生态工程课件（新教材）人教版高中生物选择性必修2.pptx

1、问题探讨 在在20082008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。公园所在地原来主要是普通村落和农田。20022002年招标年招标设计，设计，20052005年开工建设，年开工建设，20082008年建成。公园建设坚持年建成。公园建设坚持“绿色奥运绿色奥运”的理念，的理念，充分利用了原有地貌和植被，采充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水

2、利。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。讨论：讨论：1.1.农田弃耕后，在自然状态下，也可以演替为森林，为什么还要农田弃耕后，在自然状态下，也可以演替为森林，为什么还要人工造林呢？人工造林呢？利用生态工程原理进行人工造林，可以利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期缩短建设周期，在较短时间内，在较短时间内获得生态效益获得生态效益问题探讨 在在20082008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。园是一个重要建设项目。公园所在地原

3、来主要是普通村落和农田。公园所在地原来主要是普通村落和农田。20022002年招标年招标设计，设计，20052005年开工建设，年开工建设，20082008年建成。公园建设坚持年建成。公园建设坚持“绿色奥运绿色奥运”的理念，的理念，充分利用了原有地貌和植被，采充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。讨论：讨论：2.2.为什么要

4、先做森林公园的整体设计再开工呢？为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？建设北京奥林匹克森林公园是建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且建设成本较高建设成本较高，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可合理性与可实施性实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费，提高生态效益提高生态效益。问题探讨

5、 在在20082008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。公园所在地原来主要是普通村落和农田。20022002年招标年招标设计，设计，20052005年开工建设，年开工建设，20082008年建成。公园建设坚持年建成。公园建设坚持“绿色奥运绿色奥运”的理念，的理念，充分利用了原有地貌和植被，采充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利。例如

6、，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。讨论：讨论：3.3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？系统呢？生态工程的建设要生态工程的建设要顺应自然顺应自然，即合乎自然规律。，即合乎自然规律。自然的地貌和植被，是自然的地貌和植被，是自然选择、生物与环境相适应的结果自然选择、生物与环境相适应的结果，充分利，充分利用原有的地貌和植被用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物，并且会减少人力和

7、物力的投入力的投入 以上这样以上这样的生产方式，已经严重影响了人类的的生产方式，已经严重影响了人类的可持可持续发展续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生生态学规律。态学规律。改变改变“人类能征服自然人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新境与经济发展协调问题的一门新学科学科生态工程生态工程应应运而生运而生并迅速发展。并迅速发展。一、生物工程概述一、生物工程概述1.1.概念概念 指指人类应用人类应用_的基本原理和方法，的基本原理和方法，对人工生态系统进行对人工生态系统进行_，或或对已被破坏对已被破坏的生

8、态环境进行了的生态环境进行了_，从而从而_或或_，促进人类促进人类_的系的系统工程技术或综合工艺过程统工程技术或综合工艺过程分析分析、设计和设计和调控调控生态学和系统学等学科生态学和系统学等学科提高生态系统的生产力提高生态系统的生产力修复、重建修复、重建改善生态环境改善生态环境社会和自然环境的和谐发展社会和自然环境的和谐发展（1 1）理论基础：）理论基础：（2 2）手段：）手段：生态学和系统学生态学和系统学（工程学、经济学）（工程学、经济学）等学科等学科的基本原理和方法的基本原理和方法对人工生态系统进行对人工生态系统进行分析分析、设计和设计和调控调控；或或对已被破坏的生态环境进行了对已被破坏的

9、生态环境进行了修复、重建修复、重建2.2.实施原因实施原因 毁林种地毁林种地,围湖造田围湖造田,大量使用化肥、农药等农业生产大量使用化肥、农药等农业生产方式方式,以及工业的迅猛发展以及工业的迅猛发展,正在正在消耗大量的自然资源消耗大量的自然资源。3.3.目的目的 遵循遵循生态学原理生态学原理，充分发挥资源的生产潜力，防止环，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到境污染，达到_和和_的同步发展的同步发展4.4.优点优点经济效益经济效益生态效益生态效益_、_、_少消耗少消耗多效益多效益可持续可持续二、生态工程所遵循的基本原理二、生态工程所遵循的基本原理 生态工程以生态系统的生态工程以生态系统的

10、_、_功能为基础功能为基础,遵循遵循_、_、_、_等生态学基本原理等生态学基本原理自组织自组织自我调节自我调节整体整体循环循环协调协调自生自生1.1.自生自生（1 1）概念：）概念：在生态系统中由在生态系统中由_而产生的而产生的_、_、_、_和和_（2 2）基础：）基础：生态系统的生态系统的结构与功能结构与功能（生态系统的（生态系统的自我调节能力自我调节能力）个体水平个体水平 生物能够进行生物能够进行新陈代谢、再生更新新陈代谢、再生更新等等 系统水平系统水平 生物之间通过各种相互作用（特别是生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系种间关系）进行）进行自组自组织织，实现系统，实现系统结构与功能的

11、协调结构与功能的协调，形成有序的整体，形成有序的整体生物组分生物组分自组织自组织自我优化自我优化自我调节自我调节自我更新自我更新维持维持（3 3）遵循该原理的具体做法）遵循该原理的具体做法有效选择有效选择生物组分并生物组分并合理布设合理布设 *这是系统或工程这是系统或工程能否形成自组织能力的基础能否形成自组织能力的基础；*一般而言，应一般而言，应尽量提高生物多样性程度尽量提高生物多样性程度；要创造要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以，以及它们及它们形成互利共存关系形成互利共存关系的条件的条件如在湿地修复过程中，选择净化能力较强的如在湿地修复过程中，选择净化

12、能力较强的多种水生植物多种水生植物，还要考虑各自的还要考虑各自的生态位差异生态位差异，以及它们的，以及它们的种间关系种间关系。如湿地生态工程中，如湿地生态工程中，移除水体中有害物质移除水体中有害物质、增加水体溶氧量增加水体溶氧量（4 4）实例）实例太阳能水生态修复系统太阳能水生态修复系统以太阳能为以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质思考思考1 1：为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自为什么提高生物多样性程度，有助于生态系统维持自生能力？生能力？思考思考2 2：使物种之间形成互利共存的关系应考虑哪些因素？使物种之间形成互利共存的

13、关系应考虑哪些因素？提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存的关系，构建复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来复合群落，这样即使某个种群消亡，其他种群也能弥补上来 考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系考虑生物之间生态位的差异，以及它们之间的种间关系2.2.循环循环（1 1）概念：）概念：指在生态工程中指在生态工程中_，既保证，既保证_，也保证，也保证_（2 2）基础：）基础：生态系统的生态系统的物质循环物质循环功能功能（3 3）遵循该原理的具体做法：）遵循该原理的具体做法：通过系统设计实现不断循环，通过系统设计实现不

14、断循环，使前一环节产生的使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用废物尽可能地被后一环节利用，减少减少整个生产环节整个生产环节“废物废物”的产生的产生促进物质的迁移与转化促进物质的迁移与转化各环节物质迁移顺畅各环节物质迁移顺畅主要物质或元素的转化率高主要物质或元素的转化率高（4 4）优点：）优点：实现实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染（5 5）实例：）实例：无废弃物农业无废弃物农业人类食品人类食品作物残留作物残留人尿粪人尿粪人人土壤土壤养分吸收养分吸收作物作物沉降物（雨、雪）沉降物（雨、雪）牲畜牲畜牲畜粪便牲畜粪便人类食品人类食品饲料与垫料饲料

15、与垫料“无废弃物农业无废弃物农业”物质循环再生示意图物质循环再生示意图旁栏思考题：旁栏思考题：有人说，过度从土地索取导致土地退化，是有些古文明有人说，过度从土地索取导致土地退化，是有些古文明中断的一个重要原因，我国几千年的农业发展没有出现中断的一个重要原因，我国几千年的农业发展没有出现这一问题，这是中华文明数千年延续不断的条件之一，这一问题，这是中华文明数千年延续不断的条件之一，你认同这一观点吗？你认同这一观点吗？认同；认同；历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，是那里历史上美索不达米亚、小亚细亚等地居民毁林造田，是那里成为了不毛之地，而中华文明在成为了不毛之地，而中华文明在“天人合一

16、天人合一”“”“道法自然道法自然”等等生态智慧和生态智慧和“仁民爱物仁民爱物”“”“民胞物与民胞物与”等生态伦理的指导下，等生态伦理的指导下，生生不息、源远流长；生生不息、源远流长；我国古代先民还依靠我国古代先民还依靠“无废弃物农业无废弃物农业”保证了土壤的费力，保证了土壤的费力，改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了土壤养分如氮、改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用，因此几千年来，土地一直维持磷、钾及微量元素的循环利用，因此几千年来，土地一直维持着生产能力。着生产能力。3.3.协调协调（1 1）概念：）概念：是指在进行生态工程建设时，是指在进行生

17、态工程建设时，_、_的的_也是需要考虑的问题；也是需要考虑的问题；（2 2）遵循该原理的具体做法遵循该原理的具体做法：生物与环境、生物与生物之间要协调与适应生物与环境、生物与生物之间要协调与适应 考虑考虑环境容纳量环境容纳量（3 3）实例：）实例：生物与环境生物与环境生物与生物生物与生物协调与适应协调与适应只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致一些地区种植的防护林成了植杨树，导致一些地区种植的防护林成了“灰色长城灰色长城”；过度放牧导致草场退化过度放牧导致草场退化水体富营养化水体富营养化*生物数量不能超过环境承载力的限生物数

18、量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的度，否则会引起系统的失衡和破坏失衡和破坏旁栏思考题：旁栏思考题：从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，建设，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？你认为应该注意什么问题？我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠，应该选择适合当地我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠，应该选择适合当地自然环境条件的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等；自然环境条件的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等；在西北地区发展畜牧业，应注意考虑环境

19、容纳量，牲畜数量在西北地区发展畜牧业，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。4.4.整体整体（1 1）概念：）概念：系统建设以系统建设以_为指导，不仅考虑为指导，不仅考虑_生态系生态系统的规律统的规律，更要考虑，更要考虑_和和_等系统的影响力；等系统的影响力；（2 2）遵循该原理的具体做法遵循该原理的具体做法：遵从自然生态系统的规律，遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适各组分之间要有适当的比例当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通，不同组分之间应构成有序的结构，通过过改变和优化结构改变和优化结构

20、，达到，达到改善系统改善系统功能的目的；功能的目的；进行生态工程建设时，不仅要考虑进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系自然生态系统统的规律，更要考虑的规律，更要考虑经济经济和和社会社会等系统的影响力等系统的影响力整体观整体观自然自然经济经济社会社会（3 3）实例：）实例：在进行林业建设时，一方面要号召农民种树，另一在进行林业建设时，一方面要号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题（4 4）意义意义：只有应用整体性原理只有应用整体性原理,才能才能统一协调当前与长远、统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护局部与整体、开发建设与环境保

21、护之间的关系之间的关系,保障保障生态系统的生态系统的平衡和稳定平衡和稳定核心词核心词提高生物多样性，创提高生物多样性，创造有益于生物形成互造有益于生物形成互利共存关系的条件利共存关系的条件物质循环物质循环无废弃物无废弃物各组分之间要有适当的各组分之间要有适当的比例，自然（生态）、比例，自然（生态）、经济、社会结合经济、社会结合生物与生物之间、生生物与生物之间、生物与环境之间协调，物与环境之间协调，考虑环境容纳量考虑环境容纳量现学现用：现学现用：现学现用：现学现用：写出下列例子主要涉及到的生态工程原理写出下列例子主要涉及到的生态工程原理沼气池沼气池遵循了遵循了_原理原理在人工林增加植被层次在人工

22、林增加植被层次遵循了遵循了_原理原理“落红不是无情物，化作春泥更护花落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了体现了_原理原理前面造林，后面砍树前面造林，后面砍树违背了违背了_原理原理草原确定载畜量，不能过度放牧草原确定载畜量，不能过度放牧遵循遵循_原理原理湿地破坏湿地破坏违背了违背了_原理原理减少污水排放，治理湖泊减少污水排放，治理湖泊遵循了遵循了_原理原理引入物种时考虑是否适应环境引入物种时考虑是否适应环境遵循遵循_原理原理引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡引入水葫芦泛滥，导致多数生物死亡违背了违背了_原理和原理和_原理原理循环循环自生自生循环循环整体整体协调协调自生自生自生自生协调协调自生自生

23、协调协调桑基鱼塘桑基鱼塘思考讨论分析生态工程分析生态工程所遵循的基本原理和应用所遵循的基本原理和应用1.“1.“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑塘泥培桑”主要遵循了主要遵循了_原理；原理；2.“2.“所选择的生物与生物、生物与环境所选择的生物与生物、生物与环境达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应达到了协调和平衡，例如桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润气候我国南方温暖湿润气候”主要遵循了主要遵循了_原理；原理；3.“3.“在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比陆地与水面的配比”主要遵循了主要遵循了_原理；原理；4.“4.“四大家鱼

24、混养模式，通过合理布设，四大家鱼混养模式，通过合理布设，让各种鱼类都有生存的机会和空间让各种鱼类都有生存的机会和空间”主要遵循了主要遵循了_原理；原理；循环循环协调协调整体整体自生自生讨论：讨论：1.1.尝试尝试画出桑基鱼塘中的食物链画出桑基鱼塘中的食物链2.2.当当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时合算时，当地农民会，当地农民会将蚕沙用作桑树将蚕沙用作桑树的肥料的肥料，而不是而不是喂鱼。由此可以看出，喂鱼。由此可以看出，生态工程建设生态工程建设除了除了要考虑生态学要考虑生态学、工程学、工程学原理，还需要原理，还需要关注什么关注什么？桑树桑树蚕蚕；甘蔗甘蔗人人；甘蔗甘蔗

25、猪猪人人；虽然虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物浮游植物鱼；浮游植物一浮游动物鱼；浮游植物一浮游动物鱼鱼还还需关注经济学原理，需关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展要达到经济效益和生态效益的同步发展三、生态工程的实例和发展前景三、生态工程的实例和发展前景1.1.生态工程生态工程建设的宗旨建设的宗旨：因地制宜因地制宜2.2.生态工程生态工程的发展前景的发展前景：解决环境污染、人口激增、资源破坏、能源短缺解决环境污染、人口激增、资源破坏、能源短缺的的“并发症并发症”，重视环境保护，更注重与经济、社，重视环境保护，更注重与经济

26、、社会效益结合会效益结合3.3.生态工程生态工程的实例的实例：农村综合发展型生态工程农村综合发展型生态工程湿地生态恢复工程湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程农村农村综合发展型生态工程综合发展型生态工程农农村村综综合合发发展展型型生生态态工工程程主要原理及对应的内容主要原理及对应的内容有效选择畜、鱼等多种生物组成并合有效选择畜、鱼等多种生物组成并合理布设理布设 _原理原理作物作物粮食、秸秆粮食、秸秆人、畜食用人、畜食用粪粪便残渣便残渣沼气池沼气池农田农田作物作物 _原理原理利用自然生态系统中的成分，增加了利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，解决了社会问题

27、就业和经济收入，解决了社会问题 _原理原理自生自生循环循环整体整体思考思考1 1：该生态系统有什么特点（优点）：该生态系统有什么特点（优点）实现了物质的多级循环利用，减少了废物排放与环境污染；实现了物质的多级循环利用，减少了废物排放与环境污染；实现了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高；实现了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高；实现了能量的多级利用，大大提高了能力的利用率；实现了能量的多级利用，大大提高了能力的利用率；农村农村综合发展型生态工程综合发展型生态工程农农村村综综合合发发展展型型生生态态工工程程主要原理及对应的内容主要原理及对应的内容有效选择畜、鱼等多种生物组成并合有效选择畜、

28、鱼等多种生物组成并合理布设理布设 _原理原理作物作物粮食、秸秆粮食、秸秆人、畜食用人、畜食用粪粪便残渣便残渣沼气池沼气池农田农田作物作物 _原理原理利用自然生态系统中的成分，增加了利用自然生态系统中的成分，增加了就业和经济收入，解决了社会问题就业和经济收入，解决了社会问题 _原理原理自生自生循环循环整体整体思考思考2 2：该生态系统有值得借鉴的做法：该生态系统有值得借鉴的做法 该工程提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，该工程提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入，促进了经济发展；同时降低了环境污染，增加了农民收入，促进了经济发展；同时降低了环境污染，促进了可持续

29、发展；促进了可持续发展；湿地生态恢复工程湿地生态恢复工程湿湿地地生生态态恢恢复复工工程程主要原理及对应的内容主要原理及对应的内容点源和非点源污染控制；点源和非点源污染控制；建立缓冲带，减少人类干扰，使湿地建立缓冲带，减少人类干扰，使湿地依依靠其自然演替等机制（由简单到复杂）靠其自然演替等机制（由简单到复杂）恢复其生态功能恢复其生态功能_原理原理根据原湿地中物种的分布情况引入动植根据原湿地中物种的分布情况引入动植物物 _原理原理废水处理废水处理（废水资源化）（废水资源化）_原原理理自生自生协调协调循环循环厦门筼筜湖厦门筼筜湖矿区废弃地的生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿矿区区废废弃弃地地的的

30、生生态态恢恢复复工工程程主要原理及对应的内容主要原理及对应的内容人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土人工进行植被恢复以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建壤微生物群落的重建 _原理原理根据当地水分状况和土壤条件，一开始种植根据当地水分状况和土壤条件，一开始种植农作物，而是农作物，而是引入当地土著物种，植树种草引入当地土著物种，植树种草 _原理原理通过植树种草，建立饲料工厂和饲养场，进通过植树种草，建立饲料工厂和饲养场，进行肉牛养殖，综合开发治理为当地带来良好行肉牛养殖，综合开发治理为当地带来良好的生态、社会、经济效益的生态、社会、经济效益 _原理原理肉牛粪肥的利用肉牛粪肥的利用 _原理原理自生自生协调协调整体整体循环循环*恢复矿区最先应该做的是什么？恢复矿区最先应该做的是什么？通过机械方法平整压实土地通过机械方法平整压实土地人工制造表土人工制造表土在人造表土上植树种草在人造表土上植树种草