第一節(jié)生態(tài)工程及其原理第四章

生態(tài)工程學習導航1.簡述生態(tài)工程的概念。2.簡述生態(tài)工程的原理，舉例說出各原理的內容。3.嘗試運用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策。重難點擊生態(tài)工程的基本原理。課堂導入方式一云南，“彩云之南”，我國一個美麗的省份，有豐富的動植物資源，也有眾多水域分布，更是遠近聞名的旅游勝地。但是2009年至2012年，在這片美麗的土地上，卻在承受著巨大的痛苦——旱災。這是天災還是人禍？右圖是相關的圖片。結合這幅圖，同學們思考一下幾個問題：(1)在云南持續(xù)發(fā)生這樣的大旱，原因到底是什么？(2)經濟的發(fā)展帶來社會進步，但是我們的環(huán)境問題卻越來越嚴重，我們到底需要什么樣的經濟發(fā)展的新思路才能避免對環(huán)境的破壞呢？

方式二金字塔農場是一種設想的未來農業(yè)發(fā)展模式(如圖)，由埃里克·埃林森教授和迪克森·戴斯波米爾教授聯(lián)手設計。在農田資源有限的地球，如何滿足日益增長的人口對食物的需求是所有政府必須要面對和解決的問題。金字塔農場正是一個富有創(chuàng)意的解決之道。除了種植水果和蔬菜外，金字塔農場還裝有一個加熱和加壓系統(tǒng)，能夠將污水轉換成水和碳，為機器和照明設備提供能量。金字塔農場實質就是一個一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，這個農場的設計需要遵循什么原理，還有，這樣的金字塔農場有何優(yōu)點，有沒有值得改進的地方，就讓我們通過本節(jié)課來一起了解吧！一、生態(tài)工程的概念內容索引當堂檢測二、生態(tài)工程的基本原理一、生態(tài)工程的概念基礎梳理1.原理和方法：

、

等學科。2.途徑：通過

、

和技術組裝。3.目標：

或

已破壞的生態(tài)環(huán)境，

傳統(tǒng)的生產方式，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力，達到

、

和

同步發(fā)展。系統(tǒng)學生態(tài)學系統(tǒng)設計調控重建修復改善經濟效益社會效益生態(tài)效應問題探究閱讀教材內容，結合下面的材料，回答相關問題。資料1

1998年夏季，長江洪水泛濫，根本原因是長江上游亂砍濫伐森林，水源涵養(yǎng)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、亂占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面積急劇減小。資料2石油農業(yè)大量使用化肥、農藥、機械等，已造成資源破壞和農業(yè)環(huán)境污染，對社會的可持續(xù)發(fā)展造成很大障礙。1.洪災的發(fā)生反映出傳統(tǒng)經濟發(fā)展模式存在什么問題？答案答案傳統(tǒng)的經濟發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮生態(tài)成本，經濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。2.石油農業(yè)為什么難以滿足社會發(fā)展的需求？答案答案石油農業(yè)產生的廢棄物和有害物質的數量龐大，大大削弱了農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產力，并造成日益嚴重的農產品污染和環(huán)境污染等問題。解析生態(tài)工程是指人類應用生態(tài)學、系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設計、調控和技術組裝，修復或重建已破壞的生態(tài)環(huán)境，改善傳統(tǒng)的生產方式，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力，達到經濟效益、生態(tài)效益和社會效益同步發(fā)展的工程體系。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、高效益、可持續(xù)的工程體系。拓展應用1.下列關于生態(tài)工程的敘述中，錯誤的是A.它是無消耗、高效益的工程B.追求經濟與生態(tài)的雙贏C.實現廢物資源化的良性循環(huán)D.實現了能量的多級利用解析答案2.下列關于生態(tài)工程的敘述，不正確的是A.當人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現嚴重的問題時，生態(tài)工程應運而生B.生態(tài)工程能夠減少環(huán)境污染C.生態(tài)工程以充分利用環(huán)境和資源為前提，生產出更多的產品D.生態(tài)工程力求達到生態(tài)效益、經濟效益和社會效益的協(xié)調統(tǒng)一答案問題導析問題導析

(1)生態(tài)工程產生的背景：傳統(tǒng)經濟模式正在毀壞

、

、

和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本。(2)生態(tài)工程的目的：

或

已破壞的生態(tài)環(huán)境，

傳統(tǒng)的生產方式，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力，達到

、

和

同步發(fā)展。(3)生態(tài)工程的特點是

、

、

。答案返回上頁水大氣土壤修復重建改善經濟效益生態(tài)效應社會效益少消耗高效益可持續(xù)一題多變若按照C項所述模式發(fā)展，將會導致什么后果？答案答案會造成生態(tài)環(huán)境失衡、破壞。二、生態(tài)工程的基本原理1.物質循環(huán)再生原理(1)核心：生態(tài)學中的

原理。(2)含義：物質不斷地在各類生態(tài)系統(tǒng)中進行

和

，實現物質的

利用。2.物種多樣性原理(1)核心：生態(tài)學中

與

關系的原理。(2)含義：物種多樣性程度較高的生態(tài)系統(tǒng)

也較高。基礎梳理物質循環(huán)區(qū)域小循環(huán)物種多樣性全球大循環(huán)分層、分級生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性3.協(xié)調與平衡原理(1)核心：生態(tài)學中

的原理。(2)含義：維持生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡，需要考慮

。如果超過

，就會引起系統(tǒng)的

。4.整體性原理(1)核心：

、

和

相統(tǒng)一的原理。(2)含義：生態(tài)工程是一個社會—經濟—自然復合系統(tǒng)，只有

各種關系，才能保障系統(tǒng)的

。環(huán)境承載力環(huán)境承載力生態(tài)學失衡和破壞生物與環(huán)境相適應經濟學系統(tǒng)學平衡與穩(wěn)定統(tǒng)一協(xié)調5.系統(tǒng)學與工程學原理(1)核心：系統(tǒng)學原理的核心是系統(tǒng)學中

的原理，工程學原理的核心是

。(2)含義：當我們進行生態(tài)工程的設計時，要充分考慮

內部

之間的結構，通過優(yōu)化這種結構，達到

功能的目的。系統(tǒng)結構決定功能系統(tǒng)整體性原理人工生態(tài)系統(tǒng)改善系統(tǒng)不同成分問題探究1.物質循環(huán)再生原理分析教材P100圖4－2農作物秸稈多級利用示意圖，總結物質循環(huán)再生的含義。答案物質能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進行區(qū)域小循環(huán)和全球大循環(huán)，循環(huán)往復，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。答案2.物種多樣性原理結合教材P101圖4－4“人工林與天然林”，比較人工林與天然林的區(qū)別。可得出怎樣的啟示？

答案人工林比較干燥的環(huán)境不利于地表植物的生長，生物多樣性程度低下，缺少天敵對害蟲的控制，一旦發(fā)生蟲害，極易造成林木的大面積損害；天然林地表植物種類豐富，物種多樣性程度高，抵御不良環(huán)境能力強。物種多樣性程度較高的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性也較高。答案3.協(xié)調與平衡原理(1)“協(xié)調”與“平衡”原理中，“協(xié)調”主要指：___________________

。“平衡”主要指：

。(2)從協(xié)調與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進行防護林建設時，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？答案①應選擇本地樹種，如沙棘、山杏、刺槐、合歡等。②注意牲畜數量不能超過草地的承載量；減少過度放牧現象；在有條件的地方，人工種植牧草。生物與環(huán)境協(xié)調，強調生物與環(huán)境相適應種群數量與環(huán)境承載力要平衡4.整體性原理(1)分析“社會—經濟—自然”復合系統(tǒng)，思考“整體”主要包括哪些方面？

答案包括社會、經濟、自然三方面。答案(2)進行生態(tài)工程建設時應考慮哪些問題？

答案答案不但應考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮經濟和社會等系統(tǒng)的影響力。答案桑基魚塘系統(tǒng)中物質和能量的流動是相互聯(lián)系的，其中能量是多級利用，物質是循環(huán)利用。答案5.系統(tǒng)學與工程學原理(1)桑基魚塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質和能量交換型生態(tài)工程。試分析桑基魚塘的物質和能量流動途徑。

(2)桑基魚塘的建設主要遵循了什么生態(tài)工程原理？答案系統(tǒng)學與工程學原理。答案(3)你能舉出系統(tǒng)總體功能大于各部分之和的例子嗎？答案豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為固氮菌提供能量和其他營養(yǎng)，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，兩者的生長都要受到影響。答案拓展應用3.判斷正誤(1)在建設高新農業(yè)時，沼氣池的建立遵循物質循環(huán)再生原理(

)(2)根據協(xié)調與平衡原理，一個生態(tài)系統(tǒng)中種群的數量不應超過環(huán)境容納量(

)(3)“總體功能大于各部分之和的效果”是系統(tǒng)的結構決定功能原理(

)(4)在建設生態(tài)工程時，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經濟和社會等系統(tǒng)的影響力(

)答案√√×√4.下圖是“無廢棄物農業(yè)”物質和能量流動圖，該圖所體現的主要生態(tài)工程原理是A.物種多樣性原理

B.整體性原理C.物質循環(huán)再生原理

D.協(xié)調與平衡原理

答案問題導析問題導析

(1)審圖明確“無廢棄物農業(yè)”的特點：該系統(tǒng)對物質進行了

、

，如利用糞便等合成有機肥，減少了對化肥的使用，降低了成本，減輕了對環(huán)境的污染。(2)“無廢棄物農業(yè)”利用的是

。答案返回上頁循環(huán)往復分層分級利用物質循環(huán)再生原理生態(tài)工程的概念生態(tài)工程的基本特點：

、高效益、______

再生原理物種多樣性原理協(xié)調與平衡原理

原理基本原理系統(tǒng)學與工程學原理

原理

原理課堂小結少消耗可持續(xù)物質循環(huán)整體性系統(tǒng)結構決定功能生態(tài)工程及其原理系統(tǒng)整體性當堂檢測1.實現循環(huán)經濟的最重要的手段之一是A.發(fā)展“石油農業(yè)”B.生態(tài)工程C.清除污染物D.禁止產出污染物√23451解析生態(tài)經濟主要是通過實行“循環(huán)經濟”的原則，使一個系統(tǒng)產出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產原料，從而實現廢棄物的資源化，而實現循環(huán)經濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。答案解析2.生態(tài)農業(yè)是一個在生態(tài)上自我維持的農業(yè)生產系統(tǒng)，其特點是在保持和改善系統(tǒng)內的生態(tài)平衡、不對其周圍環(huán)境造成明顯改變的情況下，求得最大生產力和可持續(xù)發(fā)展。下列關于生態(tài)農業(yè)的敘述中，不正確的是A.生態(tài)農業(yè)中食物鏈的營養(yǎng)級之間能量傳遞效率大大提高了B.生態(tài)農業(yè)比傳統(tǒng)農業(yè)的抵抗力穩(wěn)定性高C.生態(tài)農業(yè)設計的指導原則是能量的多級利用和物質的循環(huán)再生D.生態(tài)農業(yè)屬于人工生態(tài)系統(tǒng)，對病蟲害一般采用生物的方法防治√答案23415解析生態(tài)農業(yè)中生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構變復雜了，但食物鏈的營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率不變，A項錯誤。解析234153.下列生態(tài)工程的基本原理中，是1＋1＞2的是A.物種多樣性原理B.系統(tǒng)整體性原理C.協(xié)調與平衡原理D.系統(tǒng)學與工程學原理√答案4.“三北防護林工程”建設中注意了以下兩個問題：(1)考慮到樹種的生態(tài)適應性問題；(2)考慮到樹種多樣性問題。這分別體現了生態(tài)工程的哪些原理A.系統(tǒng)學原理和物種多樣性原理B.協(xié)調與平衡原理和物種多樣性原理C.整體性原理和物種多樣性原理D.物種多樣性原理與整體性原理2341√答案55.珠江三角洲的農民利用自然條件，建立該地特有的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)模式：桑基魚塘和蔗基魚塘。如圖為桑基魚塘和蔗基魚塘模式圖，請據圖回答下列問題：(1)該人工生態(tài)系統(tǒng)最基本的生物成分是________________。

23415生產者、分解者答案解析生態(tài)系統(tǒng)最基本的成分為生產者和分解者，生產者、消費者和分解者之間的物質循環(huán)和能量流動達到動態(tài)平衡是維持生態(tài)系統(tǒng)功能的必要條件。解析(2)建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是使生產者固定的能量_______________________，其能量利用率高的原因是在營養(yǎng)結構上具有__________的特點。(3)蠶糞等進入魚塘經過________的作用，形成了________，被植物利用。流向對人類最有益的部分23415食物鏈短分解者答案無機物(4