2022年高中生物人教版选修三教师用书-5生态工程.docx

一、关注生态工程建设
1．生态工程概念
涉及学科
生态学和系统学等
技术手段和方法
通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善
结果
提高生态系统的生产力，促进人类社会和自然环境的和谐进展
特点
是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
2.生态工程建设
(1)目的：遵循自然界物质循环的规律，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进展，从而促进人类社会和自然环境的和谐统一。
(2)缘由
①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为了实现可持续进展，经济进展必需符合生态学规律，转变“人类能制服自然”的错误观念，走生态经济之路。
3．生态经济的概念
(1)原则：“循环经济”。
(2)目标：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。
(3)手段：生态工程。
二、生态工程所遵循的基本原理
1．物质循环再生原理
(1)概念：物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，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)理论基础：生态系统的物质循环。
(3)实例——无废弃物农业。
2．物种多样性原理
(1)内容：物种繁多而简单的生态系统具有较高的抵制力稳定性，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。
(2)理论基础：生态系统的抵制力稳定性。
(3)实例
①反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，使得松毛虫肆虐一时。
②正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。
3．协调与平衡原理
(1)理论基础：生物与环境的协调与平衡。
(2)处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，又称环境容纳量，它是指某种环境所能养活的生物种群的最大数量。
4．整体性原理
(1)理论基础：自然—社会—经济复合系统。(如图)

(2)合理应用：在进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
(3)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、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。
5．系统学和工程学原理
(1)系统的结构打算功能原理
①理论基础：分布式优于集中式和环式。
②合理应用：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过转变和优化结构，达到改善系统功能的目的。在分布式的结构中，一般局部故障，不至于造成整个网络的瘫痪。
(2)系统整体性原理
①理论基础：整体功能大于部分之和。
②合理应用：系统的各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺当完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”。
三、生态工程实例
1．农村综合进展型生态工程
(1)问题：资源有限，人多地少，产出不足。
(2)对策：建立农村综合进展型生态工程，实现物质的多级循环利用。
(3)遵循的原理：①物质循环再生原理；②整体性原理；③物种多样性原理；④系统学和工程学原理。
(4)案例：北京郊区的窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
2.小流域综合治理生态工程
(1)问题：河流各级支流的集水区域，水土流失严峻。
(2)对策
(3)案例：我国甘肃陇南地区“九子登科”的治理模式。
3．大区域生态系统恢复工程
(1)问题：土地荒漠化严峻。
(2)对策：森林或草原的植被恢复、水土保持。
(3)遵循的原理：①物种多样性原理；②整体性原理；③协调与平衡原理。
(4)案例：“三北”防护林生态工程。
4．湿地生态恢复工程
(1)问题：人们对湿地进行排水和围垦，已经破坏了地球上80%的湿地资源。
(2)对策
①接受工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。
②在湿地四周建立缓冲带，以削减人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
(3)遵循的原理：①整体性原理；②物种多样性原理；③协调与平衡原理。
(4)案例：鄱阳湖的生态恢复工程。
5．矿区废弃地的生态恢复工程
(1)问题：矿藏开采后造成土体、土壤和植被乃至整个地区生态系统的破坏。
(2)对策：人工制造表土、多层掩盖、特殊隔离、土壤侵蚀把握、植被恢复工程等。
(3)遵循的原理：①协调与平衡原理；②整体性原理；③系统学和工程学原理。
(4)案例：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
6．城市环境生态工程
(1)问题：垃圾污染、大气污染、噪声污染等。
(2)对策：用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。
(3)遵循的原理：①物质循环再生原理；②协调与平衡原理；③整体性原理。
(4)案例：张家港、大连、厦门等国家环境爱护模范城市。
四、生态工程进展的前景
1．“生物圈2号”生态工程的试验及启示
(1)设计目的：制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的状况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。
(2)失败缘由：温度失调，“大气与海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中二氧化碳的含量猛增，氧气削减，不足以维持人和动物的生存。
(3)启示：使人们生疏到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的生疏。尽管科学技术已经很发达了，但人类仍没有力量完全模拟出自然生态系统。
2．对我国生态工程进展前景的分析与展望
(1)生态工程特点：重视对生态环境的爱护，留意与经济、社会效益的结合。
(2)存在问题
①难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏准时精确     的监测技术支持，缺乏理论性指导。

一、生态工程原理
阅读教材P107～113，探讨下列问题：
1．试分析如下实例的生态工程所遵循的主要原理。
(1)单一人工林比自然 混合林稳定性低，易爆发虫害——__________________________。
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——________________________________。
(3)引种考虑适应环境——___________________________________________________。
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——________________________。
提示：(1)物种多样性原理　(2)平衡原理　(3)协调原理　(4)整体性原理
2．试比较整体性原理和系统整体性原理的不同。
提示：(1)整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。
(2)系统整体性原理指整体大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。
3．试比较传统经济与生态经济的不同。
提示：(1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不留意生态环境的爱护，经济的进展以巨大的生态环境破坏为代价。
(2)生态经济实现了原料→产品→原料→产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。
二、生态工程实例
分析教材P116～123生态工程实例，摸索讨下列问题：
1．建设生态工程的基本过程是什么？
提示：(1)拟定目标与实地调查：明确生态工程的类型与预期效益。设计时必需强调社会、经济、自然复合生态系统整体协调的目标。
(2)系统分析：依据拟定的目标和收集的详尽数据，接受系统分析的方法，结合定性争辩，系统地对整体特征进行综合分析和评价。系统分析是生态系统工程可行性分析和决策的基础和依据。
(3)可行性评价与决策：通过可行性评价与决策分析，在达到最佳的经济效益和社会效益的同时，也达到最佳的生态效益，增加复合生态系统的稳定性，降低生态系统恶化的风险。
(4)技术设计：通过转变食物链的方法，提高系统本身的迁移、转化、再生物质和利用能量的力量，充分利用原料、产品、副产品以准时间和养分生态位，提高整体的综合效益。
2．生态工程建设的目的和特点分别是什么？
提示：(1)生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，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进展。
(2)生态工程的特点：①少消耗；②多效益；③可持续

　在社会主义新农村建设中，某县乐观进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，该县坚持在进展中解决环境问题，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进展的生态工程之路。请分析图示并回答问题：

(1)该生态工程所遵循的基本原理是________________________________________(至少写2种)。
(2)该生态系统的能量流淌从____________________(至少写2种)开头，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，其主要缘由是________________________________________________________________________。
(4)该生态系统能提高经济效益的缘由是________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)依据该县地处水乡这一资源优势，请你就该生态系统提出一条合理化建议。________________________________________________________________________。
[研析]　本题主要以当代新型生态农业为背景，考查生态工程基本原理的实际应用及识图分析力量。具体解题过程如下：
[审]——提取信息
　 信息a：图示信息“沼渣、粪便等”废物可利用。
　 信息b：此生态农业的“人、蚕、桑树、油菜、畜禽”等构建的人工生态系统的优
化及可持续进展。
　 信息c：设问(5)的地理条件“水乡”。
[析]——解读信息
　 解读信息a、b：本农业生态系统中的秸秆等可以循环往复再利用，能量可以多级利用，体现了物质循环再生原理；人、蚕、桑树、油菜、畜禽、食用菌等相互协调，使畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业协调进展，充分体现了物种多样性原理及协调与平衡原理。
　 解读信息c：依据该县地处水乡这一资源优势，在构建生态农业时，可把未利用的“蚕沙碎屑”投入鱼塘养鱼等。
[答]——解题规范
设问(1)：回答涉及的生态学原理时，把“物质循环再生原理”错答为“物质能量
再循环原理”。
设问(2)：在回答能量流淌的始点时，忽视了“至少写2种”这个限制条件，只答
桑树，而遗漏了油菜也是生产者。
设问(5)：忽视了题干一个重要信息“资源的最大化利用”，将“水乡”的利用误
答为进展养鱼。
[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、油菜等生产者固定的太阳能　蚕、畜禽　(3)粪便等“废弃物”被准时利用　(4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了农产品的产量，削减了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)　(5)蚕沙碎屑用来养鱼，鱼塘塘泥用来肥田

建设社会主义新农村的实质
解决人多地少的突出冲突，实现能量多级利用，物质循环再生，追求废物资源化，在资源有限的条件下，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
　如图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：

(1)在此方案实施的过程中需要每一位居民的参与，参与的行动方式是______________________________。
(2)过程d、e利用的生物属于生态系统的何种成分？
　。
(3)从对资源的充分利用的角度分析，过程d、e比过程c突出的优点是________________________________________________________________________
(4)城市环境生态工程应留意三个方面，首先在城市规划和布局方面，要进行城市________；其次是推广“环境友好技术”和______________工艺，接受各种手段治理污染；还要建立健全的________进行监督。
[解析]　过程a、b是对垃圾的分类处理；过程d、e是利用分解者的分解作用处理有机废弃物，此过程既充分利用了有机废弃物中的物质和能量，又削减了因燃烧带来的污染。城市环境生态工程应留意的三个方面是：首先在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区；其次是推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，接受各种手段治理污染；还要建立健全的法制进行监督。
[答案]　(1)将生活垃圾分类处理　(2)分解者　(3)除利用了有机垃圾中的物质外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的能量，并且削减了因燃烧带来的污染　(4)生态分区　低污染清洁生产　法制

生态农业设计的原则
(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。
(2)应当能够构成一个合理的生产结构。
(3)应当充分利用自然界的物质和能量资源。
(4)应当体现削减环境污染的原则。
(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。
(6)所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。——————————————[课堂归纳]——————————————————

[网络构建]

[关键语句]
1．生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律，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进展。
2．生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3．生态经济主要通过实现“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废物资源化。
4．典型生态工程所遵循的主要原理
(1)农村综合进展型生态工程：物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理及系统学和工程学原理等。
(2)小流域综合治理生态工程：协调与平衡原理和整体性原理等。
(3)大区域生态系统恢复工程：物种多样性原理、整体性原理和协调平衡原理。
(4)湿地生态恢复工程：物种多样性原理、协调与平衡原理及整体性原理等。
(5)矿区废弃地的生态恢复工程：协调与平衡原理、整体性原理及系统学和工程学原理。
(6)城市环境生态工程：物质循环再生原理和整体性原理等。