tài)工程建設的目的：遵循自然界物質循環(huán)的規(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)效益的同步進展。(2)生態(tài)工程的特點：①少消耗；②多效益；③可持續(xù)在社會主義新農村建設中，某縣樂觀進展畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產業(yè)。在生產總量不斷提高的同時，該縣堅持在進展中解決環(huán)境問題，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實現資源的最大化利用，走出了一條適合本地區(qū)可持續(xù)進展的生態(tài)工程之路。請分析圖示并回答問題：(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理是________________________________________(至少寫2種)。(2)該生態(tài)系統的能量流淌從____________________(至少寫2種)開頭，圖中屬于消費者的生物有________________________________________________________________________。(3)與傳統農業(yè)生態(tài)系統相比，該生態(tài)系統更能凈化環(huán)境，其主要緣由是________________________________________________________________________。(4)該生態(tài)系統能提高經濟效益的緣由是________________________________________________________________________________________________________________。(5)依據該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢，請你就該生態(tài)系統提出一條合理化建議。________________________________________________________________________。[研析]本題主要以當代新型生態(tài)農業(yè)為背景，考查生態(tài)工程基本原理的實際應用及識圖分析力量。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：圖示信息“沼渣、糞便等”廢物可利用。信息b：此生態(tài)農業(yè)的“人、蠶、桑樹、油菜、畜禽”等構建的人工生態(tài)系統的優(yōu)化及可持續(xù)進展。信息c：設問(5)的地理條件“水鄉(xiāng)”。[析]——解讀信息解讀信息a、b：本農業(yè)生態(tài)系統中的秸稈等可以循環(huán)往復再利用，能量可以多級利用，體現了物質循環(huán)再生原理；人、蠶、桑樹、油菜、畜禽、食用菌等相互協調，使畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產業(yè)協調進展，充分體現了物種多樣性原理及協調與平衡原理。解讀信息c：依據該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢，在構建生態(tài)農業(yè)時，可把未利用的“蠶沙碎屑”投入魚塘養(yǎng)魚等。[答]——解題規(guī)范設問(1)：回答涉及的生態(tài)學原理時，把“物質循環(huán)再生原理”錯答為“物質能量再循環(huán)原理”。設問(2)：在回答能量流淌的始點時，忽視了“至少寫2種”這個限制條件，只答桑樹，而遺漏了油菜也是生產者。設問(5)：忽視了題干一個重要信息“資源的最大化利用”，將“水鄉(xiāng)”的利用誤答為進展養(yǎng)魚。[答案](1)物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理(2)桑、油菜等生產者固定的太陽能蠶、畜禽(3)糞便等“廢棄物”被準時利用(4)實現了物質的循環(huán)利用和能量的多級利用，提高了農產品的產量，削減了化肥、農藥的使用(降低農業(yè)成本投入)(5)蠶沙碎屑用來養(yǎng)魚，魚塘塘泥用來肥田建設社會主義新農村的實質解決人多地少的突出沖突，實現能量多級利用，物質循環(huán)再生，追求廢物資源化，在資源有限的條件下，獲得較多的產出，取得經濟效益、社會效益和生態(tài)效益的全面提高。如圖是某科研工作者為該村設計的垃圾資源化、無害化處理的一種方案，請據圖回答問題：(1)在此方案實施的過程中需要每一位居民的參與，參與的行動方式是______________________________。(2)過程d、e利用的生物屬于生態(tài)系統的何種成分？。(3)從對資源的充分利用的角度分析，過程d、e比過程c突出的優(yōu)點是________________________________________________________________________(4)城市環(huán)境生態(tài)工程應留意三個方面，首先在城市規(guī)劃和布局方面，要進行城市________；其次是推廣“環(huán)境友好技術”和______________工藝，接受各種手段治理污染；還要建立健全的________進行監(jiān)督。[解析]過程a、b是對垃圾的分類處理；過程d、e是利用分解者的分解作用處理有機廢棄物，此過程既充分利用了有機廢棄物中的物質和能量，又削減了因燃燒帶來的污染。城市環(huán)境生態(tài)工程應留意的三個方面是：首先在城市規(guī)劃和布局方面，要進行城市生態(tài)分區(qū)；其次是推廣“環(huán)境友好技術”和低污染清潔生產工藝，接受各種手段治理污染；還要建立健全的法制進行監(jiān)督。[答案](1)將生活垃圾分類處理(2)分解者(3)除利用了有機垃圾中的物質外，還充分地、分層次地多級利用了垃圾中的能量，并且削減