2014年高二生物人教版选修三同步课件5.1生态工程的基本原理

退出目录专题5生态工程退出目录5.1生态工程的基本原理退出目录课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.简述生态工程的概念,关注生态工程的建设。2.简述生态工程的原理,举例说出各原理的内容。3.尝试运用生态工程原理,分析生态环境问题及解决对策。重点:生态工程的基本原理。难点:生态工程的系统学和工程学原理。退出目录预习导引一、关注生态工程建设1.生态工程的建设目的:遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。2.生态工程的特点:生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。3.生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。退出目录二、生态工程所遵循的基本原理1.物质循环再生原理:物质能在生态系统中循环往复,分层分级利用。2.物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。3.协调与平衡原理:生态系统的生物数量不能超过环境承载力(环境容纳量)的限度。4.整体性原理:生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响。5.系统学和工程学原理:(1)系统的结构决定功能原理,要通过改善和优化系统结构改善功能;(2)系统整体性原理,系统各组分之间要有适当的比例关系,使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成,并实现总体功能大于各部分之和的效果,即“1+12”。退出目录预习交流“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策,在我国西北地区进行防护林建设时,在一片防护林中种植的植物不是越多越好,而是要有一定限度。1.它遵循生态工程的什么原理?提示:协调与平衡原理。2.生态工程除上述原理外,还有哪些原理?提示:物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、系统学和工程学原理。退出目录课堂合作探究问题导学退出目录一、关注生态工程建设活动与探究1.导致1998年长江洪水泛滥的原因有哪些?应采取哪些措施?提示:根本原因:长江上游乱砍滥伐森林,中游围湖造田、乱占河道;直接原因:1998年的罕见降雨。措施:以生物措施为主,结合工程措施,提高森林覆盖率;“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题?提示:传统的经济发展模式不注重生态环境的保护,没有考虑生态成本,经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。退出目录迁移与应用根据以下材料完成问题。据国家林业局发布的一项调查表明,我国已经成为受荒漠化危害最为严重的国家之一。目前,全国四分之一以上的田地荒漠化,每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元。因此在实施西部大开发过程中,要切实搞好生态环境的保护和建设,大力开展植树种草、治理水土流失、防治沙漠化等活动。(1)从生态因素分析,改善西部地区生态环境必须首先解决的非生物因素是。(2)“退耕还林(还草)”所依据的主要生态工程原理是,其目的是提高生态系统的。(3)保护环境、保持生态系统稳定性的关键是保护森林。近年来,首都北京等地频繁出现了“沙尘暴”,源头主要是黄土高原和内蒙古地区。这说明森林等植被在等方面起重要作用;另外,我国在西北植树造林方面依据生态工程的原理,要注意树种不要过于单一。退出目录解析:本题考查了必修教材内容中决定生物的生态因素之一:非生物因素——水;联系西北地区特定的地理条件得出。还考查了生态工程建设中物种多样性原理的应用,“退耕还林(还草)”提高了物种多样性的同时,植被具有的特殊生态功能:防风固沙、保持水土、涵养水源等功能随之体现,改善了西北气候,进而形成良性循环。答案:(1)水(2)物种多样性原理自动调节能力(3)防风固沙物种多样性退出目录“石油农业”指大量使用化肥、农药和机械的生产方式,因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程,变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高,产出也高,对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用,但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大,大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力,并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。退出目录二、实行可持续发展的必要性和措施活动与探究1.传统农业生产模式有哪些不足?提示:(1)大量使用化肥、农药、机械,不考虑生产成本,不注重生态环境保护,造成资源浪费、破坏和农业环境污染,水域富营养化。(2)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤等资源,经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。2.什么是生态经济?其意义是什么?提示:生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。其意义是:(1)实现自然资源的可持续发展,符合生态学规律。(2)保护了生物多样性,做到了生物与环境,经济发展与生态保护的协调平衡。退出目录迁移与应用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系统工程学的结合B.生态工程追求经济与生态的双赢C.生态工程是无消耗、多效益的工程D.生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展解析:生态工程遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,消除环境污染,达到经济效益和生态效益同步发展,与传统的过程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。答案:C退出目录(1)理解“污染物是放错地方的资源”这句话对环境造成危害的污染物,采用一定的措施和技术,就能够进行回收和循环利用,这样不但能够减少环境污染,而且提高了资源的利用效率,减少了资源的浪费。例如,对废、污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。(2)改进石油农业的生产模式在不同的国家有不同的改进措施。例如,在我国,人多地少,应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括:可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药,多施有机肥,提高作物对水、肥等资源的利用效率,对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用,实现物质的多级利用,等等。一方面要不断提高土地的产出水平;另一方面要减少农业活动对环境的污染,促进社会的可持续发展。退出目录三、生态工程所遵循的基本原理活动与探究1.中国农民几千年来实施的“无废弃物农业”是怎样实现物质循环再生的?提示:通过积极种植能够固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,施用到农田中,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。退出目录2.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐,几十亿株杨树因天牛会毁于一旦?而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中,保持着很高的生物多样性?提示:纯樟子松林、杨树林的生物多样性低,食物链短而单调,缺少松毛虫、天牛的天敌,而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源,因而会导致树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高,食物链复杂,不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位,因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如,氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。退出目录3.在我国西北地区进行防护林建设时,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?提示:(1)沙棘,俗称“酸柳”“酸刺”“黑刺”,沙棘果维生素含量极高,营养保健价值高,有利于增加种植者的收入。沙棘是半干旱黄土高原迅速绿化荒山、保持水土、调节生态平衡和促进农林牧业发展的良好树种。(2)山杏,主要指西伯利亚杏,它抗寒、耐旱,适应性强,是我国北方最普遍的果树之一,是绿化荒山、水土保持、防治风沙的先锋树种。(3)刺槐,属落叶乔木,适应性强,在年降水量200mm左右、年平均气温不低于3℃的地区都能生长。它不仅生长快,且耐盐碱,有涵养水源和保持水土的作用。(4)锦鸡儿(又称拧条),豆科,多年生落叶灌木,根系发达,具根瘤,高1.5~3m;耐干旱和寒冷,喜生沙地或半固定的沙丘上,不怕沙压和风蚀。还包括杜梨、沙枣、合欢、臭椿等。西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题,应该实行草地承包,调动个人的管理积极性,减少过度放牧现象;另外,可以在有条件的地方,人工种植牧草,增加牧草产量。退出目录4.如何理解整体性原理?提示:所谓生态工程的整体性原理是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大的复合系统,三者相互影响而形成的统一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物之间的相互影响,又包括经济和社会等系统的影响力,只有把生态与经济和社会有机地结合起来,才能从根本上达到建设生态工程的目的。5.你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?提示:豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素,而豆科作物为其提供能量和其他营养,两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长;当把它们分开时,两者的生长都要受到损害。退出目录迁移与应用在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树,另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是()。A.系统整体性原理B.整体性原理C.系统结构决定功能原理D.以上都不是解析:生态工程建设时不仅要考虑自然生态系统的规律,还要考虑经济和社会等系统的影响力。答案:B退出目录1.生态工程五大基本原理的比较原理理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题协调与平衡原理生物与环境协调与平衡生态系统的生物数量不能超过环境承载力,可避免系统的失衡与破坏过度放牧整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系,保障系统的协调与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题退出目录续表原理理论基础意义实例系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式改善和优化系统结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理:整体大于部分保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系退出目录2.桑基鱼塘桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡,是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的,能量的流动包含在物质的循环利用过程中,随着食物链的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用:桑叶用于喂蚕,蚕可以生产蚕丝;桑树的凋落物和蚕沙(粪)落到鱼塘中,作为鱼的饲料,经过鱼塘内的食物链过程,可以促进鱼的生长;甘蔗可以榨糖,糖渣用来喂猪,猪的排泄物也进入鱼塘;鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解,又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地,发展了多种经营,为农民创造了多种收入的门路,完全符合“无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图见下图。退出目录桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图退出目录当堂检测退出目录1.“猪—沼—茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,由种植(茶树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态农业模式()。A.是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统B.实现了物质和能量在系统中的多级循环利用C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入解析:生态系统是由无机环境与生物群落共同构成的;物质是可以循环利用的,但能量不能循环利用;该生态系统需要外部投入。答案:C退出目录2.“1+12”是生态工程基本原理中的哪一个?()A.物种多样性原理B.系统整体性原理C.协调与平衡原理D.物质循环再生原理答案:B退出目录3.下列有关生态工程的原理和事例中,错误的是()。选项有关事例相关的生态工程原理A无废弃物农业遵循物质循环再生原理B在人工林中增加植被的层次遵循物种多样性原理C无锡太湖水体富营养化引起大