高三地理专题讲练-人与环境、生态工程

高三地理专题讲练--人与环境、生态工程

人与环境、生态工程

◎知识清单

1、生态工程是指应用生态系统中物质循环原理，结合系统工程的最优化方法设

计的分层多级利用物质的生产工艺系统，其目的是将生物群落内不同物种共生、

物质与能量多级利用、环境自净和物质循环再生等原理与系统工程的优化方法相

结合，达到资源多层次和循环利用的目的。

2、生态工程与生态经济（1）生态工程建设的目的：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;

（2）生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续；（3）生态经济：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另一个系统的生产

原料，从而实现废弃物的资源化。

3、生态足迹是指平均维持一个人生存所需的资源及容纳人类所排放的废物所需

要的土地和水域面积。

生活方式不同，生态足迹的大小可能不同。例如，与步行相比，开车出行会增大

生态足迹。增加的部分既包括汽车对道路、停车场的直接占用面积，也包括吸收

尾气所需要的林地面积等。又如，与食用蔬菜相比，吃牛肉也会增大生态足迹。

4、生态工程所遵循的基本原理为：整体、协调、循环、自生等。

自生：由生物组分而产生的的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就

是系统的自生。遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。

循环：循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物

质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。

协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。

整体：遵循整体原理，首先要遵从从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当

的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统

功能的目的。

O典型例题

1.将于2024年5月开园的杭州大湾区湿地公园占地4406.99公顷，是三江两岸

景观廊道的终端、杭州东部生态带的核心区域。湿地作为地球上最高效的碳汇，

对于吸收大气中的温室气体，减缓全球气候变暖，助力我国实现碳达峰、碳中和

目标具有重要作用。下列叙述正确的是_®

①达到碳中和时，生产者吸收的CO2总量等于消费者和分解者释放的CO2总量

②湿地保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接使用价值

③碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落

④湿地抵抗干扰能力强，全球气候变化对其影响不大

⑤设法降低出生率是防止人口快速增长的关键

⑥荒漠化是目前全球最突出的环境问题之一，是由人为因素造成的

⑦可持续发展追求的是自然、经济、社会的持久和协调发展

⑧频繁的人类活动可以改变群落演替的速度和方向

⑨生态工程建设的目的就是遵循生态学规律，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

⑩桑基鱼塘中”陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”的农业生产模式体

现了生态工程中的循环原理

⑪山西为产煤大省，生态环境破坏严重，矿区废交地的生态恢复工程关键在于植

被恢复与土壤微生物群落的重建

鳏国人均生态足迹低于世界平均水平，应大力建设生态工程，使其达到或超过

发达国家

⑬生态系统趋于稳定时，系统内的能量供给依然主要依赖外界

⑭梏秆青贮处理作为牛、羊等的饲料r能够提高能量传递效率

⑮自理沙漠的目的不是要消除沙漠，而是阻止沙漠扩大

鲤地土地沙化的主要原因是超载放牧导致草地退化，这违背了生态工程的自生

原理

⑰生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响越大

⑱人类食用牛肉会比食用蔬菜产生的生态足迹要小

⑲生活方式不同，生态足迹的大小可能不同

⑳生态足迹中的草地表示生产肉、奶、毛、皮等畜牧产品所需的草地面积

㉑选择净化能力强且能互利共生的多种水生生物修复湿地，体现了协调原理

㉒桑基鱼塘农业生产模式中将蚕沙喂鱼、塘泥培桑，体现了循环原理

㉓生态工程建设时，号召农民种树的同时要考虑农民的生活问题，体现了整体原

理

㉔以降低水体污染物和增加溶氧量的方式改善湿地水生生物生存环境，体现了自

生原理

㉕与吃蔬菜相比，吃肉会增大人类生态足迹，与开车相比，选择公共交通可减小

生态足迹，环境承受的压力与生态足迹成正比

㉖碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以C02的形式进行

㉗相比于自驾，骑行或乘坐公交出行更符合“绿色低碳”生活，坚持低碳生活方

式有助于维持生物圈中碳循环的平衡

㉘生物多样性的保护最有效的保护方式是就地保尹并禁止开发利用野生资源

㉙依据生态工程的循环原理，应该对垃圾进行焚烧处理

㉚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

㉛农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的循环利用

㉒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

颔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

㉚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

颂重金属会沿着食物链逐级浓缩积累于食物链顶端，不具有全球性

㉖利用植物修复技术来治理重金属污染的土壤时，宜选择外来观赏植物

㉛被重金属污染的生态系统经一段时间后能恢复原状是因为生态系统具有抵抗

力稳定性

㉚定期收割重金属污染水体中沉水植物的地上部分，有助于净化、修复污染水体

［知识点］

生态系统的功能，碳达峰和碳中和，人口增长对生态环境的影响，生态工

程的特点及基本原理

［答案］

③⑤⑦⑧⑨⑩㉓㉔㉕㉖㉗㉚颔①㉚

［解析］

生态工程依据的生态学原理：（1）自生：由生物组分而产生的自组织、自我

优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。要求：有效的选择生物组

分并合理布设；创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利

共存关系的条件。（2）循环：指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，

既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。即保

证物质循环再生。（3）协调：即生物与环境、生物与生物的协调与适应等也

是需要考虑的问题。要求：处理好协调问题，需要考虑环境容纳量。（4）整体:

树立整体观，遵循整体原理。

①碳中和一般是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产

生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消

自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对"零排放〃，

故应考虑化石燃料燃烧等问题,①错误；

②湿地保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的间接价值，即

生态价值，②错误；

③碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落，在群落内部以

有机物形式进行传递，③正确；

④湿地抵抗干扰能力强，但全球性气候变化会影响湿地中的环境、生物种类等，

④错误。

⑤防止人口快速增长的关键是设法降低出生率，例如通过计划生育，⑤正确；

⑥荒漠化是目前全球最突出的环境问题之一，是由气候变异和人为因素共同造

成的，而不单纯是人为因素，⑥错误；

⑦可持续发展追求的是自然、经济、社会的持久和协调发展，⑦正确；

⑧频繁的人类活动可以改变群落演替的速度和方向，使其不同于自然演替的方

向和速度进行,⑧正确。

⑨生态工程建设的目的就是遵循生态学规律，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，⑨正确；

⑩〃陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑〃，使物质进行了充分的利用，

体现了循环原理，⑩正确；

⑪生态恢复工程关键在于植被恢复与土壤微生物群落的重建,⑪正确；

⑫生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，转化成土地及水域的面积越

大，对资源的利用就多，产生的废物就多，对生态和环境的影响越大,所以不

应该增加生态足迹，密昔误;

⑬生态系统趋于稳定时，系统内的能量供给仍然依赖外界，比如阳光证确；

@青贮技术就是把新鲜的秸秆填入密闭的青贮窖或青贮塔内，经过微生物发酵

作用，达到长期保存其青绿多汁营养特性之目的的一种简单、可靠、经济的秸

秆处理技术，该技术减少了秸秆因为腐烂等的浪费，提高了能量传递效率，⑭

正确；

⑮台理沙漠并不是为了消灭沙漠本身，是为了阻止沙漠扩大化，⑮正确；

隧地土地沙化的主要原因是超载放牧导致草地退化，这违背了生态工程的协

调原理，⑯错误；

⑰生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，转化成土地及水域的面积越

大，对资源的利用就多，产生的废物就多，对生态和环境的影响越大，（§正确；

⑱人类食用牛肉会比食用蔬菜产生的生态足迹要大，⑱错误；

⑲生活方式不同，生态足迹的大小可能不同，如步行和驾车形成的生态足迹不

同，也正确;

种个人的粮食消费量可以转换为生产这些粮食所需要的耕地面积，而他所排

放的二氧化碳总量可以转换成吸收这些二氧化碳所需要的森林、草地或农田的

面积，生态足迹中的草地表示生产肉、奶、毛、皮等畜牧产品所需的草地面积，

旗确；

㉑遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设，在湿地修

复过程中，应该选择污染物净化能力较强的多种水生植物,还需要考虑这些植

物各自的生态位差异，以及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这

些物种形成互利共存的关系，㉑错误;

㉒桑基鱼塘农业生产模式中，将蚕沙喂鱼、塘泥培桑，体现了循环原理，㉒正

确；

㉓生态工程建设时，号召农民种树的同时要考虑农民的生活问题，体现了整体

原理，㉓正确；

㉔以降低水体污染物和增加溶氧量的方式改善湿地水生生物生存环境，体现了

自生原理，㉔正确；

㉕吃牛肉消耗的资源比吃蔬菜消耗的多，会增大生态足迹；搭乘公共交通与开

私家车相比，可减少汽车对道路、停车场的直接占用面积，也可减少吸收汽车

尾气所需要的林地面积，所以可减小生态足迹，环境承受的压力与生态足迹成

正比，㉕正确；

㉖物质循环是指组成生物体的各种元素，都不断进行着从无机环境到生物群落,

又从生物群落到无机环境的循环过程，并且物质循环具有全球性。碳在无机环

境和生物群落之间主要以二氧化碳的方式循环，㉖正确；

㉗相比于自驾，骑行或乘坐公交出行能减少汽车尾气的排放，更符合"绿色低

碳"生活，坚持低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡，㉗正确；

㉘生物多样性的保护最有效的保护方式是就地保护并合理开发利用野生资源，

不可能做到禁止开发利用野生资源，㉘错误；

㉙对垃圾进行焚烧会造成环境污染，通过微生物的分解作用,将垃圾中的有机

物转化成无机物，进行物质循环，㉙错误;

㉚整体原理是指生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响，例如园林

既能改善生态环境，又能提高社会和经济效益,㉚正确;

㉛农村综合发展型生态工程实现了物质的循环利用，能量的多级利用，能量不

能循环利用,㉛错误；

㉒农村综合发展型生态工程的原理是一样的，都是遵循循环原理，但各地应根

据当地的实际条件，因地制宜,不可按相同的模式建设,㉒错误；

⑬在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带，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，⑬正确；

（3）在矿区废弃地进行公园化建设时，由于矿区废弃地土壤条件贫瘠，要选择适

应能力强的植被，即需考虑植被与土壤之间的协调，⑭正确；

®重金属会沿着食物链逐级浓缩积累于食物链顶端，生态系统内物质循环，具

有全球性,®错误；

⑯利用植物修复技术来治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，而

不是外来观赏植物，⑯错误；

㉗被重金属污染的生态系统经一段时间后能恢复原状是因为生态系统具有恢

复力稳定性，⑨错误；

黝定期收割重金属污染水体中沉水植物的地上部分，有利于空间和资源的进一

步利用，有助于净化、修复污染水体，③）正确。

故选③⑤⑦⑧⑨⑩㉔@<3)㉗㉚®⑭㉚。

2.湿地生态系统具有多种功能，在保护生态环境、调节碳循环等方面，具有不

可替代的重要作用。下图1为某人工湿地污水处理系统的示意图（“一”表示水

流方向），图2为生物圈中碳循环的部分过程示意图。森林及其产品的固碳功能

对减缓气候变化具有重要作用，木质林产品（HWP）是缓解温室效应的重要碳

库。图3为HWP在森林阶段的部分碳循环示意图；图4中的曲线a表示40年

间人类燃烧化石燃料所产生的二氧化碳相对量，曲线b表示40年间环境中二氧

化碳的实际增加相对量，请回答下列问题：

3.工

二

氧2Z..5

化.O

碳L

.5

相1.O

对.5

69

量5

O

1970198019902000年份

图4

【小题1】

1,流经图3所示生态系统的总能量为①，其中流入湿地植物的能量一部分

②，另一部分③。

【小题2】

1.在湿地修复工程中，往往优先选择具有较强污染物净化能力的本地湿地植物,

这体现了生态工程建设的原理；其次还需要考虑这些植物各自的生态位差异，以

及它们之间的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系,

这体现了生态工程建设的①和②原理。请尝试分析湿地植物能够净化

水质的主要原因有③（答出2点即可）。

【小题3】

1.物质循环中的“物质”指的是①，图4中②（填图中字母）属于

生产者，碳在A、B、C、D间以③形式进行流动。“碳中和”是指通过植

树造林、节能减排等途径，抵消C02排放总量，达到CCh相对“零排放”。要

熨现“碳中和”需要世界各国共同参与，主要原因是碳循环具有④的特点。

达到“碳中和”时，图4中生产者吸收CO?总量⑤填“大于”“等于”或

“小于”）消费者和分解者释放的CO?总量。

【小题4】

1.森林生态系统中的碳元素主要以的形式储存在植物体内成为森林碳

库。当遭遇人为干扰或自然干扰后，原本储存在植物体中的碳就会释放回大气中，

其回归途径除了图1中的途径外，还有②。

【小题5】

1.图2中a、b两条曲线变化趋势出现差异的主要原因可能是

【小题6】

1.湿地在上亿年的形成过程中，泥炭不断堆积，形成巨大的“碳库”。湿地对

温室气体总量的影响是巨大的，湿地二氧化碳的排放情况与受保护的状况直接相

关。据统计，湿地退化排放的二氧化碳约占全球年排放量的11%,其中，泥炭地

的破坏会导致每年排放30亿吨二氧化碳。

①湿地的水域中有处于挺水层、浮水层和沉水层的不同生物，形成了群落的

结构。食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的②就是沿着这

种渠道进行的。

②湿地中有很多水鸟，多以鱼等水中生物为食。图5表示能量流经某水鸟所处的

营养级示意图[单位：J/(cm2.a)],其中C表示③，若食物链“水草一鱼

一水鸟”中鱼所处的营养级的同化量为500J/(cm2.a),则鱼和水鸟所处的两营

养级能量传递效率为④％。

【小题7】

1.科研人员对湿地水体中微囊藻种群数量进行调查，将样液稀释100倍，再采

用①进行计数。观察到的计数室中细胞分布如图6所示，则IL样液中，

微囊藻的数量是②个。

图6

【小题8】

1.习近平提出，中国二氧化碳排放力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060

年前实现碳中和。下列相关理解正确的是o

A,无机环境中的碳可在碳循环中被生物群落反复利用B,不是每个生态系统都

可依靠自身实现碳中和C,二氧化碳排放增多是导致气温升高的化学信息D.发

展低碳经济、植树造林是实现碳平衡的有效手段

佚口识点］

种群，生态系统的功能，碳达峰和碳中和，生态工程的特点及基本原理

［答案］

【小题1］生产者固定的太阳能总量和污水中有机物的化学能经呼吸作用以热

能形式散失用于自身生长、发育和繁殖

【小题2】协调自生可吸收水体中的氮、磷等元素；为根系微生物提供附着基

质、栖息场所（、氧气），加速根系周围的有机碎屑分解

【小题3】（组成生物体的C、H、。、N、P、S等）元素A全球性（含或）

有机物大于

【小题4】有机物/含碳有机物（分解者）微生物的分解作用

【小题5】不同时间生产者的光合作用消耗的二氧化碳的量不同

【小题6】垂直物质循环和能量流动该营养级生长、发育、繁殖的能量16

【小题7】血球计数板1.5x10"

【小题8】ABD

［解析］

【小题1】

分析图1可知，流经图1人工湿地生态系统的总能量包括生产者固定的能量和

污水中有机物的化学能；湿地植物同化的能量，一部分经呼吸作用以热能的形

式散失，另一部分用于自身生长、发育核繁殖，用于自身生长、发育繁殖的能

量可流入下一个营养级或传递给分解者。

【小题2】

湿地床栽种有一定净化污水能力的本地湿地植物，使生物与环境达到协调与平

衡，体现了生态工程建设的协调原理；植物各自的生态位差异，以及它们之间

的种间关系，通过合理的人工设计，使这些物种形成互利共存的关系，体现了

生物的自组织作用，属于自生原理。湿地中的植物可吸收水体中的氮、磷等元

素构成自身的物质；湿地植物根系发达，为根系微生物提供附着基质、栖息场

所（氧气）；湿地植物可形成过滤层，加速根系周围的有机碎屑分解。

【小题3】

物质循环指的是组成生物体的C、H、0、N、P、S等元素的循环，元素可能

存在于不同的化合物；图2中A能利用大气中的二氧化碳，属于生产者。碳循

环具有全球性,故建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与。达到"碳中

和“时，生产者吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包

括消费者和分解者释放的CO?总量外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排

放的C02,故图中生产者吸收的C02总量大于消费者和分解者释放的CO?总

量。

【小题4】

在光合作用的暗反应中，C02和C5生成C3,C5进而被还原成有机物储存在

有机物中，因此林的碳汇效应主要是依赖于植物的光合作用将大气中的二氧化

碳固定,并以有机物的形式储存在植物体内，成为森林碳储。植物中的碳释放

回大气中的途径有：植物自身呼吸作用、通过微生物的分解作用将植物残枝

败叶中的碳释放回大气中、森林砍伐和森林火灾等。

【小题5】

光合作用的暗反应中利用二氧化碳合成有机物。图中的曲线a表示40年间人

类燃烧化石燃料所产生的二氧化碳相对量，曲线b表示