生态工程的基本原理——物质循环再生
《生态工程的基本原理》 作业设计方案
《生态工程的基本原理》作业设计方案一、作业目标通过本次作业，学生能够深入理解生态工程的基本原理，包括物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理，并能够运用这些原理分析和解决实际生态问题。
二、作业内容1、概念阐述要求学生用自己的语言阐述生态工程的五个基本原理，包括物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。
每个原理的阐述不少于 200 字。
2、案例分析提供几个生态工程的实际案例，如沼气池的建设、湿地生态系统的修复、城市绿化工程等。
要求学生分析每个案例中所运用的生态工程基本原理，并阐述这些原理是如何在案例中发挥作用的。
每个案例的分析不少于 300 字。
3、问题解决给出一些生态问题，如草原退化、水体富营养化、森林砍伐等。
要求学生运用生态工程的基本原理，提出解决这些问题的方案。
每个问题的解决方案不少于 400 字。
4、拓展思考让学生思考生态工程在未来社会发展中的应用前景和可能面临的挑战，并撰写一篇不少于 500 字的短文。
三、作业形式1、书面作业学生将概念阐述、案例分析、问题解决的答案以书面形式提交。
2、小组讨论将学生分成小组，针对拓展思考的内容进行讨论，每个小组推选一名代表进行总结发言。
四、作业评价1、准确性评价学生对生态工程基本原理的理解是否准确，概念阐述是否清晰，案例分析和问题解决方案是否合理。
2、完整性检查学生的作业内容是否完整，是否涵盖了所有要求的方面。
3、创新性鼓励学生在问题解决和拓展思考中提出创新性的观点和想法。
4、表达能力评估学生的语言表达是否流畅、逻辑是否清晰。
五、作业时间安排本次作业共安排一周时间完成。
第一天：布置作业，学生进行概念阐述的准备。
第二天：学生完成概念阐述的书面作业。
第三天：讲解概念阐述部分，布置案例分析作业。
第四天：学生完成案例分析的书面作业。
第五天：讲解案例分析部分，布置问题解决作业。
第六天：学生完成问题解决的书面作业，并进行小组讨论准备。
生态工程四个基本原理
生态工程四个基本原理
生态工程四个基本原理是：
1、物质循环再生，理论基础：物质循环。
意义：可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响。
2、物种多样性，理论基础：生态系统的抵抗力稳定性。
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。
3、协调与平衡，理论基础：生物与环境的协调与平衡。
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。
4、整体性，理论基础：社会—经济—自然复合系统。
意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定。
系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式。
意义：改善和优化系统的结构以改善功能。
系统整体性原理：整体大于部分。
意义：保持系统很高的生产力。
生态系统四个原理
生态系统四个原理以下是生态学的五个原理。
1、物质循环再生原理。
例如：无废弃农业，沼气利用。
2、物种多样性原理。
例如:森林生态系统，草原生态系统。
3、协调与平衡原理。
例如:三北防护林，沙漠防护林，需适应当地地区情况。
4、整体性原理。
例如：人类与自然整体性，动物与自然整体性。
5、系统学和工程学原理。
例如：稻田养鱼养鸭，草原放牧。
以下是生态学的概念。
一、生态学（Ecology）是研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。
1、生物的生存、活动、繁殖需要一定的空间、物质与能量。
生物在长期进化过程中，逐渐形成对周围环境某些物理条件和化学成分，如空气、光照、水分、热量和无机盐类等的特殊需要。
2、各种生物所需要的物质、能量以及它们所适应的理化条件是不同的，这种特性称为物种的生态特性。
二、由于人口的快速增长和人类活动干扰对环境与资源造成的极大压力。
1、人类迫切需要掌握生态学理论来调整人与自然、资源以及环境的关系，协调社会经济发展和生态环境的关系，促进可持续发展任何生物的生存都不是孤立的。
2、同种个体之间有互助有竞争；植物、动物、微生态学。
三、生物之间也存在复杂的相生相克关系。
1、人类为满足自身的需要，不断改造环境，环境反过来又影响人类。
随着人类活动范围的扩大与多样化。
人类与环境的关系问题越来越突出。
2、近代生态学研究的范围，除生物个体、种群和生物群落外，已扩大到包括人类社会在内的多种类型生态系统的复合系统。
人类面临的人口、资源、环境等几大问题都是生态学的研究内容。
生态工程的基本原理
3、协调与平衡原理
理论基础：生 物与环境的协 调与平衡
由于周边城市、工业和 农田的排水中氮、磷的 浓度较高，使太湖水体 中的水葫芦和藻类疯长
西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和 草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树， “杨家将”因为不适应长成了“小老头“防护林变 成了残败的”灰色长城“
最终目的
通过系统设计、调控和技术组装
对已被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
促进人类社会和自然环境的和谐发 展
生态工程建设的目的是：
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。与传统的工程 相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可 持续的工程体系。
P108资料分析2问题讨论
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。
资料分析2问题讨论
1.你对“石油农业”是如何理解的？
“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。
理解： a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。 b优点: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， c缺点：它所产生的废弃物和有害物质的数量很庞大， 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。
生态工程概念原理及相关理论
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理
• 2、物种多样性原理
• 3、协调与平衡原理
• 4、整体性原理
• 5、系统学和工程学原理
–
系统的结构决定功能原理
–
系统整体性原理
物质循环再生原理
• 理论基础是：生物地球化学循环
组 成 生 物 体 的 C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 S 基 本 元 素
大规模生态工程成败原因
• 斯大林改造大自然：
化学家门捷列耶夫、生理学家巴甫洛夫、物理学家波波 夫；在生物 —地学领域也不乏大师,道库恰耶夫 (1846～1903)；农学家依兹马依里斯基(1851～1914)。
其理论依据主要来自道库恰耶夫以及依兹马依里斯基的 学说。遗憾的是规划的倡导人决策人操持的是繁重庞 杂的国家政务, 不可能事必躬亲地深究防护林营造的 具体细节, 也不可能全面地理解和把握科学家理论的 要点。
如何立法自我节制
• 强制的法律或税务 措施，做成污染者 在排放前处理污染 物成本比不处理为 低。
• 强化监督机制。 • 加强道德教育。
自由生育
在我们努力将自 己社会建成一个 福利国家的过程 中，人口问题是 我们的社会必然 面对的另一种公 地悲剧。
无节制的生育的影响
1.使社会在提供现有人口生活条件和提高人民生活水平方面，遇到 了难以克服的困难：就业困难,住房紧张,粮食、燃料等生活必需品 短缺等。
2024/1/25
自我设计：利用生态系统自 组织原理进行生态系统设计
生态工程原理
• 1、物质循环再生原理
• 2、物种多样性原理
• 3、协调与平衡原理
• 4、整体性原理
生态工程的基本原理——物质循环再生ppt实用资料
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。
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。 在生物群落中以有机物形式存在的碳如何沿着食物链传给下一个营养级？
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。
物质循环
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进
生态工程是用生态学、系统学学科 的原理和方法,通过系统的设计,调控和技术组装,对被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境
行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机 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从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。
生产者固定的太阳能的总量
环境的循环过程。这就是生态系统的物质循环。 物质循环再生原理:要求我们在生态工程设计和建设是要使大多的物质循环再生,以减少污染
物质循环再生原理:要求我们在生态工程设计和建设是要使大多的物质循环再生,以减少污染 b优点: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。 经济的不当发展对环境的破坏实例 能量流动的特点及传递效率 (1)生物固氮、闪电固氮 植物和微生物 涉及的学科——生态学、系统学 生产者通过光合作用固定太阳能
在生物群落中以有机物形式存在的碳如何沿着食物链传 给下一个营养级？
通过捕食关系 生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？
主要是呼吸作用
高三生物新题专项汇编2：考点24 生物技术的安全性和伦理问题及生态工程(解析版)
高三生物新题专项汇编2考点24 生物技术的安全性和伦理问题及生态工程1．（2020·湖北武汉·月考）2002年7月12日美国《科学快报》报道了纽约州立大学几位病毒学家人工合成脊髓灰质炎（俗称小儿麻痹症）病毒的消息和简略的研究过程。
用人工合成的病毒感染小鼠的实验证明，人工合成的病毒能引发小鼠脊髓灰质炎，只是毒性比天然病毒小得多。
下列有关该成果的说法中，不正确的是：（）A．人工合成脊髓灰质炎病毒，就是人工制造了生命B．人工合成病毒的研究可以使人类更好地认识病毒，有利于研制抵抗病毒的药物和疫苗C．人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒D．人工合成病毒的研究，其意义具有两面性，用绝对肯定或绝对否定的态度都是不全面的【答案】A病毒没有细胞结构，由遗传物质和蛋白质组成，病毒只能寄生在活细胞中进行生命活动。
A、病毒不具有细胞结构，不能独立生活，只能寄生在活细胞中才能生活，因此人工合成脊髓灰质炎病毒并不意味制造了生命，A错误；B、人工合成病毒的研究可以使人类更好地认识病毒，有利于研制抵抗病毒的药物和疫苗，B正确；C、人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒，C正确；D、人工合成病毒的研究，其意义具有两面性，用绝对肯定或绝对否定的态度都是不全面的，从肯定的角度看，人工合成病毒可以使人类更好地认识病毒，从否定的角度看，人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒，我们应该趋利避害，D正确。
故选A。
2．（2020·北京高三学业考试）生物安全是国家安全体系的组成部分。
新冠肺炎疫情蔓延对我国生物安全防御体系建设提出了新的要求，引起了全社会对生物安全形势的高度关注。
以下选项中不会给我国带来生物安全风险的是（）A．人类及动植物中可能爆发的重大疫病B．保护沿海滩涂红树林中的生物多样性C．全球气候变暖导致生态环境发生改变D．收集我国公民及生物资源的遗传信息【答案】B本题以“新冠肺炎疫情”为引，考查考生对生物安全的认识，涉及生态系统的稳定性、保护生态环境、生物技术的安全性等相关知识，要求考生掌握生物多样性在维持生态系统的稳定性中的作用、全球性生态环境问题对生物圈及人类的影响，以及生物技术可能带来的道德和伦理问题，然后分析选项进行判断。
生态工程的基本原理物质循环再生原理
三、生态工程的实例和发展前景 1.生态工程的实例[连一连]
2.生态工程发展的前景 (1)“生物圈2号”生态工程实验的启示:使我们认识到与 自然和谐共处 的重要性,深化了我们对自然规律的认识。 (2)发展前景:我们需要走有中国特色的道路,即不但要重视 对 生态环境 的保护,更要注重与 经济、社会效益 的结合。
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。
②过程d、e利用的生物属于生态系统的何种成分?
③从对资源的充分利用角度看,d、e途径比c途径突出的特点是
。
。
答案: (1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
(2)自养需氧型 ②分解者 生产者 (3)①将生活垃圾分类处理 ③除利用了有机垃圾中的能量外,还充分地、分层次地多
级利用了垃圾中的物质,并且减少了因燃烧带来的污染
。沼气的产生依赖该生态系统中的 。 等原
(2)该生态系统中能量能否循环利用? (3)“四位一体”应用了
理,与自然生态系统相比,它的抵抗力稳定性
“低”)。 (4)举例说明“四位一体”农业有哪些生态效益?
(填“高”或
答案: (1)两条 (2)不能
分解者
(3)物质循环再生、物种多样性、整体性、系统学与工程学
A.沼气池的建立既充分发挥资源的 生产潜力,又防止了环境污染 B.通过巧接食物链使原本流向分解 者的能量更多地流向了人,提高了能量的传递效率 C.这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区, 这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生” 的原理 D.上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的 效果
低
(4)①使用清洁、高效的沼气,减少对薪柴的砍伐量,有利于植被保护 和水土保持;②人、畜粪便的无害化处理,改善农村卫生条件;③沼 渣、沼液的合理利用,提高了土壤肥力,从而减少化肥用量;④减少农 药用量,有利于环境保护。
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碳循环
物质循环再生原理
• 理论基础是：生态系统的物质循环
生 物 群 落
反 复 循 环
组 成 生 物 体 的 C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 S 基 本 元 素
无 机 环 境
• 原理含义是指：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。
二.生态工程的基本原理
1.物质循环再生原理 2.物种多样性原理 3.协调与平衡原理 4.整体性原理 5.系统学和工程学原理
物质循环
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进 行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机 环境的循环过程。这就是生态系统的物质循环。
特点
周而复始，往复循环 重复利用、全球性、
长春市基础教育
“微课”资源建设
课名称 物质循环再生原理
• 所在知识模块：选修三 专题五 生态工程 • 学科：生物 • 适用年段：高二
• 学校名称：长春市九台区第一中学
• 制作人：张荣新 • 制作日期： 2016年9月
第一节 生态工程的基本原理 ——物质循环再生原理
• 一.生态工程的概念 • 生态工程是用生态学、系统学学科 的原理 和方法,通过系统的设计,调控和技术组装,对 被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从而促进人类 社会和自然环境的和谐发展。
物质循环与再生原理
饲料与垫料 人类食品
人类 食品
作物残留 人粪尿
无 废 弃 物 农 业
物质循环再生原理:要求我们在生态工 程设计和建设时，要使大多的物质循环再 生,以减少污染 地球以有限的空间和资源，长久维持 着众多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就 在于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。