1、第一节第一节 生态工程及其原理生态工程及其原理 学习导航 1.简述生态工程的概念。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。 重难点击 生态工程的基本原理。 方式一 云南，“彩云之南”，我国一个美丽的省份，有丰富的动植物资源，也有众多水域 分布，更是远近闻名的旅游胜地。但是 2009 年至 2012 年，在这片美丽的土地上，却在承受 着巨大的痛苦旱灾。这是天灾还是人祸？下图是相关的图片。 结合这幅图，同学们思考一下几个问题： (1)在云南持续发生这样的大旱，原因到底是什么？ (2)经济的发展带来社会进步，但是我们的环境问题却越来越严重
2、，我们到底需要什么样的经 济发展的新思路才能避免对环境的破坏呢？ 方式二 金字塔农场是一种设想的未来农业发展模式(如图)，由埃里克 埃林森教授和迪克 森 戴斯波米尔教授联手设计。在农田资源有限的地球，如何满足日益增长的人口对食物的需 求是所有政府必须要面对和解决的问题。金字塔农场正是一个富有创意的解决之道。除了种 植水果和蔬菜外，金字塔农场还装有一个加热和加压系统，能够将污水转换成水和碳，为机 器和照明设备提供能量。金字塔农场实质就是一个完整的生态系统，这个农场的设计需要遵 循什么原理，还有，这样的金字塔农场有何优点，有没有值得改进的地方，就让我们通过本 节课来一起了解吧！ 一、生态工程的概念
3、一、生态工程的概念 1原理和方法：生态学、系统学等学科。 2途径：通过系统设计、调控和技术组装。 3目标：修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提高生态系统的生产力， 达到经济效益、生态效应和社会效益同步发展。 阅读教材内容，结合下面的材料，回答相关问题。 资料 1 1998 年夏季，长江洪水泛滥，根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土 保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用 的湖泊面积急剧减小。 资料 2 石油农业大量使用化肥、农药、机械等，已造成资源破坏和农业环境污染，对社会 的可持续发展造成很大障碍。 1洪灾的发生反映出传统经
4、济发展模式存在什么问题？ 答案 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。 2石油农业为什么难以满足社会发展的需求？ 答案 石油农业产生的废弃物和有害物质的数量庞大，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。 1下列关于生态工程的叙述中，错误的是( ) A它是无消耗、高效益的工程 B追求经济与生态的双赢 C实现废物资源化的良性循环 D实现了能量的多级利用 答案 A 解析 生态工程是指人类应用生态学、系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调 控和技术组装，修复或重建已破坏的生态环境，改善
5、传统的生产方式，并提高生态系统的生 产力，达到经济效益、生态效益和社会效益同步发展的工程体系。与传统的工程相比，生态 工程是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系。 2下列关于生态工程的叙述，不正确的是( ) A当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生 B生态工程能够减少环境污染 C生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品 D生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一 问题导析 (1)生态工程产生的背景：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源， 消耗地球赠给我们的自然资本。 (2)生态工程的目的：修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提
6、高生态系统 的生产力，达到经济效益、生态效应和社会效益同步发展。 (3)生态工程的特点是少消耗、高效益、可持续。 答案 C 一题多变 若按照 C 项所述模式发展，将会导致什么后果？ 答案 会造成生态环境失衡、破坏。 二、生态工程的基本原理二、生态工程的基本原理 1物质循环再生原理 (1)核心：生态学中的物质循环原理。 (2)含义：物质不断地在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，实现物质的分层、分 级利用。 2物种多样性原理 (1)核心：生态学中物种多样性与生态系统稳定性关系的原理。 (2)含义：物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。 3协调与平衡原理 (1)核心：生态学中生物与
7、环境相适应的原理。 (2)含义：维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。如果超过环境承载力，就会 引起系统的失衡和破坏。 4整体性原理 (1)核心：生态学、系统学和经济学相统一的原理。 (2)含义：生态工程是一个社会经济自然复合系统，只有统一协调各种关系，才能保障系 统的平衡与稳定。 5系统学与工程学原理 (1)核心：系统学原理的核心是系统学中系统结构决定功能的原理，工程学原理的核心是系统 整体性原理。 (2)含义： 当我们进行生态工程的设计时， 要充分考虑人工生态系统内部不同成分之间的结构， 通过优化这种结构，达到改善系统功能的目的。 1物质循环再生原理 分析教材 P100图 42
8、农作物秸秆多级利用示意图，总结物质循环再生的含义。 答案 物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球大循环，循环往复，分层分级利 用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。 2物种多样性原理 结合教材P101图44“人工林与天然林”， 比较人工林与天然林的区别。 可得出怎样的启示？ 答案 人工林比较干燥的环境不利于地表植物的生长，生物多样性程度低下，缺少天敌对害 虫的控制，一旦发生虫害，极易造成林木的大面积损害；天然林地表植物种类丰富，物种多 样性程度高，抵御不良环境能力强。物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。 3协调与平衡原理 (1)“协调”与“平衡”原理中， “协调”主要指：
9、生物与环境协调， 强调生物与环境相适应。 “平衡”主要指：种群数量与环境承载力要平衡。 (2)从协调与平衡原理出发，想一想，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？ 答案 应选择本地树种，如沙棘、山杏、刺槐、合欢等。注意牲畜数量不能超过草地的 承载量；减少过度放牧现象；在有条件的地方，人工种植牧草。 4整体性原理 (1)分析“社会经济自然”复合系统，思考“整体”主要包括哪些方面？ 答案 包括社会、经济、自然三方面。 (2)进行生态工程建设时应考虑哪些问题？ 答案 不但应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。 5系
10、统学与工程学原理 (1)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。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。 答案 桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，其中能量是多级利用，物质是循环 利用。 (2)桑基鱼塘的建设主要遵循了什么生态工程原理？ 答案 系统学与工程学原理。 (3)你能举出系统总体功能大于各部分之和的例子吗？ 答案 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，而豆科作物为固氮 菌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影响。 3判断正误： (1)在建设
11、高新农业时，沼气池的建立遵循物质循环再生原理( ) (2)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量( ) (3)“总体功能大于各部分之和的效果”是系统的结构决定功能原理( ) (4)在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响 力( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 4下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是( ) A物种多样性原理 B整体性原理 C物质循环再生原理 D协调与平衡原理 问题导析 (1)审图明确“无废弃物农业”的特点：该系统对物质进行了循环往复、分层分 级利用，如利用粪便等合成有机肥，减
12、少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污 染。 (2)“无废弃物农业”利用的是物质循环再生原理。 答案 C 生态工程的概念 生态工程的基本特点：少消耗、高效益、可持续 基本原理 物质循环再生原理 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 系统学与工程学原理 系统结构决定功能 原理 系统整体性原理 1实现循环经济的最重要的手段之一是( ) A发展“石油农业” B生态工程 C清除污染物 D禁止产出污染物 答案 B 解析 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
13、工程。 2 我国南方桑基鱼塘是将低洼稻田挖深做塘， 塘内养鱼， 塘基上种桑， 用桑养蚕， 蚕粪养鱼， 鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力。这种模 式主要应用了生态工程所遵循的哪个原理( ) A系统学和工程学原理 B整体性原理 C物种多样性原理 D物质循环再生原理 答案 A 解析 我国桑基鱼塘模式遵循的是系统学和工程学原理中的系统的结构决定功能原理，利用 此原理来改善和优化系统的结构，从而达到功能改善的效果，大大提高了系统的生产力。 3下列生态工程的基本原理中，是 112 的是( ) 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系统学与工程学原理
14、 答案 B 生 态 工 程 及 其 原 理 4“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题：(1)考虑到树种的生态适应性问题；(2) 考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的( ) A系统学原理和物种多样性原理 B协调与平衡原理和物种多样性原理 C整体性原理和物种多样性原理 D物种多样性原理与整体性原理 答案 B 5 一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里建了一个小型农业生态系统。 下面是 该家庭生态工程的模式图，请据图分析回答问题： (1)从图中可知， 人类生活中所需的能源来自太阳能、 沼气等。 利用这些能源与利用煤炭相比， 突出的优点是_。 (2)该生态工程中的能量能够更多地被人
15、类利用，原因是_。 (3)生态工程建设的目的就是遵循自然界_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。与传统的工程相比较，生态工程是一类 _的工程体系。 (4)生态工程所遵循的基本原理是： _、 _、 协调与平衡原理、 _以及系统学和工程学原理。 (5)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，食物链和营养级越长越 多越好。请你结合所学的有关生态工程原理，分析该结论是否正确并说明理由。 _ _。 答案 (1)减少了污染 (2)充分利用了废弃物中的能量， 实现了能量的多级利用 (3)物质循环 少消耗、 多效益、 可持续 (4)物质循环再生原
16、理 物种多样性原理 整体性原理 (5)不正确。 因为食物链越长， 各食物链中的生物数量越难以达到一定规模， 影响经济效益； 营养级越多， 高层次营养级获得的能量越少，该营养级生物数量也越少 解析 (1)太阳能、沼气等新能源相对于煤炭等化石能源来说，可再生、几乎没有污染，减少 了燃烧煤炭所产生的污染。(2)通过沼气池，利用了粪便等废弃物中的能量，实现了能量的多 级利用。(3)防止环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展，应用了生态工程物质循环 的原理；与传统工程相比，生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。(4)生态工程遵循的 基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理与系统学和 工程学原理。(5)食物链越长，营养级越多，则能量损耗越多，能量的利用率越低，不符合生 态工程建设的目的。
