高中生物 專題5 生態(tài)工程 第2節(jié) 生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景課件 新人教版選修3.ppt

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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3,生態(tài)工程,專題五,第二節(jié) 生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景,專題五,1．舉例說出生態(tài)工程的實例，說出這些實例所運用的生態(tài)工程原理。(重點) 2．評述生態(tài)工程發(fā)展前景，說出生態(tài)工程的局限性，舉例說出我國生態(tài)工程的特點。 3．嘗試設(shè)計簡單的生態(tài)工程。(難點),一、生態(tài)工程的實例 1．農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程 問題：怎樣用有限資源，取得①________、②________、③________效益全面提高？ 對策：建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程。 案例：北京郊區(qū)竇店村的以④________為中心的物質(zhì)多級循環(huán)利用工程。,經(jīng)濟,社會,生態(tài),沼氣工程,2．小流域綜合治理生態(tài)工程 問題：小流域(河流各級支流的集水區(qū)域)水土流失比較嚴(yán)重。 對策：應(yīng)用生態(tài)工程的整體原理、⑤___________原理，及工程學(xué)等原理，通過保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，層層設(shè)防來控制⑥________。 案例：甘肅隴南地區(qū)的“九子登科”治理模式。,協(xié)調(diào)與平衡,土壤侵蝕,3．大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程 問題：荒漠化(原因：⑦_(dá)_______、過度放牧、⑧________、不合理利用水資源)。 對策：實施了一系列森林或草原植被恢復(fù)的生態(tài)工程、水土保持的生態(tài)工程等。 案例：⑨______________工程、⑩________工程、?______________工程等。,過度開采,盲目開墾,退耕還林還草,防沙治沙,“三北”防護林,4．濕地生態(tài)恢復(fù)工程 問題：地球80%的濕地資源遭破壞。 對策：采用工程和生物措施相結(jié)合，如廢水處理、?_____________污染控制、土地處理工程，植物物種的引進(jìn)種植及建立緩沖帶等，使受干擾的濕地得以恢復(fù)。 案例：鄱陽湖生態(tài)恢復(fù)工程。,點源和非點源,5．礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程 問題：礦區(qū)土體、土壤和植被乃至整個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。 對策：人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復(fù)工程等，關(guān)鍵是?________及其所必需的?_______________的重建。 案例：赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。,植被恢復(fù),土壤微生物群落,6．城市環(huán)境生態(tài)工程 問題：城市嚴(yán)重的環(huán)境污染，如過量垃圾、煤不完全燃燒、汽車尾氣、噪音等。 對策：進(jìn)行城市?________；推廣“?________技術(shù)”和低污染清潔生產(chǎn)工藝，減少污染產(chǎn)出；治理污染，?______________利用；建立監(jiān)督法制。 案例：加強綠地建設(shè)；采用水生植物、濕地生態(tài)凈化工程；采用?_________________凈化污水；垃圾分類處理；樹立?_____________典范。,生態(tài)分區(qū),環(huán)境友好,廢棄物的資源化,浮床生態(tài)工藝法,城市環(huán)境建設(shè),人工模擬生命支持,無價之寶,經(jīng)濟、社會效益,定量化模型,[思維激活] 1．試分析導(dǎo)致我國北方沙塵暴日益嚴(yán)重的原因有哪些？ 2．礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程案例中為什么不種植農(nóng)作物？ [答案] 1．①降水稀少導(dǎo)致表層土壤干燥、疏松；②人類的毀林毀草開荒、過度放牧等破壞活動導(dǎo)致植被破壞、土地荒漠化嚴(yán)重；③城市建設(shè)中工地裸露導(dǎo)致?lián)P沙浮塵。 2．礦區(qū)廢棄地恢復(fù)植被的措施是植樹和種草，不是種植農(nóng)作物，原因是礦區(qū)土壤條件惡劣，不適宜農(nóng)作物的生長。,一、生態(tài)工程的實例 1．生態(tài)工程實例分析,2.生態(tài)工程實例中的某些問題解讀 (1)北京竇店村綜合發(fā)展生態(tài)工程的特點 該生態(tài)系統(tǒng)主要應(yīng)用了物質(zhì)循環(huán)再生、整體性、物種多樣性原理等，以沼氣工程為核心，農(nóng)、林、牧、副、漁各行業(yè)全面發(fā)展，增加了勞動力就業(yè)機會，促進(jìn)了經(jīng)濟的發(fā)展，同時又降低了環(huán)境污染，促進(jìn)了農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。,(2)小流域綜合治理生態(tài)工程 ①小流域綜合治理中“綜合”的表現(xiàn) 一改以前的單純造林和減水、減沙等工程模式，同時考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，如不但注重通過還林、還草、筑壩等措施達(dá)到蓄水、降低土壤侵蝕的生態(tài)功效，還考慮如何提高人們的生活水平，栽種經(jīng)濟作物、薪柴林等。,②根據(jù)不同的地形采取不同的措施的原因分析。,知識貼士：小流域綜合治理生態(tài)工程主要應(yīng)用了整體性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、工程學(xué)原理等。 (3)“三北”防護林工程建設(shè)中應(yīng)當(dāng)注意的問題 ①首先應(yīng)考慮樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題，種植適宜的品種，宜林則林、宜灌則灌、宜草則草。 ②其次要考慮樹種的多樣性，保護防護林體系的穩(wěn)定性。 ③最后不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同策略，如惡劣的地區(qū)應(yīng)該結(jié)合自然恢復(fù)力。,②城市生態(tài)工程 a．含義：城市是由自然系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)和社會系統(tǒng)所組成的人工生態(tài)系統(tǒng)，對城市治理要把整個城市作為一個巨大的生態(tài)系統(tǒng)來考慮。 b．與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，具以下特點： Ⅰ.城市生態(tài)系統(tǒng)是人類起主導(dǎo)作用的生態(tài)系統(tǒng)。城市中的一切設(shè)施是人制造的，人類活動對城市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展起著重要的支配作用。與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，城市生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者綠色植物的量很少；消費者主要是人類，而不是野生動物；分解者微生物的活動受到抑制，分解功能不強。,Ⅱ.自然生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)上基本可以自給自足，城市生態(tài)系統(tǒng)則不同。城市生態(tài)系統(tǒng)是物質(zhì)和能量的流通量大、運轉(zhuǎn)快、高度開放的生態(tài)系統(tǒng)。需要不斷地輸入糧食、能源等，同時會把大量廢棄物排放到自然生態(tài)系統(tǒng)中，這種高度的開放性又導(dǎo)致它對其他生態(tài)系統(tǒng)具有高度的依賴性，同時會對其他生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的干擾。 Ⅲ.城市生態(tài)系統(tǒng)中自然系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力弱，容易出現(xiàn)環(huán)境污染等問題，城市生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，對環(huán)境污染的自動凈化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如自然生態(tài)系統(tǒng)，城市的環(huán)境污染有大氣污染、水污染、固體廢棄物污染和噪聲污染等。,,(1)若考慮魚池生態(tài)系統(tǒng)，該生態(tài)系統(tǒng)中非生物的物質(zhì)和能量主要包括________等。從生態(tài)系統(tǒng)類型上劃分，該生態(tài)系統(tǒng)屬于________生態(tài)系統(tǒng)。 (2)若考慮森林生態(tài)系統(tǒng)，該生態(tài)系統(tǒng)的主要特點之一是________能夠長期處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。 (3)生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)計是生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)實施的前提和依據(jù)。某研究性課題小組在分析調(diào)查當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。假若你是該小組的成員，你認(rèn)為這個設(shè)計應(yīng)包括哪些方面的內(nèi)容？,[解析] (1)在魚池生態(tài)系統(tǒng)中，非生物的物質(zhì)和能量主要包括陽光、熱能、空氣、水分和無機鹽。由圖可以分析該生態(tài)系統(tǒng)中既有森林，又有魚池，是一個水域和陸地的自然過渡形態(tài)，屬于濕地生態(tài)系統(tǒng)。 (2)森林生態(tài)系統(tǒng)，由于其生物的多樣性，易形成復(fù)雜的營養(yǎng)關(guān)系，所以其種群密度和群落結(jié)構(gòu)能夠長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。 (3)若建立一個良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)從以下幾個方面考慮：一生態(tài)系統(tǒng)各組成成分齊全；二是食物鏈合理；三是能量多級利用，物質(zhì)可循環(huán)再生等。,[答案] (1)陽光、熱能、空氣、水分和無機鹽 濕地 (2)種群的密度和群落的結(jié)構(gòu)及功能 (3)①研究設(shè)計合理的食物鏈組成或合理巧接食物鏈；②實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中能量的多級利用；③實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)再生或?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展或“原料—產(chǎn)品—原料—產(chǎn)品”；④設(shè)計合理的生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)循環(huán)和能量流動，提高抵抗力穩(wěn)定性；⑤提高整個系統(tǒng)的總體功能和綜合效益；⑥繪制出生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖；⑦寫出設(shè)計報告。,[答案] C,[解析] 植樹造林，保護環(huán)境。森林可涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)貧夂?，可以防風(fēng)固沙，防止荒漠化，樹木進(jìn)行光合作用，消耗CO2，制造O2，維持大氣中的碳——氧平衡。提供木材與環(huán)境保護無關(guān)，是經(jīng)濟效益。,二、生態(tài)工程發(fā)展的前景分析和展望 1．“生物圈2號”生態(tài)工程實驗及啟示 (1)問題的提出：人們憧憬著找到地球外的“諾亞方舟”。“生物圈2號”就是為了制造一個人工模擬的生命保障系統(tǒng)，以驗證人類在離開地球的情況下，利用人工生態(tài)工程，僅僅依靠太陽能，能否維持生存。 (2)設(shè)計：它是一座微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。其地上部分為立體鋼架結(jié)構(gòu)，配有雙層玻璃窗，底部以厚水泥完全與外界隔離。內(nèi)部主要由7種模擬生態(tài)群落區(qū)和兩個大氣擴張室組成。生態(tài)群落包括5個野生物生物群落和2個人工生物群落，約有生物4000種。,物質(zhì)循環(huán)途徑如下圖：,,(3)實驗結(jié)果：“生物圈2號”的物質(zhì)循環(huán)途徑是農(nóng)田區(qū)的作物秸稈作為附近動物飼養(yǎng)場的飼料，產(chǎn)出的肉、蛋、奶以及作物產(chǎn)品供應(yīng)人類。死亡植株及動物與人的排泄物經(jīng)分解者進(jìn)行分解，然后，返還到農(nóng)田中給植物提供營養(yǎng)。生活廢水經(jīng)處理后進(jìn)行循環(huán)利用。氧氣由植物光合作用提供，呼吸產(chǎn)生的二氧化碳由植物吸收。經(jīng)過四年的試驗，最終失敗。 (4)失敗的原因：溫度失調(diào)以及大氣和海洋比例與地球相差甚遠(yuǎn)，土壤呼吸釋放的二氧化碳超過了植物和海洋的固定能力，導(dǎo)致空氣中二氧化碳增多，氧氣減少，不足以維持人及動物的生存。,(5)給人的啟示：自然界給人類提供的生命支持服務(wù)是無價之寶，盡管科技發(fā)達(dá)，但是人類仍然沒有能力完全模擬出自然生態(tài)系統(tǒng)。我們應(yīng)當(dāng)珍惜擁有的一切，愛護地球上的環(huán)境。 2．我國生態(tài)工程發(fā)展前景的分析與展望 (1)西方國家生態(tài)工程的特點：除了治理環(huán)境污染外，主要是通過介于工程和依靠自然恢復(fù)力的一種中間途徑，集中于對破壞的生態(tài)系統(tǒng)，特別是開礦后的廢棄地以及濕地等進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)?？傮w看來，應(yīng)用范圍小，但是并不太強調(diào)經(jīng)濟效益。 (2)我國生態(tài)工程的特點：既重視對生態(tài)環(huán)境的保護，又注重與經(jīng)濟、社會效益的結(jié)合。,(3)我國生態(tài)工程存在的問題及發(fā)展前景：目前的問題主要有缺乏定量化模型的指導(dǎo)，設(shè)計缺乏高科技含量，生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控缺乏及時準(zhǔn)確的監(jiān)測技術(shù)支持，缺乏理論性指導(dǎo)等。但是由于我國政府的重視，在實踐中已得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國社會、經(jīng)濟的發(fā)展，以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，我國的生態(tài)工程一定會有更為廣闊的發(fā)展空間。,3．中國與西方國家生態(tài)工程建設(shè)的區(qū)別,[解析] 解答本題時注意理解掌握我國生態(tài)工程與西方國家生態(tài)工程的區(qū)別及各自的優(yōu)缺點。發(fā)達(dá)國家與我國的生態(tài)工程建設(shè)強調(diào)的重點有所不同。西方國家的生態(tài)工程除了治理環(huán)境污染的目標(biāo)外，主要是通過介于工程和依靠自然恢復(fù)力的一種中間途徑，集中于對破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)；我國的生態(tài)工程走有中國特色的道路，不但重視對生態(tài)環(huán)境的保護，更注重與經(jīng)濟、社會效益的結(jié)合。總體來看，發(fā)達(dá)國家的生態(tài)工程的應(yīng)用范圍比我國小，也不那么強調(diào)經(jīng)濟效益，不過，目前我國的生態(tài)工程難以像西方那樣，設(shè)計出標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的生態(tài)工程樣板。 [答案] D,[答案] A [解析] “生物圈2號”是模擬地球生態(tài)系統(tǒng)、全封閉的人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，在物質(zhì)上與外界完全隔絕，但能量需要依靠外界的太陽光。其目的是驗證人類在離開地球的情況下，利用人工生態(tài)工程，僅僅依靠太陽能，能否維持生存。,一、“九子登科”措施的具體意義 1．山頂戴帽子：山頭實行封禁管理、營造水土保持林，保護和恢復(fù)植被； 2．山腰系帶子：半山陡坡退耕還林還草，發(fā)揮林草攔蓄作用，減少徑流； 3．坡地修臺子：坡耕地以坡改梯田為突破口，建設(shè)基本農(nóng)田，為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供條件； 4．地埂鎖邊子：充分利用地埂種植經(jīng)濟作物，既獲得經(jīng)濟效益，又保護地??；,5．荒地荒溝栽苗子：在荒山、荒溝、荒坡地建設(shè)薪柴林； 6．山腳種果子：山腳發(fā)展經(jīng)濟林果園，促進(jìn)商品經(jīng)濟發(fā)展； 7．溝底穿靴子：在干、支、毛溝溝底修建谷坊、攔擋壩，建設(shè)溝壩地，攔蓄泥沙，防止溝壑被水沖蝕而導(dǎo)致其不斷擴張； 8．見縫插針釘扣子：利用田間地頭、房前屋后栽植林果，發(fā)揮零星作用，提高治理程度； 9．秋田蓋罩子：在緩坡耕地改順坡種植為橫坡等高種植、實行地膜覆蓋等保土耕作措施。,二、生態(tài)農(nóng)業(yè) 1．生態(tài)農(nóng)業(yè)的概念 生態(tài)農(nóng)業(yè)是以生態(tài)學(xué)理論為依據(jù)，以環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展為前提，在一定區(qū)域內(nèi)，因地制宜的規(guī)劃、組織和開展多層次、多功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。,2．生態(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理 生態(tài)學(xué)的基本原理是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要理論基礎(chǔ)。我們知道，生態(tài)系統(tǒng)中能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生是生態(tài)學(xué)的一條基本原理。而食物鏈則是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的主要渠道，因此食物鏈既是一條能量轉(zhuǎn)換鏈，又是一條物質(zhì)傳遞鏈，從經(jīng)濟上看還是一條增值鏈。因此，遵循這一原理，就可以合理設(shè)計食物鏈，充分利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源，利用動物、植物和微生物之間的相互依存關(guān)系，使生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量被分層次地充分利用，使生產(chǎn)一種產(chǎn)品時產(chǎn)生的有機廢物成為生產(chǎn)另一種產(chǎn)品的投入，也就是實行無廢物生產(chǎn)，提供盡可能多的潔凈產(chǎn)品。既充分有效利用機械設(shè)備、化肥、農(nóng)藥，又減少環(huán)境污染。,3．生態(tài)農(nóng)業(yè)的特點 生態(tài)農(nóng)業(yè)可以實現(xiàn)對物質(zhì)和能量的多級利用，減少對能源和資源的消耗，減少環(huán)境污染。具體優(yōu)點突出表現(xiàn)在： (1)減少化肥使用量，降低農(nóng)業(yè)投入。 (2)收獲多種產(chǎn)品，增加經(jīng)濟效益。 (3)凈化環(huán)境，降低人和家畜的發(fā)病率。,4．生態(tài)農(nóng)業(yè)的設(shè)計 主要從空間、時間和食物鏈等幾方面去考慮，我們僅從空間方面做簡單介紹。 空間方面包括“平面空間”和“垂直空間”。 “平面空間”：在一定的區(qū)域內(nèi)，確定各種農(nóng)作物的種類和各種農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)所占的比例及分布區(qū)域，是比較宏觀的，即農(nóng)業(yè)區(qū)規(guī)劃或農(nóng)業(yè)規(guī)劃布局。,“垂直空間”：利用生態(tài)學(xué)的原理，將不同的種群科學(xué)地組合成復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)，達(dá)到最充分、最合理地利用環(huán)境資源的目的?？梢晕⒂^地解決一個比較小的范圍內(nèi)的生態(tài)組合，例如一片稻田、一個庭院、一座小山、一個池塘等。在一片農(nóng)田中應(yīng)該從地上和地下兩個方面科學(xué)搭配。地上部分包括不同作物在不同層次空間上莖、葉的配置，以最大限度地利用光、熱、水、氣等自然資源。地下部分是要使不同農(nóng)作物的根系分布在不同的土層中，以便更好地利用土壤中的礦質(zhì)元素。我國南方的?；~塘就是人工建立的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。,,(1)氧化塘實現(xiàn)凈化污水的原理是主要利用細(xì)菌和藻類的________關(guān)系來分解有機污染物。圖中A、B分別代表的物質(zhì)是________、________。 (2)隨著距水面深度的不斷增加，不同水層微生物的新陳代謝類型也在發(fā)生著變化，其中它們的異化作用類型的變化是__________________________________________。 (3)由圖示看，氧化塘凈化污水的途徑有________和________。,[解析] 由圖可知，細(xì)菌和藻類生活在一起彼此有利，細(xì)菌通過分解有機物為藻類生長提供二氧化碳、礦質(zhì)養(yǎng)料等，藻類的光合作用為細(xì)菌的分解作用提供氧氣和養(yǎng)料。不同水層由于受到物理擴散、生物消耗等因素的影響，水中溶氧量隨水深度的增加而減少，其中生存的生物類群也會因此而變化。 [答案] (1)共生(或種間互助) 氧氣和養(yǎng)料 二氧化碳、礦質(zhì)養(yǎng)料等 (2)需氧型、兼性厭氧型、厭氧型 (3)物理沉降 生物分解,