苏教版生物生态工程及其原理

第一节生态工程及其原理课标领航通过本节的学习，我能够1．说出生态工程的概念。2．概述生态工程的基本原理。3．掌握生态工程设计的方法。情景导引纵观一万年来农业发展的历史，从刀耕火种的原始农业到近代的传统农业，乃至现代的石油农业(又称能源农业)，这种发展过程本身都是围绕着生产更多的粮食进行的。你对“石油农业”如何理解？“石油农业”的生产模式应当怎样改进？进入本节的学习获得一些启示吧！

核心要点突破知能过关演练第一节基础自主梳理基础自主梳理一、生态工程的概念1．生态工程是指应用生态系统中___________________________原理、______________原则，结合系统分析的最优化方法设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。它提供了合理利用自然资源、减少环境污染，有效促进经济发展和加强环境保护的途径。物种共生与物质循环再生结构与功能协调2．人类设计生态工程的目的多种多样，但其根本目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的__________，防治_________，达到生态效益与经济效益的同步发展。主要目的在于协调人与自然的关系，促进可持续发展。生产潜力环境污染思考感悟

1．被誉为“世间少有美景、良性循环典范”的桑基鱼塘模式体现了现代生态工程的基本思想，你知道它体现了生态工程的什么原理吗？遵循了什么原则？【提示】体现了生态系统中物种共生与循环再生原理；结构与功能协调原则。二、生态工程的原理1．生态工程主要由_________、__________和生态系统构成。生态工程的构建和运行主要依据是生态学的基本原理，主要包括物种共生、__________、食物链和____________。2．自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要作用，是实现生态系统中物质循环、___________和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。生物种群生物群落生态位物种多样性能量流动3．在农业生态工程中，增加生态系统中食物链的长度或在人工林中增加植被层次，丰富物种多样性，使__________更为复杂，可实现对资源充分利用并增加系统___________的目的。4．目前，一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的__________理论，而在我国人为调控仍起着较大的作用。三、生态工程的设计1．生态工程的设计依据的是_______和_______的基本原理。营养结构稳定性自我调节生态学工程学2．设计生态工程的过程中，可以通过“相接”的方法建立新的__________网络，促进物质的良性循环；也可以通过“加环”的方法在_______________中增加一些环节，充分利用尚未利用的_________________，发挥生产潜力，提高生态效益和经济效益。3．在生态工程的整体结构中，要考虑物质循环、能量流动、________以及自然界中多种生态因子对生物的综合作用，加强对系统的_________，减少系统内生态因子的____________，增强相互促进，使系统处于最佳的运行状态。互利共生食物链(网)物质和能量信息传递调控能力相互拮抗思考感悟2．生物氧化塘是利用什么处理污水的？【提示】利用藻类和细菌等生物之间的协同作用。核心要点突破要点一生态工程所遵循的基本原理项目理论内容意义举例食物链原理食物链既是一条能量转化链、物质传递链，又是一条价值增值链巧接食物链，调整食物链长度，利用相应的腐生生物，将各营养级的食物残渣或粪便等排泄物进一步转化提高物质和能量的利用率，减少环境污染利用青蛙来控制农田中的害虫项目理论内容意义举例物种多样性原理生态系统具有自我调节、自我修复和自我延续的能力物种越多、营养关系越复杂的生态系统，越稳定；生物多样性高，可以为各类生物提供多种生存的机会和条件，容纳更多的生物数量增强生态系统结构和功能的稳态单一物种的人工林病虫害严重，自然林有虫无灾项目理论内容意义举例生态位原理每个种群在生态系统中都有特定的功能和位置将适宜的生物引入生态系统，填补空白的生态位实现物种多样化，提高生态系统的稳定性，提高物质、能量利用效率稻田养鱼，鱼吃掉危害水稻生产的害虫，同时为水稻提供矿质元素，水稻能够为鱼提供一定饵料物种共生原理物种之间相互依存，不能单独生存和繁衍经过长期进化而形成的种间关系，包括共生，竞争等多种关系构成生态系统的自我调节和反馈机制大豆与根瘤菌互利共生【特别提醒】生态学中物种共生原理与种间关系中互利共生的区别①物种共生原理是生态学基本原理之一，它是指自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系。②互利共生是生物种间关系的一种类型。它是指两种生物共同生活在一起，相互依赖，彼此有利；如果分开，则双方或一方不能独立生活。共生生物之间数量上呈现出同步性变化即“同生共死”。

请仔细读图，回答下列问题。例1(1)生态农业设计的基本原理是①________________________，②________________________。(2)生态农业的优越性表现在__________________________________________________________________________________________________________________。(3)在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产出____________摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的最大能量相当于____________摩尔的葡萄糖。【思路点拨】本题主要考查生态工程的主要原理。解决此题要突破：①物种多样性原理、食物链原理的含义。②能量传递效率的计算问题。【尝试解答】

(1)①食物链原理②物种多样性原理(2)生态农业能保持系统内的生态平衡，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益(3)50

2【解析】本题考查农村综合发展型生态工程建设遵循的原理和优势。具体分析如下：【互动探究】

上述生态系统的主要成分是什么？【提示】农田中的生产者——农作物，如粮食作物、蔬菜等。【规律小结】

①建立一种生态工程时可能同时运用到几种原理。②建立不同的生态工程时，依据的主要原理不同，要因地制宜，不能相互照搬。跟踪训练在社会主义新农村建设中，我国南方某些地区建立的“桑基鱼塘”(如图所示)构建了新型农业生态系统。据图回答：(1)该生态系统所需的能量最终来自__________。(2)该生态系统的生产者是__________。(3)该生态系统中除了已知生物种类外，还必须有__________等生物作为__________。(4)在该生态系统中，实现了物质的多级利用，提高了__________，减少了__________。(5)人们建立这一生态系统的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)在进行生态工程建设时应该遵循生态工程的基本原理，这些基本原理主要包括__________原理、__________原理、__________原理、__________原理。解析：本题考查生态系统的组成成分和生态工程原理的应用。分析图解可知，该系统的桑、稻能利用光能进行光合作用，所以是生产者。图中只有动物和植物，缺少营腐生生活的生物，如细菌、真菌等分解者。在该生态系统中，一种产品的废料可作为另一种产品的原料，所以提高了物质和能量的利用率，减少了废料对环境的污染。人们建立这一生态系统的目的是调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。生态工程的建立应遵循五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。答案：(1)光能(2)桑、稻(3)细菌、真菌分解者(4)能量利用率环境污染(5)调整生态系统的能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分(6)物种共生生态位物种多样性食物链要点二生态工程技术设计常用的方法设计方法具体内容事例食物链(网)的“相接”连接平行的原本不相连接的种类，形成互利共生网络，提高效率，促进物质的良性循环稻田养鱼生态工程：在人有意识的调控下，将一些鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，促进物质循环和能量流动食物链(网)的“加环”在食物链(网)中增加一些环节，以充分利用原先尚未利用的那部分物质和能量，促使物流和能流的路径畅通，发挥生产潜力，提高生态和经济效益用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残渣培养食用菌，食用菌的残渣再养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等【特别提醒】

“相接”与“加环”的区别有两点：(1)“相接”是把原本不相连接的平行种类形成互利共生的新网络。如稻和鱼本无连接关系，但在稻田里放养鱼类后，就建立了一个互利共生的联系，“加环”也有“相接”，但不是连接平行种类，而是以充分利用尚未利用的那部分物质和能量而建立联系的。(2)“相接”形成的是“互利共生”的结果，“加环”却是促进尚未利用的能量流向了特定的对象。“加环”常见的模式是通过增加分解者来添加，它没有增加或延长食物链，却使物质得到了充分的利用。

江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如图所示，请据图回答下列问题。例2(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________________________________________________________________________。【尝试解答】

(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高效利用【解析】本题综合考查生态系统的功能和建立生态工程等知识。(1)由图示可知，在这种生态型模式中，牛及微生物可通过细胞呼吸为蔬菜提供CO2，而蔬菜又可通过光合作用为牛等生物提供O2。(2)秸秆与牛粪混合后，在微生物的作用下将有机物转变为无机物，从而提高了肥效。(3)冬季大棚内温度较高，从而减少了牛因维持体温所消耗的能量；维持大棚内温度的能量来源有太阳光能和微生物发酵散热等。(4)这种生态型模式，可实现物质的循环利用和能量的高效利用，提高了经济效益。跟踪训练

(2011年南通高二检测)设计生态工程的常用方法之一是食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法正确的是(

)①用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用②用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益③将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了能量循环再生原理④在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转A．①②

B．①②③C．①②③④

D．③④解析：选A。分析该生态工程，用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用；用玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益；将蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环再生原理；该生态工程的正常运转，离不开人的管理。要点三生物氧化塘的作用原理1．生物氧化塘是一种利用藻类和细菌等生物之间的协同作用来处理污水的生态系统。2．在氧化塘中，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物；兼性菌和厌氧菌则通过好氧或厌氧反应，分解废水中的有机物。3．多功能生物氧化塘不仅具有污水净化的作用，还可使污水资源化。如图所示为利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(