2017年高中生物 第4章 基因工程 第1节 基因工程概述学案 苏教版选修3

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1、第一节　生态工程及其原理1．掌握生态工程的概念。2．概述生态工程的依据原理。(重点)3．理解生态工程设计的目的与方法。(难点)　　生态工程的概念和原理1．生态工程的概念(1)原理和方法：生态学、系统学等学科。(2)途径：通过系统设计、调控和技术组装。(3)目标：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、生态效应和社会效益同步发展的工程体系。(4)特点：是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系。2．生态工程的基本原理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、整体性原理以及系统学与工程学原理。(

2、1)物质循环再生原理①核心：生态学中的物质循环原理。②含义：物质不断地在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，实现物质的分层、分级利用。(2)物种多样性原理①核心：生态学中物种多样性与生态系统稳定性关系的原理。②含义：物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。(3)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含义：维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。如果超过环境承载力，就会引起系统的失衡和破坏。(4)整体性原理①核心：生态学、系统学和经济学相统一的原理。②含义：生态工程是一个社会——经济——自然复合系统，只有统一协调各种关系，才能

3、保障系统的平衡与稳定。(5)系统学与工程学原理①核心：系统学原理的核心是系统学中系统结构决定功能的原理，工程学原理的核心是系统整体性原理。②含义：进行生态工程的设计时，要充分考虑人工生态系统内部不同成分之间的结构，通过优化这种结构，达到改善系统功能的目的。资料1　“无废弃物农业”是生态工程最早和最生动的一种模式，下图为“无废弃物农业”物质和能量的流动图。资料2　我国“三北防护林”在辽宁西部的章古台地区，最初单一种植了大片的樟子松林，结果发生了松毛虫害，很多地方的樟子松奄奄一息，甚至成为“不毛之地”。在养分稀少的深海中，珊瑚礁区保持着很高的生物多样性。资料3　我国西

4、北一些地区年降雨量小于450mm，是只适宜种植灌木和草的地区，但却被硬性规定种植杨树，以致许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，结果防护林成了残败的“灰色长城”。资料4　下图为我国南方水网地区的桑基鱼塘。探讨：举例说出资料1图中的生产者、消费者和分解者。提示：生产者是作物，消费者是牛、羊、猪等家畜和人，分解者是土壤中的细菌、真菌等微生物。探讨：资料1中的生态系统是怎样实现物质的循环利用的？物质是以什么形式循环的？提示：该生态系统的人粪尿、牲畜粪便、作物残留都再返回到农田土壤里供生产者利用。物质是以元素形式循环的。探讨：资料2中为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，而珊

5、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：①纯樟子松林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致树林的毁坏。②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。探讨：生态系统能维持相对稳定的原因是什么？生态系统抵抗力稳定性的高低是由什么决定的？提示：生态系统具有自我调节能力。生态系统抵抗力稳定性的高低是由营养结构的复杂程度决定的。一般来说生态系统中

6、的组分越多，食物网越复杂，其抵抗力稳定性就越高。探讨：协调与平衡原理中的“协调”主要指什么？“平衡”主要指什么？提示：“协调”主要是生物与环境协调，强调生物与环境相适应。“平衡”是种群数量与环境承载力要平衡。探讨：桑基鱼塘的建设主要遵循了什么基本原理？提示：系统学和工程学原理。探讨：试分析桑基鱼塘的物质和能量流动的途径。提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的多级利用和物质的循环利用。桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙(粪)一部分落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链，可以促进鱼的生长，另一方面用于生产沼气；鱼的排泄物及其他未被

7、利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑树的有机肥料。生态工程的基本原理原理理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响“无废弃物农业”物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，太湖富营养化问题可避免系统的失衡和破坏整体性原理社会—经济—自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学与工程学原理系统结构决定功能原理

8、：分布式优