生态系统专题学案

生态工程的基本原理学案(2009-04-22 21:25:28)转载▼标签：生态工程基本原理分类：新课标生物选修3学案学案教育学习目标：1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。

3.尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。

学习重点：生态工程的基本原理学习难点：生态工程的系统学和工程学原理学习过程：【学习策略】本节内容需重点掌握生态工程遵循的五项基本原理，应结合课本给出的案例，通过案例理解原理，通过原理分析讨论案例。

生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。

其中前四个原理可结合必修模块第五章《生态系统及其稳定性》中的内容来学习，而系统学和工程学原理，应计算机网络结构示意图，重在理解“结构决定功能”，“总体功能大于部分之和”。

【自主探究】一.生态工程1.生态工程概念：2.生态工程建设目的：遵循自然界的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止，达到和的同步发展。

3.生态工程的特点：与传统的工程相比生态工程是一类、、的工程体系。

提醒:在概念中应注意三个方面：⑴涉及的学科只是包括生态学和系统学；⑵运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；⑶最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。

二．关注生态工程建设《资料分析》资料1，思考讨论：阅读教材P1071.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？提示：⑴根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。

⑵直接原因：1998年度的罕见降雨。

但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。

2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？提示：传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。

《资料分析》资料2，思考讨论：阅读教材P1081.你对“石油农业”是如何理解的？提示：“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。

它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。

由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。

2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？提示：除日常生活中能够发现的实例外，农业活动对环境和人类健康造成危害的实例中，世界上影响较大的有蓝婴病。

1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。

其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10 mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。

高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。

患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。

硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地等的施肥。

3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。

例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。

因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。

4.石油农业的生产模式应当怎样改进？提示：在不同的国家有不同的改进措施。

例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。

实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。

一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。

从以上内容可以看出，必须走生态经济之路。

生态经济：主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的，从而实现废弃物的资源化。

生态经济的特点是：。

实现循环经济最重要的手段之一是。

三．生态工程所遵循的基本原理1.物质循环再生原理：理论基础：物质循环物质能够在各类生态系统内进行和，使物体利用，进而出现“取之不尽，用之不竭”的结果。

意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。

实例：无废弃物农业是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早和最生动的一种模式。

2．物种多样性原理理论基础：生态系统的稳定性，食物链越多，食物网越复杂，生态系统的越强，系统结构不易被破坏。

意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力。

实例：反面：辽宁西部的章古台地区，单一种植樟子松林，由于缺少昆虫与其天敌相生相克的食物链而成为一片不毛之地。

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。

阅读教材P《资料分析》，思考讨论：1101.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。

珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。

例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。

2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。

生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。

3．协调与平衡原理理论基础：生物与环境的协调与平衡处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑，因地制宜，确定环境容纳量的大小，防止生态系统失衡。

环境承载力：又称，是指。

意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏。

实例：太湖富营养化问题、过度放牧等。

《资料分析》，思考讨论：阅读教材P111“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。

从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？提示：几种西北地区特别适宜树种的介绍（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺”，属于胡颓子科，为落叶乔木或灌木。

植株表面具有棘刺，叶呈条形或条状被针形，两端趋尖，背面密被淡白色鳞片，叶柄极短。

沙棘花先于枝叶开放，雌雄异株；果实为肉质花被筒包围，近于球形，直径5～10 mm。

沙棘喜阳，粗壮的枝干抗风沙。

沙棘叶、皮、果实及种子在医药上有着广泛的应用价值。

沙棘的嫩枝、嫩叶是牛、羊的精饲料，被誉为“铁杆牧草”。

沙棘果维生素含量极高，营养保健价值高，有利于增加种植者的收入。

沙棘是半干旱黄土高原迅速绿化荒山、保持水土、调节生态平衡和促进农林牧业发展的良好树种。

内蒙古鄂尔多斯等地区，实施沙棘生态工程，大面积种植沙棘，有效地控制了沟道水土流失，每年可减少流入黄河泥沙2 100万吨。

（2）山杏，主要指西伯利亚杏，它抗寒、耐旱，适应性强，是我国北方最普遍的果树之一，是绿化荒山、水土保持、防治风沙的先锋树种。

山杏果仁营养丰富，含有大量维生素、微量元素和人体必需的氨基酸，是加工饮料的优质原料。

（3）刺槐，属落叶乔木，适应性强，在年降水量200 mm左右、年平均气温不低于3 ℃的地区都能生长。

它不仅生长快，且耐盐碱，有涵养水源和保持水土的作用。

刺槐泌蜜丰富，蜜质优良，是主要蜜源植物之一。

刺槐不仅可改善生态环境，还可用于发展畜牧业。

（4）锦鸡儿（又称拧条），豆科，多年生落叶灌木，根系发达，具根瘤，高1.5～3 m；耐干旱和寒冷，喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙压和风蚀。

此种植物广泛分布于我国东北、内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏等地，可用于防风固沙，保持水土。

枝条可用于编筐，其枝叶是牛、羊等冬春季节主要的饲料之一。

（5）杜梨，蔷薇科梨属落叶乔木，可高达10 m，原产于我国华北、西北及东北南部。

耐寒，耐干旱、瘠薄，能在含盐量0.5%（质量分数）的土壤中正常生长，且耐涝性也较强。

（6）沙枣，胡颓子科胡颓子属，落叶小乔木。

分布于华北及西北等地，耐盐碱力较强。

（7）合欢，豆科合欢属，落叶乔木，可高达20 m。

分布于华北、西北及黄河以南等地区。

耐盐碱力较强，但不耐水涝。

（8）臭椿，苦木科臭椿属，落叶乔木，可高达25 m。

原产于华南、华北、西北各地。

抗性强，生长快，耐盐碱力强。

西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。

针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。

4．整体性原理理论基础：社会、经济、自然构成复合系统进行生态工程建设时，不但要考虑到的规律，更重要的是，还要考虑到和等的影响力。

除此之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设又着只要影响。

意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定实例：林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题。

在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题。

如粮食、烧柴及收入等。

5．系统学和工程学原理⑴系统的结构决定功能原理：理论基础：分布式优于集中式和环式意义：改善和优化系统和结构以改善功能实例：桑基鱼塘⑵系统整体性原理：理论基础：整体大于部分系统各组分间要有适当的，使得、、等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分的效果，即“1+1>2”意义：保持系统很高的生产力实例：珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系思考讨论：你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。

固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。

《思考与探究》，思考讨论：教材P113桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。

试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。

提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。

能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可以促进鱼的生长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的排泄物也进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。