生物学案：生态工程的基本原理

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精5．1生态工程的基本原理1．简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。2．简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容.3．尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策.一、关注生态工程建设1．生态经济（1）最主要的实行原则：________。(2）最主要的特点:使一个系统产出的________能够成为本系统或者另一个系统的________，从而实现____________________________________________________________。（3）实现循环经济的最重要的手段之一：________。2．生态工程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________，达到______效益和______效益同步发展。与传统的工程相比，生态工程是一类少______、多______、可______的工程体系.二、生态工程所遵循的基本原理1．物质循环再生原理(1）理论基础：生态系统的________.物质能够在各类生态系统中进行__________和____________,循环往复，____________,从而达到取之不尽、用之不竭的效果。(2）实例-—无废弃物农业。“无废弃物农业”即通过积极种植能够固氮的________，以及收集一切可能的______物质，如粪便、枯枝落叶、河泥等，采用______和______等多种方式，把它们转变为________，施用到农田中，这样既利用了______，又改善了________，培育了__________，实现了________如氮、磷、钾及微量元素的______利用。（3）没有物质循环的生态系统的危害：会产生________，造成________，并最终影响系统的稳定和发展。2．物种多样性原理（1）理论基础：生态系统的______。物种繁多而复杂的生态系统具有较高的______稳定性。__________程度高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件.众多的生物通过________关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的________，提高__________。（2）实例：纯樟子松林、杨树林的生物多样性____，食物链________，缺少松毛虫、天牛的______,而成片单一的林木又为其提供了丰富的________，因而会导致树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性________，食物链________，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__________而很少流出系统外。3．协调与平衡原理（1）理论基础：__________的协调与平衡。（2）处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑__________，又称环境________，是指某种环境所能养活的生物______的最大数量。4．整体性原理（1）理论基础：社会—经济—自然复合系统.（如下图）如上图所示，人类所处的是一个由________、________、________复合而成的巨大的系统，三者相互影响而形成一个统一的整体。在进行生态工程建设时，不但要考虑____________的规律，更重要的是，还要考虑__________等系统的影响力,只从生态学的角度片面考虑生物与环境之间、生物与生物之间的相互影响是不可以的。(2）意义:只有应用整体性原理，才能统一协调____________、__________、____________之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定。5．系统学和工程学原理(1)系统的结构决定功能原理理论基础：______优于集中式和环式。生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和________，达到改善系统______的目的.在________的结构中，一般局部的障碍不至于造成整个网络的瘫痪。（2）系统整体性原理理论基础：整体功能大于部分之和.系统的各组分之间要有__________关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的__________，并且实现总体功能大于__________的效果，即“1＋1〉2”。思考：在我国西北一些地区年降雨量小于450mm，不是种植了适应当地环境的灌木和草，而是大量种植了不适应当地环境的杨树。答案:一、1.（1）循环经济（2）污染物生产原料废弃物的资源化（3）生态工程2．物质循环环境污染经济生态消耗效益持续二、1。（1）物质循环区域小循环全球地质大循环分层分级利用(2）豆科作物有机堆肥沤肥有机肥料废弃物土壤结构土壤微生物土壤养分循环(3）废弃物环境污染2．（1)稳定性抵抗力生物多样性食物链生物量系统生产力（2）低短而单调天敌食物来源高复杂循环利用3．（1）生物与环境（2）环境承载力容纳量种群4．（1）社会系统经济系统自然系统自然生态系统经济和社会（2）当前与长远局部与整体开发与环境建设5．（1）分布式优化结构功能分布式（2）适当的比例转换和流通各部分之和思考：主要违背了协调与平衡原理。1．物种多样性与生物多样性物种多样性是指多种多样的生物种类，强调物种的变异性。生物多样性是指生命形式的多样化（从类病毒、病毒、细菌、放线菌、支原体、真菌到植物、动物），各种生命形式之间及其与环境之间的多种相互作用,以及各种生物群落、生态系统及其生态环境与生态过程的复杂性.一般地讲，生物多样性可以从三个层面上去描述,即遗传(基因）多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性.2．协调与平衡原理所谓协调与平衡是指生物与环境的协调与平衡.协调主要指生物要适应环境，因此在建设生态工程时，不要盲目引种或栽种;平衡是指某环境下生物种群的数量与环境的承载力要平衡,如果生物的数量超过了环境的承载力，就会引起系统的失衡和破坏。如草原上的过度放牧就是典型的例子.3．整体性原理所谓生态工程的整体性原理是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大的复合系统,三者相互影响而形成的统一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物之间的相互影响，又包括经济和社会等系统的影响力，只有把生态与经济和社会有机地结合起来，才能从根本上达到建设生态工程的目的。题型一生态工程的基本原理【例1】下列措施与生态工程的原理不符合的一项是（）。A．森林的采伐量小于生产量B．人工鱼塘生产者的能量小于消费者的能量C．农田通过农作物输出的氮素多于补充的氮素D．向农田施用的无机氮肥多于生物固定的氮肥解析：森林的采伐量小于生产量，利于森林的发展;人工鱼塘生产者的能量小于消费者的能量，可以通过人工补充能量来维持;农田通过农作物输出的氮素多于补充的氮素，土壤就会越贫瘠，影响可持续发展；向农田施用的无机氮肥可以多于生物固定的氮肥。答案:C题型二运用生态工程基本原理分析实例【例2】为加强水体治理，珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地.(1）当污染物随水流进入该湿地时,湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如下图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。（2）一段时间后,湿地中出现了轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖；管理员还放养了一些鱼和鸭,为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链（两条）。（3)如果含有重金属的工业废水进入该系统，请根据生态学基本原理，指出可能产生哪些负面影响。解析：本题考查了生态系统的结构及功能的基础知识,由图可知，可溶性有机碳可作为好氧细菌的碳源，被好氧细菌分解利用,好氧细菌呼吸作用产生的二氧化碳等作为黑藻、绿藻等植物光合作用的原料，同时又是其呼吸作用的产物，这样，在细菌、植物、无机环境之间形成了稳定的物质循环.根据第（2）小题的题干，梳理出两条食物链，重金属盐在食物链中有富集现象，对高营养级的人危害很大，而且难于降解，易发生二次污染。答案：（1）（2）绿藻→轮虫→鱼、黑藻→鱼→鸭。（3）重金属进入食物链,危害人体健康；重金属无法降解，易发生二次污染。1．下列有关生态工程的叙述，不正确的是（）。A．为了实现可持续发展，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B．“无废弃物农业”所采用的肥料一般是采用人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥等通过堆肥和沤肥等方式转变成的有机肥,也可适量地使用化肥C．众多的生物通过食物链关系相互依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力D．珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物——动物营养循环2．实现循环经济的最重要手段之一是(）.A．大力发展“石油农业" B．消除污染物C．禁止产出污染物 D．生态工程3．生物的数量超过了环境的承载力后，就会引起生态系统的（）.A．整体性被破坏 B．系统性被破坏 C．失衡和破坏 D．物种多样性被破坏4．某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，产生这种现象的原因是(）。A．协调与平衡原理失调 B．整体性原理失调C．系统结构决定功能原理失调 D．系统整体性原理失调答案:1．B“无废弃物农业”不包括使用化肥。2．D石油农业会产生大量的污染物，