人教版高中生物选修三：5.1《生态工程的基本原理》ppt课件
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人教版高中生物选修3专题5 第1节《生态工程的基本原理》ppt课件
[答案] A
下列有关生态工程的叙述，不正确的是( ) A．为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规 律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路 B．“无废弃物农业”所采用的肥料一般是用人畜粪便、 枯枝落叶、残羹剩饭、河泥等通过堆肥和沤肥等方式转变成 的有机肥，也可适量地使用化肥 C．众多的生物通过食物链关系相互依存，就可以在有限 的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力 D．珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊 瑚虫和藻类组成的高效的植物——动物营养循环
一方面资源紧张，一方面我们的发展又过于粗放，过于大 手大脚。更让人揪心的是，对能源及资源的利用效率低下导致 近年来中国环境急剧恶化。目前，我国温室气体排放已经居世 界第二，单位GDP污染排放量是发达国家平均水平的十几倍， 水土流失、土地沙化、草地退化在加剧……
通过本专题的学习，你就会知道走生态环保和可持续发展 之路是唯一的选择。
意义
避免系 统结构 或功能 失衡
实例
“三北”防 护林建设中 的单纯林问 题、珊瑚礁 生态系统的 生物多样性 问题
原理
协调与平 衡原理
整体性原 理
理论基础
生物与环 境的协调
与平衡
社会、经 济、自然 复合系统
内容
指生物与环境的 协调与平衡，需 要考虑环境承载 力，即指某种环 境所能养活的生 物种群的数量
[思维激活] 1．为什么说“污染物是放错地方的资源”？ 2．樟子松林的松毛虫数量为什么会肆意增长，而珊瑚礁 区却有很高的生物多样性？
[答案] 1．对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术， 就能够回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提 高了资源的利用率，减少了资源的浪费，因此说“污染物是放 错地方的资源”。 2．纯樟子松林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少 松毛虫的天敌，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，所以该区有很高的生 物多样性。
下列有关生态工程的叙述，不正确的是( ) A．为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规 律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路 B．“无废弃物农业”所采用的肥料一般是用人畜粪便、 枯枝落叶、残羹剩饭、河泥等通过堆肥和沤肥等方式转变成 的有机肥，也可适量地使用化肥 C．众多的生物通过食物链关系相互依存，就可以在有限 的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力 D．珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊 瑚虫和藻类组成的高效的植物——动物营养循环
一方面资源紧张，一方面我们的发展又过于粗放，过于大 手大脚。更让人揪心的是，对能源及资源的利用效率低下导致 近年来中国环境急剧恶化。目前，我国温室气体排放已经居世 界第二，单位GDP污染排放量是发达国家平均水平的十几倍， 水土流失、土地沙化、草地退化在加剧……
通过本专题的学习，你就会知道走生态环保和可持续发展 之路是唯一的选择。
意义
避免系 统结构 或功能 失衡
实例
“三北”防 护林建设中 的单纯林问 题、珊瑚礁 生态系统的 生物多样性 问题
原理
协调与平 衡原理
整体性原 理
理论基础
生物与环 境的协调
与平衡
社会、经 济、自然 复合系统
内容
指生物与环境的 协调与平衡，需 要考虑环境承载 力，即指某种环 境所能养活的生 物种群的数量
[思维激活] 1．为什么说“污染物是放错地方的资源”？ 2．樟子松林的松毛虫数量为什么会肆意增长，而珊瑚礁 区却有很高的生物多样性？
[答案] 1．对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术， 就能够回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提 高了资源的利用率，减少了资源的浪费，因此说“污染物是放 错地方的资源”。 2．纯樟子松林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少 松毛虫的天敌，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，所以该区有很高的生 物多样性。
人教版选修3 5.1 生态工程的基本原理 课件(33张)
5．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。( √ )
6．“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体 性原理。( √ )
[易 错 易 混]
1．石油农业与生态农业的比较
石油农业
生态农业
是大量使用化肥、农 方式 药、机械的农业生产方
式
是实现原料→产品→原料 →产品的生产方式，实现 了废弃物资源化的循环经 济
泥还可作肥料。(6)该生态系统生物群落结构相对复杂，从而使 抵抗力稳定性增强，自我调节能力提高。利用生物的种内关系 或种间关系来诱杀害虫，如利用捕食关系引入天敌，利用性引 诱剂进行防治害虫等。
答案：(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平 衡原理 (2)桑、油菜等生产者固定的太阳能 蚕、禽、畜
(3)粪便等“废弃物”被及时利用 (4)实现了物质的循环 利用和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、 农药的使用(降低了农业成本投入)。 (5)蚕沙碎屑用来养鱼； 鱼塘塘泥用来肥田。 (6)抵抗力稳定性较高(营养结构较复 杂，自我调节能力较强) 天敌防治、激素防治、种植转基因 抗虫作物(任选两种)
协调
生物数量不超过
与平 生物与环境的 21 __环__境__承__载__力__， 太湖富营养化问
衡原 协调与平衡 可避免系统的失理
22 _社__会__—__经__济_ 统一协调各种关 __—__自__然_____ 系，保障系统的平
复合系统 衡与稳定
在林业建设中， 自然系统与社 会、经济系统的 关系问题
(4)该生态系统为何能提高经济效益？ (5)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该生态系统提出 你的一条合理化建议。
(6)从生态系统稳定性看，该农业生态系统比简单的农田生 态系统不易发生虫害的原因是________________________。
人教版高中生物选修三专题五第1节生态工程的基本原理 课件(共18张PPT)
实例
原理
重点注意问题
①核心：沼气工程为中心
农村综合发展型 物质循环再生原理、整体 ②优点：农、林、牧、副、
生态工程
性原理、物种多样性原理 渔全面发展；开发可更新
资源，减少环境污染
（二）“生物圈2号”生态工程的实例及启示
1、实验目的：制造一个人工模拟生态系统，验证 人类离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅 靠太阳，能否维持生存。
⑵我国生态工程的特点：不但重视对生态环境的保护， 更注重与经济、社会效益的结合，遵循整体、协调、再 生、循环的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的 生态工程。
⑶我国生态工程不足之处：缺乏定量化模型指导，难以 设计出标准化、易操作的生态工程样板；设计缺乏高科 技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持； 缺乏理论性指导等。
2、生态工程建设的目的：
就是遵循自然界 物质循环 规律，充分 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： 少消耗、多效益、可持续。
4、生态工程的调节机制： 人工辅助下的自我调节。
5、生态工程建设的原因分析： Ⅰ传统经济发展模式
⑴弊端：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。
6．失败原因 (1)温度失调 (2)CO2含量猛增 (3)O2含量减少，不足以维持人及动物的生存。
7．启示
(1)认识人类与自然和谐共处的重要性，自然 界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。
(2)目前：人类仍然没有能力完全模拟出自然 生态系统。
（三）对我国生态工程发展前景的分析与展望
⑴西方发达国家生态工程特点：目标是治理环境污染，集 中于对破坏的生态系统进行生态恢复，生态工程应用范围 小，不大强调经济效益。
人教版高中生物选修三5.1《生态工程的基本原理》课件 (共44张PPT)
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.“石油农业”的生产模式应当怎样改进？
大力发展生态农业
3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
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
学科交叉而产生的新兴学科
⒈ 物质循环再生原理 ⒉ 物种多样性原理 ⒊ 协调与平衡原理
⒋ 整体性原理
⒌ 系统学和工程学原理
1、物质循环再生原理
没有物质循环的系统，就会产生废弃物，造 成环境污染，并最终影响到系统的稳定和发展。 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。
持着很高的生物多样性。
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
复合肥 类型 含一定有机质，又 补充了特定元素的
生物有机肥 混有根瘤菌、固氮菌、 磷细菌等的有机肥 成本低、肥效长且稳定、
肥
综合化肥和有机肥
优点
的特点
营养全面、含有大量有
益微生物、不烧苗
缺点
肥效较慢、易传播 土传病虫害
肥效较慢
(1)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？
珊瑚礁在养分稀少的深海中保
有机肥 用植物残落物添加粪尿等进 行堆肥(陆地)和沤肥(水中)
人教版高中生物选修三5.1《生态工程的基本原理》ppt精讲课件
(2)原理:在进行生态工程建设时,不但要考虑到_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。
5.系统学和工程学原理:
分类
内容
系统的结构决定功能原理
系_和 集中式
_____ 环式 生态工程需要考虑系统内 部不同组分之间的结构, 通过改变和_________,达 到改善系统功优能化的结目构的
总体功能大于
_________ 部分之和 系统的各组分之间要
有适当的_________,
才能顺利完比成例_关__系__、 _____、_____等能的量转换 和流通 物质 信息
1.判断正误 (1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。( )
× 【分析】“无废弃物农业”遵循的是物质循环再生原理。 (2)在建设高新农业时,沼气池的建立是遵循物质循环再生原 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。( )
抵抗力
(2)实例: ①反面:纯樟子松林或纯杨树林的生物多样性_较__低__。纯樟子松 林或纯杨树林物种_______,_________,缺少松毛虫、杨树天牛
种类少 食物链短 的天敌;而成片单一的林木又为其害虫提供了丰富的食物,因而 会导致树林的毁坏。 ②正面:珊瑚礁区生物多样性_____。珊瑚礁区物种_______,不 同生物占据不同的_____,它们较通高过_______关系互相种依类存多,使得 珊瑚礁在养分稀少的位深置海中,保持着食很物高链的生物多样性。
1.物质循环再生原理:
(1)含义:物质能够在各类生态系统中进行___________和_____ 区域小循环 全球
___________,循环往复,_________利用,从而达到取之不尽、
人教版高中生物选修三5.1 生态工程的基本原理(共25张PPT)
④先生产后治理，提高经济效益
A．①② C．②③
B．①②③ D．②③④
从概念中，能否发现生态工程的几个要 素是什么？
1.理论基础? 2.技术手段? 3.操作过程? 4.最终目的？ 生态工程的特点是什么？
（少消耗、多效益、可持续的特点）
二、关注生态工程建设
问：为什么要重视生态工程建设呢？ 【资料分析1】：阅读“生态工程的兴起”讨论 1.从以往的历史来看,经济发展和环境污染有什么关系?
❖ 下图是“无废弃物农业”过程
❖ 讨论 ❖ 1.这个生态系统的生产者、消费者、分解者
分别是什么？ 2.该系统是怎样实现物质的循环利用的? （以氮循环为例,下图是该系统氮循环简图）
❖
大气中氮气
固氮作用
植物（含氮有机物）
食物链
动物（含氮有机物）
动植物遗体遗物中的含氮有机物
微生物的分解作用
铵盐
硝化作用
硝酸盐
吸收
反硝化作用
【资料分析4：】
❖ 提问:从上述相反的例子中,你能得出什么结 论?
❖ 生态工程的第二个原理:保护物种的多样性
❖ 小结:今天学习了生态工程的概念、兴起以及 生态工程的两个基本原理，其他原理下节课 再学。
❖课堂反馈：
❖ 1：下列有关物种多样性的叙述错误的是 （C ）
A．物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
（带来严重的环境污染） 2.以往人们是怎么解决这个问题的？ （转移污染） 3.他展,重视生态工程建设)
【资料分析2】：
98年汹涌的洪水
思考与讨论： 1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
（上游过度砍伐森林，中游围湖造田）
2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
bec4449f2d60ddccda38376baf1ffc4fff47e200
(2)系统整体性原理： ①理论基础：整体功能大于部分之和。 ②合理应用：系统的各组分之间要有 适当的比例 关系， 只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的 转换和流通 ， 并且实现 总体功能大于各部分之和 的效果，即“1＋1>2”。
1．阅读我国古代“无废弃物农业”的物质和能量流动图， 分析下列问题：
5．1
专 题
生态 工程 的基
5 本原
理
理解·教 材新知
把握·热 点考向
应用·创 新演练
知识点一 知识点二
考向一 考向二
随堂基础巩固 课时跟踪检测
5．1 生态工程的基本原理
生态工程的建设
[自读教材·夯基础]
1．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。 2．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．我国的植树造林运动在世界上规模最大，因而人工林 面积占世界首位，请你对我国的植树造林提出建设性意见。
提示：植树造林时，要根据生物多样性原理和协调与平衡 原理，树种绝不能单一，还要根据当地的气候、土壤等条件， 因地制宜地植树。
3．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。
(3)意义：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 平衡和稳定。
5．系统学和工程学原理 (1)系统的结构决定功能原理： ①理论基础： 分布式 优于集中式和环式。 ②合理应用：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间 的结构，通过改变和 优化结构 ，达到改善系统功能的目的。 在 分布式 的结构中，一般局部故障，不至于造成整个网络的 瘫痪。
高中生物专题5第1节生态工程的基本原理课件新人教选修31
城市绿化、
整体性原
污水及垃圾
城市环境生
污水净化、
环境污染 理、协调与
处理、城市
态工程
废物处理、
平衡原理等
绿化
合理布局等
例1 “十一五”期间农业部计划在全国建设 10 000个资源良性循环的生态新村。农村沼气 的综合利用将是其中重点发展的内容，沼气 综合利用指人畜粪便经沼气池发酵后，所产 生的沼气、沼液、沼渣作为下一级生产活动 的原料、肥料、饲料、添加剂和能源等，进 行再利用。以下是一组沼气生态农业的问题。 据此完成(1)～(3)题。
统恢复
耕还草还
整体性原理
造林等
工程
林工程
实例 问题
原理
对策
案例
江西鄱阳
湿地生
湿地缩小和整体性原理、协调控制污染、湖湿地生
态恢复
ห้องสมุดไป่ตู้
破坏
与平衡原理
退田还湖 态恢复工
工程
程
实例
问题
原理
对策
案例
矿区废弃地
赤峰市元宝
矿区生态环 系统学和工修复土地、
的生态恢复
山矿区生态
境的破坏 程学原理 恢复植被
工程
恢复工程
(2)沼气发酵菌种在8～60 ℃范围内都能发酵产气，并且温度 越高，发酵越活跃。这是因为 ____________________________________________________ ____________________________________________________ ________________________________________。 (3)下图是某地农民以沼气为纽带建立的农业生态系统。
生物：5.1《生态工程的基本原理》课件(新人教版选修3)
一、讨论：阅读课本内容，在必修本生态系统及
其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定吗？ Nhomakorabea
二、阅读课本后，完成《优化》自学导引。 三、自学探究
1.关键概念：生态工程、生态经济、石油农业、生 物质、生物质能 2.关键原理：物质循环再生、物种多样性、协调与 平衡、整体性、生物工程系统学和工程学
2）气体型循环包括氮、碳、氧等元素的循环。物质 的主要储存库是大气和海洋，具有明显的全球性， 循环性能最为完善。 3）沉积型循环包括P、S、K、Na、Mg、Fe、I2、Cu 等物质的循环，其储存库主要是岩石、沉积物、土壤 等，主要通过岩石的风化和沉积物的分解，转变为可 以被生物利用的营养物质，转化速率缓慢。
四、讨论：
1.生态工程建设的目的是什么？ 2.解决经济发展与环境问题的根本原则是 什么？ 工程学 、 3.生态工程是一门生态学 、 系统学 和 经济学 等学科交叉而产生的新兴 学科。 4.生态工程遵循的基本原理是什么？
五、物质循环再生原理：
1.基本内容： 2.类型：水循环、气体型循环、沉积型循环 1）水循环线路： 地球表面 蒸发 大气圈 降水 地球表面
注意：
1.学科知识： 生态学和系统学 ；
2.技术手段： 系统设计、调控和技术组装 ；
3.最终目的： 促进人类社会和自然环境的和谐发展 。
5.1 生态工程的基本原理
一、教学目标： 1.简述生态工程兴起的原因。 2.简述生态工程的基本原理。 3.举例说出生态工程建设的实例。 二、教学重点与难点： 1.生态工程的基本原理。 2.生态工程的系统学和工程学原理。
六、物种多样性原理：
人教版高中生物选修三课件：5.1生态工程的基本原理(共31张PPT)
2、物种多样性原理
(1)内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高 的 抵抗力稳定性 。生物多样性程度高，可以为各类生
物的生存提供多种机会和条件，众多的生物通过 食物链 关系相互依存，就可以在有限的资源条件下， 产生或容纳更多的 生物量 ，提高系统生产力。 (2)实例 ①反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一 条昆虫与其天敌相生相克的 食物链 ，松毛虫肆虐一时。 ②正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区， 生物多样性 非常高，从而避免了系统结构 或功能 的失衡。
4、整体性原理
(1)理论基础：社会 一 经济 一 自然 复合系统。
生产 成本 植物 动物 管 理 消费 效益 政策
经济系统
微生物 非生物的因素
科 学 文 化
自然系统
社会系统
⑴人类所处的是一个由 一 一 复 社会 经济 自然 合而成的巨大的系统，三者相互影响而形成一个统一的 整体，在进行生态工程建设时，不但要考虑 的规律，更重要的是，还要考虑到 自然生态系统 等系统的影响力。 社会和经济 (2)实例：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、烧柴以及收入等问题。 反例：某些地区出现了“前面造林，后面砍林”的现 象 ⑶意义：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。
5.某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不 同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的 放牧量做了一定控制。这种做法体现了( C ) A．实行“循环经济”的原则 B．低消耗、多效益原则 C．遵循物种多样性和协调与平衡原理 D．建立自然—社会—经济复合系统
6．“三北防护林工程”建设中注意了以下两 个问题：①考虑到树种的生态适应性问题， ②考虑到树种多样性问题。这分别体现了 生态工程的哪些原理（ B ） A．系统学原理和物种多样性原理 B．协调与平衡原理和物种多样性原理 C．整体性原理和物种多样性原理 D．物种多样性原理和整体性原理
人教版高二生物选修三专题5 5.1生态工程的基本原理(共21张PPT)
分布式优于集中式和环式
把很多单个生产项目优化组合，有机结合形成高效生
态系统，提高系统的生产力。
意义：
改善和优化系统的结构、从而达到功能改善 的效果。 •举例：桑基鱼塘
把很多单一产 业优化组合，有机 结合形成高效生态 系统，提高系统的 生产力。
补充：
立体农业是至巧妙的利用各种农作物在生产过程中的空间 差、时间差及其他生物学特点，实行间、套、混、铺、挂、 架等立体种植和层养、混养等立体养殖方法，建立起多物 共生、多层次搭配、多梯级循环的生态系统。这种立体农 业使种养业合理配置，最有效地利用土、水、光、热、气 等自然条件，最大限度的提高了资源利用率、土地生产力 和农业商品率，并在取得最大经济效益的同时，改良土壤 理化性状，防止土地肥力下降和环境污染，使农业建立在 长期的良性循环中。如桑基鱼塘、果基鱼塘等 立体农业是一种种植制度模式,不同作物间的搭配套种和 连作方式. 生态农业是一种种植理念,即通过生态学方法和生态理念, 采用生态措施,保护生态系统.
（四）整体性原理
P112
1.理论基础——社会、自然、经济复合系统
生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还 要考虑社会和经济等系统的影响力。
2.意义：统一协调各种关系，才能保障生态系统的平衡与 稳定。 3.举例： 耕还林、还草、还湖等 措施，要协调好自然、社会
与经济关系，应用好整体性原
理。
（五）系统学与工程学原理 1、系统的结构决定功能原理：
3.实例： 无废弃物农业（我国古代传统农业）
（二）物种多样性原理 1、理论基础—— 生态系统具有一定抵抗力稳定性 物种多，营养结构（食物链、食物网）复杂的生态系 统具有较高的抵抗力稳定性。 生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种 机会和条件。营养关系越复杂，有限资源条件下就可以容 纳更多的生物量。 2、意义： 生物多样性高，避免系统的结构与功能失衡。
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专题 5
生态工程
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5.1
生态工程的基本原理
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课前预习导学
目标导航
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。 理。 难点:生态工程的系统学和工程 学原理。 重点:生态工程的基本原 重点难点
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4.如何理解整体性原理? 提示:所谓生态工程的整体性原理是指人类所处的自然系统、经济 系统和社会系统所构成的巨大的复合系统,三者相互影响而形成的统 一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物之间的相互影 响,又包括经济和社会等系统的影响力,只有把生态与经济和社会有机 地结合起来,才能从根本上达到建设生态工程的目的。 5.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。
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迁移与应用 根据以下材料完成问题。 据国家林业局发布的一项调查表明,我国已经成为受荒漠化危害 最为严重的国家之一。 目前,全国四分之一以上的田地荒漠化,每年因荒 漠化造成的直接经济损失达 540 亿元。因此在实施西部大开发过程中, 要切实搞好生态环境的保护和建设,大力开展植树种草、治理水土流失、 防治沙漠化等活动。 (1)从生态因素分析,改善西部地区生态环境必须首先解决的非生 物因素是 。 , 。 (2)“退耕还林(还草)”所依据的主要生态工程原理是 其目的是提高生态系统的 (3)保护环境、保持生态系统稳定性的关键是保护森林。近年来, 首都北京等地频繁出现了“沙尘暴”,源头主要是黄土高原和内蒙古地区。 这说明森林等植被在 树造林方面依据生态工程的 于单一。 等方面起重要作用;另外,我国在西北植 原理,要注意树种不要过
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“石油农业”指大量使用化肥、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。
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(1)理解“污染物是放错地方的资源”这句话 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。 (2)改进石油农业的生产模式 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。
目录 退出
三、生态工程所遵循的基本原理
活动与探究 1.中国农民几千年来实施的“无废弃物农业”是怎样实现物质循环 再生的? 提示:通过积极种植能够固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有 机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以 及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们 转变为有机肥料,施用到农田中,改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实 现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。
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预习交流
“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策,在我国西北地区 进行防护林建设时,在一片防护林中种植的植物不是越多越好,而是要 有一定限度。 1.它遵循生态工程的什么原理? 提示:协调与平衡原理。 2.生态工程除上述原理外,还有哪些原理? 提示:物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、系统学 和工程学原理。
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解析:本题考查了必修教材内容中决定生物的生态因素之一 :非生 物因素——水;联系西北地区特定的地理条件得出。还考查了生态工程 建设中物种多样性原理的应用,“退耕还林(还草)”提高了物种多样性的 同时,植被具有的特殊生态功能:防风固沙、保持水土、涵养水源等功能 随之体现,改善了西北气候,进而形成良性循环。 答案:(1)水 物种多样性 (2)物种多样性原理 自动调节能力 (3)防风固沙
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2.桑基鱼塘 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。 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。桑基鱼塘巧妙地利用了很 难利用的大片低湿地,发展了多种经营,为农民创造了多种收入的门路, 完全符合“无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图 见下图。
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二、实行可持续发展的必要性和措施
活动与探究 1.传统农业生产模式有哪些不足? 提示:(1)大量使用化肥、农药、机械,不考虑生产成本,不注重生态 环境保护,造成资源浪费、破坏和农业环境污染,水域富营养化。 (2)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤等资源,经济的发展以巨 大的生态环境破坏为代价。 2.什么是生态经济?其意义是什么? 提示:生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产 出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废 弃物的资源化。其意义是: (1)实现自然资源的可持续发展,符合生态学规律。 (2)保护了生物多样性,做到了生物与环境,经济发展与生态保护的 协调平衡。
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二、生态工程所遵循的基本原理
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。 2.物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较 高的抵抗力稳定性。 3.协调与平衡原理:生态系统的生物数量不能超过环境承载力(环 境容纳量)的限度。 4.整体性原理:生态系统建设要考虑自然、 经济、 社会的整体影响。 5.系统学和工程学原理:(1)系统的结构决定功能原理,要通过改善 和优化系统结构改善功能;(2)系统整体性原理,系统各组分之间要有适 当的比例关系,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+1>2”。
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2.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐,几十亿株杨树因天牛会毁于一 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。
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迁移与应用 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、烧柴以及收入等问题。以上做法依 据的生态工程原理是( A.系统整体性原理 B.整体性原理 C.系统结构决定功能原理 D.以上都不是 解析:生态工程建设时不仅要考虑自然生态系统的规律 ,还要考虑 经济和社会等系统的影响力。 答案:B )。
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桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图
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1.“猪—沼—茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,由种植(茶 树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态 农业模式( )。 A.是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统 B.实现了物质和能量在系统中的多级循环利用 C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环 D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入 解析:生态系统是由无机环境与生物群落共同构成的;物质是可以循环 利用的,但能量不能循环利用;该生态系统需要外部投入。 答案:C
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3.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:(1)沙棘,俗称“酸柳”“酸刺”“黑刺”,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。 (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。 (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。 (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。 还包括杜梨、沙枣、合欢、臭椿等。 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。
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预习导引
一、关注生态工程建设
1.生态工程的建设目的: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。 2.生态工程的特点:生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工 程体系。 3.生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的 污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物 的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。
生态工程
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5.1
生态工程的基本原理
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课前预习导学
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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。 理。 难点:生态工程的系统学和工程 学原理。 重点:生态工程的基本原 重点难点
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4.如何理解整体性原理? 提示:所谓生态工程的整体性原理是指人类所处的自然系统、经济 系统和社会系统所构成的巨大的复合系统,三者相互影响而形成的统 一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物之间的相互影 响,又包括经济和社会等系统的影响力,只有把生态与经济和社会有机 地结合起来,才能从根本上达到建设生态工程的目的。 5.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。
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迁移与应用 根据以下材料完成问题。 据国家林业局发布的一项调查表明,我国已经成为受荒漠化危害 最为严重的国家之一。 目前,全国四分之一以上的田地荒漠化,每年因荒 漠化造成的直接经济损失达 540 亿元。因此在实施西部大开发过程中, 要切实搞好生态环境的保护和建设,大力开展植树种草、治理水土流失、 防治沙漠化等活动。 (1)从生态因素分析,改善西部地区生态环境必须首先解决的非生 物因素是 。 , 。 (2)“退耕还林(还草)”所依据的主要生态工程原理是 其目的是提高生态系统的 (3)保护环境、保持生态系统稳定性的关键是保护森林。近年来, 首都北京等地频繁出现了“沙尘暴”,源头主要是黄土高原和内蒙古地区。 这说明森林等植被在 树造林方面依据生态工程的 于单一。 等方面起重要作用;另外,我国在西北植 原理,要注意树种不要过
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“石油农业”指大量使用化肥、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。
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(1)理解“污染物是放错地方的资源”这句话 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。 (2)改进石油农业的生产模式 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。
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三、生态工程所遵循的基本原理
活动与探究 1.中国农民几千年来实施的“无废弃物农业”是怎样实现物质循环 再生的? 提示:通过积极种植能够固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有 机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以 及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们 转变为有机肥料,施用到农田中,改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实 现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。
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“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策,在我国西北地区 进行防护林建设时,在一片防护林中种植的植物不是越多越好,而是要 有一定限度。 1.它遵循生态工程的什么原理? 提示:协调与平衡原理。 2.生态工程除上述原理外,还有哪些原理? 提示:物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、系统学 和工程学原理。
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解析:本题考查了必修教材内容中决定生物的生态因素之一 :非生 物因素——水;联系西北地区特定的地理条件得出。还考查了生态工程 建设中物种多样性原理的应用,“退耕还林(还草)”提高了物种多样性的 同时,植被具有的特殊生态功能:防风固沙、保持水土、涵养水源等功能 随之体现,改善了西北气候,进而形成良性循环。 答案:(1)水 物种多样性 (2)物种多样性原理 自动调节能力 (3)防风固沙
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2.桑基鱼塘 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。 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。桑基鱼塘巧妙地利用了很 难利用的大片低湿地,发展了多种经营,为农民创造了多种收入的门路, 完全符合“无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图 见下图。
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二、实行可持续发展的必要性和措施
活动与探究 1.传统农业生产模式有哪些不足? 提示:(1)大量使用化肥、农药、机械,不考虑生产成本,不注重生态 环境保护,造成资源浪费、破坏和农业环境污染,水域富营养化。 (2)传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤等资源,经济的发展以巨 大的生态环境破坏为代价。 2.什么是生态经济?其意义是什么? 提示:生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产 出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废 弃物的资源化。其意义是: (1)实现自然资源的可持续发展,符合生态学规律。 (2)保护了生物多样性,做到了生物与环境,经济发展与生态保护的 协调平衡。
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二、生态工程所遵循的基本原理
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。 2.物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较 高的抵抗力稳定性。 3.协调与平衡原理:生态系统的生物数量不能超过环境承载力(环 境容纳量)的限度。 4.整体性原理:生态系统建设要考虑自然、 经济、 社会的整体影响。 5.系统学和工程学原理:(1)系统的结构决定功能原理,要通过改善 和优化系统结构改善功能;(2)系统整体性原理,系统各组分之间要有适 当的比例关系,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+1>2”。
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2.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐,几十亿株杨树因天牛会毁于一 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。
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迁移与应用 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、烧柴以及收入等问题。以上做法依 据的生态工程原理是( A.系统整体性原理 B.整体性原理 C.系统结构决定功能原理 D.以上都不是 解析:生态工程建设时不仅要考虑自然生态系统的规律 ,还要考虑 经济和社会等系统的影响力。 答案:B )。
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桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图
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1.“猪—沼—茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,由种植(茶 树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态 农业模式( )。 A.是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统 B.实现了物质和能量在系统中的多级循环利用 C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环 D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入 解析:生态系统是由无机环境与生物群落共同构成的;物质是可以循环 利用的,但能量不能循环利用;该生态系统需要外部投入。 答案:C
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3.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:(1)沙棘,俗称“酸柳”“酸刺”“黑刺”,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。 (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。 (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。 (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。 还包括杜梨、沙枣、合欢、臭椿等。 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。
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一、关注生态工程建设
1.生态工程的建设目的: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。 2.生态工程的特点:生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工 程体系。 3.生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的 污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物 的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。