資源簡(jiǎn)介

4.3 生態(tài)工程
教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.概述生態(tài)工程的概念，關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)。
2.概述生態(tài)工程的基本原理，舉例說(shuō)出自生、循環(huán)、協(xié)調(diào)和整體原理的主要內(nèi)容。
3.通過(guò)分析和評(píng)價(jià)生態(tài)工程的實(shí)例，說(shuō)出這些實(shí)例所運(yùn)用的生態(tài)工程基本原理。
4.通過(guò)評(píng)述生態(tài)工程的發(fā)展前景，增強(qiáng)生態(tài)文明意識(shí)。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
（1）生態(tài)工程的基本原理。
（2）生態(tài)工程的實(shí)例。
2.教學(xué)難點(diǎn)
生態(tài)工程的基本原理。
三、教學(xué)過(guò)程
【本節(jié)聚焦】
什么是生態(tài)工程？
為什么要關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)？
生態(tài)工程建設(shè)主要遵循哪些基本原理？
我國(guó)在生態(tài)工程建設(shè)方面有哪些成就？生態(tài)工程具有怎樣的發(fā)展前景？
【導(dǎo)入】問(wèn)題探討： 在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的籌辦過(guò)程中，奧林匹克森林公園是一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目。公園所在地原來(lái)主要是普通村落和農(nóng)田。2002年招標(biāo)設(shè)計(jì)，2005年開(kāi)工建設(shè)，2008年建成。公園建設(shè)堅(jiān)持“綠色奧運(yùn)”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了營(yíng)造近自然林系統(tǒng)、廢物資源循環(huán)利用等多項(xiàng)生態(tài)技術(shù)。例如，公園的水系建設(shè)采用了雨水收集、污水利用、中水凈化、智能化灌溉和生態(tài)防滲等環(huán)保技術(shù)。
討論：
1.農(nóng)田棄耕后，在自然狀態(tài)下也可以演替為森林，為什么還要人工造林呢？
提示：棄耕的農(nóng)田在自然狀態(tài)下演替為森林需要經(jīng)過(guò)數(shù)十年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，而利用生態(tài)工程原理進(jìn)行人工造林，可以縮短建設(shè)周期，在較短時(shí)間內(nèi)獲得生態(tài)效益。
2.為什么要先做森林公園的整體設(shè)計(jì)再開(kāi)工呢？
提示：建設(shè)北京奧林匹克森林公園是涉及生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的原理和方法的系統(tǒng)工程，要綜合考慮諸多方面的因素，而且建設(shè)成本較高，在開(kāi)工前做好整體設(shè)計(jì)可以保證工程建設(shè)的合理性與可實(shí)施性，也可以有效控制建設(shè)成本和后續(xù)維護(hù)成本，避免不必要的浪費(fèi)，提高生態(tài)效益。
3.公園建設(shè)為什么要充分利用原有的地貌和植被，營(yíng)造近自然林系統(tǒng)呢？
提示：生態(tài)工程的建設(shè)要順應(yīng)自然，即合乎自然規(guī)律。自然的地貌和植被，是自然選擇、生物與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果，充分利用原有的地貌和植被有利于該公園的可持續(xù)發(fā)展，并且會(huì)減少人力和物力的投入。
【一、生態(tài)工程的基本原理】
1.關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)
①概念：指的是人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行了修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過(guò)程。
②優(yōu)點(diǎn)：少消耗、多效益、可持續(xù)。
③目的：遵循生態(tài)學(xué)原理，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。
④原因：毀林種地,圍湖造田,大量使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,以及工業(yè)的迅猛發(fā)展,正在消耗大量的自然資源。
2.生態(tài)工程所遵循的基本原理
①自生：由于生物組分而產(chǎn)生的自組織、自我優(yōu)化、自我調(diào)節(jié)、自我更新和維持就是系統(tǒng)的自生。
理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力
應(yīng)用：有效選擇并合理布設(shè)生物組分創(chuàng)造利于生物的條件
如：濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)：移除有害物質(zhì)、增加水體溶氧量。
②循環(huán)：促進(jìn)物質(zhì)的遷移與轉(zhuǎn)化，保證各環(huán)節(jié)物質(zhì)遷移順暢，保證主要物質(zhì)和元素的轉(zhuǎn)化率高。
理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)功能
實(shí)例：無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)
特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用，廢物資源化，減少污染
③協(xié)調(diào)：考慮生物與環(huán)境、生物與生物的協(xié)調(diào)與適應(yīng)。
如：灰色長(zhǎng)城；過(guò)度放牧的草地。
④整體：遵從自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律；考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響力。
{思考討論：分析生態(tài)工程案例中的原理和應(yīng)用}
明清時(shí)期，我國(guó)南方長(zhǎng)江三角洲、珠田江三角洲低洼內(nèi)澇積水地或河網(wǎng)發(fā)達(dá)地區(qū)的先民們，就探索出一種桑基魚(yú)塘的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式：陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚(yú)、塘泥培桑。這樣可以將陸地種植與魚(yú)塘養(yǎng)殖結(jié)合起來(lái)，把原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化組合，有機(jī)地整合在一起。根據(jù)同樣的原理，甘蔗種植也可以與養(yǎng)豬、養(yǎng)魚(yú)結(jié)合在設(shè)計(jì)桑基魚(yú)塘?xí)r，要考慮合適的陸地與水面的配比，需要考慮栽種作物與養(yǎng)殖動(dòng)物的關(guān)系。例如，地基和魚(yú)塘的面積比例是“三比七”或“四比六”,即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。
池塘養(yǎng)魚(yú)，也應(yīng)綜合考慮不同魚(yú)種的關(guān)系，根據(jù)淡水魚(yú)在自然環(huán)境中的混合生長(zhǎng)狀態(tài)，實(shí)行以四大家魚(yú)為主的多魚(yú)種混養(yǎng)模式，讓鐮魚(yú)、鏈魚(yú)、草魚(yú)草魚(yú)、鍍魚(yú)、鯉魚(yú)、鯽魚(yú)等各種魚(yú)類(lèi)都有生存的機(jī)會(huì)和空間。運(yùn)轉(zhuǎn)良好的?；~(yú)塘,可以做到物質(zhì)的循環(huán)再生利用。種桑養(yǎng)蠶，蠶沙(蠶糞便)本是廢棄物，如果不經(jīng)處理直接堆放在室外，不但會(huì)腐爛變質(zhì)污染環(huán)境，而且可能通過(guò)鳥(niǎo)、昆蟲(chóng)的攜帶造成交叉感染，導(dǎo)致家蠶疫病大爆發(fā)。桑基魚(yú)塘將蠶沙由廢棄物變成了漁業(yè)生產(chǎn)的
飼料。討論
1.嘗試畫(huà)出?；~(yú)塘中的食物鏈。
提示：桑樹(shù)→蠶；甘蔗→人；甘蔗→豬→人；浮游植物→魚(yú)；浮游植物一浮游動(dòng)物→魚(yú)。
2.?；~(yú)塘應(yīng)用了生態(tài)工程的哪些基本原理？
提示：
自生：桑基魚(yú)塘中的生物組分通過(guò)合理布設(shè)，互利共存，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，形成了可以自我維持的有序的整體。
循環(huán)：“陸基種桑、桑葉飼蠶、蠶沙喂魚(yú)、塘泥培?！边@樣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式維持著高效的物質(zhì)循環(huán)。
協(xié)調(diào)：所選擇的生物與生物，生物與環(huán)境達(dá)到了協(xié)調(diào)和平衡，例如，桑和甘蔗適應(yīng)我國(guó)南方溫暖濕潤(rùn)的氣候；四大家魚(yú)混養(yǎng)充分利用了群落的空間結(jié)構(gòu)；桑葉飼蠶，利用了種間關(guān)系，但養(yǎng)殖的蠶的數(shù)量沒(méi)有多到危及桑的存活；等等。
整體：?；~(yú)塘在設(shè)計(jì)時(shí)，陸地與水面配比合理，各組分的搭配與比例適當(dāng)，結(jié)構(gòu)有序，形成了一個(gè)不可分割的整體；?；~(yú)塘將原本割裂的生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化組合，能夠發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)，為農(nóng)民創(chuàng)造收入，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的“社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合系統(tǒng)”。
3.當(dāng)桑葉價(jià)格高，賣(mài)桑葉比賣(mài)魚(yú)更合算時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民會(huì)將蠶沙用作桑樹(shù)的肥料，而不是喂魚(yú)。由此可以看出，生態(tài)工程建設(shè)除了要考慮生態(tài)學(xué)、工程學(xué)原理，還需要關(guān)注什么？
提示：還需關(guān)注經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，要達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。
【二、生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景】
1.生態(tài)工程的實(shí)例
（1）農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程
①問(wèn)題:農(nóng)村人多地少，產(chǎn)出不足。
②案例：北京郊區(qū)的某村以沼氣工程為中心的物質(zhì)多級(jí)循環(huán)利用工程。
③對(duì)策:建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級(jí)循環(huán)利用，獲得較多的產(chǎn)出，取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的全面提高。
④核心:以沼氣工程為核心。
⑤優(yōu)點(diǎn):農(nóng)、林、牧、副、漁全面發(fā)展；開(kāi)發(fā)可更新資源,減少環(huán)境污染。
（2）濕地生態(tài)恢復(fù)工程
①濕地的作用:濕地被譽(yù)為地球的“腎”,具有蓄洪防旱，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，控制土壤侵蝕，自然凈化污水，為遷飛的鳥(niǎo)類(lèi)和其他多種動(dòng)植物提供棲息地，以及為人們提供休閑娛樂(lè)的環(huán)境等功能。
②問(wèn)題:在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，人們對(duì)濕地進(jìn)行排水和圍墾,已經(jīng)破壞了地球上80%的濕地資源。
③案例：廈門(mén)筼筜湖生態(tài)恢復(fù)。
④主要措施:退耕還湖
⑤主要困難:解決遷出湖區(qū)居民的生活和就業(yè)問(wèn)題。
（3）礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程
①問(wèn)題:礦藏開(kāi)采后會(huì)造成山體、土壤和植被，乃至整個(gè)地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。
②案例：赤峰市元寶山礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工程。
③對(duì)策:A.改良表土；
B.種植耐旱的灌木、草和樹(shù)；
C.合理確定載牧量。
2. 生態(tài)工程的發(fā)展前景
我國(guó)生態(tài)工程存在的問(wèn)題
（1）缺乏定量化模型的指導(dǎo)，難以像“精確農(nóng)業(yè)”那樣設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的生態(tài)工程樣板。
（2）有些設(shè)計(jì)缺乏高科技含量。
（3）生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控尚缺乏及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)技術(shù)的支持。
（4）缺乏理論指導(dǎo)。
我國(guó)目前面臨的生態(tài)危機(jī)及對(duì)策
（1）危機(jī): 人口激增、環(huán)境與資源破壞、能源短缺等問(wèn)題。
（2）對(duì)策: 發(fā)揮生態(tài)工程建設(shè)的作用，重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，更要注重與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的結(jié)合。
對(duì)生態(tài)工程治理應(yīng)持有的態(tài)度
在肯定生態(tài)工程的作用，特別是看到它在恢復(fù)、重建受損生態(tài)環(huán)境方面可發(fā)揮重要作用的同時(shí)，不要忘記大自然固有的強(qiáng)大的生態(tài)恢復(fù)力量，更不能誤認(rèn)為只要有了生態(tài)工程，就可以走“先污染、破壞，后治理”的老路。
我國(guó)生態(tài)工程的前景
中華民族傳承古老的天人合一理念，在發(fā)展中尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然。今天，古老的智慧融合了現(xiàn)代科學(xué)成就，生態(tài)工程的發(fā)展和應(yīng)用，將在建設(shè)美麗中國(guó)的過(guò)程中大有作為。
{思維訓(xùn)練：總結(jié)概括，并運(yùn)用術(shù)語(yǔ)表達(dá)}
1.生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征？
開(kāi)放性、復(fù)雜性、有序性、動(dòng)態(tài)性、整體性。
2.生命系統(tǒng)的功能特點(diǎn)？
能與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換以維持自身的有序性，進(jìn)行“自我更新”；細(xì)胞和個(gè)體等生命系統(tǒng)還能進(jìn)行“自我復(fù)制”。
從生態(tài)的視角看，生命系統(tǒng)：依存于環(huán)境，也能適應(yīng)環(huán)境、影響環(huán)境
從歷史的角度看，生命系統(tǒng)：由最原始、最簡(jiǎn)單的生命進(jìn)化而來(lái)，凝聚著漫長(zhǎng)的進(jìn)化史。
【練習(xí)與應(yīng)用】
1. 生態(tài)工程遵循整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等基本原理。判斷下列相關(guān)表述是否正確。
（1）依據(jù)生態(tài)工程的循環(huán)原理,應(yīng)該對(duì)垃圾進(jìn)行焚燒處理。（ ）
（2）園林既能改善生態(tài)環(huán)境,又能提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體原理。（ ）
2.建設(shè)人工濕地可將污水、污泥有控制地投放到人工建造的濕地上，主要利用了土壤、人工介質(zhì)、微生物的作用對(duì)污水和污泥進(jìn)行處理。下列敘述，不合理的是（ ）
A．合理搭配植物以提高系統(tǒng)的生物多樣性
B. 盡量使用本地物種以減少外來(lái)物種入侵
C. 為提高能量傳遞效率增大引入濕地的污水總量
D. 選擇合適的人工介質(zhì)以利于好養(yǎng)微生物的分解作用

展開(kāi)更多......

收起↑