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1、第四章 生态工程第一节 生态工程的原理和类型（第1课时）【教学目标】1简述生态工程的概念，说出生态工程与传统工程的差异。（知识目标）2简述生态工程的主要原理，举例说出各原理的内容。（知识目标）3树立“可持续发展”的观念。（情感目标）【重难点】生态工程的基本原理。【知识归纳】一、生态工程的概念1背景：随人口急剧增长，现代工农业生活迅速发展，原始的生态系统几乎 ，全球 不断激化，人们希望通过 建设，寻求解决对策，减缓和防止自然生态系统的 ，修复或重建 的生态系统。2概念：生态工程是指应用生态系统中 与 原理、 原则，结合经系统分析的 方法而设计的促进物质被 的生产工艺系统。拓展：生态工程是指人类应
2、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，对造成环境污染破坏的 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。3根本目标：人类设计生态工程的根本目的是遵循自然界物质 的规律，充分发挥资源的 ，防治环境 ，达到 效益与 效益的同步发展。4特点：与传统工程相比，生态工程要利于 和 两个方面，具有低 、多 和 的特征。二、生态工程的基本原理1生态工程所遵循的基本原理有 原理、 原理、 原理和 原理等。2物种共生原理：自然界任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，存在着 、 等关系，
3、这构成了生态系统的 和 机制。3生态位原理：生态系统中各种生物都占有一定的生态位，依据此原理，可构建一个具有 、 的稳定而高效的生态系统。4食物链原理：食物链/食物网是实现生态系统中 、 和 的基础，物种间的 关系是生态工程设计的重要因素。5物种多样性原理：生态系统中生物多样性越高，抵抗力稳定性越陷越 ，生态系统就越 。丰富物种多样性，使营养结构更为 ，可实现 并增加 的目的。（如“三北防护林”虫害、珊瑚礁区的生机）拓展：（1）物质循环再生原理：物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用。我国古代的“无废弃物农业”利用收集到的一切可能的有机物质转变为有机肥料，改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实
4、现了N、P、K等元素的循环利用。（2）协调与平衡原理：要处理好生物与环境的协调与平衡，生态系统中的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度。太湖等水体富营养化，导致水葫芦和藻类疯长现象；西北衰败的杨树和繁茂的当地树种间的大反差。（3）整体性原理：生态工程建设，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到社会和经济等系统的影响力。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与稳定。（4）系统学和工程学原理：系统的结构决定功能原理：要通过改善和优化系统结构，达到改善系统功能的目的。如“桑基鱼塘”模式，就是把很多单个生产系统通过优化组合，有机
5、地整合在一起，成为新的高效生态系统，大大提高了系统的生产力。系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，以使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。如珊瑚礁中珊瑚虫和藻类组成的植物动物营养循环，有着很高的系统生产力。6目前，一些发达国家的生态工程建设主要依据 理论，达到了以 为主， 为辅的程度。7在我国的生态工程建设中， 仍起着较大的作用，强调按 ，因地制宜地调整复合生态系统的 和 ；调控生态系统内各物种形成 的网络；实现 、 利用物质、能量、空间和时间；促进系统的 循环，以达到 、 和 运行的基本规律，运用系统工程的理论和方法来指导生
6、态工程的 。【典例解析】【例】阅读以下资料，回答下列问题： 南京市开展“莫愁湖物理生态示范实验研究”，相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。（1）生态工程的主要目的在于_。（2）此项生态工程依据的生态学原理有_、_、_、_和_。（3）生态工程的调控机制是_，主要利用的能源是_。（4）一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的_，达到了以_为主，_为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，_仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整
7、复合生态系统的结构和功能。【反馈练习】（ ）1、我国建立“三北防护林”虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。如辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。这个事实说明了 A樟子松树的抗虫能力很差B松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树C生物多样性对生态系统的重要性D由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树（ ）2、人类设计生态工程的根本目标是 A促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展 B促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益 C防治环境污染
8、，达到生态效益与经济效益的同步发展 D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（ ）3、下列关于生态工程的叙述中，错误的是 A.生态工程是生态学和工程学的结合 B.生态工程追求经济和生态的双赢 C.应用物种多样性原理和物质循环再生原理 D.生态工程是无消耗、多效益的工程（ ）4、生态工程的调控机制是 A人为调控 B自我调控 C人为辅助下的自我调节 D不需要调控（ ）5、在植被的恢复初期，不应选择的植物是 A引进的新树种 B固氮树种 C先锋树种 D适应性强的树种（ ）6、1998年长江下游发生特大洪灾，其中原因之一是 A长江口热带风暴 B
9、长江上游森林植被破坏严重 C水库泻洪过快 D北方风沙使河床变浅（ ）7、黄河是我国的母亲河，但如今黄河已经成为世界罕见的“悬河”。治理黄河最根本的措施是： A加强黄河两岸堤坝的修筑 B对黄河河床底部的泥沙清淘 C大力培育水生生物 D解决黄土高原的水土流失问题（ ）8、进行生态工程建设时，不必考虑的问题是A宗教信仰 B经济和社会的影响力 C社会习惯和法律制度 D自然生态系统规律（ ）9、下列叙述违背生态工程建设基本原理的是 A. 充分考虑环境因子对生物的影响 B. 尽可能减少种间竞争所产生的耗损 C. 以单一种群获得经济效益的最大化 D. 实现生态系统的良性循环（ ）10、下列观点不符合生态农业
10、建设思路的是 A. 调整产业结构，开发多种经营 B. 保持生态系统内的生态平衡 C. 以高能量获得农业的高产量 D.循环利用农业有机废弃物（ ）11、“1+12”是生态工程基本原理中的哪一个 A物种多样性原理 B整体性原理 C协调与平衡原理 D系统学与工程学原理（ ）12、下列有关物种多样性的叙述，错误的是 A物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 B生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多 C生物种类越繁多，引发病虫害的几率越大 D生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力（ ）13、我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧导致草地退化。上
11、述事实主要违背生态工程的哪一个原理 A系统整体性原理 B协调与平衡原理 C物种多样性原理 D整体性原理（ ）14、珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力，其原理是 A系统结构决定功能原理 B整体性原理 C系统整体性原理 D协调与平衡原理（ ）15、某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的 A协调与平衡原理 B整体性原理 C系统结构决定功能原理 D系统整体性原理（ ）16、无废料生产体系是指 A废料一产品 B原料一产品一废料一产品 C原料一产品一原料一产品 D原料一产品一废料（ ）17、（多选）生态工程是（ ）等学科交叉而产生的新兴学科。 A生态学 B工程
12、学 C系统学 D经济学（ ）18、（多选）我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于 A积极种植能够固氮的豆科植物 B收集一切可能的有机物 C采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料 D采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料（ ）19、（多选）生态工程体系的特点是 A少消耗 B多效益 C可持续 D多投资（ ）20、（多选）下列关于生态农业叙述，正确的是 A. 生态农业实现了对能量和物质的多级利用B. 生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础C. 生态农业使废物资源化，提高能量的转化
13、效率，减少环境污染D. 在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可减轻有害生物的危害第四章 生态工程第一节 生态工程的原理和类型（第2课时）【教学目标】1举例说出生态工程的主要类型。（知识目标）2收集当地或国内生态工程的实例,调查当地某一生态工程的实施情况。（能力目标）3利用生态工程原理,分析、解释生态环境中出现的现象。（能力目标）【重难点】：举例说出生态工程的主要类型。【知识归纳】三、生态工程的类型1生态工程的类型主要根据 和 的不同为进行分类。2主要类型：（1）农业生态工程具有 性质，并以 为目标；（2）林业生态工程以 为目标而建立，包括水土保持生态工程、 生态工程、 生态工程、城市绿化和园林
14、生态工程等；（3）治污生态工程以 为目标，包括 生态工程、 生态工程、湖泊或水源地治理生态工程。3“人工湿地”生态工程： （1）湿地是 与 之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是 。湿地生态系统具有较强的 功能，水的流入能给湿地注入 ，水的流出又会从湿地带走 ，被誉为“地球之肾”。 （2）“人工湿地”的组成成分包括 、各类水生植物（ ）和水等。它的净化作用是通过湿地环境中所发生的 、 和 作用的综合效应实现的，由不同类型的水生植物和微生物的共同作用来完成。（3）水生植物可吸收、转化污水中的 等物质，还能促进 等微生物对污水的处理和净化；对废水净化起主要作用的是微生物的 和 作用，以及相关的理化
15、作用，如 等。4矿山废弃地生态修复工程：（1）对受到不同程度干扰或破坏的生态系统，需要进行环境与生态 等工作，如我国实施的沙漠治理、 、矿区废弃地改造等。（2）矿山废弃地是指因采矿活动而遭破坏且不经治理便 的土地，它不仅毁坏和污染大片森林、草地和农田，还造成 ，有的甚至成为 。（3）在矿区废弃地的生态修复中，植被要注意选择生长 和抗逆性 的树种，优先选择 树种，尽量选择 的乡土树种和 树种，注意树种的多功能效益。思考：矿渣和尾矿中一般含哪几类成份？分别作怎样的处理？5林业生态工程：（1）它是在维护环境与 的目标下，以优化 为基础，以发挥 为依据，形成各林种、各树种生物群体的多功能和多效益特点，
16、建设功能 、结构 、经济 的生态系统。（2）我国建设的十大林业生态工程，不仅保护了现有森林和 ，而且在建设中采取 等多种方法，营造各种林带。其中，“三北防护林体系建设工程”在改善恶劣的生态面貌的同时，也丰富了 的供给。6模拟自然生态系统，经 与 而建立的生态工程，在高效利用自然资源时应重视 ，把自然生态系统中的 原理等应用到农业生产、环境保护等方面，以促进生态系统内物质的 和能量的 ，保护我们的生存环境。【典例解析】阅读下列资料，回答下列问题： 新闻材料一：“黄龙”再降西安。据新华社讯：3月27日，西安市区黄尘弥漫，这是继3月22日西安一场泥雨后，“黄龙”再次降临西安。（1）从生态因素分析，导
17、致“黄龙”再降西安的主要原因是我国西北地区植被_ ；引起“黄龙”再降的人为因素可以归纳为： 。新闻材料二：专家调查表明：黑土地土壤严重恶化。据华北信息报1月27日报道，黑龙江省一些专家、学者日前根据新近的调查结果发出警告：黑土地已严重恶化。分布在松嫩平原的10.8万km2的东北黑土地，是世界著名的高产土壤。然而，这片黑土地由于严重的水土流失和掠夺式的经营方式，土壤生产能力正呈下降趋势。黑土层已由50年前平均厚度40-100 cm，下降到如今的20-40 cm，有的地方已经裸露出有机质含量极低的泛黄母质层。专家们的调查显示：东北地区水土流失面积已达1/3以上，成为我国商品粮基地中水土流失最严重的
18、地区之一。（2）黑土地土壤流失严重，说明森林具有_的作用。新闻材料三：我国西部174个县在2000年先行退耕34.33万公顷。（3）科学家研究认为，沙尘暴的发生必须具有风和沙源两个条件，退耕还林、还草是西部生态建设的一项紧迫任务。从治理沙尘暴的角度思考，“还林”的作用是_，“还草”的作用是_。新闻材料四：我国将实施6大林业重点工程：天然林保护，“三北”和长江中下游地区等重点防护林的建设，退耕还林、还草，环北京地区防沙治沙，野生动植物保护及自然保护区的建设，速生丰产材林的林业产业基地建设（4）从根本上说，我国实施林业生态工程的目标就是要提高_，搞好生态环境建设。【反馈练习】1下列关于湿地生态系统
19、的作用的说法，错误的是 A涵养水源、蓄洪防旱 B. 调节区域气候，自然净化污水 C为迁飞鸟类和多种动植物提供栖息地，保护生物多样性 D大量种植高产农作物，解决粮食物问题2湿地是地球上独特的生态系统，被誉为 A“鸟类天堂” B地球的“肾脏” C地球的“心脏” D“污水净化器”3下列关于“人工湿地”的说法中，错误的是 A浮水植物、挺水植物可为根际提供氧化的微环境，促进好氧细菌对废水中有机物的分解 B沉水植物的根际保持厌氧状态，利于厌氧细菌的活动 C.“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的 D水生植物能吸收、转化污水中的氮、磷、铜等物质4在“人工湿地”生态系统中
20、，对废水净化起主要作用的是 A微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等 B微生物的分解和转化作用 C相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等 D微生物的分解和转化作用以及化学作用，如沉淀、吸附、过滤等5.下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误的是 A该工程采用工程和生物措施相结合的方法 B要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰 C湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以 D湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能6下列有关矿区废弃地的危害的叙述错误的是 A造成了土地、土壤的破坏 B阻碍植被的生长 C可能产生严重的重金属污染 D对现今生存
21、的生物无多大影响7在矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是 A人工制造表土 B特殊隔离C土壤侵蚀控制 D植被恢复8我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。下列不属于植树造林在保护环境方面要求的是 A调节气候 B防风固沙，防止荒漠化 C提供木材 D维持大气的碳氧平衡9经过十年努力，我国西北防护林带已经初步建立，建立了新的生态平衡，其重要意义是 A解决了环境污染问题 B使生态系统朝着更有益于人类的方向发展C建立了畜牧业的生产基地 D建立了自然保护区10有一山区由于开采露天小铁矿等活动，自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系
22、统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上 A.回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统 B.撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复 C.回填土壤，栽培当地经济农作物，发展农业生产 D.回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林11（多选）下列属于以生态环境保护为目标而建立的林业生态工程的是 A水土保持生态工程 B防风固沙生态工程 C水源涵养生态工程 D城市垃圾处理生态工程12阅读以下资料，回答下列问题：上海市化工区与联合国环境署合作建设人工湿地生态化废水工程，实现区内污水零排放。从侧算时的日排废水15万吨，到目前实际日排废水1.5万吨，再到几年后的零排放。这是人工湿地用于污水处理的
23、一个实例。（1）湿地是开放水域与陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是_。湿地处于水、陆生态系统之间，对于水的运动和滞留等变化非常敏感，水的流入能给湿地注入_，水的流出又经常从湿地带走_。 （2）湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为_。 （3）人工湿地的组成成分包括土壤、各类水生植物（包括_、_和_）和水等。 （4）人工湿地对污水的净化作用是通过_作用的综合效应实现的。13.某地区的农民充分利用自然条件建立了特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。如右图，请根据此图回答：（1）这种人工生态系统最基本的生物因素是 ；要使它长期稳定发展，除了有稳定的能量，各类生物还要_。（2）建立这一生态系统的目的是使生
24、产者固定的能量 ；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有_的特点。（3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_的作用又被桑和蔗所利用。蚕粪中的氨经过_的作用，形成_被植物吸收。（4）概括地说，生态系统功能的维持取决于它的 。例、（1）物质循环再生原理、协调与平衡原理 、整体性原理、系统学和工程学原理、物种多样性原理 （2）人为辅助下的自我调节，太阳能 （3）自我调节理论，回归自然，人为调控，人为调控 （4）建造和调控人工生态系统，使生物与环境之间变得高效和谐。三、创新设计1.（1）覆盖率低，植被破坏，地表裸露等 不合理开垦、过度砍伐、过度放牧 （2）涵养水源，保持水土 （3）防风 固沙 （4）森林覆盖率13.（1）生产者和分解者 保持相对稳定 （2）流向对人类最有益的方向，食物链短 （3）分解者， 硝化细菌，亚硝酸盐、硝酸盐，（4）生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长时间内保持动态平衡。