第39讲　生态工程

第39讲PART39生态工程考点互动探究│教师备用习题考试说明1.简述生态工程的原理(Ⅱ)。2.生态工程的实例(Ⅰ)。考点互动探究知识梳理

1.生态工程概念:指人类应用

和

等学科的基本原理和方法,通过系统设计、调控和技术组装,对已被破坏的生态环境进行

、

,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行

,并

生态系统的

,从而促进

和

的

发展。

2.建设的目的:遵循

的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止

,达到

和

的

发展。

考点一生态工程的概念和基本原理生态学系统学修复重建生产力人类社会自然环境和谐自然界物质循环环境污染经济效益生态效益同步改善提高考点互动探究

3.特点:与传统的工程相比,生态工程是一类

、

、

的工程体系。

4.基本原理(1)物质循环再生原理:物质在生态系统中

、分层分级利用。

(2)物种多样性原理: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

的规律,还要考虑到

等系统的影响力。

少消耗多效益可持续循环往复抵抗力稳定性环境承载力自然生态系统经济和社会考点互动探究(5)系统学和工程学原理。①系统的结构决定功能原理:生态工程通过

,

达到改善系统功能的目的。②系统整体性原理:系统各组分之间要有适当的

,完成能量、物质、信息等的转换和流通,实现

大于各部分之和的效果。

改变和优化结构比例关系总体功能考点互动探究

5.生态经济:(1)原则:“

”。

(2)结果: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

。

(3)目的:实现

。

(4)实现循环经济最重要的手段之一:

。

循环经济生产原料废弃物的资源化生态工程考点互动探究

核心讲解生态工程和传统农业的比较项目生态工程传统农业基本原理生态学、工程学工程学调节机制人为辅助下的自我调节人为调控与环境的关系协调破坏主要能源太阳能化石能源生物多样性保护减少1.[2017·江苏镇江模拟]

设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”,如图12-39-1就是一种“加环”示意图,下列有关叙述正确的是 (

)A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹,提高了能量在各营养级间的传递效率B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇,可增加经济效益C.用蛆蛹粪便作有机肥还田,运用了能量循环再生原理D.在离开人的管理条件下,该生态工程仍可以正常运转考点互动探究题组训练图12-39-1考点互动探究[答案]B[解析]用残渣来培育食用菌和蛆蛹,可以实现能量的多级利用,提高能量的利用率,但不能提高营养级间的传递效率,A错误;用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇,可以增加经济效益,B正确;用蛆蛹粪便作肥料还田,运用了物质循环再生原理,可以实现物质循环,C错误;人工生态系统中人的作用非常关键,离开人后该生态系统会很快崩溃,D错误。2.[2017·云南邵通高三期末]

“一带一路”战略是党中央、国务院根据全球形势深刻变化,统筹国际、国内两个大局做出的重大战略决策,但“一带一路”沿线国家生态环境安全问题日益凸显,亟待解决。人类要实现可持续发展,必须走生态经济之路,生态经济所遵循的主要原则和实现的手段分别是

和

,在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树保护环境,另一方面还要考虑到当地农民的生计问题,这体现了生态工程的基本原理是

。

考点互动探究[答案]循环经济生态工程整体性原理[解析]生态经济所遵循的主要原则是循环经济,而实现这一目标的重要手段是生态工程。在进行生态工程建设时,如同时兼顾社会—经济—自然,则遵循整体性原理。考点互动探究知识梳理1.生态工程的实例(1)农村综合发展型生态工程①问题:人多地少以及实现

的多级利用。

②对策:建设农村综合发展型生态工程。(2)小流域综合治理生态工程①问题:

。②对策:应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理以及工程学原理,通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施,层层设防以控制土壤侵蚀。考点二

生态工程的实例及发展前景物质、能量水土流失考点互动探究(3)大区域生态系统恢复工程①问题:

。

②对策:退耕还林还草生态工程、

生态工程、防护林生态工程。

(4)湿地生态恢复工程①问题:

引发的系列效应。

②对策:实施

工程;建立

。

土地沙漠化防沙治沙湿地缩小湿地恢复缓冲带考点互动探究(5)矿区废弃地的生态恢复工程①问题:矿藏开采后造成土体、土壤和植被,乃至整个地区生态系统的破坏;矿区极端恶劣的土地条件阻碍植被生长;影响土地景观,产生重金属污染。②对策:人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。(6)城市环境生态工程①问题:严重的环境污染。②对策:

;推广“环境友好技术”和低污染清洁工艺,减少污染的产出;治理污染,进行

利用;建立健全法制。

合理规划和布局废弃物资源化考点互动探究2.生态工程的发展前景(1)“生物圈2号”生态实验的启示:使我们认识到人与

的重要性,深化了我们对自然规律的认识。

(2)我国生态工程建设的主要特点:在进行生态工程建设时,不但要重视对

,更要注重与

的结合。

自然和谐共处生态环境的保护经济、社会效益生态农业(1)原理:生态农业运用生态学原理(即生态系统的物质循环再生、能量多级利用或生态系统的物质循环与能量流动),在环境与经济协调发展的思想指导下,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。(2)优点:实现物质的循环再生和能量的多级利用,减少环境污染,减少了化肥用量,降低了农业投入。考点互动探究

核心讲解(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,如图12-39-2所示。②沼气农田立体养殖模式考点互动探究

图12-39-2

图12-39-3

1.[2017·河南中原名校联盟4月模拟]

“无废弃农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,也是生态工程最早和最生动的一种模式。如图12-39-4是“无废弃农业”中对有机废弃物进行处理的一种方案,请回答问题:(1)生态工程是指人类应用

等学科的基本原理,通过系统设计、调控和技术组装,对已被破坏的生态环境进行

,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。

考点互动探究题组训练图12-39-4

(2)“无废弃农业”遵循的生态学原理主要是

原理。施用有机肥料有利于提高农作物的产量,原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的

使农作物的光合作用强度得到提高。

(3)从资源化、无害化角度分析,途径②③优于④的原因是通过

有机废弃物中的物质,既充分利用有机物中的能量,又减少

。

(4)少量有机废弃物排入河流,不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化,这说明生态系统具有

能力。

(5)焚烧塑料垃圾所产生的二噁英会诱发使

基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。

考点互动探究(6)能降解塑料的微生物属于生态系统的

(成分)。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如根瘤菌)中,则土壤中的塑料有望得到较快降解,该技术的核心是

。

考点互动探究[答案]

(1)生态学和系统学修复、重建(2)物质循环再生CO2和无机盐(3)多层分级利用环境污染(4)(一定的)自我调节(5)原癌基因和抑癌(6)分解者基因表达载体的构建[解析](1)生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理,通过系统设计、调控和技术组装,对已被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生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。考点互动探究(2)(3)“无废弃农业”是我国传统农业特色,它遵循的是物质循环再生原理。植物属于自养型生物,不直接从环境中吸收有机物,有机肥料经过土壤微生物的分解作用,释放出CO2及含N、P、K等的无机盐离子,从而供植物光合作用利用。这样分层级利用有机废弃物中的物质,既充分利用了有机物中的能量,又减少了环境污染。(4)生态系统在受到外界干扰时,依靠自我调节能力来维持自身的相对稳定。(5)细胞发生癌变是在致癌因子的作用下,细胞中的原癌基因和抑癌基因发生突变的结果。(6)能降解塑料的微生物属于生态系统的分解者。基因工程的基本操作程序:目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定,其中基因表达载体的构建是基因工程的核心。2.某城市在建设过程中,更加注重生态文明的建设,如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理,形成藻菌共生的污水净化系统,还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等获得良好的经济效益。图12-39-5是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题:(1)输入人工湿地的能量为

。(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物,绿藻属于浮游植物,黑藻属于沉水植物,这一现象体现了群落具有

结构。该人工湿地的建立体现了生态工程的基本原理有

等。考点互动探究图12-39-5

(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速,其主要原因是

。

(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径,为了提高分解的效率,可采取的有效措施是

。

(5)某生物兴趣小组在实地调查了该人工湿地后,在大力赞赏利用湿地对生活污水进行净化处理的同时,还向相关部门提出了应加强对重点污染源的控制这一合理的建议,其依据的生态学理由是

。

考点互动探究考点互动探究[答案](1)太阳能和污水中有机物中的化学能(2)垂直物质循环再生原理、协调与平衡原理(3)细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质养料和光合作用所需的CO2(4)向水体中适当通入空气(5)生态系统的自我调节能力是有限的[解析]输入人工湿地的能量有各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水中有机物中的化学能。不同的生物生活在不同的层次,这体现了群落的垂直结构。人工湿地中的细菌、真菌分解污水中的有机物提供大量的氮、磷等矿质养料,被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收,使其生长迅速。湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物,为提高其分解效率,可向水体中通入一定量的空气。考点互动探究1.[2016·浙江卷]

某农户建立了小型的“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统。请回答:(1)这一系统属于人工干预下的

生态系统,其生物组成成分包括生产者、消费者和

。在分析该生态系统的经济效益时,除了考虑这三者的投入与产出外,还要考虑

的投入。

(2)在该生态系统中,利用发酵技术产生沼气开发生物能属于

的生态工程。

A.生物多样性保护和持续利用B.节水和废水处理与利用C.山区小流域综合治理与开发D.洁净及可再生能源系统组合利用

历年真题明考向考点互动探究[答案](1)庭院分解者劳动者(2)D[解析](1)“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统属于人工干预下的庭院生态系统,该生态系统的生物组成成分包括生产者、分解者和消费者。在分析该生态系统的经济效益时,除了考虑这三者的投入与产出外,还要考虑劳动者的投入。(2)利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程。考点互动探究2.[2014·重庆卷]

为治理某废弃采石场的生态环境,对其进行公园化建设。(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图12-39-6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。

图12-39-6考点互动探究[答案]

(1)分解者种子或繁殖体增强竞争(2)整体性(系统论)[解析]

(1)生态系统成分中的分解者将有机物转化为无机物,供生产者利用。在群落次生演替中,土壤中原有的植物种子或繁殖体增加了人工林生态系统中的物种丰富度。图示t1→t3阶段,植物物种数增加,该生态系统的抵抗力稳定性增强,随物种数逐渐增加,物种之间竞争加剧。(2)人工林的建设和园林景观构建,既可改善生态环境,又可提高社会和经济效益,体现了生态工程的整体性原理。1.下列有关生态工程原理的说法,正确的是(

)A.农作物合理密植,遵循的是协调与平衡原理B.农作物间作套种,遵循的是整体性原理C.前面造林,后面砍树,违反的是系统学与工程学原理D.某湖中水体富营养化,引起大面积水华,违反的是物种多样性原理教师备用习题[答案]A[解析]农作物间作套种,遵循的是物种多样性原理。前面造林,后面砍树,违反的是整体性原理。某湖中水体富营养化,引起大面积水华,违反的是协调与平衡原理。2.在帮助农民发展经济的同时,一定要注意一些实际问题,如“香蕉不宜在北方地区栽种”“苹果树不宜在热带地区栽种”,这主要体现了生态工程的什么原理(

)A.整体性原理

B.协调与平衡原理C.物种多样性原理

D.物质循环再生原理教师备用习题[答案]B[解析]生物只有适应一定的环境才能正常生长,所以“香蕉不宜在北方地区栽种”“苹果树不宜在热带地区栽种”,这主要体现了生态工程的协调与平衡原理。3.下列有关生态工程的原理和实例中,错误的是 (

)教师备用习题选项有关事例相关的生态工程原理A无废弃物农业遵循物质循环再生原理B在人工林中增加植被的层次遵循物种多样性原理C某湖水体富营养化引起大面积水华违反协调与平衡原理D前面造林,后面砍林违反系统学和工程学原理教师备用习题[解析]无废弃物农业使物质能在生态系统中循环往复,分层分级利用,遵循了物质循环再生原理,A项正确。在人工林中增加植被的层次,使物种数目增加,增加生态系统的稳定性,遵循物种多样性原理,B项正确。某湖水体富营养化引起大面积水华是违反了协调与平衡原理,C项正确。前面造林,后面砍林是违反了整体性原理,D项错误。[答案]D4.[2017·北京石景山区一模]

池塘养鱼过程中,由于饲料中含N和P的营养物质未被鱼类全部摄取,成为废弃物,不仅影响鱼类生长速度,还加剧了水体的富营养化。利用养殖废水进