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1、成才之路成才之路 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3 生态工程生态工程专题五专题五第二节生态工程的实例和发展前第二节生态工程的实例和发展前景景专题五专题五目目 标标 定定 位位1预预 习习 导导 学学2要要 点点 精精 析析3思思 维维 升升 华华4知知 识识 构构 建建5课课 时时 作作 业业7应应 用用 探探 究究6目目 标标 定定 位位1举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程原理。(重点)2评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。3尝试设计简单的生态工程。(难点)预预 习习 导导 学学一
2、、生态工程的实例1农村综合发展型生态工程问题：怎样用有限资源，取得_、_、_效益全面提高？对策：建立农村综合发展型生态工程。案例：北京郊区窦店村的以_为中心的物质多级循环利用工程。经济经济社会社会生态生态沼气工程沼气工程2小流域综合治理生态工程问题：小流域(河流各级支流的集水区域)水土流失比较严重。对策：应用生态工程的整体原理、_原理，及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制_。案例：甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式。协调与平衡协调与平衡土壤侵蚀土壤侵蚀3大区域生态系统恢复工程问题：荒漠化(原因：_、过度放牧、_、不合理利用水资源)。对策：实施了一系列
3、森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程等。案例：_工程、_工程、_工程等。过度开采过度开采盲目开垦盲目开垦退耕还林还草退耕还林还草防沙治沙防沙治沙“三北三北”防护林防护林4湿地生态恢复工程问题：地球80%的湿地资源遭破坏。对策：采用工程和生物措施相结合，如废水处理、_污染控制、土地处理工程，植物物种的引进种植及建立缓冲带等，使受干扰的湿地得以恢复。案例：鄱阳湖生态恢复工程。点源和非点源点源和非点源 5矿区废弃地的生态恢复工程问题：矿区土体、土壤和植被乃至整个地区生态系统的破坏。对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等，关键是_及其所必需的_的重建。案例：赤
4、峰市元宝山矿区生态恢复工程。植被恢复植被恢复土壤微生物群落土壤微生物群落6城市环境生态工程问题：城市严重的环境污染，如过量垃圾、煤不完全燃烧、汽车尾气、噪音等。对策：进行城市_；推广“_技术”和低污染清洁生产工艺，减少污染产出；治理污染，_利用；建立监督法制。案例：加强绿地建设；采用水生植物、湿地生态净化工程；采用_净化污水；垃圾分类处理；树立_典范。生态分区生态分区环境友好环境友好废弃物的资源化废弃物的资源化浮床生态工艺法浮床生态工艺法城市环境建设城市环境建设人工模拟生命支持人工模拟生命支持无价之宝无价之宝经济、社会效益经济、社会效益定量化模型定量化模型思维激活1试分析导致我国北方沙尘暴日益
5、严重的原因有哪些？2矿区废弃地的生态恢复工程案例中为什么不种植农作物？答案1降水稀少导致表层土壤干燥、疏松；人类的毁林毁草开荒、过度放牧等破坏活动导致植被破坏、土地荒漠化严重；城市建设中工地裸露导致扬沙浮尘。2矿区废弃地恢复植被的措施是植树和种草，不是种植农作物，原因是矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长。要要 点点 精精 析析一、生态工程的实例1生态工程实例分析实例实例问题问题原理原理对策对策案例案例农村综合发农村综合发展型生态工展型生态工程程实现物质的多级循环利实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件用，在资源有限的条件下有较多的产出，以解下有较多的产出，以解决人多地少的矛盾决人多地少的矛
6、盾物质循环再生原理、物质循环再生原理、整体性原理、物种整体性原理、物种多样性原理多样性原理建立综合型建立综合型发展生态工发展生态工程程窦店村以沼窦店村以沼气为中心的气为中心的生态工程生态工程小流域综合小流域综合治理生态工治理生态工程程小流域的水土流失小流域的水土流失整体性原理、协调整体性原理、协调与平衡原理、工程与平衡原理、工程学原理学原理运用多种原运用多种原理，应用多理，应用多种措施综合种措施综合治理治理甘肃陇南县甘肃陇南县“九子登科九子登科”模式模式实例实例问题问题原理原理对策对策案例案例大区域生态大区域生态系统恢复工系统恢复工程程土地荒漠化土地荒漠化整体性原理、整体性原理、协调与平衡原协
7、调与平衡原理理退耕还林还草、退耕还林还草、植树造林等植树造林等“三北三北”防护林、防护林、退耕还草还林工退耕还草还林工程程湿地生态恢湿地生态恢复工程复工程湿地缩小和破坏湿地缩小和破坏整体性原理、整体性原理、协调与平衡原协调与平衡原理理控制污染、退控制污染、退田还湖田还湖江西鄱阳湖湿地江西鄱阳湖湿地生态恢复工程生态恢复工程矿区废弃地矿区废弃地的生态恢复的生态恢复工程工程矿区生态环境的矿区生态环境的破坏破坏系统学和工程系统学和工程学原理学原理修复土地、恢修复土地、恢复植被复植被赤峰市元宝山矿赤峰市元宝山矿区生态恢复工程区生态恢复工程实例实例问题问题原理原理对策对策案例案例城市环境城市环境生态工程生
8、态工程环境污染环境污染整体性原整体性原理、协调理、协调与平衡原与平衡原理等理等城市绿化、污水城市绿化、污水净化、废物处理、净化、废物处理、合理布局等合理布局等污水及垃圾处污水及垃圾处理、城市绿化理、城市绿化2.生态工程实例中的某些问题解读(1)北京窦店村综合发展生态工程的特点该生态系统主要应用了物质循环再生、整体性、物种多样性原理等，以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各行业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济的发展，同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。(2)小流域综合治理生态工程小流域综合治理中“综合”的表现一改以前的单纯造林和减水、减沙等工程模式，同时考虑到生态效益和经济效
9、益，如不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态功效，还考虑如何提高人们的生活水平，栽种经济作物、薪柴林等。根据不同的地形采取不同的措施的原因分析。地形地形条件条件措施措施山顶山顶土壤条件、气候条件恶劣，不土壤条件、气候条件恶劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本宜蓄水，交通不便，改造成本高高适宜封山，依靠自然恢复力来恢复植被适宜封山，依靠自然恢复力来恢复植被山腰荒地山腰荒地水分条件较好，仍不适宜种植水分条件较好，仍不适宜种植农作物农作物可自然恢复，也可以人为种植适宜的林木、可自然恢复，也可以人为种植适宜的林木、草或果树等，加快植被恢复，降低土壤侵蚀，草或果树等，加快植被恢复，降
10、低土壤侵蚀，又能创造一定经济效益又能创造一定经济效益山脚坡地山脚坡地土壤、水分条件良好，交通也土壤、水分条件良好，交通也比较方便，土地生产力高比较方便，土地生产力高适宜种植农作物解决人们的粮食和收入等问适宜种植农作物解决人们的粮食和收入等问题，坡地要修建梯田种植，减少水土流失题，坡地要修建梯田种植，减少水土流失沟底沟底建设堤坝，它可以蓄水和淤积土地，还能减建设堤坝，它可以蓄水和淤积土地，还能减少山体的崩塌和滑坡少山体的崩塌和滑坡知识贴士：小流域综合治理生态工程主要应用了整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理等。(3)“三北”防护林工程建设中应当注意的问题首先应考虑树种的生态适应性问题，种植适宜
11、的品种，宜林则林、宜灌则灌、宜草则草。其次要考虑树种的多样性，保护防护林体系的稳定性。最后不同地区应根据当地情况采取不同策略，如恶劣的地区应该结合自然恢复力。城市生态工程a含义：城市是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的人工生态系统，对城市治理要把整个城市作为一个巨大的生态系统来考虑。b与自然生态系统相比，具以下特点：.城市生态系统是人类起主导作用的生态系统。城市中的一切设施是人制造的，人类活动对城市生态系统的发展起着重要的支配作用。与自然生态系统相比，城市生态系统中生产者绿色植物的量很少；消费者主要是人类，而不是野生动物；分解者微生物的活动受到抑制，分解功能不强。.自然生态系统在物质上基本
12、可以自给自足，城市生态系统则不同。城市生态系统是物质和能量的流通量大、运转快、高度开放的生态系统。需要不断地输入粮食、能源等，同时会把大量废弃物排放到自然生态系统中，这种高度的开放性又导致它对其他生态系统具有高度的依赖性，同时会对其他生态系统产生强烈的干扰。.城市生态系统中自然系统的自我调节能力弱，容易出现环境污染等问题，城市生态系统的营养结构简单，对环境污染的自动净化能力远远不如自然生态系统，城市的环境污染有大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染等。(1)若考虑鱼池生态系统，该生态系统中非生物的物质和能量主要包括_等。从生态系统类型上划分，该生态系统属于_生态系统。(2)若考虑森林生态系
13、统，该生态系统的主要特点之一是_能够长期处于较稳定的状态。(3)生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在分析调查当地农业生产实际情况的基础上，设计了一个良性循环的农业生态系统。假若你是该小组的成员，你认为这个设计应包括哪些方面的内容？解析(1)在鱼池生态系统中，非生物的物质和能量主要包括阳光、热能、空气、水分和无机盐。由图可以分析该生态系统中既有森林，又有鱼池，是一个水域和陆地的自然过渡形态，属于湿地生态系统。(2)森林生态系统，由于其生物的多样性，易形成复杂的营养关系，所以其种群密度和群落结构能够长期处于稳定状态。(3)若建立一个良性循环的农业生态系统，应从以下几个方面
14、考虑：一生态系统各组成成分齐全；二是食物链合理；三是能量多级利用，物质可循环再生等。答案(1)阳光、热能、空气、水分和无机盐湿地(2)种群的密度和群落的结构及功能(3)研究设计合理的食物链组成或合理巧接食物链；实现生态系统中能量的多级利用；实现生态系统中物质循环再生或实现可持续发展或“原料产品原料产品”；设计合理的生态系统营养结构或物质循环和能量流动，提高抵抗力稳定性；提高整个系统的总体功能和综合效益；绘制出生态系统的结构模式图；写出设计报告。答案C解析植树造林，保护环境。森林可涵养水源，调节当地气候，可以防风固沙，防止荒漠化，树木进行光合作用，消耗CO2，制造O2，维持大气中的碳氧平衡。提供
15、木材与环境保护无关，是经济效益。二、生态工程发展的前景分析和展望1“生物圈2号”生态工程实验及启示(1)问题的提出：人们憧憬着找到地球外的“诺亚方舟”。“生物圈2号”就是为了制造一个人工模拟的生命保障系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。(2)设计：它是一座微型人工生态循环系统。其地上部分为立体钢架结构，配有双层玻璃窗，底部以厚水泥完全与外界隔离。内部主要由7种模拟生态群落区和两个大气扩张室组成。生态群落包括5个野生物生物群落和2个人工生物群落，约有生物4000种。物质循环途径如下图：(3)实验结果：“生物圈2号”的物质循环途径是农田区的作物秸秆作
16、为附近动物饲养场的饲料，产出的肉、蛋、奶以及作物产品供应人类。死亡植株及动物与人的排泄物经分解者进行分解，然后，返还到农田中给植物提供营养。生活废水经处理后进行循环利用。氧气由植物光合作用提供，呼吸产生的二氧化碳由植物吸收。经过四年的试验，最终失败。(4)失败的原因：温度失调以及大气和海洋比例与地球相差甚远，土壤呼吸释放的二氧化碳超过了植物和海洋的固定能力，导致空气中二氧化碳增多，氧气减少，不足以维持人及动物的生存。(5)给人的启示：自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝，尽管科技发达，但是人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统。我们应当珍惜拥有的一切，爱护地球上的环境。2我国生态工程发展前
17、景的分析与展望(1)西方国家生态工程的特点：除了治理环境污染外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。总体看来，应用范围小，但是并不太强调经济效益。(2)我国生态工程的特点：既重视对生态环境的保护，又注重与经济、社会效益的结合。(3)我国生态工程存在的问题及发展前景：目前的问题主要有缺乏定量化模型的指导，设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。但是由于我国政府的重视，在实践中已得到了广泛的应用。随着我国社会、经济的发展，以及可持续发展战略的实施，我国的生态工程一定会有更为广阔
18、的发展空间。3中国与西方国家生态工程建设的区别国家国家项目项目中国中国西方国家西方国家目标或思想目标或思想“整体、协调、再生、循环整体、协调、再生、循环”“”“天天人合一人合一”治理环境污染治理环境污染重点重点生态环境与经济、社会效益结合生态环境与经济、社会效益结合集中于对破坏的生态系统集中于对破坏的生态系统(特特别是矿区废弃地及田地别是矿区废弃地及田地)的生的生态恢复态恢复背景条件背景条件人多地少，人均土地、水资源占有人多地少，人均土地、水资源占有量较少量较少经济发展水平高，人均土地、经济发展水平高，人均土地、水资源占有量较多水资源占有量较多缺点缺点缺乏定量化模型指导，难以设计出缺乏定量化模
19、型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板标准化、易操作的生态工程样板应用范围小，不重视经济效益应用范围小，不重视经济效益解析解答本题时注意理解掌握我国生态工程与西方国家生态工程的区别及各自的优缺点。发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同。西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复；我国的生态工程走有中国特色的道路，不但重视对生态环境的保护，更注重与经济、社会效益的结合。总体来看，发达国家的生态工程的应用范围比我国小，也不那么强调经济效益，不过，目前我国的生态工程难以像西方那样，设计出标准化、易操
20、作的生态工程样板。答案D答案A解析“生物圈2号”是模拟地球生态系统、全封闭的人工生态循环系统，在物质上与外界完全隔绝，但能量需要依靠外界的太阳光。其目的是验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。思思 维维 升升 华华一、“九子登科”措施的具体意义1山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被；2山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；3坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件；4地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂；5荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建
21、设薪柴林；6山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展；7沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张；8见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度；9秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。二、生态农业1生态农业的概念生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜的规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。2生态农业的基本原理生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一
22、条基本原理。而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主要渠道，因此食物链既是一条能量转换链，又是一条物质传递链，从经济上看还是一条增值链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物之间的相互依存关系，使生态系统中的物质和能量被分层次地充分利用，使生产一种产品时产生的有机废物成为生产另一种产品的投入，也就是实行无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。既充分有效利用机械设备、化肥、农药，又减少环境污染。3生态农业的特点生态农业可以实现对物质和能量的多级利用，减少对能源和资源的消耗，减少环境污染。具体优点突出表现在：(1)减少化肥使用量，降低农业投入。(2)收
23、获多种产品，增加经济效益。(3)净化环境，降低人和家畜的发病率。4生态农业的设计主要从空间、时间和食物链等几方面去考虑，我们仅从空间方面做简单介绍。空间方面包括“平面空间”和“垂直空间”。“平面空间”：在一定的区域内，确定各种农作物的种类和各种农业产业所占的比例及分布区域，是比较宏观的，即农业区规划或农业规划布局。“垂直空间”：利用生态学的原理，将不同的种群科学地组合成复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。可以微观地解决一个比较小的范围内的生态组合，例如一片稻田、一个庭院、一座小山、一个池塘等。在一片农田中应该从地上和地下两个方面科学搭配。地上部分包括不同作物在不同层次空间上茎
24、、叶的配置，以最大限度地利用光、热、水、气等自然资源。地下部分是要使不同农作物的根系分布在不同的土层中，以便更好地利用土壤中的矿质元素。我国南方的桑基鱼塘就是人工建立的高产、稳产的生态农业系统。知知 识识 构构 建建应应 用用 探探 究究(1)氧化塘实现净化污水的原理是主要利用细菌和藻类的_关系来分解有机污染物。图中A、B分别代表的物质是_、_。(2)随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它们的异化作用类型的变化是_。(3)由图示看，氧化塘净化污水的途径有_和_。解析由图可知，细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物为藻类生长提供二氧化碳、矿质养料等，藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气和养料。不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响，水中溶氧量随水深度的增加而减少，其中生存的生物类群也会因此而变化。答案(1)共生(或种间互助)氧气和养料二氧化碳、矿质养料等(2)需氧型、兼性厌氧型、厌氧型(3)物理沉降生物分解
