生態(tài)工程（教學課件）高二生物（人教版2019選擇性必修2）

4.3生態(tài)工程第四章人與環(huán)境天地與我并生，而萬物與我為一。

——莊子我們不是繼承父輩的地球，而是借用了兒孫的地球。——布朗問題探討在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。問題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？可以縮短建設周期，在較短時間內獲得生態(tài)效益。問題探討在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。問題2：為什么要先做森林公園的整體設計再開工呢？問題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？

對森林公園先進行整體設計、公園建設要充分利用原有的地貌和植被營造近自然林系統(tǒng)都利用了生態(tài)工程的基本原理。4自學指導一一、關注生態(tài)工程建設閱讀課本p98—100，并思考完成以下問題：1.生態(tài)工程的概念、原因、目的、優(yōu)點？2.生態(tài)工程的基本原理及內容、實施措施？5一、關注生態(tài)工程建設1.生態(tài)工程提出的背景生態(tài)工程是可持續(xù)發(fā)展的重要手段。人口增長人類活動全球生態(tài)環(huán)境危機導致人類可持續(xù)發(fā)展受到影響需要解決環(huán)境與經濟與協(xié)調發(fā)展需要生態(tài)工程①毀林種地;②圍湖造田;③大量使用化肥、農藥等;④工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。6一、關注生態(tài)工程建設2.概念:指的是人類應用生態(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、設計和調控，或對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行了修復、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力或改善生態(tài)環(huán)境，促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術或綜合工藝過程。3.目的：遵循生態(tài)學原理，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。4.特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。7二、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。自組織自我調節(jié)自生循環(huán)協(xié)調整體自生整體協(xié)調循環(huán)8二、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.自生（1）概念

由生物組分而產生的自組織、自我優(yōu)化、自我調節(jié)、自我更新和維持。自生自組織自我優(yōu)化自我更新和維持自我調節(jié)9二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（2）理論基礎：

生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能（生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力）①個體水平

生物能夠進行新陳代謝、再生更新等②系統(tǒng)水平生物之間通過各種相互作用（特別是種間關系）進行自組織，實現系統(tǒng)結構與功能的協(xié)調，形成有序的整體。10二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（3）實施措施：①有效選擇生物組分并合理布設。適當提高生物多樣性例如，在濕地修復過程中：a.應選擇凈化能力較強的多種水生植物b.考慮這些植物各自的生態(tài)位差異c.考慮這些植物各自的種間關系d.通過合理的人工設計，使得這些物種形成互利共存的關系11二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（3）實施措施：②要創(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。如濕地生態(tài)工程中，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)，進行生態(tài)恢復，改善水質12二、生態(tài)工程所遵循的基本原理2.循環(huán)（1）概念在生態(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（2）理論基礎生態(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。（4）優(yōu)點實現物質多級循環(huán)利用，廢棄物資源化，減少污染13二、生態(tài)工程所遵循的基本原理（5）實例“無廢棄物農業(yè)”物質循環(huán)再生示意圖我國古代先民依靠“無廢棄物農業(yè)”保證了土壤的肥力，改善了土壤結構，培育了土壤微生物，實現了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用，因此，幾千年來，土地一直維持著生產能力。無廢棄物農業(yè)14二、生態(tài)工程所遵循的基本原理旁欄思考題：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？請查找資料，對這一觀點作出評析。認同。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，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。15二、生態(tài)工程所遵循的基本原理3.協(xié)調（1）概念在進行生態(tài)工程建設時，需要考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調與適應的問題。（2）理論基礎生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調與平衡（3）實施措施①生物與環(huán)境、生物與生物之間要協(xié)調與適應我國西北地區(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。導致一些地區(qū)種植的防護林成了殘敗的“灰色長城”。16二、生態(tài)工程所遵循的基本原理②需要考慮環(huán)境容納量。如果生物的數量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。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，還有土地沙漠化。17二、生態(tài)工程所遵循的基本原理旁欄思考題：從協(xié)調原理出發(fā)，想一想，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)，你認為應該注意什么問題？我國西部地區(qū)缺雨干旱，土壤較為貧瘠，應該選擇適合當地自然環(huán)境條件的樹種，如沙棘、山杏、刺槐、小葉錦雞兒等；在西北地區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)，應注意考慮環(huán)境容納量，牲畜數量不超過草地的承載力，避免過度放牧，并適當種植牧草。184.整體二、生態(tài)工程所遵循的基本原理整體原理遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,各組分之間要有適當的比例考慮經濟和社會的影響力“綠色”的經濟系統(tǒng)社會-經濟-自然復合系統(tǒng)“生態(tài)”的自然系統(tǒng)“宜居”的社會系統(tǒng)植物動物微生物非生物的因素政策管理科學文化生產成本消費效益19二、生態(tài)工程所遵循的基本原理理論基礎意義實例自生自組織、自我優(yōu)化、自我調節(jié)、自我更新和維持實現系統(tǒng)結構和功能的協(xié)調，形成有序的整體濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復循環(huán)物質循環(huán)通過系統(tǒng)設計實現循環(huán)，使前一環(huán)節(jié)產生的廢物盡可能被后一環(huán)節(jié)利用，減少整個生產環(huán)節(jié)廢物的產生無廢棄物農業(yè)協(xié)調生物與生物、生物與環(huán)境的協(xié)調與適應生物數量不超過環(huán)境承載力，避免系統(tǒng)的失衡和破壞西北地區(qū)不適于種植喬木類的楊樹整體社會、經濟、自然構成的復合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調各種關系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定林業(yè)建設中自然系統(tǒng)與社會、經濟系統(tǒng)的關系問題20①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，導致多數生物死亡——違背了_____原理和_____原理課堂反饋循環(huán)自生循環(huán)整體協(xié)調自生自生協(xié)調自生協(xié)調21三、生態(tài)工程實例進行生態(tài)工程建設時，應當根據當地的實際條件，因地制宜地進行1.農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程（1）問題：人多地少，資源有限（2）對策：建立農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程(3)

實例:北京郊區(qū)的某村以沼氣工程為中心的物質多級循環(huán)利用工程青貯：在玉米等作物沒有完全成熟時，將果穗和秸稈一起收獲切碎，通過厭氧發(fā)酵成為牛羊的青飼料。氨化：利用氨水或氮素化肥處理稻麥秸稈，使之軟化適口，提高其作為飼料的營養(yǎng)價值。22三、生態(tài)工程實例以沼氣工程為中心的物質多級循環(huán)利用工程①作物秸稈用來生產食用菌和飼料②飼料用于喂養(yǎng)畜禽③人、畜糞尿作為原料生產沼氣④沼液用于水產養(yǎng)殖⑤沼渣用于為有機農產品——“無公害蔬菜”施肥和喂養(yǎng)畜禽。⑥畜禽、魚、螺、谷物、飼料等加工品也可到市場上出售問題1.在這一案例中，主要運用了生態(tài)工程的哪些基本原理？23主要原理及對應的內容農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程有效選擇畜、魚等多種生物組成并合理布設________原理自生作物→糧食、秸稈→人、畜食用→糞便殘渣→沼氣池→農田→作物________原理循環(huán)利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的成分，增加了就業(yè)和經濟收入，解決了社會問題________原理整體選擇與本土或適應當地環(huán)境的生物________原理協(xié)調三、生態(tài)工程實例242.濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復工程三、生態(tài)工程實例（1）濕地的價值：被譽為地球的腎，具有蓄洪防旱，調節(jié)區(qū)域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水，為遷飛鳥類和其它動植物提供棲息地，以及為人類提供休閑娛樂場所等功能（2）問題：對濕地排水圍墾引起濕地縮小，導致氣候惡化、地下水位下降、生物多樣性減低、遷飛鳥類絕跡等，此外濕地環(huán)境污染、生物資源過度利用，導致濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化25三、生態(tài)工程實例（3）對策：采用工程學和生態(tài)學措施相結合的方法，如污水

處理、點源和非點源污染控制、土地處理工程，

以及動植物種引進等；還應在濕地周圍建立緩沖帶減少人類干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能26三、生態(tài)工程實例（4）實例：廈門筼(yún)筜(dāng)湖生態(tài)恢復工程污水排放水質惡化魚蝦絕跡散發(fā)臭味整治沿湖及周邊企業(yè)減少重金屬有毒物排放引潮入湖、西水東調增加氧容量增強自凈力清挖淤泥、沿湖修建改善水質、美化景區(qū)27三、生態(tài)工程實例該案例主要原理分析濕主要原理及對應的內容廢水等污染物的處理：

原理根據原濕地物種的分布情況引入動植物：

原理建立緩沖帶，減少人類的干擾、依靠其自然演替等機制恢復其生態(tài)功能：

原理濕地生態(tài)恢復工程循環(huán)協(xié)調自生28三、生態(tài)工程實例3.礦區(qū)放棄地的生態(tài)恢復工程（1）問題①山體、土壤和植被乃至整個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)被破壞②極端惡劣的土地條件，會阻礙植被的生長③規(guī)模巨大的采礦業(yè)，對土地景觀造成巨大的影響，產生嚴重的重金屬污染（2）案例赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復工程。（3）主要措施:①.改良表土；②.種植耐旱的灌木、草和樹；③.合理確定載牧量。29三、生態(tài)工程實例3.礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程主要原理及對應的內容礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程人工進行植被恢復以及植被恢復所必需的土壤微生物群落的重建，運用了________原理。根據當地水分狀況和土壤條件，一開始種植農作物，而是引入當地土著物種，植樹種草______原理通過植樹種草，建立飼料工廠和飼養(yǎng)場，進行肉牛養(yǎng)殖，綜合開發(fā)治理為當地帶來良好的生態(tài)、社會、經濟效益______原理自生協(xié)調整體肉牛糞肥的利用_______原理循環(huán)30四、生態(tài)工程的發(fā)展前景精準農業(yè)（精確農業(yè)）生態(tài)工程在恢復、重建受損生態(tài)環(huán)境方面可發(fā)揮重要作用，大自然也具有強大的生態(tài)恢復能力。不能走“先污染、破壞，后治理”的老路現階段的生態(tài)工程缺乏定量化模型的指導；有些設施缺乏高科技含量，生態(tài)系統(tǒng)的調控尚缺乏及時準確的檢測技術的支持，缺乏理論性指導31四、生態(tài)工程的發(fā)展前景我們面臨的生態(tài)危機是人口數量眾多、環(huán)境與資源破壞，能源短缺等問題結合在一起的并發(fā)癥，解決這些問題，需要重視生態(tài)環(huán)境的保護，更要注重與經濟、社會效益的結合，需要生態(tài)工程發(fā)揮作用黨和政府高度重視生態(tài)文明建設,黨的十九大，首次把美麗中國作為建設社會主義現代化強國的重要目標美麗中國-杭州32例1.“海綿城市”是一種城市生態(tài)工程模式，是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。右圖為“海綿城市”模式圖。實戰(zhàn)演練（1）建設“海綿城市”的一個通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池內不僅安裝了現代化的雨水凈化系統(tǒng)，還種植了許多水生植被輔助凈化，這些植物的引種需遵循

原理。建設“海綿城市”的目的之一是擴大公共產品有效投資，提高新型城鎮(zhèn)化質量，促進人與自然和諧發(fā)展，這體現了

原理。協(xié)調整體33例1“海綿城市”是一種城市生態(tài)工程模式，是指城市能夠像海綿一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。右圖為“海綿城市”模式圖。實戰(zhàn)演練（2）根據生態(tài)工程方面的