高中生物人教版 (2019)选择性必修2第4章 人与环境第3节 生态工程背景图课件ppt

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在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。
1.农田弃耕后，在自然状态下也可以演替为森林，为什么还要人工造林呢？
弃耕的农田在自然状态下演替为森林需要经过数十年甚至更长的时间，而利用生态工程原理进行人工造林，可以缩短建设周期，在较短时间内获得生态效益。
2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？
建设北京奥林匹克森林公园是涉及生态学、工程学、系统学、经济学等多学科的原理和方法的系统工程，要综合考虑诸多方面的因素，而且建设成本较高，在开工前做好整体设计可以保证工程建设的合理性与可实施性，也可以有效控制建设成本和后续维护成本，避免不必要的浪费，提高生态效益。
生态工程的建设要顺应自然，即合乎自然规律。自然的地貌和植被，是自然选择、生物与环境相适应的结果，充分利用原有的地貌和植被有利于该公园的可持续发展，并且会减少人力和物力的投入。
一、生态系统的基本原理 1.关注生态工程建设 2.生态工程所遵循的基本原理二、生态工程的实例和发展前景 1.生态工程的实例 2.生态工程的发展前景
（一）、关注生态工程建设
一、生态工程的基本原理
指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
遵循生态学原理，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。
少消耗、多效益、可持续。
毁林种地,围湖造田,大量使用化肥、农药等农业生产方式,以及工业的迅猛发展,正在消耗大量的自然资源。
（二）、生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态系统的 、 功能为基础,遵循 、协调、 、自生等生态学基本原理。
在生态系统中由生物组分而产生的自组织、 、自我调节、 。
种间相互作用（种间关系）
在湿地修复过程中，选择净化能力较强的多种水生植物，还要考虑各自的生态位差异，及他们的种间关系。
（有效选择并合理布设生物组分， 尽量提高生物多样性程度）
生态系统的自我调节能力
湿地生态工程中，移除有害物质、增加水体溶氧量
以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质
促进物质的 ，保证各环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率高。
生态系统的物质循环功能
实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染
通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的生产。
考虑 、 的协调与适应。
在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，成了残败的“灰色长城”
可避免系统的失衡和破坏。
1、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？
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。
遵从自然生态系统的规律
考虑经济和社会等的影响力
1）、原理：遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的;
2）、应用：人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。 进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。
3）、实例：进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑农民的生活问题。
社会—经济—自然复合系统
4)、意义:只有应用整体性原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、 之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定。
二、生物工程的实例和发展前景
（一）、生态工程的实例生态工程建设的宗旨：应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。
1.农村综合发展型生态工程
问题 我国有近7亿人生活在农村，人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？
对策: 建立农村综合发展型生态工程，是实现这一目标的有效途径。
分析某村综合发展生态工程
北京郊区的某村是这方面的一个典型，该村实施了以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：作物秸歼用来生产食用菌和饲料（图a）；饲料用于喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣可用于为有机农产品——“无公害蔬菜”施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”（饲料、燃料、肥料）的缺乏问题，提高了土地产出水平；同时畜禽、鱼、谷物、饲料等加工品也可到市场上出售（图b）“总之，农业生态工程能创造多种劳动力就业机会，増加农民收入，开发可以更新的资源，减少环境污染。
1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？2.这一生态系统的结构和功能有哪些特点？3.这一生态工程有哪些值得借鉴的做法？
整体、协调、循环、自生等。
生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序的整体，实现了物质多级循环利用、能量充分利用，减少了废物排放与环境污染。
这一生态工程实现了物质利用的良性循环，提高了土地产出水平，创造了多种劳动力就业机会，增加了农民收入，促进了经济发展，同时降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。
问题 湿地的缩小会导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。此外，湿地的环境污染、生物资源的过度利用等，会导致湿地生态系统严重退化。
对策 采用工程学和生态学措施相结合的方法。如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地的周围，还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
案例 厦门筼筜湖生态恢复
3.矿区废弃物的生态恢复工程
问题 采矿业对环境造成的日渐严重的破坏。矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍植被的生长，还可能产生严重的重金属污染。
对策 采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。恢复矿区生态环境，首先要通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后，在人造表土上，植树种草。
案例 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
（二）、生物工程的发展前景
1.我国生态工程存在的问题 （1）缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。 （2）有些设计缺乏高科技含量。 （3）生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。 （4）缺乏理论指导。2.我国目前面临的生态危机及对策 （1）危机：人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题。 （2）对策：发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
3.对生态工程治理应持有的态度 在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，就可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。4.我国生态工程的前景 中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。
1.下列关于生态工程的叙述，不正确的是（ ） A.生态工程可对已被破坏的生态环境进行修复、重建 B.“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程建设的内容 C.生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原理 D.实施生态工程建设的目的就是保护环境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.整体原理　　B.循环原理 C.自生原理 D.协调原理
3、下图是某生态农场以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的示意图。请据图回答下列问题：
（1）该生态农场实现了生活垃圾、动物粪便、沼渣和沼液的充分利用，利用了生态学的_______原理。
（2）养鱼场的池塘不用换水，池底干干净净，每天只需补充蒸发水，所有生物正常生存，说明该池塘 具有___________能力。
（3）该生态农业与传统农业相比，具有明显的优势是 、 。
农村综合发展型生态工程
矿区废弃地的生态恢复工程