1、專題5生態工程5.1生態工程的基本原理 桑基魚塘是廣東省珠江三角洲一種獨具地方特色的農業生桑基魚塘是廣東省珠江三角洲一種獨具地方特色的農業生產形式。因其生產上形成良性的循環而出名。產形式。因其生產上形成良性的循環而出名。 “ “桑基魚塘桑基魚塘”的生產方式是：蠶沙（蠶的生產方式是：蠶沙（蠶糞）喂魚，塘泥肥桑，栽桑、養蠶、養魚三糞）喂魚，塘泥肥桑，栽桑、養蠶、養魚三者有機結合，形成桑、蠶、魚、泥互相依者有機結合，形成桑、蠶、魚、泥互相依存、互相促進的良性循環，避免了洼地水澇之弊，營造了十分存、互相促進的良性循環，避免了洼地水澇之弊，營造了十分理想的生態環境，收到了理想的經濟效益，同時減少了環境污

2、理想的生態環境，收到了理想的經濟效益，同時減少了環境污染。染。請思考：請思考：1.“1.“桑基魚塘桑基魚塘”的建設遵循生態工程的哪種原理？的建設遵循生態工程的哪種原理？2.2.該種生產方式都有哪些優點？該種生產方式都有哪些優點？ 1.1.了解生態工程的概念，關注生態工程的建設。了解生態工程的概念，關注生態工程的建設。2.2.簡述生態工程的基本原理，舉例說出各原理的內容。（重點）簡述生態工程的基本原理，舉例說出各原理的內容。（重點）一、關注生態工程建設一、關注生態工程建設1.1.生態工程的含義：應用生態工程的含義：應用_和和_等學科的基本原理等學科的基本原理和方法，通過和方法，通過_、調控和技術

3、組裝，對、調控和技術組裝，對_的生的生態環境進行修復、重建，對態環境進行修復、重建，對_的傳統生產的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的方式進行改善，并提高生態系統的_，從而促進人類社，從而促進人類社會和自然環境的和諧發展。會和自然環境的和諧發展。2.2.目的：防止目的：防止_，達到，達到_和和_的同步的同步發展。發展。生態學生態學系統學系統學系統設計系統設計已被破壞已被破壞造成環境污染和破壞造成環境污染和破壞生產力生產力環境污染環境污染經濟效益經濟效益生態效益生態效益3.3.特點：與傳統的工程相比，生態工程是一類特點：與傳統的工程相比，生態工程是一類_的工程體系。的工程體系。4.4.生態經

4、濟：生態經濟：（1 1）原則：）原則：_。（2 2）特點：一個系統產出的）特點：一個系統產出的_，能夠成為本系統或者另，能夠成為本系統或者另一個系統的一個系統的_，從而實現廢棄物的資源化。，從而實現廢棄物的資源化。（3 3）手段：）手段：_。少消耗、多少消耗、多效益、可持續效益、可持續循環經濟循環經濟污染物污染物生產原料生產原料生態工程生態工程二、生態工程所遵循的基本原理二、生態工程所遵循的基本原理1.1.物質循環再生原理：物質循環再生原理：（1 1）理論基礎：）理論基礎：_。（2 2）意義：可避免）意義：可避免_及其對系統的穩定和發展的及其對系統的穩定和發展的影響。影響。2.2.物種多樣性原

5、理：物種多樣性原理：（1 1）理論基礎：生態系統的抵抗力）理論基礎：生態系統的抵抗力_。（2 2）意義：生物多樣性程度高，可提高系統的）意義：生物多樣性程度高，可提高系統的_。物質循環物質循環環境污染環境污染穩定性穩定性生產力生產力3.3.協調與平衡原理：協調與平衡原理：（1 1）理論基礎：生物與）理論基礎：生物與_的協調與平衡。的協調與平衡。（2 2）意義：可避免系統的）意義：可避免系統的_和破壞。和破壞。4.4.整體性原理：整體性原理：（1 1）理論基礎：）理論基礎：_復合系統。復合系統。（2 2）意義：統一協調各種關系，保障生態系統的）意義：統一協調各種關系，保障生態系統的_和穩和穩定。

6、定。環境環境失衡失衡社會社會經濟經濟自然自然平衡平衡5.5.系統學和工程學原理：系統學和工程學原理：（1 1）系統的結構決定功能原理：）系統的結構決定功能原理：理論基礎：理論基礎：_優于集中式和環式。優于集中式和環式。意義：改善和意義：改善和_系統的結構，從而達到功能改善的效系統的結構，從而達到功能改善的效果。果。（2 2）系統整體性原理：）系統整體性原理：理論基礎：理論基礎：_大于各部分之和的效果，即大于各部分之和的效果，即“1+12”1+12”。意義：能夠保持系統很高的生產力。意義：能夠保持系統很高的生產力。分布式分布式優化優化總體功能總體功能1.1.判斷正誤判斷正誤（1 1）生態農業利用

7、了多學科的技術原理，包括生態學、工程）生態農業利用了多學科的技術原理，包括生態學、工程學等。（學等。（ ）（2 2）“無廢棄物農業無廢棄物農業”遵循的是物種多樣性原理。（遵循的是物種多樣性原理。（ ）【分析】【分析】“無廢棄物農業無廢棄物農業”遵循的是物質循環再生原理。遵循的是物質循環再生原理。（3 3）根據協調與平衡原理，一個生態系統中種群的數量不應）根據協調與平衡原理，一個生態系統中種群的數量不應超過環境容納量。（超過環境容納量。（ ）2.2.問題思考問題思考（1 1）人類進行生態工程建設應遵循的規律和主要目的是什么？）人類進行生態工程建設應遵循的規律和主要目的是什么？提示：提示：遵循自然

8、界物質循環的規律，目的是充分發揮資源的生遵循自然界物質循環的規律，目的是充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益和生態效益的同步發展。產潛力，防止環境污染，達到經濟效益和生態效益的同步發展。（2 2）試舉出系統整體功能大于部分之和的例子。）試舉出系統整體功能大于部分之和的例子。提示：提示：如豆科作物和固氮菌的共生。固氮菌為豆科作物提供氮如豆科作物和固氮菌的共生。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，兩者的共生使豆科素，而豆科作物為其提供能量和其他營養，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分開時，兩者的作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當把它們分

9、開時，兩者的生長都要受到損害。生長都要受到損害。主題一主題一 關注生態工程建設關注生態工程建設1.1.傳統經濟模式所帶來的問題傳統經濟模式所帶來的問題（1 1）結合圖片分析導致）結合圖片分析導致19981998年長江洪水泛濫的主要原因。年長江洪水泛濫的主要原因。提示：提示：根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養和水土根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養和水土保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、保持功能急劇降低，造成大量泥沙淤積河道；中游圍湖造田、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減少。直接原因：直接原因：1998199

10、8年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排年度的罕見降雨。但這也與全球溫室氣體排放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。放量增加而導致的溫度升高、氣候異常有關。（2 2）洪災的發生反映出經濟發展模式存在什么問題？）洪災的發生反映出經濟發展模式存在什么問題？提示：提示：傳統的經濟發展模式不注重生態環境的保護，沒有考慮傳統的經濟發展模式不注重生態環境的保護，沒有考慮生態成本，經濟的發展以巨大的生態環境破壞為代價。生態成本，經濟的發展以巨大的生態環境破壞為代價。2.2.傳統農業的生產模式傳統農業的生產模式石油農業石油農業（1 1）結合實際，舉例說出傳統產業的危機表現有哪些。）結合實際，舉例說出傳統產業

11、的危機表現有哪些。提示：提示：環境污染、生態破壞、大氣污染危害人類生存；酸雨環境污染、生態破壞、大氣污染危害人類生存；酸雨威脅著農、林、漁業和野生生物；大量的化學燃料，導致威脅著農、林、漁業和野生生物；大量的化學燃料，導致“溫溫室效應室效應”；臭氧層破壞；大量的城市垃圾。；臭氧層破壞；大量的城市垃圾。資源耗竭。資源耗竭。生生態環境治理顧此失彼。態環境治理顧此失彼。（2 2）如何理解）如何理解“污染物是放錯地方的資源污染物是放錯地方的資源”這句話？這句話？提示：提示：對環境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術，就對環境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術，就能夠進行回收和循環利用，這樣不但能

12、夠減少環境污染，而且能夠進行回收和循環利用，這樣不但能夠減少環境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養分就可以進行回收再利用。因此說污中的重金屬或氮、磷等養分就可以進行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方而沒有被利用的資源。染物是放錯了地方而沒有被利用的資源。生態工程與傳統農業的比較生態工程與傳統農業的比較生態工程生態工程傳統農業傳統農業基本原理基本原理生態學、工程學等生態學、工程學等工程學工程學調節機制調節機制人為輔助下的自我調節人為輔助下的自我調節人為調控人為調控與環境的關系與環境的關系協

13、調與平衡協調與平衡破壞環境破壞環境主要能源主要能源太陽能太陽能化學燃料化學燃料生物多樣性生物多樣性得到保護得到保護減少減少【特別提醒】【特別提醒】生態經濟的優點是能實現廢棄物的資源化，其生態經濟的優點是能實現廢棄物的資源化，其實質是實現可持續發展。實質是實現可持續發展。生態農業利用了多學科的技術原理包括生態學、工程學等。生態農業利用了多學科的技術原理包括生態學、工程學等。下列關于生態工程的敘述，不正確的是（下列關于生態工程的敘述，不正確的是（ ）A.A.當人類賴以生存的生態系統出現嚴重的問題時，生態工程應當人類賴以生存的生態系統出現嚴重的問題時，生態工程應運而生運而生B.B.生態工程能夠減少環

14、境污染生態工程能夠減少環境污染C.C.生態工程以充分利用環境和資源為前提，生產出更多的產品生態工程以充分利用環境和資源為前提，生產出更多的產品D.D.生態工程力求達到生態效益、經濟效益和社會效益的協調統生態工程力求達到生態效益、經濟效益和社會效益的協調統一一【解題指南】【解題指南】解答本題的關鍵是理解生態經濟，應把握以下幾解答本題的關鍵是理解生態經濟，應把握以下幾個方面：個方面：（1 1）原理是循環經濟原理。）原理是循環經濟原理。（2 2）做法是使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者）做法是使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料。另一個系統的生產原料。（3 3）實現

15、廢棄物的資源化。）實現廢棄物的資源化。【解析】【解析】選選C C。A A選項為生態工程產生的背景，選項為生態工程產生的背景，B B、D D選項為生態選項為生態工程的意義。生態工程要實現的是人與自然的和諧發展，是在工程的意義。生態工程要實現的是人與自然的和諧發展，是在環境效益的基礎上，發展經濟效益，環境效益的基礎上，發展經濟效益，C C項錯誤。項錯誤。主題二主題二 生態工程所遵循的基本原理生態工程所遵循的基本原理1.1.物質循環再生原理物質循環再生原理（1 1）生態系統能量流動和物質循環分別有什么特點？）生態系統能量流動和物質循環分別有什么特點？提示：提示：生態系統能量流動具有單向流動、逐級遞減

16、的特點；物生態系統能量流動具有單向流動、逐級遞減的特點；物質循環具有循環性、全球性的特點。質循環具有循環性、全球性的特點。（2 2）結合我國古代）結合我國古代“無廢棄物農業無廢棄物農業”的物質和能量流動圖，的物質和能量流動圖，分析下列問題：分析下列問題：圖中表示的是一個生態系統嗎？舉例說出圖中的生產者、消圖中表示的是一個生態系統嗎？舉例說出圖中的生產者、消費者和分解者。費者和分解者。提示：提示：這是一個生態系統。生產者是作物，消費者是牛、羊、這是一個生態系統。生產者是作物，消費者是牛、羊、豬等家畜和人，分解者是土壤中的細菌、真菌等微生物。豬等家畜和人，分解者是土壤中的細菌、真菌等微生物。該生態

17、系統是怎樣實現物質的循環利用的？物質是以什么形該生態系統是怎樣實現物質的循環利用的？物質是以什么形式循環的？式循環的？提示：提示：該生態系統的人糞尿、牲畜糞便、作物殘留物都再返回該生態系統的人糞尿、牲畜糞便、作物殘留物都再返回到農田土壤里供生產者利用。物質循環是以元素形式循環的。到農田土壤里供生產者利用。物質循環是以元素形式循環的。2.2.物種多樣性原理物種多樣性原理結合結合“三北防護林三北防護林”中樟子松遭蟲害死亡案例和澳洲大堡礁珊中樟子松遭蟲害死亡案例和澳洲大堡礁珊瑚礁區案例，回答下列問題：瑚礁區案例，回答下列問題：（1 1）為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹毀于一）為什么樟子松林

18、的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹毀于一旦，而珊瑚礁區卻能夠在養分稀少的深海中，保持著很高的生旦，而珊瑚礁區卻能夠在養分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？物多樣性？提示：提示：純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供調，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導致樹林的毀壞。了豐富的食物來源，因而會導致樹林的毀壞。珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用

19、了珊瑚礁生態不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態系統的環境。例如，氮、磷等養分就能夠在該區生物體間充分系統的環境。例如，氮、磷等養分就能夠在該區生物體間充分地循環利用而很少流出系統外。地循環利用而很少流出系統外。（2 2）從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認）從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？你認為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？提示：提示：只有保持生態系統較高的生物多樣性，才能保證生態系只有保持生態系統較高的生物多樣性，才能保證生態系統的穩定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作統的穩定和平衡。生物多樣性的破壞有人

20、為因素，而且往往作用巨大。用巨大。3.3.其他原理其他原理下圖為我國南方水網地區的桑基魚塘，探究以下問題。下圖為我國南方水網地區的桑基魚塘，探究以下問題。（1 1）桑基魚塘的建設主要遵循了什么基本）桑基魚塘的建設主要遵循了什么基本原理？原理？提示：提示：系統學和工程學原理。系統學和工程學原理。（2 2）依據的理論基礎是什么？）依據的理論基礎是什么？提示：提示：系統的結構決定功能原理：生態工程需要考慮系統內部系統的結構決定功能原理：生態工程需要考慮系統內部不同組分之間的結構，通過改善和優化結構，達到功能改善的不同組分之間的結構，通過改善和優化結構，達到功能改善的效果，即要通過改善和優化系統結構改

21、善功能。效果，即要通過改善和優化系統結構改善功能。提醒：提醒：生態工程各生態工程各種原理并非孤立存種原理并非孤立存在，而是相互聯系。在，而是相互聯系。 （3 3）試分析桑基魚塘的物質和能量流動途徑。）試分析桑基魚塘的物質和能量流動途徑。提示：提示：桑基魚塘系統中物質和能量的流動是相互聯系的，能量桑基魚塘系統中物質和能量的流動是相互聯系的，能量的多級利用和物質的循環利用。桑葉用于喂蠶，蠶可以生產蠶的多級利用和物質的循環利用。桑葉用于喂蠶，蠶可以生產蠶絲；桑樹的凋落物和蠶沙（糞）一部分落到魚塘中，作為魚的絲；桑樹的凋落物和蠶沙（糞）一部分落到魚塘中，作為魚的飼料，經過魚塘內的食物鏈過程，可以促進魚

22、的生長，另一方飼料，經過魚塘內的食物鏈過程，可以促進魚的生長，另一方面用于生產沼氣；魚的排泄物及其他未被利用的有機物和底泥面用于生產沼氣；魚的排泄物及其他未被利用的有機物和底泥經過微生物的分解，又可以作為桑樹的有機肥料。經過微生物的分解，又可以作為桑樹的有機肥料。珠江三角洲的農民充分利用自然條件，建立該地特有的農業生珠江三角洲的農民充分利用自然條件，建立該地特有的農業生態系統的良性循環模式：桑基魚塘和蔗基魚塘。下圖為桑基魚態系統的良性循環模式：桑基魚塘和蔗基魚塘。下圖為桑基魚塘和蔗基魚塘模式圖，據圖回答下列問題：塘和蔗基魚塘模式圖，據圖回答下列問題：（1 1）該模式所依據的主要原理是）該模式所

23、依據的主要原理是_，該人工生態系統最基本的生物成分是該人工生態系統最基本的生物成分是_。（2 2）建立這一生態系統的目的是使生產者固定的能量）建立這一生態系統的目的是使生產者固定的能量_；其能量利用率高的原因；其能量利用率高的原因是其在營養結構上具有是其在營養結構上具有_的特點。的特點。（3 3）蠶糞、蔗葉進入魚塘經過）蠶糞、蔗葉進入魚塘經過_的作用，形成了的作用，形成了_，才能被植物利用。，才能被植物利用。（4 4）概括地說，該生態系統功能的維持，取決于它的）概括地說，該生態系統功能的維持，取決于它的_。（5 5）該系統能體現系統學和工程學原理嗎？請簡要說明。）該系統能體現系統學和工程學原理

24、嗎？請簡要說明。_。【解題指南】【解題指南】解答本題需明確以下兩點：解答本題需明確以下兩點：（1 1）桑基魚塘和蔗基魚塘建設主要遵循了系統的結構決定功）桑基魚塘和蔗基魚塘建設主要遵循了系統的結構決定功能的原理。能的原理。（2 2）建立人工生態系統的目的是使生產者固定的能量流向對）建立人工生態系統的目的是使生產者固定的能量流向對人類最有益的部分。人類最有益的部分。【解析】【解析】（1 1）桑基魚塘、蔗基魚塘模式主要遵循的是系統學）桑基魚塘、蔗基魚塘模式主要遵循的是系統學和工程學原理中系統的結構決定功能的原理。在一個生態系統和工程學原理中系統的結構決定功能的原理。在一個生態系統中最基本的要有生產者

25、和分解者，物質循環才能得以順利進行。中最基本的要有生產者和分解者，物質循環才能得以順利進行。（2 2）從圖中可以看出桑基魚塘、蔗基魚塘模式能有效地利用）從圖中可以看出桑基魚塘、蔗基魚塘模式能有效地利用代謝廢物，提高了能量利用率，使更多的能量流向對人類最有代謝廢物，提高了能量利用率，使更多的能量流向對人類最有益的部分。食物鏈越長，消耗的能量越多，所以縮短食物鏈可益的部分。食物鏈越長，消耗的能量越多，所以縮短食物鏈可以提高能量利用率。以提高能量利用率。（3 3）蠶糞、蔗葉所含的有機物不能直接被植物利用，必須通）蠶糞、蔗葉所含的有機物不能直接被植物利用，必須通過分解者分解成無機物才能被吸收和利用。過

26、分解者分解成無機物才能被吸收和利用。（4 4）首先明確生態系統的主要功能是能量流動和物質循環，）首先明確生態系統的主要功能是能量流動和物質循環，故生態系統功能的維持，取決于它的生產者、消費者和分解者故生態系統功能的維持，取決于它的生產者、消費者和分解者之間的物質循環和能量流動在較長的時間內保持動態平衡。之間的物質循環和能量流動在較長的時間內保持動態平衡。（5 5）桑基魚塘和蔗基魚塘模式，一方面將很多單個生產系統）桑基魚塘和蔗基魚塘模式，一方面將很多單個生產系統優化組合，有機地結合在一起（系統的結構決定功能原理），優化組合，有機地結合在一起（系統的結構決定功能原理），另一方面系統的各組分之間要有適當的比例關系（系統整體性另一方面系統的各組分之間要有適當的比例關系（系統整體性原理）。原理）。答案：答案：（1 1）系統的結構決定功能原理生產者、分解者）系統的結構決定功能原理生產者、分解者（2 2）流向對人類最有益的部分食物鏈短，多級利用）流向對人類最有益的部分食物鏈短，多級利用（3 3）分解者無機物）分解者無機物（4 4）生產者、消費者和分解者之間的物質循環和能量流動在）生產者、消費者和分解者之間的物質循環和能量流動在較長的時間內保持動態平衡較長的時間內保持動態平