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生態(tài)工程的基本原理 1. 教學(xué)目標(biāo) 1.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的概念,關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)。 2.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理,舉例說(shuō)出各原理的內(nèi)容。 3.嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理,分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對(duì)策。 2. 教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 重點(diǎn):生態(tài)工程的基本原理。 難點(diǎn):生態(tài)工程的系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理。 3. 教學(xué)用具 4. 標(biāo)簽 教學(xué)過(guò)程 【導(dǎo)入】看圖思考 課件]展示P105專題題圖 [問題]你覺得本專題題圖有什么寓意? 學(xué)生思考后,教師引導(dǎo)回答。通過(guò)師生共同分析以引起同學(xué)的思考,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本專題的學(xué)習(xí)。 [閱讀]生態(tài)工程的概念:人類應(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,通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝,對(duì)已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建,對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,從而促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境和諧發(fā)展。 [點(diǎn)撥](1)涉及的學(xué)科包括生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué);(2)運(yùn)用到的技術(shù)手段或方法有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝;(3)最終目的是促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境和諧發(fā)展。 [閱讀]《科技探索之路──生態(tài)工程的興起》給學(xué)生呈現(xiàn)了生態(tài)工程的興起過(guò)程。 [歸納](1)經(jīng)濟(jì)的不當(dāng)發(fā)展對(duì)環(huán)境的破壞;(2)解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境問題的根本原則是循環(huán)經(jīng)濟(jì);(3)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要手段之一是生態(tài)工程。 【講授】關(guān)注生態(tài)工程建設(shè) 資料1 展示P107資料圖片 [討論]導(dǎo)致1998年長(zhǎng)江洪水泛濫的主要原因是什么? 洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題? 資料2展示相應(yīng)圖片 [討論]你對(duì)“石油農(nóng)業(yè)”是如何理解的? “石油農(nóng)業(yè)”的生產(chǎn)模式應(yīng)當(dāng)怎樣改進(jìn)? [師講]傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式正在毀壞資源,消耗地球贈(zèng)給我們的自然資本,為了實(shí)驗(yàn)可持續(xù)性發(fā)展,經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須符合生態(tài)學(xué)規(guī)律,走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路。 [問題]什么是生態(tài)經(jīng)濟(jì)? [生答]主要是通過(guò)實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”原則,使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生出的污染物,能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料,從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化,而實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的手段之一是生態(tài)工程。 【講授】生態(tài)工程所遵循的基本原理 (1)物質(zhì)循環(huán)再生原理 [實(shí)例]無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè) [問題]物質(zhì)循環(huán)再生原理的含義是什么? [生答]生態(tài)系統(tǒng)中, 生物借助能量的不停流動(dòng), 一方面不斷地從自然界攝取物質(zhì)并合成新的物質(zhì), 另一方面又隨時(shí)分解為原來(lái)的簡(jiǎn)單物質(zhì), 即所謂“再生”, 重新被系統(tǒng)中的生產(chǎn)者植物所吸收利用, 進(jìn)行著不停頓的物質(zhì)循環(huán)。 [總結(jié)]物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中,進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán),循環(huán)往復(fù),分層分級(jí)利用,從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。 (2)物種多樣性原理 資料分析:展示P110資料分析圖 [問題]為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐,幾十億株楊樹會(huì)毀于一旦?而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中,保持著很高的生物多樣性? [提示]純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低,食物鏈短而單調(diào),缺少松毛蟲、天牛的天敵,而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來(lái)源,因而會(huì)導(dǎo)致了樹林的毀壞。 珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高,食物鏈復(fù)雜,不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空間位和資源位,因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如,氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。 [總結(jié)]生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純,營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,自動(dòng)調(diào)節(jié)能力就越小,抵抗力就越低;反之,抵抗力就越高。物種多,復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性高。 (3)協(xié)調(diào)和平衡原理 資料分析:展示P111資料分析圖 [總結(jié)]生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能超過(guò)環(huán)境承載力的限度。 (4)整體性原理 [問題]整體性原理和含義是什么? 實(shí)例:在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時(shí),一方面要號(hào)召農(nóng)民種樹,另一方面要考慮貧困地區(qū)的生活問題,如糧食、燒柴及收入等。 [總結(jié)]整體指社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)。是指我們?cè)谏鷳B(tài)工程設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律還需要考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)系統(tǒng)的影響.只有把生態(tài)與經(jīng)濟(jì)和社會(huì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),才能從根本上達(dá)到建設(shè)生態(tài)工程的目的。 (5)系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理 ①系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理:生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu),通過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu),達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的,即要通過(guò)改善和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改善功能。 實(shí)例:我國(guó)南方水網(wǎng)地區(qū)的?；~塘。 ②系統(tǒng)整體性原理:系統(tǒng)各組分間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系,使得能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通順利完成,并實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果,即“1+1>2”。 實(shí)例:能保持高系統(tǒng)生產(chǎn)力的珊瑚礁。 [小結(jié)](1)生態(tài)工程的基本原理 [提示]①生態(tài)工程的建設(shè)應(yīng)遵循以上五個(gè)原理,但不同的生態(tài)系統(tǒng)遵循的原理可以不同。 ②生態(tài)工程建設(shè)的目的就是遵循自然物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律,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)效益同步發(fā)展。 ③生態(tài)工程具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特點(diǎn)。 [類比]整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的比較 整體性原理指社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一,保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡。如林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題,即種樹的同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)收入、糧食、燃料等問題。 系統(tǒng)整體性原理指整體大于部分之和,目的是保持系統(tǒng)有很高的生產(chǎn)力,具體的說(shuō)指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理,如藻類和珊瑚蟲、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻類和真菌等。 課堂小結(jié) 本節(jié)內(nèi)容中涉及系統(tǒng)學(xué)、工程學(xué)的原理學(xué)生理解起來(lái)很困難。但是不要在此處反復(fù)纏繞,本身不是中學(xué)生物的主干內(nèi)容,通過(guò)類比和實(shí)例略作解釋,學(xué)生能整體把握就好。讓學(xué)生意識(shí)到生態(tài)工程的復(fù)雜性,是多學(xué)科交叉的系統(tǒng)工程