第3節(jié)

生態(tài)工程一

生態(tài)工程的基本原理學習目標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(nèi)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。溫故知新1、什么是生態(tài)系統(tǒng)？2、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪些內(nèi)容？3、生態(tài)系統(tǒng)的基本功能是什么？4、生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性的原因是什么？答：由生物群落與它的無機環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體。

答：完成生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞

答：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的成分；食物鏈食物網(wǎng)（生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)）問題探討

課本98頁討論1、農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？2.為什么要先做森林公園的整體設(shè)計再開工呢？3.公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營造近自然林系統(tǒng)呢？1、人類活動可以改變?nèi)郝溲萏娴乃俣?，通過人工造林，可以加快棄耕農(nóng)田演替到森林階段的速度。2、建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學、工程學、系統(tǒng)學、經(jīng)濟學等多學科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開工前做好整體設(shè)計可以保證工程建設(shè)的合理性與可實施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護成本，避免不必要的浪費，提高生態(tài)效益。3、生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會減少人力和物力的投入。答案探究一、關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)：

活動1、帶問題看書并回答1、生態(tài)工程在什么背景下興起的？2、什么是生態(tài)工程？3、生態(tài)工程的目的是什么？4、生態(tài)工程的優(yōu)點是什么？1、生態(tài)工程的興起經(jīng)濟發(fā)展不僅滿足當代人需要，還要不危害后代人的發(fā)展能力。問題：對策：環(huán)境污染、資源消耗、人口增長等。

單一環(huán)境改造技術(shù)限制生產(chǎn)、限制發(fā)展可持續(xù)發(fā)展生態(tài)工程活動2、課堂整理生態(tài)工程：是指人類應(yīng)用

和

等學科的基本理和方法，對人工生態(tài)系統(tǒng)進行分析、設(shè)計和調(diào)控，或被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的

或改善

，促進人類社會與自然環(huán)境和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過程。目的就是遵循

規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止

，達到

效益和

效益的同步發(fā)展。優(yōu)點：傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類少

、多

、可

的工程體系?；顒?．生活中的問題分析（1）1998年我國長江特大洪災(zāi)的主要原因是什么？（2）洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟發(fā)展模式存在的問題是什么？（3）石油農(nóng)業(yè)是指通過以消耗石油來生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，其特點是什么？帶來哪些問題？答：長江上游亂砍濫伐森林，使森林涵養(yǎng)水源和保持水土能力下降，造成水土流失和河道淤積；中游地區(qū)圍湖造田、亂占河道造成湖泊蓄洪能力下降。

答：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，經(jīng)濟發(fā)展以生態(tài)環(huán)境破壞為代價。

答：高投入、高產(chǎn)出。帶來的問題是：造成農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染；降低農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)能力。

典例1、“赤潮”被喻為“紅色幽靈”，國際上也稱其為“有害藻華”，是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的一種異?，F(xiàn)象。下列相關(guān)表述錯誤的是(

)A.赤潮發(fā)生時水體多變?yōu)榧t色，進而會導(dǎo)致魚、蝦、貝類的死亡B.生活中減少含磷洗滌劑的使用可以降低赤潮發(fā)生的概率C.赤潮發(fā)生時水中的溶解氧降低D.化肥的使用、生活污水的排放不會引起赤潮D探究二、生態(tài)工程的基本原理

活動1、通讀課本99頁，回答問題1、生態(tài)工程遵循的基本原理是什么？2、什么是自生？3、自生與物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有什么關(guān)系生物種類多營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜自動調(diào)節(jié)能力強抵抗力穩(wěn)定性越高原理一

自生活動2、案例分析為助力“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)，科研人員對某地富營養(yǎng)化水體實施生態(tài)恢復(fù)，先后引入以藻類為食的某些貝類，引種蘆葦、香蒲等水生植物，以及放養(yǎng)植食性魚類等。經(jīng)過一段時間，基本實現(xiàn)了“水清”“景美”“魚肥”的治理目標。1、上述材料中的為什么選擇生態(tài)位有差異生物？2、生物之間有什么種間關(guān)系？能否形成食物網(wǎng)？生物種類多有什么優(yōu)點？3、能引起引種藻類減少的因素有哪些？4、蘆葦、香蒲既可吸收水中的無機鹽，又能遮光抑制藻類生長繁殖，對嗎？1、生物各自的生態(tài)位差異，以及它們之間的種間關(guān)系，通過合理的人工設(shè)計，使這些物種形成互利共存的關(guān)系2、捕食、競爭；能；提高生物多樣性，構(gòu)建復(fù)合群落，若某個種群消亡，其他種群也能彌補，有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的自生能力。3、貝類的捕食、蘆葦、香蒲對陽光、肥料等的競爭4、對活動3、常見自生有關(guān)問題1、樟子林和楊樹林容易發(fā)生蟲害的原因是什么？2、珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)長期保持穩(wěn)定性原因是什么？3、人工混交林比單純林具有較高穩(wěn)定性的原因是什么？4、通過上述分析，能得出什么結(jié)論？答：生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，自動調(diào)節(jié)能力差，穩(wěn)定性差

答：生物多樣性高，食物鏈豐富，自動調(diào)節(jié)能力強，不同物種占據(jù)不同的生態(tài)位――時間位、空間位和資源位。

答：生物種類多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自動調(diào)節(jié)能力強

答：只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡，從而有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的自生能力。典例2、生物氧化塘是利用藻類和細菌處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng)。如圖是生物氧化塘內(nèi)部分成分之間的關(guān)系，相關(guān)分析錯誤的是()A．生物氧化塘利用了生態(tài)工程自生等原理B．在該氧化塘中引進好氧細菌有利于對污水的處理C．b層中的藻類和細菌具有種間互助關(guān)系D．出水處只要對細菌數(shù)量進行有效控制便可排放D原理二、循環(huán)活動1、讀課本100頁，回答問題1、什么是循環(huán)？2、物質(zhì)循環(huán)、能量流動的特點以及二者的關(guān)系？3、循環(huán)原理與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動什么關(guān)系通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使使前一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能被后一個環(huán)節(jié)利用，減少整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生。原料―產(chǎn)品―廢物原料―產(chǎn)品―原料―產(chǎn)品保證主要物質(zhì)或元素轉(zhuǎn)化率高，促進物質(zhì)循環(huán)，能量多級流動。人類食品作物殘留人土壤作物牲畜飼料與墊料人糞尿養(yǎng)分吸收沉降物(雨、雪)牲畜糞便人類食品“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物質(zhì)循環(huán)再生示意圖活動2、“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物質(zhì)循環(huán)再生分析1、共有多少食物鏈？2、通過哪些方面方式改良了土壤？3、可以實現(xiàn)哪些物質(zhì)的循環(huán)？4、體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)什么功能？實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的多級分層次利用典例3、如圖是某生態(tài)工程示意圖。請據(jù)圖思考下列問題：(1)從生態(tài)學角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是什么？圖中的廢棄物合理利用能體現(xiàn)生態(tài)工程的什么原理？(2)從環(huán)境保護的角度分析，該生態(tài)工程能生產(chǎn)出無公害大米的原因是什么？(3)將蘑菇房與蔬菜大棚相通可提高蔬菜產(chǎn)量，請從細胞代謝的角度分析，其原因是什么？（1）通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使使前一個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢物盡可能被后一個環(huán)節(jié)利用，減少整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)“廢物”的產(chǎn)生。生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理。(2)因為減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，減少了環(huán)境污染。(3)蘑菇呼吸產(chǎn)生的二氧化碳可以供蔬菜進行光合作用，使其光合作用增強。原理三、協(xié)調(diào)活動1、讀課本100-101頁，回答問題1、什么是協(xié)調(diào)？2、協(xié)調(diào)的理論基礎(chǔ)是什么？3、協(xié)調(diào)與環(huán)境容納量有什么關(guān)系？在進行生態(tài)工程建設(shè)時，生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)也是需要考慮的問題在一定環(huán)境中所承載的生物種群數(shù)量，稱為環(huán)境承載力（環(huán)境容納量、環(huán)境負荷量）。當某生物的個體數(shù)量位于K／2時，對生物種群的生存和發(fā)展最有利；超過K值環(huán)境壓力增大。處理好生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境容納量。生物與生物、生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與適應(yīng)?；顒?、協(xié)調(diào)問題實例問答（1）水葫蘆的大肆生長說明了什么？有什么危害？（2）在西北防護林建設(shè)中應(yīng)選擇什么樹種？（3）西部大開發(fā)最主要的制約因素是什么？應(yīng)注意什么問題？（4）在我國西北地區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)，應(yīng)特別注意什么問題？水葫蘆與當?shù)丨h(huán)境不協(xié)調(diào)。引起其他植物死亡，水體富營養(yǎng)化，水體缺氧，需氧型生物死亡，水質(zhì)惡化等。當?shù)貥浞N：沙棘、沙棗、山杏、刺槐等與當?shù)丨h(huán)境協(xié)調(diào)。水。對原有植被和地表的保護和協(xié)調(diào)。與草地的承載力協(xié)調(diào)。典例4、塔式蚯蚓污水處理系統(tǒng)(如圖所示)采用人造濕地原理，利用植物根系和蚯蚓等處理，通過泥、沙、小石、大石四層過濾，這樣重復(fù)幾次后可實現(xiàn)農(nóng)村生活污水的達標排放。下列有關(guān)分析正確的是(不定項)()A．該生態(tài)系統(tǒng)的群落由植物和蚯蚓構(gòu)成B．該生態(tài)系統(tǒng)選用蚯蚓等生物，體現(xiàn)了協(xié)調(diào)原理C．該生態(tài)系統(tǒng)的群落存在垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)D．輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是其植物所固定的太陽能BC原理4、整體活動1、讀課本101頁，回答問題1、什么是整體？2、整體的理論基礎(chǔ)是什么？3、社會—經(jīng)濟—自然構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)有什么關(guān)系？社會—經(jīng)濟—自然構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)。首先：生物與環(huán)境、生物與生物之間協(xié)同進化，形成一個有機整體。其次：自然－社會－經(jīng)濟復(fù)合系統(tǒng)，不僅考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更要考慮經(jīng)濟和社會等系統(tǒng)的影響力。

典例5、為治理某廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境，對其進行了公園化建設(shè)。(1)對其進行整理和覆土，并選擇適生植物進行人工造林，不同恢復(fù)時期的植物物種數(shù)如右圖所示。t0→t1，植物殘體及凋落物中的有機物被生態(tài)系統(tǒng)中的_______轉(zhuǎn)化為無機物，使土壤條件得到改善；同時由于人工林土壤中存在_______，導(dǎo)致群落中植物物種數(shù)增加；t1→t3，人工林抵抗力穩(wěn)定性的變化是_______；群落中植物物種數(shù)逐漸增加，物種之間________加劇。(2)通過人工林建設(shè)和園林景觀構(gòu)建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又可提高社會和經(jīng)濟效益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的_______原理。典例6、現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地?；卮饐栴}：(1)上述系統(tǒng)中，污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中，微生物通過______________呼吸將有機物分解。(2)植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了________(填“生態(tài)系統(tǒng)”“群落”或“種群”)。(3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、

、____和___等原理。(4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對________________進行修復(fù)，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。答案：(1)無氧和有氧(或細胞)(2)群落(3)循環(huán)自生(4)已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))探究三

思考討論

分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用?；~塘：陸基種桑（蔗）、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培桑。分析課本102-103頁桑（蔗）基魚塘，回答問題1.嘗試畫出?；~塘中的食物鏈。

桑樹→蠶；

甘蔗→人；

甘蔗→豬→人；雖然用蠶沙喂魚，但池塘中還可能存在如下食物鏈：浮游植物→魚；浮游植物→浮游動物→魚。(1)“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚、塘泥培?！弊裱?/p>

原理；(2)“所選擇的生物與生物、生物與環(huán)境達到了協(xié)調(diào)和平衡，例如桑和甘蔗適應(yīng)我國南方溫暖濕潤氣候”

主要遵循了_____原理；(3)“在設(shè)計?；~塘時，要考慮合適的陸地與水面的配比”

主要遵循了_____原理；(4)“四大家魚混養(yǎng)模式，通過合理布設(shè)，讓各種魚類都有生存的機會和空間”主要遵循了_____原理循環(huán)協(xié)調(diào)整體自生2.?；~塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？3.當桑葉價格高，賣桑葉比賣魚更合算，當?shù)剞r(nóng)民會將蠶沙用作桑樹的肥料，而不是喂魚。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學、工程學原理，還需要關(guān)注什么？還需關(guān)注經(jīng)濟學原理，要達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。4、該生態(tài)系統(tǒng)向外輸出的物質(zhì)主要有_________5、該生態(tài)系統(tǒng)與一般的自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，____穩(wěn)定性較低，所以需要人們不斷輸入物質(zhì)與能量。6、?；~塘的生產(chǎn)方式與改造前的傳統(tǒng)耕作方式比較，主要的優(yōu)點有_____