1、第4讲 生态工程,-2-,1.简述生态工程的原理()。 2.生态工程的实例()。,-3-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,生态工程的原理 1.生态工程 (1)概念:生态工程是指人类应用生态学和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,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 并 提高 生态系统的 生产力 ,从而促进 人类社会 和 自然环境 的 和谐 发展。 (2)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 的同步发展。 (3)特点:与传统的工程
2、相比,生态工程是一类 少消耗 、 多效益 、 可持续 的工程体系。,-4-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.生态工程所遵循的基本原理,-5-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-6-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。( ) (2)在建设生态农业时,沼气池的建立遵循的是物质循环再生原理。( ) (3)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。( ) (4)“总体功能大于各部分之和的效果”利用的是系统整体性原理。( ) (5)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
3、。( ),-7-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.以下几种做法分别能体现哪种生态工程原理? 单一人工林比天然混合林稳定性低,易爆发虫害。 草原确定合理载畜量,不能过度放牧;引种考虑适应环境。 林业生态工程建设,既考虑种树又考虑生活问题。 提示:物种多样性原理;协调与平衡原理;整体性原理。,-8-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.下图为生态工程的相关原理示意图。请据图思考回答下列问题。,甲 乙 以上两图所体现的生态工程的原理分别是什么? 提示:图甲体现的是物质循环再生原理,图乙体现的是整体性原理。,-9-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向 生态工程及其原理 南
4、京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程有机地结合起来,形成一种高效良性的循环,取得了良好的生态效益。请根据此生态农场的特点,完成下列问题。 (1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的 、 和 。,-10-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)该系统工程的核心之一是沼气池,如右图所示。在图中用箭头标出生产过程中物质循环的方向。 如果将“无机物农田”这一环节去掉,对生态农业系统有何影响? 。 (3)根据生态工程的物种多样性原理,有人认为生态 农业建设中使食物链越长、营养级越多越好。请你结合所学知识,分析
5、该结论是否正确?为什么? 。,-11-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)物质循环再生原理 物种多样性原理 整体性原理 (2)如下图所示:土壤中的无机物得不到补充,物质循环受到破坏,土壤肥力下降 (3)不正确。因为食物链越长,食物链中的各种生物的数量越难以达到一定规模,影响经济效益;营养级越多,较高营养级生物获得的能量越少,该营养级生物数量也越少,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生原理、物种多样性原理和整体性原理等基础上的,该农场在实现经济效益的同时,也取得了良好的生态效益和社会效益。 (2)物质循环的特点是
6、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。如果把“无机物农田”这一环节去掉,物质循环会受到破坏,土壤中无机物得不到及时补充,土壤肥力会下降。 (3)从能量流动逐级递减的特点分析,食物链不能无限延长,一般不超过45个营养级。,-13-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,生态工程的几个需要注意的问题 (1)对生态工程的理解:涉及的学科知识包括生态学和系统学;运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装;最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。 (2)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)进行修复,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高
7、生态系统的生产力。,-14-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)生态工程在农业中的主要技术应用 物质的良性循环技术,实现了物质的良性循环和多途径利用,使能量更多地流向对人类有益的部分。 洁净可再生新能源的开发技术,废物资源化,以便提高能量转化效率,减少环境污染。 种植业和畜牧业合理优化技术,可调整产业结构,以求得最大化的经济效益和生态效应。,-15-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,生态工程的实例 1.生态工程的实例(连线),-16-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.生态工程的类型与设计原则 (1)生态工程的类型 根据性质和设计目标的不同,生态工程可以分为以下类
8、型。 具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的 农业生态 工程。 以 环境保护 为目标的林业生态工程,包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等。 以 治理环境污染 为目标的治污生态工程,包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。,-17-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)设计实施生态工程坚持的原则 首先肯定生态工程的作用,特别是对 恢复和重建受损生态环境 的重要作用。 不忘大自然固有的强大的生态恢复力量,不能误认为只要有了生态工程,就可以走发达国家“ 先污染、破坏,后治理 ”的老路。 3.生态工程的发展前景
9、 (1)“生物圈2号”生态工程的实验及启示。 (2)我国生态工程建设的主要特点:在进行生态工程建设时,不但要重视对 生态环境的保护 ,更要注重与 经济、社会效益 的结合。,-18-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)设计良性循环的农业生态系统时,应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化。( ) (2)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益。( ) (3)我国在西部地区实行退耕还林还草工程,这一工程属于大区域生态系统恢复工程。( ) (4)依据协调与平衡原理,进行引种工程时,应考虑被引物种与环境的关系。( ) (5)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时,需选择符
10、合要求的植物,这遵循了生态工程的系统整体性原理。( ) (6)湿地的恢复除利用生物工程外,还要依靠自然演替机制恢复其生态功能。( ),-19-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(7)建立不同的生态工程要依据不同的原理,因地制宜,不能生搬硬套。( ) (8)在进行生态工程建设时,应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力,节省投资。( ),-20-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.“三北”防护林工程建设中应考虑哪些问题? 提示:考虑树种生态适应性问题,种植适宜品种;考虑树种多样性,保证防护林体系的稳定性;不同地区应根据当地情况采取不同策略。 2.下图是某生态工程示意图。请据图思考
11、下列问题。(1)从生态学角度分析,人们建立图示的农业生态系统的主要目的是什么?图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理? 提示:目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用;废弃物的合理利用能体现生态工程的物质循环再生原理。,-21-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)从环境保护的角度分析,该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么? 提示:减少了化肥和农药的使用量,减少了环境污染。 (3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量,请从细胞代谢的角度分析,其原因是什么? 提示:蘑菇呼吸产生的CO2可以供蔬菜进行光合作用,使其光合作用增强。,-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结
12、,考向 生态工程的实例 (2018安徽合肥六校联考)下图是我国常见的一种生态农业示意图,请据图回答下列问题。,-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、原理、 原理、原理。农作物、蝇蛆分别属于该生态系统成分中的 、 ,沼气池中微生物的异化作用类型主要是 。 (2)该生态系统建立的意义在于人为调整生态系统的能量流动关系,使能量 ,其最大生态效益是通过多层次分级利用有机废弃物中的物质,既充分利用了有机物中的 ,又 。 (3)一般来说,生态工程的主要任务是对 进行修复,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产
13、力。,-24-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,答案:(1)物质循环再生 物种多样性 系统学和工程学 生产者 分解者 异养厌氧型 (2)尽可能流向对人类最有益的部分 能量 减少了环境污染 (3)已被破坏的生态环境,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,解析:(1)生态农业所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、系统学和工程学原理。由图示可知,蝇蛆和蚯蚓以秸秆为食物来源,属于分解者,农作物为生产者,沼气池中的微生物是该生态系统的分解者。正常情况下,沼气池应处于密封状态,且池内的微生物利用现成的有机物,所以沼气池内的微生物主要的代谢类型为
14、异养厌氧型。 (2)人为调整生态系统的能量流动关系,实现了能量的多级利用。该生态系统最大的生态效益是通过多层次分级利用有机废弃物中的物质,既充分利用了有机物中的能量,又减少了环境污染。 (3)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。,-26-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,生态工程的实例分析,-27-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-28-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-29-,通关记,通关辨,通关练,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
15、染,达到经济效益与生态效益的同步发展。 2.物质循环再生原理的基础是物质循环;物种多样性原理的基础是生态系统的稳定性;协调与平衡原理的基础是生物与环境的协调与平衡;整体性原理的基础是社会、经济和自然构成复合系统;系统学和工程学原理的基础是系统的结构决定功能。 3.农村综合发展型生态工程的主要原理是物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理;小流域综合治理生态工程的主要原理是整体性原理、协调与平衡原理和工程学原理;大区域生态系统恢复工程和城市环境生态工程的主要原理都是协调与平衡原理、整体性原理。,-30-,通关记,通关辨,通关练,1.生态工程 (1)为了实现可持续发展,应发展生态经济,即实现废
16、弃物的资源化利用。实现生态经济最重要的手段之一就是生态工程。 (2)建立不同的生态工程要依据不同的原理,因地制宜,不能生搬硬套。 2.辨析传统农业中的间种和套种 间种和套种最大的区别在于是否同时播种,如果同时播种,间行种植,则是间种;如果不同时播种,而且也不同时收获,则为套种。,-31-,通关记,通关辨,通关练,1.为治理某废弃采石场的生态环境,对其进行了公园化建设。(1)对其进行整理和覆土,并选择适生植物进行人工造林,不同恢复时期的植物物种数如左下图所示。t0t1,植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的 转化为无机物,使土壤条件得到改善;同时由于人工林土壤中存在 ,群落中植物物种数增加;t
17、1t3,人工林抵抗力稳定性的变化是 ;群落中植物物种数逐渐增加,物种之间 加剧。 (2)通过人工林建设和园林景观构建,既改善了生态环境,又可提高社会和经济效益,这主要体现了生态工程的 原理。,-32-,通关记,通关辨,通关练,答案:(1)分解者 种子或繁殖体 增强 竞争 (2)整体性 解析:(1)将植物残体等有机物分解为无机物的是分解者;人工林在改造之前,土壤中存在植物的种子或繁殖体,群落中的物种数很快增加;随着物种数增加,营养结构也越来越复杂,人工林的抵抗力稳定性增强,而物种之间对阳光、水、无机盐等资源的竞争也越来越激烈。(2)进行生态系统工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,还要考虑
18、到经济和社会等系统的影响力,这体现的是生态工程的整体性原理。,-33-,通关记,通关辨,通关练,2.污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分,可用作肥料,但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含量通常较高,施入土壤会带来二次污染。生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成。将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验,研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响,结果见下表。,-34-,通关记,通关辨,通关练,(1)生物质炭孔隙结构发达,能改善土壤的通气状况,使根系细胞 加强, 合成增加,从而促进根系对土壤养分的吸收。 (2)由表可知,施用含生物质炭的污泥 ,从而促进黑麦草生长;污泥的施用使土壤和黑
19、麦草的PAHs含量 ,但生物质炭的输入 ,从而降低PAHs污染的风险。由此可见,生物质炭有望用作污泥改良剂,促进污泥的推广应用。污泥的应用符合生态工程的 原理。,答案:(1)有氧呼吸 ATP (2)使黑麦草叶绿素含量提高,促进光合作用的进行,有利于有机物的积累 增加 降低了土壤PAHs含量和黑麦草对PAHs的吸收与积累 物质循环再生,-35-,通关记,通关辨,通关练,解析:(1)生物质炭的使用能改善土壤的通气状况,促进根系细胞的有氧呼吸,使ATP合成增加,为根系吸收土壤养分提供能量。(2)从题表可以看出,施用含生物质炭的污泥使黑麦草叶绿素含量增多,光合作用增强,从而促进黑麦草生长;污泥的使用使土壤和黑麦草的PAHs含量增加,生物质炭的输入能降低土壤PAHs的含量和黑麦草对PAHs的吸收与积累量,从而降低PAHs污染的风险。污泥中含有大量的有机质和无机成分,施用污泥的目的是使其中的养分被充分吸收利用,因此污泥的应用符合生态工程的物质循环再生原理。,
