生態(tài)工程-生態(tài)工程的基本原理 【知識精講精研】高二生物 課件（人教版2019選擇性必修2）

第4章

人與環(huán)境

第3節(jié)生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理例如，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。討論:1.農(nóng)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？棄耕農(nóng)田自然狀態(tài)下演替為森林需經(jīng)數(shù)十年甚至更的時間，利用生態(tài)工程原理進行人工造林，可縮短建設周期，較短時間內(nèi)獲得生態(tài)效益。問題探討2.

為什么要先做森林公園的整體設計再開工呢？保證工程建設合理性和可實施性，也可有效控制建設成本和后續(xù)維護成本，避免時間和資源浪費，提高生態(tài)效益。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？充分利用原有地貌和植被有利該公園可持續(xù)發(fā)展，且減少人力和物力投入。

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(nóng)田。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。短短幾年，普通的村落和農(nóng)田就脫胎換骨般地轉變?yōu)榱钊速潎@的森林公園。它調(diào)節(jié)城市氣候，豐富市民生活，也為眾多動植物提供了生存的“家園”。這個例子是生態(tài)工程的生動縮影！

法國有個趣兒味題：一個水池，池中睡蓮開始只有一片葉子，但是葉子的數(shù)目每天翻一番，即第二天變成兩片，第三天為四片，第四天為八片，依此類推。問：“如果到第三十天時葉子布滿全池，那么何時葉子布滿半個池子？”人類社會進入20世紀以來，整個地球仿佛就是法國趣味題中的那個睡蓮池。人口爆炸、糧食短缺、資源枯竭、空氣污染、生態(tài)環(huán)境被破壞，人類面臨著生存和發(fā)展的挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，20世紀60年代，生態(tài)工程應運而生。一、關注生態(tài)工程建設1.生態(tài)工程提出的背景傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，已經(jīng)嚴重影響了人類的可持續(xù)發(fā)展。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展必須符合生態(tài)學規(guī)律。改變“人類能征服自然”的錯誤觀念，旨在解決環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)調(diào)問題的一門新學科——生態(tài)工程應運而生并迅速發(fā)展。①毀林種地;②圍湖造田;③大量使用化肥、農(nóng)藥等;④工業(yè)的迅猛發(fā)展，正在消耗大量的自然資源。需要

人類應用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進行分析、設計和調(diào)控，或對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進人類社會與自然環(huán)境和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術或綜合工藝過程。一、關注生態(tài)工程建設2.生態(tài)工程的概念①②原理方法手段結果3.生態(tài)工程的目的遵循生態(tài)學原理，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。生態(tài)工程是可持續(xù)發(fā)展的重要手段。少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。4.生態(tài)工程的優(yōu)點二、生態(tài)工程所遵循的基本原理生態(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(diào)節(jié)整體循環(huán)協(xié)調(diào)自生核心循環(huán)整體自生協(xié)調(diào)二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.自生(最核心的原理)在生態(tài)系統(tǒng)中由生物組分而產(chǎn)生的自組織、

、自我調(diào)節(jié)、

。(1)概念自我優(yōu)化自我更新和維持(2)理論基礎生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能(生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力)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)進行自組織個體水平系統(tǒng)水平實現(xiàn)系統(tǒng)結構與功能協(xié)調(diào)，形成有序整體自我維持二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.自生(最核心的原理)(3)實施措施①有效選擇生物組分并合理布設。*是系統(tǒng)或工程能否形成自組織能力的基礎條件適當提高生物多樣性實例：濕地修復②創(chuàng)造有益于生物組分的生殖、發(fā)育、繁殖，以及它們形成互利共存關系的條件。移除水體中富營養(yǎng)化沉積物和有毒物質、增加水體溶氧量。以太陽能為動力，驅動水質循環(huán)，水生態(tài)修復系統(tǒng)改善湖水的水質。選擇凈化能力較強多種水生植物，還需考慮這些植物各自生態(tài)位差異，以及它們種間關系，通過合理人工設計，使這些物種形成互利共存關系。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2.循環(huán)(1)概念(2)理論基礎在生態(tài)工程中促進系統(tǒng)的物質遷移與轉化，既保證各個環(huán)節(jié)的物質遷移順暢，也保證主要物質或元素的轉化效率高。物質儲存空間的改變物質存在形式的改變生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)功能。(3)實施措施通過設計，實現(xiàn)不斷循環(huán)，使前一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能地被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式“原料—產(chǎn)品—廢料”→改變?yōu)椤霸稀a(chǎn)品—原料—產(chǎn)品”優(yōu)點：實現(xiàn)物質的多級循環(huán)利用，廢物資源化，減少污染。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2.循環(huán)(4)實例我國古代先民依靠“無廢棄物農(nóng)業(yè)”保證了土壤肥力，改善了土壤結構，培育了土壤微生物，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用，充分利用分解者的分解作用因此，幾千年來，土地一直維持著生產(chǎn)能力。我國古代“無廢棄物農(nóng)業(yè)”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(nóng)業(yè)發(fā)展沒有出現(xiàn)這一問題，這是中華文明數(shù)千年延續(xù)不斷的條件之一，你認同這一觀點嗎？思考·討論歷史上美索不達米亞、小亞細亞等地居民毀林造田，使那里成為了不毛之地。而中華文明在“天人合一”、“道法自然”等生態(tài)智慧和“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；

認同(1)概念二、生態(tài)工程所遵循的基本原理3.協(xié)調(diào)在進行生態(tài)工程建設時，需考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應的問題。(2)理論基礎適應，長期自然選擇的結果。(3)實施措施①考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應。②考慮環(huán)境容納量。橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳我國西北一些地區(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。導致一些地區(qū)種植的防護林成了殘敗的“灰色長城”。生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力的限度，否則會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理4.整體(1)概念(2)理論基礎(3)實施措施系統(tǒng)建設以整體觀為指導，進行生態(tài)工程建設時，遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,各組分之間要有適當?shù)谋壤粌H考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟和社會等系統(tǒng)的影響力。不同組分之間應構成有序結構，通過改變和優(yōu)化結構，達到改善系統(tǒng)功能目的。人類處在一個社會—經(jīng)濟—自然復合而成的巨大系統(tǒng)中。整體原理系統(tǒng)整體功能大于各成分功能之和需遵循①生態(tài)系統(tǒng)是一個有機的整體②社會-經(jīng)濟-自然是一個復合系統(tǒng)①各組分要有適當?shù)谋壤?，構成有序的結構②把生態(tài)與社會、經(jīng)濟結合起來二、生態(tài)工程所遵循的基本原理4.整體(4)應用實例進行林業(yè)工程建設時，一方面號召農(nóng)民種樹，另一方面考慮農(nóng)民的生活問題。如糧食、燒柴以及收入等問題。往往是生活方面因素導致農(nóng)民對森林、灌叢的過量砍伐。因此只有把生態(tài)與社會、經(jīng)濟結合起來，才能從根本上達到造林和護林的目的。(5)意義只有應用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當前與長遠、局部與整體、開發(fā)建設與環(huán)境保護之間的關系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。現(xiàn)學現(xiàn)用【檢測】寫出下列例子主要涉及到的生態(tài)工程原理①沼氣池——遵循了_____原理②在人工林增加植被層次——遵循了_____原理③“落紅不是無情物，化作春泥更護花”——體現(xiàn)了______原理④前面造林，后面砍樹——違背了_____原理⑤草原確定載畜量，不能過度放牧——遵循______原理⑥濕地破壞——違背了______原理⑦減少污水排放，治理湖泊——遵循了______原理⑧引入物種時考慮是否適應環(huán)境——遵循______原理⑨引入水葫蘆泛濫，導致多數(shù)生物死亡——違背了_____原理和_____原理循環(huán)自生循環(huán)整體協(xié)調(diào)自生自生協(xié)調(diào)自生協(xié)調(diào)思考

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討論分析生態(tài)工程案例中的原理和應用

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明清時期，我國南方長江三角洲、珠江三角洲低洼內(nèi)澇積水地或河網(wǎng)發(fā)達地區(qū)的先民們，就探索出一種?；~塘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式：陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑。這樣可以將陸地種植與魚塘養(yǎng)殖結合起來，把原來割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起（如圖）。根據(jù)同樣的原理，甘蔗種植也可以與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚結合在一起。在設計?；~塘時，要考慮合適的陸地與水面的配比，需要考慮栽種作物與養(yǎng)殖動物的關系。例如，地基和魚塘的面積比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。池塘養(yǎng)魚，也應綜合考慮不同魚種的關系，根據(jù)淡水魚在自然環(huán)境中的混合生長狀態(tài)，實行以四大家魚為主的多魚種混養(yǎng)模式，讓鐮魚、鏈魚、草魚草魚、鍍魚、鯉魚、鯽魚等各種魚類都有生存的機會和空間。運轉良好的?；~塘,可以做到物質的循環(huán)再生利用。種桑養(yǎng)蠶，蠶沙（蠶糞便）本是廢棄物，如果不經(jīng)處理直接堆放在室外，不但會腐爛變質污染環(huán)境，而且可能通過鳥、昆蟲的攜帶造成交叉感染，導致家蠶疫病大爆發(fā)。?；~塘將蠶沙由廢棄物變成了漁業(yè)生產(chǎn)的飼料。

思考

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討論分析生態(tài)工程案例中的原理和應用

討論1.嘗試畫出?；~塘中的食物鏈。桑樹→蠶甘蔗→人甘蔗→豬→人池塘中還可能存在如下食物鏈:浮游植物→魚浮游植物→浮游動物→魚蠶沙喂魚思考

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討論分析生態(tài)工程案例中的原理和應用

2.桑基魚塘應用了生態(tài)工程的哪些基本原理？

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。①“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑”主要遵循了_____原理；②“所選擇的生物與生物、生物與環(huán)境達到了協(xié)調(diào)和平衡，例如桑和甘蔗適應我國南方溫暖濕潤氣候”主要遵循了_____原理；③“在設計?；~塘時，要考慮合適的陸地與水面的配比”主要遵循了_____原理；④“四大家魚混養(yǎng)模式，通過合理布設，讓各種魚類都有生存的機會和空間”主要遵循了_____原理。循環(huán)協(xié)調(diào)整體自生思考

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討論分析生態(tài)工程案例中的原理和應用

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。討論3.當桑葉價格高，賣桑葉比賣魚更合算時，當?shù)剞r(nóng)民會將蠶沙用作桑樹的肥料，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？

還需關注經(jīng)濟學原理，要達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。

生態(tài)工程需要根據(jù)工程的目的，以及當?shù)刈匀?、社會和?jīng)濟的情況，從系統(tǒng)的不同角度綜合考慮問題。因此，不但要考慮生態(tài)學原理，而且要考慮經(jīng)濟和社會的實際狀況，通過系統(tǒng)學、工程學的設計，在充分利用自然的基礎上，考慮節(jié)省投資和維護成本，提供務實、可持續(xù)的解決方案。二、生態(tài)工程所遵循的基本原理練習與應用一、概念檢測1.生態(tài)工程遵循整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等基本原理。判斷下列相關表述是否正確。（1）依據(jù)生態(tài)