《-现代生物科技专题》《生态工程及其原理》复习课件-新版.ppt

1、 1生态工程建设的根本目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环 境污染，达到生态效益、经济效益以及社会效益的同步发展。2运用生态工程可对遭到破坏的生态环境进行修复和重建。3生态工程的基本原理有物种共生 原理、生态位原理、食物链原理、物种多样性原理。4生态工程的依据：生态学和工程学的基本原理。通过“加环”的方法在食物链（网）中增加一些环节，充分利用尚未利用的物质和能量，发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。生态工程的建设生态工程的建设1研究能量流动的意义(1)帮助人们科学规划、设计 ，使能量得到 的利用。(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地

2、流向 的部分。人工生态系统 最有效 对人类最有益 能量流动物质循环信息传递特点 ，。循环运动，反复利用往往是 的范围生态系统中各营养级生物圈生物之间，生物与环境之间地位生态系统的 。生态系统的基础决定能量流动和物质循环的方向和状态联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体2信息传递、能量流动和物质循环的比较如下单向流动逐级递减双向 动力 3人口增长对环境影响的模型1、生态工程的概念 我国生态工程建设有着悠久的历史，在古代就有许多符合现代生态学原理的朴素自发的生态工程。下面是桑基鱼塘模式，据图填写下表，明确生态系统的概念、对象、作用及根本目的。科目生态工程概念是指应用生态系统中 与 原

3、理、原则，结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被 的生产工艺系统对象生态工程可以是人工设计和人为参与调控的一个群落、一个生态系统或一个更为宏观的地域性的生态空间作用生态工程提供了既保护 ，又解决难以处理的 问题的途径物种共生 物质循环再生 结构与功能相协调 分层多级利用 自然环境 环境污染 根本目标在促进自然界 的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治 ，达到 与 的同步发展现状20世纪末世界人口突破了60亿，随着现代工农业生产的发展，人类活动遍布地球每个角落，原始生态系统丧失殆尽，全球环境危机不断激化。为减缓和防止自然生态系统的退化，人们希望通过生态工程建设，寻求解决环境危机的对策，修复或

4、重建受损的生态系统特征 具有 、的特征环境污染 生态效益 良性循环 经济效益 低耗能 多效益 可持续【归纳提炼】例1下列关于生态工程的叙述中，错误的是()A生态工程是生态学与工程学的结合B生态工程追求经济与生态效益的双赢C生态工程是无消耗、多效益的工程D依据的原理是物种共生和物质循环再生精讲精析生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则，其根本目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展。它不同于一般的传统工程，具有低消耗、多效益、可持续的特征。答案C生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理生

5、态工程的原理 被誉为“世间少有美景，良性循环典范”的桑基鱼塘模式体现了现代生态工程的基本思想，综合教材完善图解，分析生态工程原理的内涵。1物种多样性原理 自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括互利共生、竞争等多种关系。在功能正常的生态系统中，这种关系构成了生态系统的 和 。自我调节反馈机制 2协调与平衡原理 生态系统中各种生物都占有一定的生态位。例如，生活在林冠层的鸟类与生活在在林下层的鸟类，占据不同的 ，摄取不同的食物。在生态工程中，合理利用生态位原理，可以构建一个具有 、的稳定而高效的生态系统空间多层次多种群3食物链原理 自然

6、界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要的作用，是实现生态系统中 、和 的基础，也是生态工程所利用的物种共生与案例的基础。生态系统内物种间的 是生态工程设计的重要因素。物质循环能量流动信息传递食物关系4物种多样性原理 生态系统中生物 ，生态系统就越稳定。例如，在农业生态工程中，增加生态系统中食物链的长度或在人工林中增加植被层次，丰富物种多样性，使营养结构更为复杂，可实现对资源充分利用并增加系统稳定性的目的。多样性越高(2)由以上归纳分析可知：生态工程主要由 、和 构成。生态工程构建和运动的主要依据是 。这些生态学原理主要包括 、等。(1)以上为生态学原理，另外生态工程原理还有：原理、原理、原

7、理等。物质循环再生 整体性 协调与平衡 生物种群 生物群落生态系统 生态学原理物种共生 生态位 食物链 物种多样性 生态工程的设计生态工程的设计 生态工程设计的两种方法。结合教材，完善下表，探讨生态工程设计的方法，回答下面的问题。设计方法具体内容事例 连接平行的原本不相连接的种类，形成 网络，提高效率，促进 。稻田养鱼生态工程：在人有意识的调控下，将一些鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，促进物质循环和能量流动食物链(网)的“相接”互利共生 物质的良性循环食物链(网)的“加环”在食物链(网)中增加 ，以充分利用 的那部分物质和能量，促使物流和能流的路径畅通，发挥生产潜力，提高生态和

8、经济效益用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残渣培养食用菌，食用菌的残渣再养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等一些环节 原先尚未利用(1)在生态工程的整体结构中，要考虑物质循环、能量流动、以及自然界中多种生态因子对生物的综合作用，加强对系统的 ，减少系统内生态因子的 ，增强相互促进，使系统处于最佳的运行状态。(2)“相接”与“加环”的区别有两点：“相接”是把 形成互利共生的新网络。信息传递调控能力 相互拮抗 原本不相连接的平行种类如稻和鱼本无连接关系，但在稻田里放养鱼类后，就建立了一个互利共生的联系，“加环”也有“相接”，但不是连接平行种类，而是以 而建立联系的。“相接”形成的是“”的结果，

9、“加环”却是促进 。“加环”常见的模式是通过增加 来添加，它没有增加或延长食物链，却使物质得到了充分的利用。充分利用尚未利用的那部互利共生 尚未利用的能量流向了特定的对象分解者 那部分物质和能量 下图是生物氧化塘的作用示意图，完善此图回答相关问题：生物之间的协同作用应用生物氧化塘1生物氧化塘的表层(好氧层)的主要生物是 ，主要是降解污水中的 和无机盐(如 、等)，位于下层(兼性层)的生物主要有 、等原核生物，与酵母菌相比，其主要特点是 。位于底层(厌氧层)的主要生物有 、等。藻类 小分子有机物 N P 无色杆菌 假单孢菌 芽孢杆菌 无核膜、无核仁 硫酸还原细菌 甲烷细菌 2生物氧化塘内的转化过

10、程实际上是一个连续处理污水的 过程：藻类进行光合作用产生的 和空气中的 ，有利于 降解污水中的有机物；兼性菌和厌氧菌通过好氧或厌氧反应也分解污水中的有机物；各种菌分解过程中产生的 等无机物又能被 等充分利用。生物循环氧气 氧气 好氧菌 CO2 藻类 3在进行各项生态工程建设时，通过模拟自然生态系统，可以促进生态工程内 和 ，从而更好地 环境。4生物氧化塘处理污水，应用的生物学原理是 原理和 原理。物质的良性循环 能量的高效利用 保护 物种共生 物种多样性 项目内容分层好氧层：藻类和好氧菌、浮游动物等兼性层：无色杆菌、假单孢菌、芽孢杆菌等厌氧层：厌氧菌作用1.有机物的分解：由好氧菌、兼性菌和厌氧

11、菌来完成2.光合作用：藻类和水生植物完成3.藻类细胞的消除：由各种动物进行池塘污水处理工程分析项目内容实质藻类、细菌共生的生态系统O2来源一部分来自空气，很大一部分来源于藻类光合作用优点投资少、设备简易、操作容易缺点占用的土地面积大 生态学中物种共生原理与种间关系中互利共生的区别？提示：（1）物种共生原理是生态学基本原理之一，它是指自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系。(2)互利共生是生物种间关系的一种类型。它是指两种生物共同生活在一起，相互依赖，彼此有利；如果分开，则双方或一方不能独立生活。共生生物之间数量上呈现

12、同步性变化即“同生共死”。例2 江苏某县地处水乡，畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。在生产总量不断扩张的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的最大化利用。请分析该县农业生态系统结构（部分）示意图，回答问题：(1)该农业生态系统的能量流动从 开始，图中属于消费者的生物有 。(2)该农业生态系统为何能提高经济效益？_。(3)从生态系统的稳定性看，该农业生态系统比简单的农田生态系统不易发生虫害的原因是 ，请说出两种根据生物学原理防治害虫的方法：。精讲精析(1)生态系统的能量输入是指由生产者固定太阳能开始，例如桑等农作物；直接或间接以生产者为食的是消费者，如蚕、畜、禽

13、。(2)投入减少，通过物质循环利用，使产量提高。(3)该生态系统生物群落结构相对复杂，从而使抵抗力稳定性增强，自我调节能力提高。利用生物的种内关系或种间关系来诱杀害虫，如利用捕食关系引入天敌，利用性引诱剂防治害虫等。答案(1)桑等生产者固定太阳能蚕、禽、畜(2)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业投入)(3)抵抗力稳定性较高(营养结构较复杂，自我调节能力较强)天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物例3 池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象。研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题：(1)与自然池塘相

14、比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性_。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为_。(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有_。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的_，有效减少水体中的N、P等含量。(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有 、_。(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为 。(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可通过_、_进行调控。

15、精讲精析 (1)人工养殖池塘生态系统物种数量少，恢复力稳定性高。水体受污染后生物死亡导致微生物数量增加，促进水体溶氧量下降，导致鱼类死亡，又进一步促进环境恶化，说明调节过程中，最初的变化经调节后变化更大，从而说明该调节方式为正反馈调节。(2)由图示可知，该生态系统与传统养殖池塘相比，新增加的是生态塘和潜流湿地的工程设施。栽植水生植物或放养滤食动物，可促进对N、P的利用，从而达到水体自我净化的目的。(3)前一池塘的上层水流入后一池塘底部，使得水层充分与植物和动物接触，从而增加水的溶氧量和提高饵料利用率。(4)人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，这样后面池塘的N、P含量越来越高，易引起水体富营养化，不利于植物、动物生存。(5)该养殖系统经过各个养殖塘后的水体中含有大量的N、P，因此可通过排出部分水，再补充其他水进行调节，还可通过水泵控制水的流量大小进行调节。答案(1)高正反馈(2)生态塘和潜流湿地净化作用(3)增加水的溶氧量提高饵料的利用率(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高(5)补水和排水水泵控制水的流量退出课堂小结生态工程概念原理：物种共生原理和物质循环再生原理目的：分层多级利用原则：结构与功能相协调原则特征原理物种共生原理生态位原理食物链原理物种多样性原理低耗能、多效益、可持续的特征