高中生物專題5生態(tài)工程5.1生態(tài)工程的基本原理課件新人教版選修

5．1生態(tài)工程的基本原理學(xué)習(xí)目標(biāo)知識體系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。(重點(diǎn))3.嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策。(難點(diǎn))01探新知自主梳理02破重難講練互動03固雙基當(dāng)堂達(dá)標(biāo)04課后鞏固提升一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1．生態(tài)工程概念涉及學(xué)科

和

等技術(shù)手段和方法通過

、調(diào)控和

，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行

、

，對造成

和

的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善結(jié)果提高

，促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的特點(diǎn)是一類

、多效益、

的工程體系生態(tài)學(xué)系統(tǒng)學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)組裝修復(fù)重建環(huán)境污染破壞生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和諧發(fā)展少消耗可持續(xù)物質(zhì)循環(huán)環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)效益生態(tài)效益?zhèn)鹘y(tǒng)經(jīng)濟(jì)生物資源自然資本可持續(xù)發(fā)展生態(tài)學(xué)生態(tài)經(jīng)濟(jì)3．生態(tài)經(jīng)濟(jì)的概念(1)原則：“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”。(2)目標(biāo)：一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的

，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的

，從而實(shí)現(xiàn)

。(3)手段：

。(4)實(shí)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(jì)。(5)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)“原料—產(chǎn)品—原料—產(chǎn)品”的無廢棄物生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。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)概念：物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)行

和

，循環(huán)往復(fù)，

，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。(2)理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。(3)實(shí)例——無廢棄物農(nóng)業(yè)。“無廢棄物農(nóng)業(yè)”即把農(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，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

施用到農(nóng)田中，改善了

；培育了土壤微生物；實(shí)現(xiàn)了

如氮、磷、鉀及微量元素的

。(4)沒有物質(zhì)循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)的危害：會產(chǎn)生廢棄物，造成

，并最終影響到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展。區(qū)域小循環(huán)全球地質(zhì)大循環(huán)分層分級利用有機(jī)物堆肥漚肥有機(jī)肥料土壤結(jié)構(gòu)土壤養(yǎng)分循環(huán)利用環(huán)境污染2．物種多樣性原理(1)理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的

。生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性的大小取決于生態(tài)系統(tǒng)的

能力的大小，而生態(tài)系統(tǒng)

能力的大小又取決于生態(tài)系統(tǒng)中

的復(fù)雜程度。生態(tài)系統(tǒng)的

越復(fù)雜，其抵抗力穩(wěn)定性就越高。(2)實(shí)例：純樟子松林、楊樹林的

，食物鏈短，缺少松毛蟲、楊樹天牛的

，而成片單一的林木又為其提供了豐富的

，因而會導(dǎo)致樹林的毀壞。抵抗力穩(wěn)定性自我調(diào)節(jié)自我調(diào)節(jié)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)生物多樣性低天敵食物3．協(xié)調(diào)與平衡原理(1)理論基礎(chǔ)：

的協(xié)調(diào)與平衡。(2)處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮

，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

數(shù)量。生物與環(huán)境環(huán)境承載力最大4．整體性原理(1)理論基礎(chǔ)：

。(如圖)社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng)(2)合理應(yīng)用：在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮

的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到

等系統(tǒng)的影響力。(3)意義：只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)

、

、

之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。自然生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和社會當(dāng)前與長遠(yuǎn)局部與整體開發(fā)與環(huán)境建設(shè)5．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理(1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理①理論基礎(chǔ)：

優(yōu)于集中式和環(huán)式。②合理應(yīng)用：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

，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。在

的結(jié)構(gòu)中，一般局部故障，不至于造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。(2)系統(tǒng)整體性原理①理論基礎(chǔ)：整體功能大于部分之和。②合理應(yīng)用：系統(tǒng)的各組分之間要有

關(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的

，并且實(shí)現(xiàn)

的效果，即“1＋1＞2”。分布式優(yōu)化結(jié)構(gòu)分布式適當(dāng)?shù)谋壤D(zhuǎn)換和流通總體功能大于各部分之和

[預(yù)習(xí)小測]1．想一想“協(xié)調(diào)”與“平衡”主要指什么？提示：生物與環(huán)境協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)生物與環(huán)境相適應(yīng)；種群數(shù)量與環(huán)境承載力要平衡。2．判一判(1)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”遵循物種多樣性原理。()(2)在建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)時(shí)，沼氣池建立是遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理。()(3)根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中生物種群的數(shù)量不應(yīng)超過環(huán)境容納量。()(4)“1＋1>2”體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體性原理。()(5)只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。()(6)在建設(shè)生態(tài)工程時(shí)，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。()×√√×√√

(1)洪災(zāi)的發(fā)生反映出傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？提示：傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。(2)石油農(nóng)業(yè)為什么難以滿足社會發(fā)展的需求？提示：石油農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量龐大，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(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。2．生態(tài)農(nóng)業(yè)常見類型(1)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，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收，如圖所示：該生態(tài)農(nóng)業(yè)類型為____________。

(2)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(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)，保證能量的多級利用，如圖所示：該生態(tài)農(nóng)業(yè)類型為____________________。提示：(1)?；~塘模式(2)沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的比較概念優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)簡單的種植業(yè)不產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染結(jié)構(gòu)簡單，能量流動、物質(zhì)循環(huán)水平低，經(jīng)濟(jì)效益低現(xiàn)代農(nóng)業(yè)利用石油等提高農(nóng)作物產(chǎn)量的生產(chǎn)方式大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械動力，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益過量施用化肥、農(nóng)藥，嚴(yán)重污染環(huán)境生態(tài)農(nóng)業(yè)運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，建立的綜合農(nóng)業(yè)生態(tài)體系通過物質(zhì)多級利用，增加經(jīng)濟(jì)效益，凈化環(huán)境很難經(jīng)得起較大經(jīng)濟(jì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的沖擊1．下列關(guān)于生態(tài)工程的說法，錯(cuò)誤的是(

)A．與傳統(tǒng)工程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系B．能防止環(huán)境破壞和環(huán)境污染C．遵循生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，能提高能量利用率D．生態(tài)工程能解決所有環(huán)境問題，可以走“先污染、破壞，后治理”的道路解析：生態(tài)工程不能解決所有的環(huán)境問題，不能走先污染、破壞，后治理的道路。答案：D2．下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是(

)A．生態(tài)工程研究的對象是社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)B．“退耕還林”“退耕還草”屬于生態(tài)工程的內(nèi)容C．生態(tài)工程應(yīng)遵循“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原則D．實(shí)施生態(tài)工程的目的是環(huán)境保護(hù)解析：生態(tài)工程研究的對象是社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，其目的不單純是保護(hù)環(huán)境，而是要實(shí)現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，共同進(jìn)步。答案：D該圖所體現(xiàn)的主要生態(tài)工程原理是____________________。

(2)在遼寧西部的章古臺地區(qū)，最初進(jìn)行林帶建設(shè)時(shí)，單一種植了大片的樟子松林，由于沒有一條昆蟲與其天敵相生相克的食物鏈，使得偶然滋生的松毛蟲肆虐一時(shí)，很多地方的樟子松因此奄奄一息，甚至成為鳥獸了無蹤影的“不毛之地”。同樣的原因，前幾年僅一種小小的楊樹天牛就將寧夏、內(nèi)蒙古等地的幾十億株楊樹毀于一旦。該資料所體現(xiàn)的主要生態(tài)工程原理是_______________。提示：(1)物質(zhì)循環(huán)再生原理(2)物種多樣性原理(3)協(xié)調(diào)與平衡原理2．判斷生態(tài)工程原理的方法(1)如果強(qiáng)調(diào)充分利用廢棄物，則為____________原理。(2)如果強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，則為____________原理。(3)如果強(qiáng)調(diào)各成分之間關(guān)系，則為____________原理。(4)如果強(qiáng)調(diào)社會、經(jīng)濟(jì)和自然協(xié)調(diào)統(tǒng)一，則為____________原理。(5)如果強(qiáng)調(diào)整體大于部分之和，則為____________原理。以上所述只是一般規(guī)律，如果遇到特殊情況，還要具體分析，一個(gè)生態(tài)工程也可能涉及多個(gè)原理。提示：(1)物質(zhì)循環(huán)再生(2)物種多樣性(3)協(xié)調(diào)與平衡(4)整體性(5)系統(tǒng)整體性

生態(tài)工程所遵循的基本原理原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)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(hù)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(shí)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(jì)—自然復(fù)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(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)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(cuò)警示]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(gè)社會、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)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(xué)和工程學(xué)原理之一。系統(tǒng)整體性是指系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?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(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果。1．在幫助農(nóng)民發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，一定要注意一些實(shí)際問題，如“香蕉不宜在北方地區(qū)栽種”“蘋果樹不宜在熱帶地區(qū)栽種”，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理(

)A．整體性原理 B．協(xié)調(diào)與平衡原理C．物種多樣性原理 D．物質(zhì)循環(huán)再生原理解析：生物只有適應(yīng)一定的環(huán)境才能正常生長，所以“香蕉不宜在北方地區(qū)栽種”“蘋果樹不宜在熱帶地區(qū)栽種”，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的協(xié)調(diào)與平衡原理。答案：B2．如圖表示一種“甘薯＋奶牛＋沼氣＋花木＋龍蝦＋食用菌”的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，下列有關(guān)描述正確的是(

)A．圖中可以組成的食物鏈?zhǔn)歉适硖佟膛！＜SB．該生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循了物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理等生態(tài)學(xué)原理C．圖中只有生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者3種成分D．青貯的目的是通過微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有機(jī)物，有利于奶牛的消化吸收解析：食物鏈?zhǔn)怯缮a(chǎn)者和消費(fèi)者組成的，即甘薯藤→奶牛。生態(tài)學(xué)原理很多，該生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)是物質(zhì)循環(huán)利用，即主要利用了物質(zhì)循環(huán)再生原理和物種多樣性原理。圖中具有生態(tài)系統(tǒng)的四種成分：甘薯、花木等屬于生產(chǎn)者，沼氣池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都屬于分解者，奶牛屬于消費(fèi)者，沼渣屬于非生物的物質(zhì)和能量。甘薯藤青貯就是通過微生物的發(fā)酵(無氧呼吸)，將甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有機(jī)物分解為較易吸收的有機(jī)物，提高物質(zhì)和能量的利用率。答案：B

[注重思維表達(dá)]1．我國的植樹造林運(yùn)動在世界上規(guī)模最大，因而人工林面積占世界首位，請你對我國的植樹造林提出建設(shè)性意見。提示：植樹造林時(shí)，要根據(jù)生物多樣性原理和協(xié)調(diào)與平衡原理，樹種絕不能單一，還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤等條件，因地制宜地植樹。2．你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素'而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長都要受到損害。2．在20世紀(jì)六、七十年代，某地區(qū)開展退耕還林生態(tài)恢復(fù)工程，大規(guī)模種植馬尾松一個(gè)品種，結(jié)果遭到松干蚧的毀滅性破壞。這一事例說明，在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，必須遵循(

)A．物質(zhì)循環(huán)再生原理 B．物種多樣性原理C．協(xié)調(diào)與平衡原理 D．整體性原理解析：大規(guī)模種植馬尾松一個(gè)品種，物種數(shù)量少，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性較弱，容易受蟲害的威脅，這種做法違背了物種多樣性原理。答案：B3．下列有關(guān)生態(tài)工程的描述錯(cuò)誤的是(

)A．生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系B．我國農(nóng)民實(shí)施的“無廢棄物農(nóng)業(yè)”所包含的生態(tài)學(xué)原理是物質(zhì)的循環(huán)再生C．在林業(yè)工程建設(shè)時(shí)主要考慮的是自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律D．我國南方地區(qū)的?；~塘模式體現(xiàn)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能的原理解析：在林業(yè)工程建設(shè)時(shí)主要考慮的是整體性原理，進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。除此之外，社會習(xí)慣、法律制度等也都對生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。答案：C4．“三北防護(hù)林”工程建設(shè)中注意了以下兩個(gè)問題：樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題和樹種的多樣性問題。這分別體現(xiàn)了生態(tài)工程的哪個(gè)原理(

)A．系統(tǒng)學(xué)原理和物種多樣性原理B．協(xié)調(diào)與平衡原理和物種多樣性原理C．整體