《生态工程的基本原理》教案

5.1《生态工程的基本原理》教案

周航

★新课标要求

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。

★教学重点

生态工程的基本原理。

★教学难点

生态工程的系统学和工程学原理。。

★教学方法

自学法、讨论法、归纳法。

★教学工具

多媒体教学课件

★课时安排

2课时

★教学过程

（一）引入新课

[课件]展示专题题图：

[问题]你觉得本专题题图有什么寓意？

[学生]干裂的土地，赤红的荒山；幼苗的上方是蔚蓝

的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋润着幼苗和大地；

幼苗又可寓意生态工程，虽然柔弱，但却顽强地支撑

着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。通过师

生共同分析以引起同学的思考，引导学生进入本专题

的学习。

[阅读]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，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境和谐发展。

[点拨]（1）涉及的学科包括生态学和系统学；（2）运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；（3）最终目的是促进人类社会和自然环境和谐发展。

[阅读]《科技探索之路──生态工程的兴起》给学生呈现了生态工程的兴起过程。

[归纳]（1）经济的不当发展对环境的破坏；（2）解决经济发展与环境问题的根本原则是循环经济；（3）实现循环经济的重要手段之一是生态工程。

（二）进行新课

[阅读]本节内容。思考并讨论以下问题：

（1）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？

（2）生态工程建设的目的是什么？

（3）解决经济发展与环境问题的根本原则是什么？

（4）生态工程遵循的基本原理是什么？

1．关注生态工程建设

资料1

[讨论]导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？

[提示]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。

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。

解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。

在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。

[讨论]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2

[讨论]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。

[讨论] “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。

[师讲]传统经济模式正在毁坏资源，消耗地球赠给我们的自然资本，为了实验可持续性发展，经济发展必须符合生态学规律，走生态经济之路。

[问题]什么是生态经济？

[生答]主要是通过实行“循环经济”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是生态工程。

2．生态工程所遵循的基本原理

（1）物质循环再生原理

[实例]无废弃物农业

[问题]物质循环再生原理的含义是什么？

[生答]生态系统中, 生物借助能量的不停流动, 一

方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质, 另

一方面又随时分解为原来的简单物质, 即所谓“再

生”, 重新被系统中的生产者植物所吸收利用, 进

行着不停顿的物质循环。

[总结]物质能够在各类生态系统中，进行区域小循

环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。（2）物种多样性原理

资料分析：

[问题]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。

[总结]生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高。

（3）协调和平衡原理

资料分析：

[总结]生态系统的生物数量不能超过环境承载力的限度。

（4）整体性原理

[问题]整体性原理和含义是什么？

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的生活问题，如粮食、烧柴及收入等。

[总结]整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统。是指我们在生态工程设计和建设时要考

虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响．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）系统学和工程学原理

①系统的结构决定功能原理：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，即要通

过改善和优化系统结构改善功能。

实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘。

②系统整体性原理：系统各组分间要有适当的

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”。

实例：能保持高系统生产力的珊瑚礁。

[小结]（1）生态工程的基本原理（见右表）

[提示]

①生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生

态系统遵循的原理可以不同。

②生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环

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同步发展。

③生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。

[类比]整体性原理和系统整体性原理的比较

整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保

障整个系统的稳定与平衡。如林业建设中自然系统、社会与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。

系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。（三）课堂总结