2022年高考生物一轮复习现代生物科技专题第4讲生态工程学案选修3

第4讲生态工程eq\a\vs4\al(\o(\s\up7(课标),\s\do5(导航)))2.4.4举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，达到资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益)说明：本讲内容湖北省不作要求。一、生态工程的基本原理1．关注生态工程建设2．生态工程的基本原理二、生态工程的实例和发展前景1．生态工程的类型与实例(连线)2．生态工程的发展前景[基础微点练清]1．判断正误(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理(×)(2)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(√)(3)“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理(√)(4)依据协调与平衡原理，进行引种工程时，应考虑被引物种与环境的关系(√)(5)依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理[新人教版选择性必修2P103“概念检测”T1(1)](×)(6)园林既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益，体现了生态工程的整体原理(√)[新人教版选择性必修2P103“概念检测”T1(2)](7)农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用[新人教版选择性必修2P109“概念检测”T1(1)](×)(8)农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建设(×)[新人教版选择性必修2P109“概念检测”T1(2)](9)在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰(√)[新人教版选择性必修2P109“概念检测”T1(3)](10)在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调(√)[新人教版选择性必修2P109“概念检测”T1(4)]2．如图是桑基鱼塘生产模式图，下列对桑基鱼塘的说法正确的是()A．实现了物质和能量的良性循环B．提高了各营养级之间的能量传递效率C．需要不断得到外部的能量补给D．其中鱼的摄入量来自蚕和猪的同化量解析：选C生态系统的能量流动是单向的，不能循环使用，A错误；桑基鱼塘提高了能量的利用率，但是不能提高营养级之间的传递效率，B错误；能量流动是单向传递、逐级递减的，所以需要不断得到外部的能量补给，C正确；鱼的摄入量来自蚕和猪的粪便，而粪便不属于蚕和猪的同化量，D错误。3．(新人教版选择性必修2P113“选择题”T2)城市生态工程是指用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。下列措施，不符合城市生态工程建设基本原理的是()A．大力推广“环境友好技术”B．采用浮床工艺法等手段治理水污染C．分区建设工业区、居住区、生态绿地等D．用法律手段禁止汽车上路，严禁造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头解析：选D用法律手段禁止汽车上路，严禁造纸厂、酒厂生产，会使城市居民的生活十分不便，不利于城市的发展。4．(新人教版选择性必修2P103“拓展应用”)1953年朝鲜战争停战后，南北双方以北纬38°为停火线，沿线两侧大约500km2为非军事区，这里的地表经过战争浩劫，几乎没有生物存在。几十年来，由于基本没有人类活动，这里恢复了完全的自然状态。河水清澈、森林茂盛、物种繁多，还出现了多种被认为早已在朝鲜半岛灭绝的动物，如棕熊。说说这个案例给你的启示。提示：这个地区的生态恢复遵循了物质循环和协调与平衡的原理，通过本系统内的生物的再生及生物之间的相互作用，实现系统结构与功能的协调。这一地区的生物与生物、生物与环境之间的协调与适应也是生态恢复的重要原因。这一地区的生态恢复告诉我们自然恢复超过了人类生态工程建设的水平，同时也说明生态工程建设要遵循生态学规律。5．珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。根据下图回答有关问题：(1)这种人工生态系统最基本的因素是图中的____________，要使这种生态系统长期稳定发展，除了有稳定的__________来源外，各类生物要______________。(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量__________________________，其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有____________的特点。(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过__________________作用又被桑基、蔗基所利用，蚕粪中的氨经过________的作用，形成__________________被植物利用。(4)根据图示，该生态系统功能的维持取决于它的_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)这一模式优化了系统结构，体现了________________的原理。答案：(1)桑基、蔗基能量保持相对稳定(2)最大限度地流向对人类有益的部分食物链短(3)微生物的分解硝化细菌NOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,2)(4)生产者、消费者、分解者之间的能量流动和物质循环在较长时间内保持动态平衡(5)系统的结构决定功能一、生态工程的原理[试考题·查欠缺]1．(2020·全国卷Ⅱ)植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：(1)在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性________。抵抗力稳定性的含义是______________________________________________。(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是_______________________________________________________________________________________________________________(答出3点即可)。在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的________。(3)在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：______________________________________________。解析：(1)一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高，因而，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性会相对较低。抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力。(2)施用有机肥可改善土壤的结构、培育土壤微生物、实现土壤养分的循环利用。微生物可作为分解者将有机肥料中的有机物分解为无机物。(3)在污水净化过程中，可种植能吸收污水中铜、镉等金属元素的水生植物，再从植物中回收金属。答案：(1)低生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力(2)改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用分解者(3)种植能吸收这些金属元素的水生植物，再从植物中回收金属2．(2021·台州质检)在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析下图回答问题：(1)该生态工程所遵循的基本原理是_________________________________________________________________________________________________________________。(至少写两种)(2)该生态系统的能量流动从__________________________________________开始，图中属于消费者的有___________________________________________。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)该生态系统为何能提高经济效益？___________________________________________________________________________________________________________。(5)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该生态系统提出你的一条合理化建议________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)生态工程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。该生态工程依据的是物质循环再生、物种多样性和协调与平衡原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者开始的，即桑、粮、油、菜等，消费者是蚕、畜、禽等。(3)由题图可知，该生态系统实现了废物再利用及无害化处理，因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质和能量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。(5)该生态系统中，蚕沙碎屑未被利用，可利用蚕沙养鱼，鱼塘的塘泥还可作肥料。答案：(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(任选两种)(2)桑、粮、油、菜等生产者固定的太阳能蚕、畜、禽(3)粪便等“废弃物”被及时利用(4)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(降低农业成本投入)(5)蚕沙碎屑养鱼，鱼塘塘泥肥田[强知能·补欠缺]1．比较生态工程的五大基本原理物质循环再生原理物质在生态系统中循环往复、分层分级利用物种多样性原理物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性协调与平衡原理处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力整体性原理工程建设时，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系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：生态工程通过改善和优化系统的结构达到功能改善的效果系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，实现总体功能大于各部分之和的效果2．理清生态经济、循环经济、生态工程之间的关系3．传统经济≠生态经济(1)传统经济①方式：大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。②特点：不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)生态经济①模式和原则：遵循原料→产品→原料→产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。②特点：少消耗、多效益、可持续。[练题点·全过关]1．(2021·抚州模拟)为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。某市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。(1)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重要手段分别是________和________________。(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循________原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了________原理。(3)在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件、因地制宜地进行。如小流域存在的主要问题是__________，针对这种问题我国甘肃陇南地区总结出了“九子登科”的治理模式，而矿山废弃地生态修复工程的关键是____________________和土壤微生物群落的重建。解析：(1)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，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生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。(2)引种植物时需考虑与当地气候等条件相适应，应遵循协调与平衡原理；促进经济、社会、生态协调发展，应遵循整体性原理。(3)小流域存在的主要问题是水土流失比较严重；而矿山废弃地生态修复工程的关键是植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。答案：(1)循环经济生态工程(2)协调与平衡整体性(3)水土流失比较严重植被恢复2．(2021·长沙模拟)回答下列与生态工程有关的问题：(1)与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、______等特点。(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________、物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合______________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了______________原理。(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少______________，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了________(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的________。解析：(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(2)生态工程所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。(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物的集合。该生态农业模式实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。答案：(1)可持续(2)整体性物质循环再生物种多样性(3)人类的干扰(4)群落多级利用二、生态工程的实例及设计[试考题·查欠缺]1．(2021·芜湖模拟)生态农业是建设社会主义新农村的重要内容之一。下面是两种生态农业模式：模式1：鸡—猪—鱼立体养殖模式：一亩鱼池配6～8头猪，100～120只鸡，鱼池中各种鱼的比例大致为：花白鲢占20%，草鱼占40%，鲤鱼、鳙鱼占40%，每亩投放鱼苗4500尾。每天从鸡舍中收集新鲜的鸡粪晒干，经初步发酵后混入一定量饲料喂猪，猪粪喂鱼。模式2：“四位一体”生态模式：以太阳能为动力，以沼气为纽带，将日光温室、沼气池、蔬菜种植和温室养猪相结合的一种新的农业生产模式。请分析回答有关问题：(1)在模式1中，必须注意某种鱼的投入数量，不宜超过该鱼在生态系统中的____________________，这体现了生态工程的__________________原理。鱼塘中不同鱼类生活在不同水层，体现了生物群落在垂直结构上具有________的现象。(2)模式2中，光能输入生态系统的途径是________________________，沼气池中的产甲烷杆菌在生态系统中属于____________(成分)。(3)模式2中建立以沼气为中心的“四位一体”生态工程主要遵循的生态工程原理是____________原理。解析：(1)在一个生态系统中，某生物的数量不能超过其环境容纳量。不同鱼类生活的水层不同，体现了生物群落在垂直结构上具有分层现象。(2)光能通过生产者的光合作用进入生态系统；产甲烷杆菌为分解者。(3)“四位一体”模式主要遵循的生态工程原理是物质循环再生原理。答案：(1)环境容纳量协调与平衡分层(2)通过生产者的光合作用分解者(3)物质循环再生2．(2021·柳州质检)如图是江南某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请分析回答：(1)该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有____________________________________(至少2个)。输入该生态农业园的总能量有______________________和________________________。(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)。从群落结构分析，这种养殖模式的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力，又减轻了____________。防治农田虫害时，可利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配，这体现了生态系统具有__________功能。(4)该生态农业园的“食用菌种植”进一步提高了能量利用效率。请根据图示，在相应位置用箭头表示该生态农业园三类生物成分之间的能量流动关系。eq\x(生产者)eq\x(消费者)eq\x(分解者)解析：(1)分析图示可知，该生态农业园涵盖了种植业、养殖场、沼气池等，充分利用了废弃物中的能量，而且有产品的输出，据此可推知，该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理等。流入该生态农业园的总能量有稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。(2)池塘养鱼时，上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等，其优点是充分利用了生态系统的空间和食物资源。(3)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力，又减轻了环境污染。性引诱剂是一种挥发性的化学物质，利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配，这属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。(4)图中的稻、麦、蔬菜等生产者固定的太阳能可输入到消费者体内；生产者和消费者的遗体和消费者排遗物中的能量可被分解者所利用。食用菌(分解者)的能量可被消费者利用，三类生物成分之间的能量流动关系见答案图。答案：(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理等稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能人工输入的种子、鱼苗、树苗、鱼饵等物质中的能量(2)充分利用了生态系统的空间、食物等自然资源(3)环境污染信息传递(4)如图[强知能·补欠缺]1．判断不同生态工程中的基本原理(1)在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及整体性原理。涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→整体性原理。(2)除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及协调与平衡原理。强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调与平衡原理。(3)只有“农村综合发展型生态工程”涉及物质循环再生原理。强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。(4)只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及物种多样性原理。体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。(5)只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及系统学和工程学原理。涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理。涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和，指系统内部，如互利共生→系统整体性原理。2．六大生态工程实例中的“关键点”生态工程实例关键点农村综合发展型生态工程核心是沼气工程；优点是开发可更新资源，减少环境污染小流域综合治理生态工程“综合”表现在同时考虑生态效益和经济效益；不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色大区域生态系统恢复工程考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性湿地生态恢复工程主要措施：退耕还湖；主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题矿区废弃地的生态恢复工程种植耐旱的灌木、草和树；确定合理载牧量；改良表土城市环境生态工程解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油；解决水污染措施：减少或禁止污水排放，进行污水净化3．设计实施生态工程坚持的原则(1)肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。(2)重视大自然固有的强大的生态恢复力量，不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。[练题点·全过关]1．(2021·北京海淀区模拟)1985年前，某地农村作物秸秆都是当作燃料，而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田。后来逐步开始进行农村产业结构调整，下图是2019年时当地生态工程示意图。据图回答下列问题：(1)试分析1985年前生产形式的不利影响(至少举两个方面)________________________________________________________________________。(2)该生态工程的建设遵循了________________________等基本原理。建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量________________________________________________________________________。(3)图中的农作物在生态系统的营养结构中属于________，蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统组成成分中的________，各种生物所利用的能量最终来源于________。(4)利用植物秸秆中的原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”。应该利用微生物A所产生的________酶进行水解，使之转化成发酵所需的葡萄糖。发酵阶段常用的微生物B是______________，产生乙醇时的细胞呼吸类型是_______________________________