高考生物一轮复习现代生物科技专题四生态工程

专题四生态工程[考纲要求]1．简述生态工程的原理(Ⅱ)。2.生态工程的实例(Ⅰ)。1．生态工程建设的目的：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。2．特点：______、多效益、_______的工程体系。3．基本原理(1)物质_______________原理：物质在生态系统中____________、分层分级利用。考点突破·核心探究考点1生态工程的基本原理物质循环环境污染经济效益生态效益少消耗可持续循环再生循环往复(2)物种____________原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的________________。(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑_______________。(4)整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑到________________的规律，更重要的是，还要考虑到_________________等系统的影响力。(5)

___________和_____________原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。多样性抵抗力稳定性环境承载力自然生态系统经济和社会系统学工程学正误判断(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理()(2)在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理()(3)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量()(4)“总体功能大于各部分之和的效果”是系统学和工程学原理()(5)在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力()×√√×√1．用流程图形式展示生态经济的生产方式。提示

原料→产品→原料→产品的生产体系。2．探究下面生态工程原理的不同点项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质_____可避免环境_____及其对系统稳定和发展的影响“无废弃物农业”循环污染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，提高系统的生产力“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的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题、过度放牧等整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡和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和工程学原理系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改变和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于部分之和保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系3.几种典型生态工程原理归纳(1)单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害——______________原理。(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——____________原理。(3)引种考虑适应环境——协调与平衡原理。(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——___________原理。物种多样性协调与平衡整体性1．现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________________________呼吸将有机物分解。(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________________(填“生态系统的群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________________所固定的________________能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、____________________和____________等原理。(4)一般来说，生态工程的主要任务是对__________________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。解析

(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池的过程中，厌氧沉淀池中厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解，曝气池中需氧型微生物通过有氧呼吸将有机物分解，兼氧池中微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。

(2)群落是一定的自然区域内相互间有直接或间接关系的各种生物的总和，故该植物池中的生产者、消费者和分解者共同组成了群落；植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要考虑社会、经济和自然的统一，生物与环境相协调，充分利用废弃物中的物质和能量，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。

(4)随着人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不足等问题，表现出不同程度的生态与环境危机，这些问题催生了生态工程，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。答案

(1)无氧和有氧(或细胞)(2)群落一生产者太阳(3)物质循环再生物种多样性(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)2．(2016·襄阳一模)生态农业是21世纪农业发展的方向，它遵循可持续发展的原则，以不危及后人发展为前提，在人类生产活动干预下，用科学的发展观，获取生物群体共生，生态和谐，质量安全，优质高效的农业生产载体，也可称为人工生态系统。生态农业建设的核心是：整体、协调、循环、再生、增效。整体是对整个国土进行科学规划；协调农业各业并使农业生产过程中的技术整合、生产与加工并重，销售与市场对接；循环是投入与产出及生产过程中物质、能量的良性利用；再生是向附加值递进；增效是指经济、生态、社会综合效益的可持续发展。(1)生态工程应在____________、____________、______________等方面取得最佳效果并达到预期目标。(2)生态农业以________________理论为依据，以________________协调发展为前提，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。生态农业以保持生态系统内的________________为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获得最大的经济效益和生态效益。解析

(1)从材料中的最后一句话可知：生态工程应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果并达到预期目标。(2)生态农业是按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效经验建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。生态农业通过人工设计生态工程，协调发展与环境之间、资源利用与保护之间的矛盾，形成生态上与经济上两个良性循环，经济、生态、社会三大效益的统一。生态农业必须遵循协调和平衡原理。答案

(1)经济社会生态环境(2)生态学环境与经济生态平衡3．一青年农民利用自己学习的生态学知识，在自家庭院里建了一个小型生态农业，年创收上万元。下图是该家庭生态工程的模式图，请据图分析回答问题。(1)从图中可知，人类生活中所需的能源来自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，突出的优点是_______________________________________。(2)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是___________________________________。

(3)生态工程建设的目的就是遵循自然界__________________________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。与传统工程相比较，生态工程具有__________________________的特点。(4)人类设计生态工程的根本目标：在促进自然界良性循环的前提下，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。生态工程所遵循的基本原理是______________________、________________________、协调与平衡原理以及__________________________、系统学和工程学原理。(5)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好，你是否支持这一观点？________________。解析

(1)该生态农业减少了燃烧煤炭所产生的污染。(2)该生态工程充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用，使能量能够更多地被人类利用。(3)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，达到经济效益和生态效益的同步发展。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。(4)生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、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。(5)由于食物链越长，营养级越多，则能量损耗越多，不能充分利用能量。答案

(1)减少了燃烧煤炭所产生的污染(2)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用(3)物质循环少消耗、多效益、可持续(4)物质循环再生原理物种多样性原理整体性原理(5)否1．完成下面的连线考点2生态工程的实例2．实例分析如图是某生态工程示意图：(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是______________________________；该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工程的_______________原理。(2)该生态工程能生产出无公害大米的原因是减少了_______________的使用量，减少了_____________。(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是蘑菇呼吸产生的_________________可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。实现物质的循环再生和能量的多级利用物质循环再生化肥和农药环境污染二氧化碳正误判断(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理()(2)在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理()(3)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量()(4)某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制，体现了遵循物种多样性和协调与平衡原理()×√√√(5)建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低()(6)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益()(7)我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这一工程属于大区域生态系统恢复工程()××√1．农村综合发展型生态工程的核心和优点分别是：核心是____________；优点是开发可以更新的资源，减少环境污染。2．小流域综合治理生态工程的“综合”表现在：同时考虑到_________和____________，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。沼气工程生态效益经济效益3．大区域生态系统恢复工程应着重考虑的问题(1)考虑树种____________问题，种植适宜品种。(2)考虑树种_________，保证防护林体系稳定性。4．进行湿地生态恢复工程的主要措施和面临的主要困难是(1)主要措施：___________。(2)主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。生态适应性多样性退耕还湖5．建设矿区废弃地的生态恢复工程的主要措施是(1)种植耐旱的灌木、草和树。(2)确定合理载畜量。(3)改良表土。6．城市环境生态工程中，解决大气污染和水污染的措施是(1)解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油。(2)水污染：减少或禁止__________________，进行______________。污水排放污水净化【易错警示】污染物并不是不能利用的资源对环境造成危害的污染物，采取一定的措施和技术，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。7．传统农业、现代农业和生态农业的比较名称概念优点缺点传统农业简单划一的种植业不会产生严重的环境污染农田生态系统结构简单，能量流动、物质循环水平低，经济效益低现代农业利用石油等有机物来提高农作物产量的农业生产方式以石油、天然气、煤作为能源和原料，大量使用化肥、农药和机电动力，实行大规模生产，大幅度提高农业劳动生产率和农产品产量，获得较高的经济效益过量施用化肥、农药，导致严重的环境污染，危害人畜健康；同时存在能耗增多、成本过高等问题生态农业运用生态学原理，在环境与经济协调发展思想的指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系充分发挥生态系统各成分的作用，通过物质多级利用，形成良性循环，减少化肥的使用量，降低农业投入，增加经济效益，净化环境，降低人畜的发病率1．江苏某县地处水乡，畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。在生产总量不断扩张的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的最大化利用。请分析该县农业生态系统结构(部分)示意图，回答下面问题。(1)该农业生态系统的能量流动从______________________开始，图中属于消费者的生物有______________________。(2)与传统农业生态系统相比，该农业生态系统更能净化环境，主要原因是_____________________________________________________________________。(3)该农业生态系统为何能提高经济效益？____________________________________________________________________________________________。

(4)从生态系统稳定性看，该农业生态系统比简单的农田生态系统不易发生虫害的原因是________________________________________________________________________________________。请说出两种根据生物学原理防治害虫的方法：_____________________________________________________________________________________________。解析

(1)生态系统的能量输入是指由生产者固定太阳能开始，例如桑等农作物；直接或间接以生产者为食的为消费者，如蚕、畜、禽。(2)与传统农业相比，该生态系统对物质和能量进行了多级利用，如利用粪便等合成有机肥，减少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污染。(3)投入减少，物质循环利用，使产量提高。(4)该生态系统生物群落结构相对复杂，从而使抵抗力稳定性增强，自我调节能力提高。利用生物的种内关系或种间关系来诱杀害虫，如利用捕食关系引入天敌，利用性引诱剂进行防治害虫等。答案

(1)桑等生产者固定太阳能蚕、禽、畜(2)粪便等“废弃物”被及时利用(3)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业投入)

(4)抵抗力稳定性较高(营养结构较复杂，自我调节能力较强)天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物(任选两种)2．(2016·湖南一模)某研究性学习小组参观长沙市郊建立的以沼气为中心、以保护生态环境为目标的“四位一体”生态农业(人居—种植—养殖—沼气)时绘出了如下模式，请分析回答：(1)构建以沼气为中心的“四位一体”生态农业时所依据的主要生态学原理是____________________________________________________________________________________________，该生态农业最大的优点是___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该生态系统的生产者是________________________，蘑菇在该生态系统的成分中属于________________。在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可以提高蔬菜产量，其原因是________________________。(3)利用植物秸秆生产乙醇时，植物秸秆经预处理后，被微生物A所产生的________________酶水解，转化成葡萄糖。在控制________________的情况下，能促进微生物B的发酵过程。写出微生物B发酵过程的相关反应：________________________________________。(4)秸秆在沼气池中处理成沼渣后有利于植物的吸收利用，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________。(5)为进一步提高经济效益，养猪场引进了一头肉质优良的花猪，运用________________(填“DNA重组或核移植”或“胚胎分割”)技术可实现利用当地品种生产花猪的设想。解析

(1)图中的生态农业为无废弃物农业，通过农业废弃物资源化，实现物质的多级循环利用，减少污染，在资源有限的情况下，充分发挥资源潜力，建立良性物质循环体系，促进农业持续稳定地发展。(2)该生态系统的生产者是水稻、大豆和蔬菜，蘑菇为腐生真菌，是分解者。蘑菇通过细胞呼吸产生的CO2能为蔬菜进行光合作用提供原料。(3)植物秸秆的主要成分是纤维素，能在微生物A产生的纤维素酶的催化下水解为葡萄糖。微生物发酵产生乙醇需在无氧条件下，进行的是无氧呼吸，故微生物B的发酵过程中需控制通气。

(4)沼气池中的微生物可将秸秆中的有机物分解为无机物，成为植物易于吸收的营养物质。(5)利用肉质优良的花猪的体细胞核与当地品种的卵母细胞的细胞质进行重组，获得的重组细胞再经过早期胚胎培养和胚胎移植即可实现利用当地品种生产花猪。该过程运用的是核移植技术，也叫克隆技术。答案

(1)物质循环再生提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或实现物质和能量的多级利用，减少环境污染)

(2)水稻、大豆和蔬菜分解者蘑菇细胞呼吸放出CO2，可为蔬菜的光合作用提供原料(3)纤维素通气C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量(4)微生物将秸秆中的有机物分解为无机物(5)核移植3．江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据图回答下列问题：(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________________________。这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、地热、________________________和________________。(5)从生态系统主要功能的角度分析，这种种植、养殖模式较好地实现了___________________________________________________________________。解析

(1)牛棚内牛的呼吸作用和微生物的分解作用产生的CO2可以扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率，蔬菜光合作用产生的O2扩散进入牛棚，用于牛和一些需氧微生物的呼吸作用。(2)秸秆的主要成分是纤维素，与牛粪混合堆放可以被微生物分解，将有机物分解成无机物，作为肥料才能被蔬菜吸收。(3)这种冬季生态型种植养殖模式中，由于生物呼吸作用产生的热量可以使牛棚内的温度升高，牛维持体温消耗的能量较少，用于生长发育的能量较多，所以牛的生长速率明显提高。

(4)生物通过呼吸作用分解有机物，一部分能量用于生命活动，还有大部分的能量以热能的形式散失。(5)生态系统的功能包括物质循环和能量流动，这种生态模式可以实现物质的循环利用和能量的多级利用。答案

(1)二氧化碳氧气(2)发酵微生物将有机物分解为无机物(3)牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少(4)太阳光能发酵产热(5)物质的循环利用和能量的多级利用课堂归纳·要点速记网控全局规范术语1.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，达到经济效益与生态效益的同步发展。2.物质循环再生原理的基础是物质循环；物种多样性原理的基础是生态系统的稳定性；协调与平衡原理的基础是生物与环境的协调和平衡；整体性原理的基础是社会、经济和自然构成复合系统；系统学和工程学原理的基础是系统的结构决定功能。3.农村综合发展型生态工程的主要原理是物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理；小流域综合治理生态工程的主要原理是整体性原理和协调与平衡原理；大区域生态系统恢复工程和城市环境生态工程的主要原理都是协调与平衡原理、整体性原理。1．(2014·重庆)为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。［真题集训］高效训练·能力提升(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如上图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的______________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在__________________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是______________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________________加剧。(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的__________________原理。解析

(1)t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的分解者分解成无机物，使土壤条件得到改善。改造的废弃采石场的土