人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态工程学案设计

  高二生物导学案

第3节　生态工程

班级               姓名              

[学习目标]　1.简述生态工程的概念，关注生态工程建设。2.举例说出生态工程的实例及所遵循的基本原理。3.评述生态工程发展前景。

[素养要求]　1.科学思维：尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。2.社会责任：设计简单的生态工程，强化生态观。

【预习案】

一、生态工程的基本原理

1．关注生态工程建设

(1)生态工程的概念：人类应用            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         ，从而提高生态系统的         或改善            ，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。

(2)生态工程建设的目的：遵循       规律，充分发挥资源的              ，防止          ，达到                              的同步发展。

(3)生态工程的特点：与传统工程相比，生态工程是一类                              体系。

2．生态工程所遵循的基本原理

生态工程以生态系统的                      为基础，遵循着                        等生态学基本原理。

(1)自生

①含义：由生物组分而产生的            、            、         、自我更新和维持。

②要求

a．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择               并合理布设。

b．维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的                            ，及它们形

成              关系的条件。

(2)循环

①含义：在生态工程中促进系统的物质           ，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的            较高。

②意义：通过系统设计实现不断         ，使前一环节产生的        尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“        ”的产生。

(3)协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需考虑              。如果生物的数量超过了                    的限度，就会引起系统的失衡和破坏。

(4)整体

①要求

a．遵从           的规律，各组分之间要有             ，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。

b．考虑               复合系统的影响力。

②意义：统一协调当前与长远、           、开发建设与             之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

二、生态工程的实例和发展前景

1．生态工程的实例分析

(1)农村综合发展型生态工程

①问题：突出矛盾是                 。

②对策：建立农村综合发展型生态工程。

③实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的                     工程。

(2)湿地生态恢复工程

①问题：由于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，从而导致局部气候恶化，              下降，生物              降低、迁飞鸟类绝迹等。

②对策

a．采用                   措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。

b．在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠                等机制恢复其生态功能。

③案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程。

(3)矿区废弃地的生态恢复工程

①问题：矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，及至整个地区             的破坏；还可能产生严重的            污染。

②对策：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。其中，关键在于           ，以及植被恢复所必需的                       群落的重建。

③案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。

2．生态工程的发展前景

(1)不足

①缺乏            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              ，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。

(2)我国面临的生态危机：环境污染、          、环境与资源破坏、             等。

(3)我国态度：把             作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中     自然、

          自然、        自然。

【探究案】

探讨点一　分析生态工程的原理和应用

请结合教材P102“思考·讨论”回答问题：

1．请分析桑基鱼塘应用了哪些生态工程的基本原理？

(1)蚕粪、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用，主要为         原理。

(2)池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量，主要为          原理。

(3)桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例，主要为       原理。

(4)桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，主要为 

      原理。

2．尝试画出桑基鱼塘中的食物链。

3．当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？

探讨点二　分析农村综合发展型生态工程

根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：

1．该案例中主要运用了生态工程的哪些基本原理？

2．该生态系统的结构有什么特点？

3．该生态系统的功能有哪些特点？

  【检测案】

1判断正误

(　　)(1)进行生态工程建设时，仅需考虑自然生态系统的规律

(　　)(2)在建设生态农业时，沼气池建立是遵循循环原理

(　　)(3)根据协调原理，一个生态系统中生物种群的数量不应超过环境容纳量

(　　)(4)有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理 ”的老路

(　　)(5)湿地生态恢复应尽可能多的引进外来物种

(　　)(6)矿区废弃地的生态恢复工程的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

(　　)(7)湿地生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水有重要作用，被誉为地球的“肾”

 (　　)2．我国西北土地沙化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理

A．整体原理   B．协调原理

C．循环原理   D．自生原理

 (　　)3．下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是

 (　　)4．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是

A．该工程采用的是工程学和生态学措施相结合的方法

B．在湿地的周围，要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰

C．对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效

D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替等机制恢复其生态功能

 (　　)5．矿区废弃地生态恢复工程的关键是

A．优先选择农作物以提高经济效益

B．选择合适的养殖动物以增加物种多样性

C．植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建

D．尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

 核心归纳　

生态工程遵循的基本原理归纳

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高二生物导学案

第4节　生态工程

班级               姓名              

[学习目标]　1.简述生态工程的概念，关注生态工程建设。2.举例说出生态工程的实例及所遵循的基本原理。3.评述生态工程发展前景。

[素养要求]　1.科学思维：尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。2.社会责任：设计简单的生态工程，强化生态观。

【预习案】

一、生态工程的基本原理

1．关注生态工程建设

(1)生态工程的概念：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，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。

(2)生态工程建设的目的：遵循生态学规律，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)生态工程的特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。

2．生态工程所遵循的基本原理

生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。

(1)自生

①含义：由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。

②要求

a．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。

b．维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，及它们形成互利共存关系的条件。

(2)循环

①含义：在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。

②意义：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”的产生。

(3)协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。

(4)整体

①要求

a．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。

b．考虑社会—经济—自然复合系统的影响力。

②意义：统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

二、生态工程的实例和发展前景

1．生态工程的实例分析

(1)农村综合发展型生态工程

①问题：突出矛盾是人多地少。

②对策：建立农村综合发展型生态工程。

③实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。

(2)湿地生态恢复工程

①问题：由于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，从而导致局部气候恶化，地下水位下降，生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。

②对策

a．采用工程学和生态学措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。

b．在湿地周围建立缓冲带，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。

③案例：厦门筼筜湖的生态恢复工程。

(3)矿区废弃地的生态恢复工程

①问题：矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，及至整个地区生态系统的破坏；还可能产生严重的重金属污染。

②对策：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。其中，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。

③案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。

2．生态工程的发展前景

(1)不足

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，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。

(2)我国面临的生态危机：环境污染、人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等。

(3)我国态度：把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。

【探究案】

探讨点一　分析生态工程的原理和应用

请结合教材P102“思考·讨论”回答问题：

1．请分析桑基鱼塘应用了哪些生态工程的基本原理？

(1)蚕粪、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用，主要为循环原理。

(2)池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量，主要为协调原理。

(3)桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例，主要为整体原理。

(4)桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，主要为自生原理。

2．尝试画出桑基鱼塘中的食物链。

提示　树→蚕；甘蔗→人；甘蔗→猪→人；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物→浮游动物→鱼。

3．当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？

提示　还需要关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。

探讨点二　分析农村综合发展型生态工程

根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：

1．该案例中主要运用了生态工程的哪些基本原理？

提示　整体、协调、循环、自生。

2．该生态系统的结构有什么特点？

提示　生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序整体。

3．该生态系统的功能有哪些特点？

提示　该生态系统实现了物质多级循环利用，能量充分利用，减少了废物排放和环境污染。

 【检测案】

1判断正误

(　　)(1)进行生态工程建设时，仅需考虑自然生态系统的规律

(　　)(2)在建设生态农业时，沼气池建立是遵循循环原理

(　　)(3)根据协调原理，一个生态系统中生物种群的数量不应超过环境容纳量

(　　)(4)有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理 ”的老路

(　　)(5)湿地生态恢复应尽可能多的引进外来物种

(　　)(6)矿区废弃地的生态恢复工程的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

(　　)(7)湿地生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水有重要作用，被誉为地球的“肾”

答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√

(　　)2．我国西北土地沙化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理

A．整体原理   B．协调原理

C．循环原理   D．自生原理

答案　B

解析　协调原理要求处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。

(　　)3．下列有关生态工程的原理和事例中，错误的是

答案　D

解析　D项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体原理。

(　　)4．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是

A．该工程采用的是工程学和生态学措施相结合的方法

B．在湿地的周围，要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰

C．对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效

D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替等机制恢复其生态功能

答案　C

解析　对湿地的恢复不是简单的退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题，C错误。

(　　)5．矿区废弃地生态恢复工程的关键是

A．优先选择农作物以提高经济效益

B．选择合适的养殖动物以增加物种多样性

C．植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建

D．尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

答案　C

解析　矿区废弃地几乎很少有动植物，而且土壤也被严重破坏，所以矿区废弃地生态恢复的关键在于植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。

核心归纳　生态工程遵循的基本原理归纳