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

一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)1．生態(tài)工程概念涉及學(xué)科生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等技術(shù)手段和方法通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善結(jié)果提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧進(jìn)展特點(diǎn)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(shè)(1)目的：遵循自然界物質(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(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步進(jìn)展，從而促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。(2)緣由①傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈(zèng)給我們的自然資本。②為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)進(jìn)展，經(jīng)濟(jì)進(jìn)展必需符合生態(tài)學(xué)規(guī)律，轉(zhuǎn)變“人類能制服自然”的錯(cuò)誤觀念，走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路。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)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)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(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)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用，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(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)。2．物種多樣性原理(1)內(nèi)容：物種繁多而簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵制力穩(wěn)定性，可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。(2)理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的抵制力穩(wěn)定性。(3)實(shí)例①反面：遼寧西部章古臺(tái)地區(qū)的樟子松林，由于沒(méi)有一條昆蟲(chóng)與其天敵相生相克的食物鏈，使得松毛蟲(chóng)肆虐一時(shí)。②正面：由珊瑚蟲(chóng)和某些藻類共生組成的珊瑚礁區(qū)，物種繁多，系統(tǒng)穩(wěn)定。3．協(xié)調(diào)與平衡原理(1)理論基礎(chǔ)：生物與環(huán)境的協(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(shù)量。4．整體性原理(1)理論基礎(chǔ)：自然—社會(huì)—經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)。(如圖)(2)合理應(yīng)用：在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與整體、開(kāi)發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。5．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理(1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)打算功能原理①理論基礎(chǔ)：分布式優(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(guò)轉(zhuǎn)變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。在分布式的結(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)的各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順當(dāng)完成能量、物質(zhì)、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，即“1＋1>2”三、生態(tài)工程實(shí)例1．農(nóng)村綜合進(jìn)展型生態(tài)工程(1)問(wèn)題：資源有限，人多地少，產(chǎn)出不足。(2)對(duì)策：建立農(nóng)村綜合進(jìn)展型生態(tài)工程，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用。(3)遵循的原理：①物質(zhì)循環(huán)再生原理；②整體性原理；③物種多樣性原理；④系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)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(zhì)多級(jí)循環(huán)利用工程。2.小流域綜合治理生態(tài)工程(1)問(wèn)題：河流各級(jí)支流的集水區(qū)域，水土流失嚴(yán)峻。(2)對(duì)策eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(應(yīng)用原理\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(整體性原理,協(xié)調(diào)與平衡原理,工程學(xué)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(guó)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(tǒng)恢復(fù)工程(1)問(wèn)題：土地荒漠化嚴(yán)峻。(2)對(duì)策：森林或草原的植被恢復(fù)、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(xié)調(diào)與平衡原理。(4)案例：“三北”防護(hù)林生態(tài)工程。4．濕地生態(tài)恢復(fù)工程(1)問(wèn)題：人們對(duì)濕地進(jìn)行排水和圍墾，已經(jīng)破壞了地球上80%的濕地資源。(2)對(duì)策①接受工程和生物措施相結(jié)合的方法，使受到干擾的濕地得以恢復(fù)。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(jī)制恢復(fù)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(xié)調(diào)與平衡原理。(4)案例：鄱陽(yáng)湖的生態(tài)恢復(fù)工程。5．礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程(1)問(wèn)題：礦藏開(kāi)采后造成土體、土壤和植被乃至整個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。(2)對(duì)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(fù)工程等。(3)遵循的原理：①協(xié)調(diào)與平衡原理；②整體性原理；③系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理。(4)案例：我國(guó)赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。6．城市環(huán)境生態(tài)工程(1)問(wèn)題：垃圾污染、大氣污染、噪聲污染等。(2)對(duì)策：用生態(tài)工程的方法對(duì)城市環(huán)境進(jìn)行綜合治理。(3)遵循的原理：①物質(zhì)循環(huán)再生原理；②協(xié)調(diào)與平衡原理；③整體性原理。(4)案例：張家港、大連、廈門(mén)等國(guó)家環(huán)境愛(ài)護(hù)模范城市。四、生態(tài)工程進(jìn)展的前景1．“生物圈2號(hào)”生態(tài)工程的試驗(yàn)及啟示(1)設(shè)計(jì)目的：制造一個(gè)人工模擬的生命支持系統(tǒng)，以驗(yàn)證人類在離開(kāi)地球的狀況下，利用人工生態(tài)工程，僅僅依靠太陽(yáng)能，能否維持生存。(2)失敗緣由：溫度失調(diào)，“大氣與海洋”比例與地球相差甚遠(yuǎn)，導(dǎo)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(dòng)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(duì)自然規(guī)律的生疏。盡管科學(xué)技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但人類仍沒(méi)有力量完全模擬出自然生態(tài)系統(tǒng)。2．對(duì)我國(guó)生態(tài)工程進(jìn)展前景的分析與展望(1)生態(tài)工程特點(diǎn)：重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的愛(ài)護(hù)，留意與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的結(jié)合。(2)存在問(wèn)題①難以設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的生態(tài)工程樣板。②設(shè)計(jì)缺乏高科技含量，生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控缺乏準(zhǔn)時(shí)精確?????的監(jiān)測(cè)技術(shù)支持，缺乏理論性指導(dǎo)。一、生態(tài)工程原理閱讀教材P107～113，探討下列問(wèn)題：1．試分析如下實(shí)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(chóng)害——__________________________。(2)草原確定合理載畜量，不能過(guò)度放牧——________________________________。(3)引種考慮適應(yīng)環(huán)境——___________________________________________________。(4)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)，既考慮種樹(shù)又考慮生活問(wèn)題——________________________。提示：(1)物種多樣性原理(2)平衡原理(3)協(xié)調(diào)原理(4)整體性原理2．試比較整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的不同。提示：(1)整體性原理指社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡，例如林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問(wèn)題，即種樹(shù)的同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)收入、糧食、燃料等問(wèn)題。(2)系統(tǒng)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(tǒng)有很高的生產(chǎn)力，具體是指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理，如藻類和珊瑚蟲(chóng)、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻類和真菌等。3．試比較傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)的不同。提示：(1)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)是大量使用化肥、農(nóng)藥、機(jī)械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，不留意生態(tài)環(huán)境的愛(ài)護(hù)，經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。(2)生態(tài)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了原料→產(chǎn)品→原料→產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。二、生態(tài)工程實(shí)例分析教材P116～123生態(tài)工程實(shí)例，摸索討下列問(wèn)題：1．建設(shè)生態(tài)工程的基本過(guò)程是什么？提示：(1)擬定目標(biāo)與實(shí)地調(diào)查：明確生態(tài)工程的類型與預(yù)期效益。設(shè)計(jì)時(shí)必需強(qiáng)調(diào)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)的目標(biāo)。(2)系統(tǒng)分析：依據(jù)擬定的目標(biāo)和收集的詳盡數(shù)據(jù)，接受系統(tǒng)分析的方法，結(jié)合定性爭(zhēng)辯，系統(tǒng)地對(duì)整體特征進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)。系統(tǒng)分析是生態(tài)系統(tǒng)工程可行性分析和決策的基礎(chǔ)和依據(jù)。(3)可行性評(píng)價(jià)與決策：通過(guò)可行性評(píng)價(jià)與決策分析，在達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也達(dá)到最佳的生態(tài)效益，增加復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低生態(tài)系統(tǒng)惡化的風(fēng)險(xiǎn)。(4)技術(shù)設(shè)計(jì)：通過(guò)轉(zhuǎn)變食物鏈的方法，提高系統(tǒng)本身的遷移、轉(zhuǎn)化、再生物質(zhì)和利用能量的力量，充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品以準(zhǔn)時(shí)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(shè)的目的和特點(diǎn)分別是什么？提示：(1)生態(tài)工程建設(shè)的目的：遵循自然界物質(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(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步進(jìn)展。(2)生態(tài)工程的特點(diǎn)：①少消耗；②多效益；③可持續(xù)在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，某縣樂(lè)觀進(jìn)展畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)總量不斷提高的同時(shí)，該縣堅(jiān)持在進(jìn)展中解決環(huán)境問(wèn)題，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用，走出了一條適合本地區(qū)可持續(xù)進(jìn)展的生態(tài)工程之路。請(qǐng)分析圖示并回答問(wèn)題：(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理是________________________________________(至少寫(xiě)2種)。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌從____________________(至少寫(xiě)2種)開(kāi)頭，圖中屬于消費(fèi)者的生物有________________________________________________________________________。(3)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比，該生態(tài)系統(tǒng)更能凈化環(huán)境，其主要緣由是________________________________________________________________________。(4)該生態(tài)系統(tǒng)能提高經(jīng)濟(jì)效益的緣由是________________________________________________________________________________________________________________。(5)依據(jù)該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢(shì)，請(qǐng)你就該生態(tài)系統(tǒng)提出一條合理化建議。________________________________________________________________________。[研析]本題主要以當(dāng)代新型生態(tài)農(nóng)業(yè)為背景，考查生態(tài)工程基本原理的實(shí)際應(yīng)用及識(shí)圖分析力量。具體解題過(guò)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(nóng)業(yè)的“人、蠶、桑樹(shù)、油菜、畜禽”等構(gòu)建的人工生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化及可持續(xù)進(jìn)展。信息c：設(shè)問(wèn)(5)的地理?xiàng)l件“水鄉(xiāng)”。[析]——解讀信息解讀信息a、b：本農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的秸稈等可以循環(huán)往復(fù)再利用，能量可以多級(jí)利用，體現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)再生原理；人、蠶、桑樹(shù)、油菜、畜禽、食用菌等相互協(xié)調(diào)，使畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)進(jìn)展，充分體現(xiàn)了物種多樣性原理及協(xié)調(diào)與平衡原理。解讀信息c：依據(jù)該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢(shì)，在構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)時(shí)，可把未利用的“蠶沙碎屑”投入魚(yú)塘養(yǎng)魚(yú)等。[答]——解題規(guī)范設(shè)問(wèn)(1)：回答涉及的生態(tài)學(xué)原理時(shí)，把“物質(zhì)循環(huán)再生原理”錯(cuò)答為“物質(zhì)能量再循環(huán)原理”。設(shè)問(wèn)(2)：在回答能量流淌的始點(diǎn)時(shí)，忽視了“至少寫(xiě)2種”這個(gè)限制條件，只答桑樹(shù)，而遺漏了油菜也是生產(chǎn)者。設(shè)問(wèn)(5)：忽視了題干一個(gè)重要信息“資源的最大化利用”，將“水鄉(xiāng)”的利用誤答為進(jìn)展養(yǎng)魚(yú)。[答案](1)物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理(2)桑、油菜等生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能蠶、畜禽(3)糞便等“廢棄物”被準(zhǔn)時(shí)利用(4)實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的多級(jí)利用，提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，削減了化肥、農(nóng)藥的使用(降低農(nóng)業(yè)成本投入)(5)蠶沙碎屑用來(lái)養(yǎng)魚(yú)，魚(yú)塘塘泥用來(lái)肥田建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的實(shí)質(zhì)解決人多地少的突出沖突，實(shí)現(xiàn)能量多級(jí)利用，物質(zhì)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(chǎn)出，取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)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(shè)計(jì)的垃圾資源化、無(wú)害化處理的一種方案，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)在此方案實(shí)施的過(guò)程中需要每一位居民的參與，參與的行動(dòng)方式是______________________________。(2)過(guò)程d、e利用的生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的何種成分？。(3)從對(duì)資源的充分利用的角度分析，過(guò)程d、e比過(guò)程c突出的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________(4)城市環(huán)境生態(tài)工程應(yīng)留意三個(gè)方面，首先在城市規(guī)劃和布局方面，要進(jìn)行城市________；其次是推廣“環(huán)境友好技術(shù)”和______________工藝，接受各種手段治理污染；還要建立健全的________進(jìn)行監(jiān)督。[解析]過(guò)程a、b是對(duì)垃圾的分類處理；過(guò)程d、e是利用分解者的分解作用處理有機(jī)廢棄物，此過(guò)程既充分利用了有機(jī)廢棄物中的物質(zhì)和能量，又削減了因燃燒帶來(lái)的污染。城市環(huán)境生態(tài)工程應(yīng)留意的三個(gè)方面是：首先在城市規(guī)劃和布局方面，要進(jìn)行城市生態(tài)分區(qū)；其次是推廣“環(huán)境友好技術(shù)”和低污染清潔生產(chǎn)工藝，接受各種手段治理污染；還要建立健全的法制進(jìn)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(jī)垃圾中的物質(zhì)外，還充分地、分層次地多級(jí)利用了垃圾中的能量，并且削減