生态工程及其原理
生态工程的基本原理.docx
生态工程的基本原理『课标解读』1、知识方面简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。
简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。
2、情感态度与价值观方面关注生态工程建设。
初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。
3、能力方面尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
『网络构建』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。
（少消耗、多效益、）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，而实现循环经济最重要的手段之一是。
1）原理：物质能在生态系统中循环往复，2）原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的生态工程原理 3 ）原理：生态系统的生物数量不能超过（环境容纳量）的限度4）原理：生态系统建设要考虑自然、、的整体影响5）原理系统的结构决定原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的，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的效果，即“1+1>2”答案：物质循环环境污染经济效益生态效益可持续循环经济生产原料生态工程物质循环再生分层分级利用物种多样性抵抗力稳定性协调与平衡环境承载力整体性经济社会系统学和工程学功能比例关系之和『重难点归纳』一、分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。
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：桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长；甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可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。
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。
第2章 生态工程学原理
应按自然、经济和社会的情况和要求，确定其主次功 能，在保障与发挥主功能的同时，兼顾其它功能。统 一协调与维护当前与长远、局部与整体、开发利用与 环境和自然资源之间的和谐关系，以保障生态平衡和 生态系统的相对稳定性。防止片面追求当前的局部利 益，牺牲了整体和长远利益，兴利却伴随着废利或增 害，产生了一些不利于持续发展的问题与后果。
结构是完成功能的框架和渠道，直接决定与制约组成各要素间
的物质迁移、交换、转化、积累、释放和能流的方向、方式与
数量，决定功能及其大小。
功能是维持结构的存在及发展的基础 明确维护生态系统结构与功能的协调性是生态工程的重要原则。
平衡原理
生态系统在一定时期内，各组分通过相生相克、转化、补偿、 反馈等相互作用，结构与功能达到协调，而处于相对稳定态。 此稳定态是一种生态平衡。比如湖泊水生态
自我调节能在有利的条件和时期加速生态系统的发展，同时在 不利时也可避免受害，得到最大限度的自我保护．即它们对环 境变化有强的适应能力。
Odum (1989)认为生态工程的本质就是生态系 统的自组织。
生态工程是保障生态系统自组织能力最大发挥的人工 设计与管理系统？
自我维持原理
生态系统是直接或间接地依赖太阳能的系统，因而是一个自我 维持系统。一旦一个系统被设汁并开始运作，它就能不断地自 我维持，其间仅靠适量的外界投入。
自我调节
当生态系统中某个层次结构中某一成分改变，或外界的输出发 生一定变化，系统本身主要通过反馈机制，自动调节内部结构 (质和量)及相应功能，维护生态系统的相对稳定性和有序性。
第二章 生态工程学原理
1. 生态工程学的核心原理； 2. 生态工程学的生物学原理； 3. 生态工程学的工程学原理；
生态学和工程学，整体论科学与还原技术的 有机结合是生态工程建设的关键。
高中生物 必修2 第4章 第3节 第1课时 生态工程的基本原理
3.珠江三角洲的农民充分利用自然条件,建立了该地特有的蔗基鱼塘和 桑基鱼塘,如下图所示。请据图回答下面的问题。
(1)这种人工生态系统中最基本的生物因素是
。
要使它长期稳定发展,除了有稳定的
来源,各类生物的比例也要合
适。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量
;
其能量利用率高的原因是在营养结构上具有
2.(不定项选择题)“无废弃物农业”是生态工程最早的模式之一。下图是 “无废弃物农业”中对有机废弃物进行处理的一种方案。下列有关叙述正 确的是( )
A.循环是“无废弃物农业”遵循的 基本原理之一
B.施用有机肥能为作物提供更多 的营养物质和能量
C.从资源化、无害化角度分析,途径②③优于④ D.蚯蚓、沼气池中的分解者能有效地促进系统中物质的循环利用 答案:ACD
二、生态工程所遵循的基本原理 生态工程是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的应 用科学。生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础,遵循着 整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。 1.自生 (1)概念:由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新 和维持就是系统的自生。 (2)实施措施 ①遵循自生原理,需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。 ②要维持系统自生,就需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以 及它们形成互利共存关系的条件。
2.循环 (1)含义:循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个 环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高。 (2)措施:通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可能地被 后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生。 3.协调 (1)进行生态工程建设时,生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需 要考虑的问题。 (2)处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡,需要考虑环境容纳量。
高中生物选修3《现代生物科技专题》课件5.1生态工程的基本原理
比较项目
生态工程
基本原理
生态学、工程学
调节机制 人为辅助下的自我调节
与环境的关系
协调
主要能源
太阳能
生物多样性
得到保护
传统农业 工程学 人为调控 破坏环境 化学能
减少
2．生态工程概念的理解 (1)生态经济的实质：能够满足我们的需求而又不会危及子孙后 代满足其需要的经济，实现“循环经济”最重要的手段之一就是生 态工程。 (2)对生态工程概念的理解，应注意以下几点： ①涉及的学科知识有生态学、系统学、工程学、经济学等。 ②运用到的技术手段有系统设计、调控和技术组装等。 ③面临的任务是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的生产方式进行改善，并提高生态系统的生 产力。 ④最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。 ⑤生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。
答案：D
2．从生态工程的基本原理看，“生态经济”就是( ) A．无废料生产、无生态破坏的经济发展模式 B．为了优化和重建自然生态的经济投资 C．先恢复生态环境，再发展经济的发展计划 D．为了更快发展经济的生态资源利用
解析：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。
3．生态农业常见类型 (1)桑基鱼塘模式。 人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥 塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如下图所示：
(2)沼气农田立体养殖模式。 该生态系统利用农作物发展养殖业，利用废弃物实现物质的循 环，保证能量的多级利用，如下图所示：
4．传统农业、现代农业和生态农业的比较
最新高二生物苏教版选修3省优获奖课件：4.1 生态工程及其原理
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,可以
促进鱼的生长;甘蔗可以榨糖,糖渣用来喂猪,猪的排出物也进入鱼塘;鱼的
排出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。桑基鱼塘为农民创造了多种收入的门路,完全符合“无
变式训练“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( )
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 解析:引种时必须要注意引种的生物是否与当地的环境相协调,因此树
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第一节 生态工程及其原理
首页
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
一二
2.生态恢复工程 (1)生态恢复是生态退化的逆转过程,在逆转过程中不是靠纯粹的自然 恢复,还要加入一定的人为手段,因而最终恢复的不仅仅是自然生态系统,还 有许多人工建立的新生态系统。 (2)生态恢复的第一步是恢复植被。 3.生态农业工程 (1)生态农业的概念。 ①依据:生态学理论。 ②前提:环境与经济的协调发展。 ③特点:在一定区域内,因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能 的农业生产。 ④指导思想:保持系统内生态平衡。 ⑤目标:促进物质在系统内的循环和重复使用,以最少的投入获取最大 的经济效益和生态效益。 (2)实例:留民营村生态农业。
种的生态适应性体现了协调与平衡原理;树种多样性体现了物种多样性原
生态工程课件
二、生态工程的基本原理
项目 物质 循环 再生 原理 物种 多样 性原 理 理论基础 意义 生态系 可避免环境 统的物质 污染及其对 循环 系统稳定和 发展的影响 实例 无废弃物 农业
生态系统 生物多样性 “三北” 的稳定性 程度高可提 防护林建 高系统的抵 设中的问 抗力稳定性， 题珊瑚礁 提高系统的 生态系统 生产力 的生物多 样性问题
小流域综合治 理生态工程
整体性原理、协调与 平衡原理
①“综合”表现在同时考虑 到生态效益和经济效益 ②不同气候带、不同自然 条件和不同经济发展水平 的地区，生态工程模式应 各具特色
实例 大区 域生 态系 统恢 复工 程 湿地 生态 恢复 工程
原理 协调与 平衡原 理、整 体性原 理
重点注意问题
“三北”防护林工程建设中应注意的问题
“无废弃物农业”物质和能量流动图
三、生态工程的实例和发展前景 （一）生态工程实例 进行生态工程建设时，应当根据当地的实 际条件，因地制宜地进行。
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
项目
理论基础
意
义
实例
系统的结 改善和 构决定功 优化系 能原理： 统的结 系统学 分布式优 构以改 善功能 和工程 于环式 学原理 系统的整 保持系 体性原理： 统很高 整体﹥部 的生产 分之和 力
桑基鱼 塘
珊瑚礁： 藻类和 珊瑚虫 的关系
注意：
①不同系统的生态工程建设遵循的基本原理可能不同。 ②生态工程建设的目的就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、生态效益同 步发展。
高中生物同步课件：4.1 生态工程及其原理(苏教版选修3)
循环再生原理
④在离开人的管理条件下，该生态工程仍可 以正常运转
栏目 导引
第四章
生态工程
A．①② B．①②③
C．①②③④ D．③④ 解析：选A。分析该生态工程，用残渣来培 育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用； 用玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；将
蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环
再生原理；该生态工程的正常运转，离不开 人的管理。
栏目 导引
第四章
生工程
(1)牛棚内产生的________可扩散进入蔬菜
大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用
产生的________可扩散进入牛棚。 (2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪 混合堆放进行________，腐熟的产物肥效提 高，这是因为________________________，
栏目 导引
第四章
生态工程
变式训练
1.(2012· 南通高二检测)设计生态工程的常用 方法之一是食物链(网)“加环”，下图就是 一种“加环”示意图，据图判断下列说法正 确的是( )
栏目 导引
第四章
生态工程
①用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质
的多级利用 ②用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增 加经济效益 ③将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了能量
质循环再生 ___________原理、_________________原则, 结构与功能相协调
结合系统分析的最优化方法设计的促进物质
分层多级 被_________利用的生产工艺系统。
栏目 导引
第四章
生态工程
良性循环 2.根本目标：在促进自然界__________的前 生产潜力 提下，充分发挥资源的___________，防治 环境污染 _________，达到生态效益与经济效益的同 步发展。 人与自然 3.主要目的：协调_________的关系，促进
2018-2019学年高二生物人教版选修3专题五 生态工程5.1 生态工程的基本原理
珊瑚礁藻类 保持很高的系
和珊瑚虫的 统生产力
关系
[共研探究]
1．生态经济 (1)原则： 循环经济 原则。 (2)做法：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 。 (3)目标：实现废弃物的 资源化 。 (4)实现手段： 生态工程 。
2．传统农业的生产模式——石油农业 (1)含义：石油农业是指大量使用 化肥 、 农药 和 机械的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天然 气等作为原料或动力而得名。 (2)弊端：不注重 生态环境 的保护，没有考虑环境 成本，经济的发展以生态环境的严重破坏为代价。
解析：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。
答案：D
[共研探究] 生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结 晶，是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而 产生的新兴学科。
1．填写下列生态工程所遵循的主要原理 (1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害
—— 物种多样性原理 。
2．生态经济 (1)遵循的原则：“ 循环经济”。 (2)特点：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 。 (3)重要手段之一： 生态工程 。
二、生态工程所遵循的基本原理(阅读教材 P109～113)
原理 理论基础
意义
实例
物质循环 再生原理
(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，就该生态系统提出一条 合理化建议。____________________________________________。
学案11生态工程及其原理(一)
NO.15生态工程及其原理编写：张莉审核：王路平班级姓名【学习目标】1、简述知道生态工程的概念；2、掌握生态工程的食物链原理、生态位原理。
（重难点）。
【使用说明】认真阅读教材66-68页相关内容完成自主学习，有疑问的用红笔画出，各小组对有疑问的题目进行讨论；【自主学习】一、生态工程的概念（阅读教材P65——P66页）1、概念（识记）：为了和双双受益，着眼于生态系统，特别是复合生态系统的能力的整合工程技术。
2、内容（识记）：不仅要，更重要的是为基础，生产更多的产品，，并力求达到、、的协调统一，使人工控制的生态系统具有更强大的和。
3、目标（识记）：促进生态系统良性循环，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到与的协调发展。
二、生态工程的基本原理1、食物链原理（阅读教材P67页）（1）含义：通过调整的方法，利用相应的腐生生物，将进一步转化，来提高的利用率。
（2）实例：秸秆→家畜饲料→家畜的排泄物及秸秆残渣培养食用菌→生产食用菌的残余物用于养殖蚯蚓→将剩下的残余物返回农田2、生态位原理（阅读教材P68页）（1）生态位：是指生态系统中每一种生物生存所必需的或可被其利用的各种生态因子或关系的集合。
（2）现状：理想与现实生态位之差，一方面迫使，另一方面也迫使。
在农业生态中，由于物种单一，产生了较多的空白生态位。
（3）含义：把适宜且有经济价值的物种引入系统中，填充，从而阻止一些有害的杂草、病虫、鸟兽的侵袭，形成一个、的生态系统，并使有限的光、热、水、气、肥资源得到合理利用，减少资源的浪费。
（4）实例：稻田养鱼解释稻田养鱼：。
3、限制因子原理（阅读教材P68——P69页）（1）最小因子定律：。
（2）耐性定律：。
（3）限制因子：。
（4）实例：。
4、整体效应原理（阅读教材P69页）（1）含义：生态系统是有若干部分结合而成的具有的整体，其基本特征是，表现为系统各组分间相互、、、的不可分割性，整体的作用和效应比各部分之和。
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一、生态工程的概念
生态工程是指人类应用生态学、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，修复或重建已破坏的生态 环境，改善传统的生产方式，并提高生态系 统的生产力，达到经济效益、生态效益和社
会效益同步发展的工程体系。
二、生态工程的范围
生态工程是人工设计和人为参与调控的：
一个生物群落
一个生态系统 一个地域性生态空间
三、生态工程的目标和特点
1、合理利用自然资源
遵循物质循环再生规律，充分发挥资源的潜力
2、防治环境污染，加强环境保护
合理设计生产流程和工艺，实现无废料生产
3、实现生态效益与经济效益的同步发展 低消耗 高效益 可持续
四、生态工程的生态学原理
物质循环再生 物种多样性
整体性
土壤中的无机物得不到补充，物质循环遭受破 坏，土壤肥力下降，农业生态系统受破坏
C
食物链长，生物数量达不到一定规 模，经济效益低下； 营养级多，高层次营养级生物获得 能量少，生物数量少.
C
五、生态工程的设计
“相连加环”食物链，以促进物质循 环，发掘资源潜力，实现高效生产。 利用系统内各种生物的相互依存，相 互制约特点，合理设计系统结构，实现 无废料生产，减少化肥农药的使用，以 达到减少污染，净化环境的作用。
为什么说农林牧副渔一体化生态 工程体现了整体性原理？
四、生态工程的工程学原理
1、系统的结构决定功能原理（系统学核心）
生态工程结构越复杂，
调节功能完善，越稳定，
效率可能越高。
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
高效生态农业系统
2、系统的整体性原理（工程学核心）
高二生物选修三
现代生物科技专题 －－－生态工程
2016年4月18日
考纲要求
1、生态工程的实质和基本原理
2、生态工程的实例及应用 3、农村综合发展型生态工程运用的原理 及优点
夏收时节
讨论回答下列问题： （1）焚烧秸秆有哪些危害？
（2）秸秆真的是废弃物吗？
（3）如何解决这一顽症？
随着农村种、养殖业发展水平的提高， 村庄污染问题却越发突出，严重防碍了 社会主义新农村的建设进程。
分解者 充分地分层多级利用了垃圾中的物质和 能量，并减少了因燃烧带来的环境污染
谢谢！
单一的樟子 松林被松毛 虫害死
食物链短而
单调，缺少 松毛虫、天 牛的天敌。
生物多样性很高的珊 瑚礁维持的很好
四、生态工程的生态学原理
协 调 与 平 衡 原 理
生态系统中各生物的种类和数量适宜且协调（K值）
协调与平衡原理
1、核心：生态学中生物与环境相适应的原理 2、维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境 承载力。 3、维持机制：生态系统的自我调节能力和反馈调 节机制 4、实例：生物氧化塘
生物氧化塘
利用氧化塘中的 藻类和细菌等对 污水中的有机废 水进行生物处理， 细菌分解废水中 的有机物产生无 机物供藻类利用， 藻类光合作用产 生的氧气又可供 细菌生长繁殖
四、生态工程的系统学原理
整 体 性 原 理
生态工程的设计和实施，都必需要考虑自然－经济－ 社会这一综合系统的协调发展，实现多赢。
生态工程中通过食物链“相连”可以建立新的 互利共生网络，促进物质的良性循环 食物链“加环”方法充分利用尚未利用的物质 和能量，发挥生产潜力，提高生态效益和经济 效益
以沼气工程为中心，农林牧副渔全 面发展，增加就业，促进经济发展，降 低环境污染，促进了农村可持续发展
自养需氧型
生产者
将生活垃圾分类处理
物 质 循 环 再 生 原 理
核心：生态学中物质循环 物质循环多级利用，实现无废料生产。提高资源利用率。
无废弃物农
业——我国 古代传统农 业的辉煌成 就之一，是 生态工程最 早和最生动 的一种模式。
物质循环再生原理
四、生态工程的生态学原理
适当增加生物种类，丰富生态种多样性和生态系统稳定性关系 物种多而繁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互相依存，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。
系统各组分间有适当的比例，总体功能大于各部分之和。
系统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”。
例如：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。
豆科作物和固氮菌共生也是一例。