2021高考生物人教版一轮教师用书第十单元第38讲　生态工程

第38讲　生态工程

考点一　生态工程的基本原理

1.生态工程

(1)任务:修复和重建已遭到破坏的生态系统;改善传统的生产方式,提高生态系统的生产力。

(2)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。

(3)特点:与传统工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。

2.生态经济

(1)原则:“循环经济”。

(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生产原料。

(3)目的:实现废弃物的资源化。

(4)最重要的手段之一:生态工程。

3.生态工程的基本原理

(1)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。

(2)物种多样性原理:一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。

(3)协调与平衡原理:生物与环境的协调与平衡,需要考虑环境承载力。

(4)整体性原理:人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时,不但要考虑到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。

(5)系统学和工程学原理:包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。

1.分析下面的材料,说出各生态工程依据的主要原理是什么?

材料1　实施沼气工程,是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程。

材料2　地衣中的真菌和蓝藻互利共生,当把它们分开时,两者都不能正常生长。

材料3　居住在林区的农民,“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时,一方面号召农民种树,另一方面考虑林区农民的生活问题,使改善生态和发展经济结合起来,才能真正做到造林护林。

材料4　草原确定合理载畜量,不能过度放牧;引种考虑使用环境。

材料5　单一人工林比天然混合林稳定性低,易暴发虫害。

提示:物质循环再生原理、系统整体性原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理。

2.如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图,用简要的语言分析该图所体现的主要生态工程原理。

提示:通过积极种植能够固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、炕土等以及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,施用到农田中,改善了土壤结构,培育了土壤微生物,实现了土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。即该图所体现的主要生态工程原理是物质循环再生原理。

题型　考查生态工程的原理及应用

在缤彩纷呈的生物世界,微生物似乎显得过于微小与沉寂,然而它们在生态工程中有着重要的作用,如处理生活污水。请回答下列问题:

(1)生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“厌氧沉淀池”“曝气池”和“兼氧池”后得到初步净化,在这个过程中,微生物通过　　　　　　　呼吸将污水中的有机物分解。 

(2)生态工程中所遵循的基本原理有　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、协调与平衡原理、整体性原理与系统学和工程学原理等。 

(3)生态工程追求生态、经济、社会效益的统一,体现了生态工程的　　　　　原理。 

(4)很多微生物只能分解某一种有机物,如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”,理论上可以采用　　　　　技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是　　　　　　　　。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是　 　。 

解析:(1)厌氧沉淀池中微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解,曝气池中微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解,兼氧池中微生物有氧呼吸和无氧呼吸均有。

(2)生态工程中所遵循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、整体性原理与系统学和工程学原理等。

(3)生态工程追求生态、经济、社会效益的统一,即在进行生态工程建设时,不但要考虑到自然系统的规律,更重要的是,还要考虑经济和社会等系统的影响力,这体现了生态工程的整体性原理。

(4)很多微生物只能分解某一种有机物,如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”,理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物,观察其分解能力。

答案:(1)无氧和有氧(或细胞)

(2)物质循环再生原理　物种多样性原理

(3)整体性

(4)基因工程(或基因拼接、转基因)　基因表达载体的构建　用不同种有机物分别培养改造后的微生物,观察其分解能力

考点二　生态工程的实例和发展前景

1.生态工程的实例(连线)

提示:①—b　②—c　③—a　④—e　⑤—f　⑥—d

2.生态工程发展的前景

(1)“生物圈2号”生态工程的启示

①使人类认识到人与自然和谐共处的重要性,深化了人类对自然规律的认识。

②目前人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统。

(2)我国生态系统发展前景:我们需要走有中国特色的道路,即不但要重视对生态环境的保护,更要注重与经济、社会效益的结合。

1.“三北”防护林工程建设中应考虑哪些问题?(至少答出两点)

提示: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的稳定性;不同地区应根据当地情况采取不同策略。

2.如图表示我国某生态农业工程体系示意图,请据图分析回答有关问题:

(1)该农业生态工程的建设遵循的基本原理有哪些?(至少答出两点)

提示:物质循环再生原理、协调与平衡原理、整体性原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。

(2)池塘养鱼时,通常采用多鱼种混合放养模式。从群落结构分析,这种养殖模式的优点是什么?

提示:充分利用了生态系统的空间、食物等自然资源。

题型　生态工程的实例分析

1.设计生态工程的常用方法之一是给食物链(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(　B　)

A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹,实现了能量的反复利用

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,利用了生态系统物质和能量循环原理

D.在离开人的管理条件下,该生态工程仍可能正常运转

解析:该生态工程是依据物质和能量的多级利用的生态学原理而设计的,其中人的作用是非常突出的,在人的管理下,使物质和能量更多地流向对人类有益的部分,如木糖醇、食用菌和禽畜等都能增加经济效益。

2.某地以前是个农业结构单一、生态环境恶劣的地方,现在已经改造成如下的农、林、牧、渔综合发展的农业生态村,据相关资料和所学知识回答下面的问题:

(1)该生态工程建设遵循了　　　　　　　　　、　　　　　　　　　等原理,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,实现了　　　　　效益和　　　　效益的同步发展。 

(2)与单一作物的农田相比,该生态系统的自我调节能力较　　　　(填“强”或“弱”)。 

(3)桑园设计成立体农业,树上养蚕,地面养鸡,这是体现了群落的　　　　　　结构。 

(4)池塘内营养级最高的生物为　　　　　,其中鱼和虾的种间关系是　　　　　　　　　　。 

解析:(1)生态工程建设的目的就是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;其遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理等。

(2)该农业生态工程实现了物质和能量的多级利用,其自我调节能力比单一的农业生态系统强。

(3)将桑园设计成立体农业,树上养蚕,地面养鸡,体现了群落的空间结构。

(4)根据图中食物网分析,鱼和虾处于最高营养级,它们都可以以桡足类为食,所以两者之间存在竞争关系,且鱼还可以以虾的幼体为食,说明两者之间还存在捕食关系。

答案:(1)物质循环再生　协调与平衡　经济　生态　

(2)强

(3)空间(垂直;垂直结构和水平)　

(4)虾、鱼　捕食和竞争

 [构建知识网络]

[强化思维表达]

1.一个目的

生态工程建设的目的是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。

2.五个原理

物质循环再生原理的基础是物质循环;物种多样性原理的基础是生态系统的稳定性;协调与平衡原理的基础是生物与环境的协调和平衡;整体性原理的基础是社会—经济—自然构成复合系统;系统学和工程学原理的基础是分布式结构优于集中式和环式结构(系统的结构决定功能原理)和总体功能大于各部分之和(系统整体性原理)。

3.六个典例

农村综合发展型生态工程的主要原理是物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理;小流域综合治理生态工程的主要原理是整体性原理和协调与平衡原理以及工程学原理;大区域生态系统恢复工程的主要原理是物种多样性原理、协调与平衡原理和整体性原理;湿地生态恢复工程和城市环境生态工程的主要原理都是协调与平衡原理、整体性原理;矿区废弃地的生态恢复工程的主要原理是系统学和工程学原理。