1、第一节生态工程及其原理【学习目标】1.说出生态工程的概念。2.掌握生态工程的四个基本原理。【教学重、难点】重点1.说出生态工程的概念。2.概述生态工程的原理。3.举例说出生态工程的主要类型。难点1.说出生态工程的概念。2.概述生态工程的原理。【教法指导】1建议以所给的资料为背景，给学生充分的阅读时间，以教材中的问题讨论为载体，教师充分调动学生参与讨论的积极性，更多地从思考问题的角度、解决问题的方法等方面给予具体的指导。如在种植业和畜牧业的优化组合的案例中引导学生从各种类型的投入成本、产出、纯收益、产品的社会市场需求等多种要素综合全面考虑问题，做到经济效益与生态效益双赢。2对于生态工程的几个主要
2、类型的分析可采取视频播放及图片展示相结合的方式进行传授。搜集我国在不同生态工程类型方面的实例，通过学生观看。表述生态工程的类型及依据的基本原理。3讲授农业生态工程的主要技术时，可从人们都比较关注的引起农产品质量变劣的生态环境因素为切入点创设一些问题。例如，传统农业方式最突出的问题是什么？如何从根本上解决？结合教材引导学生从所采用的主要技术去分析讨论，以点带面了解其他的主要技术，把握每种技术的优势及要解决的问题。【新课导入建议】1搜索有关生态工程的知识，同时由投影仪进行展示，如马世骏教授提出的生态工程的概念、抚仙湖水污染治理生态工程、利用风能等进行的可再生资源组合利用生态工程等，引发学生思考生态
3、工程的类型及其应用。2现在全国各地都在进行新农村建设，教师可收集原来农村生态环境被破坏以及恢复过程的有关图片资料，或是正在建设的生态农业的资料，由此导入新课。【教学过程】课前自主学习一、生态工程概念解读1.生态工程(1)原理：物种共生与物质循环再生原理、结构与功能相协调原则。(2)设计对象：生物群落、生态系统或地域性生态空间。(3)意义：提供合理利用自然资源、减少环境污染、有效促进经济发展和加强环境保护的途径。(4)设计思路：促进物质的分层多级利用。(5)根本目标：在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展。2面临的环境问题及措施(1)
4、面临的环境问题：自然资源破坏严重、能源短缺日趋严重、环境遭受严重污染。(2)措施：调控系统内部的结构和功能。目的：修复或重建受损的生态系统。实例：农林牧副渔一体化生态工程。优点：低消耗、多效益、可持续。思考交流1生态工程设计的根本目标是什么？【提示】 人类设计生态工程的目的多种多样，但其根本目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展。二、生态工程原理1物种共生原理主要包括共生、竞争等多种关系，构成了生态系统的自我调节和反馈机制。2生态位原理(1)实例：林冠层与林下层的鸟类占据不同的空间，摄取不同的食物。(2)意义：可以构建一个具有
5、多层次、多种群的稳定而高效的生态系统。3物种多样性原理(1)原理：生物多样性越高，生态系统就越稳定。(2)意义：可实现对资源充分利用并增加系统的稳定性。4食物链原理食物链是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。生态系统内物种间的食物关系是生态工程设计的重要因素。三、生态工程设计1依据：生态学和工程学的基本原理。2常用方法(1)食物链(网)的“相接”，如稻田养鱼农业生态工程。(2)食物链(网)的“加环”，如玉米副产品的充分利用。3目的：合理利用自然资源，促进物质循环利用，减少资源浪费与环境污染，以满足人类的生存与发展需要。4实例生物氧化塘：一个
6、连续处理污水的生物循环过程。思考交流生物氧化塘是利用什么处理污水的？【提示】 利用藻类和细菌等生物之间的协同作用。正误判断1物种共生只包括生物间共生和竞争两种关系。()【提示】 物种共生主要包括共生、竞争等多种关系。2生物多样性越高，生态系统就越稳定。()3在建立不同的生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应因地制宜。()4有了生态工程，我们就可以先污染破坏后治理。()【提示】 生态系统恢复力有限，我们不可以先污染破坏后治理。课堂互动探究探究一：生态工程所遵循的基本原理比较【问题导思】生态工程所遵循的基本原理主要有哪些？举例说明生态工程所遵循的基本原理。项目 理论 内容 意义 举例食
7、物链原理食物链是一条能量转化链、物质传递链，又是一条价值增值链巧接食物链，调整食物链长度，利用相应的腐生生物，将各营养级的食物残渣或粪便等排泄物进一步转化提高物质和能量的利用率，减少环境污染利用青蛙来控制农田中的害虫物种多样性原理生态系统的抵抗力稳定性物种多、营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性；生物多样性高，可以为各类生物提供多种生存的机会和条件，容纳更多的生物数量增强生态系统结构和功能的抵抗力稳定性单一物种人工林病虫害严重，自然林有虫无灾生态位原理每个种群在生态系统中都有特定的功能和位置将适宜的生物引入生态系统，增补空白的生态位实现物种多样化，提高生态系统的稳态定性，提高物质、能量
8、利用效率稻田养鱼，鱼吃掉危害水稻生长的害虫，同时为水稻提供矿质元素，水稻能够为鱼提供一定饲料物种共生原理生物相互依存，不能单独生存和繁衍经过长期进化而形成的种间关系，包括共生、竞争等多种关系构成生态系统自我调节和反馈机制大豆与根瘤菌互利共生疑难点拨1建立一种生态工程时可能同时运用到多种原理。2建立不同的生态工程时，依据的主要原理不同，要因地制宜，不能相互照搬。例 1.在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析图回答问题：(1)
9、该生态工程所遵循的基本原理_(至少写 2 种)。(2)该生态系统的能量流动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是_。【思路分析】 对于新农村建设中的生态工程分析如下：【精讲精析】 本题考查生态工程的原理及农业生态系统的分析。解答本题时首先要仔细分析图示中各种生物之间的物质、能量关系，结合每小题具体涉及的相关知识作具体分析，归纳整理正确答案。【答案】 (1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)桑等生产者固定的太阳能 蚕、禽、畜(3)粪便等“废弃物 ”被及时利用探究 2：生物氧化塘【问题导思】生物氧化塘依据的主要生态学
10、原理是什么？在生物氧化塘中，不同水层的微生物是如何对污水进行治理的？1生物氧化塘就是利用藻类和细菌等生物之间的协同作用来处理污水的一种生态系统。在生物氧化塘中(如下图) ，藻类数量很多，种类也非常丰富，包括小球藻属、衣藻属等。藻类一般位于表层(好氧层)，能直接摄取废水中的小分子有机物。在生物氧化塘的下层(兼性层)，通常有无色杆菌、假单孢菌、芽孢杆菌等优势菌种。在氧化塘底部的厌氧层中，能见到硫酸还原细菌和甲烷细菌。在生物氧化塘中，一般还有钟虫类、轮虫类和甲壳类等浮游动物，它们能去除塘中的营养物质，提高水的透明度。生物氧化塘的作用示意图氧化塘内的转化过程实际上是一个连续处理废水的生物循环过程。在氧
11、化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。2多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化(如下图)。污水进来后，首先进入沉砂环节，让一些固体废弃物沉淀下来。如果污水中有机物的含量高，就采用流程；如果污水中有机物的含量低，就采用流程或流程。（多功能生物氧化塘工艺流程示意图）藻菌互生环节就是利用藻类吸收无机物产生氧气和细菌分解有机物的作用，促进污水净化。出水前可通过对藻、菌进行控制以达到改善水质的目的。例 2：(多选)生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。下图是生物氧化塘内部成分之间
12、的关系，相关分析正确的是（ ）A生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理B在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的处理CB 层中的藻类和细菌具有种间互助关系D出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放【思路分析】 生物氧化塘净化污水的作用主要是生物净化，其关键过程是：【精讲精析】 根据图分析，A 层中有机物被各种微生物分解，产生的产物到B 层中可与细菌代谢产物一同被藻类利用产生 O2，而 O2 又可被好氧型细菌所利用。由此可知生物氧化塘利用了物质循环再生和物种多样性等原理，且 B 层中的藻类和细菌具有种间互助关系。如果在该塘中引进硝化细菌，则可将产生的多余的 NH3 转变为 NO ，利于污水的净化。而污水经处理后是否达到排放 3标准，不仅需要对细菌等微生物数量进行控制，还要对主要污染物进行检测，合格后才能排放。【答案】 ABC【本课知识小结】【结论总结】1生态工程主要由生物种群、生物群落和生态系统构成。2生态学原理主要包括物种共生、生态位、食物链、物种多样性等。3生态工程设计依据的是生态学和工程学的基本原理。4生态工程设计常用“ 相接 ”和“加环”的方法。