2024届人教版高中生物一轮复习生态工程学案

第4讲　生态工程

考点1　生态工程的基本原理

1．生态工程

(1)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)特点：少消耗、多效益、可持续。

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)重要手段：生态工程。

3．生态工程遵循的基本原理

(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。如“无废弃物农业”。

(2)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。如“三北防护林”建设中的问题。

(3)协调与平衡原理：生物与环境的协调与平衡问题，环境承载力问题。如过度放牧等。

(4)整体性原理：综合考虑社会—经济—自然复合系统。

(5)系统学和工程学原理

①系统的结构决定功能原理：通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。

②系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，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。

1．据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好，你是否支持这一观点？并说明理由。

提示：否。食物链越长，营养级越多，则能量损耗越多，对能量的利用率越低，不符合生态工程建设的目的。

2．整体性原理的理论基础是社会—经济—自然系统复合体，尝试画出三者之间的关系模型并表述该原理的重要意义。

提示：如图：

意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

考查生态工程的原理及应用

(2022·南昌检测)2020年7月，江西赣北和赣中部地区的降雨总量已达到常年的3倍以上，鄱阳湖水面大幅上涨。鄱阳湖是我国“第一大淡水湖”，近几十年来，由于人类的围湖造田、污水排放等，导致其面积不断缩小、蓄水能力降低、水质下降等问题突显，为此国家已加强治理。请回答下列问题：

(1)鄱阳湖湿地恢复工程是我国生态工程的一项重要任务，生态工程是指应用__________________________________________，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。

(2)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_________，防止环境污染，达到_______________。

(3)鄱阳湖恢复过程中，不仅要考虑湖区周围生态环境的保护，更重要的是原耕地上居民的迁移以及生活和就业问题，主要体现了生态工程的________原理。除以上原理外，生态工程还需要遵循的原理有_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________(写出3点即可)。

(4)鄱阳湖作为长江进入下游前的最后一个蓄水池，在调节长江水位、涵养水源、改善当地气候方面起到非常重要的作用，同时，鄱阳湖每年都吸引了大量的鸟类爱好者前来拍照以及科学研究者前来开展研究，以上体现了生物多样性的________________价值。

(5)请结合此次鄱阳湖水位上涨的原因，在恢复鄱阳湖湿地时，可以采取哪些有效措施？_________________________________________________________

_____________________________________________________________________(请写出2项措施)。

(6)在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的同时，不要忘记________________________________。

[解析]　(1)生态工程是指应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。(2)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。(3)鄱阳湖恢复过程中，不仅要考虑湖区周围生态环境的保护，更重要的是原耕地上居民的迁移以及生活和就业问题，主要体现了生态工程的整体性原理。除以上原理外，生态工程还需要遵循的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、系统学和工程学原理。(4)鄱阳湖每年都吸引了大量的鸟类爱好者前来拍照以及科学研究者前来开展研究，体现了生物多样性的直接价值；鄱阳湖可调节长江水位、涵养水源、改善当地气候，体现了生物多样性的间接价值。(5)要想恢复鄱阳湖湿地，可以实施退耕还湖；废水处理，点源和非点源污染控制；加强立法、执法和宣传教育等。(6)在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的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量。

[答案]　(1)生态学和系统学等学科的基本原理和方法　(2)资源的生产潜力　经济效益和生态效益的同步发展　(3)整体性　物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、系统学和工程学原理　(4)直接和间接　(5)实施退耕还湖；废水处理，点源和非点源污染控制；加强立法、执法和宣传教育等　(6)大自然固有的强大的生态恢复力量

考点2　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”生态工程实验的启示：使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。

(2)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；考虑树种多样性问题，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．由于居民大量向鱼塘中排放生活污水，使得水体富营养化，科研人员使用了浮床生态工艺法来净化污水，分析该做法的优点。

提示：浮床上栽培的植物可以吸收利用水中的N、P元素，降低水体的富营养化；浮床可以遮挡光照，使得水体中的藻类不能进行光合作用，抑制其繁殖从而避免水华的发生。

生态工程的实例分析

(2022·海原一中月考)下图为某综合发展生态工程示意图。请据图回答：

(1)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、______________、系统学和工程学原理等。该工程主要运用了____________、___________和整体性原理。

(2)蓝绿萍的代谢类型是___________，在生态系统中的地位是________________。

(3)一般来说，生态工程的主要任务是对_____________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。

(4)温室效应是全球面对的生态问题，为缓解温室效应可采取的措施有_________________(答出两条即可)。

[解析]　(1)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、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。该综合发展生态工程是以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：作物秸秆用来生产食用菌和饲料；饲料喂养家禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣为蔬菜施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”的缺乏问题，提高了土地产出水平；同时一些加工品和农产品可以输出到市场出售。因此该生态工程主要运用了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。(2)蓝绿萍为植物，能进行光合作用，故其代谢类型是自养需氧型，在生态系统中属于生产者。(3)一般来说，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境(或受损的生态环境)进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。(4)导致“温室效应”的主要原因：①化石燃料的燃烧排放大量二氧化碳；②森林被砍伐，绿色植物被破坏。因此针对以上情况采取的措施是多植树造林、减少化石燃料燃烧和开发利用新能源。

[答案]　(1)物种多样性原理　物质循环再生原理　物种多样性原理　(2)自养需氧型　生产者　(3)已被破坏的生态环境(或受损的生态环境)　(4)大力植树造林、开发新能源、减少化石燃料的燃烧

1．(2021·福建选择考适应性测试)为实现人与自然和谐共生，构建人与自然生命共同体，各地积极推进生态文明建设，完善生态保护和修复制度。自然环境中的砷以多种形态存在于地壳中。根据植物对砷的吸收和积累不同，可将植物分为三类：低吸收型(有限吸收和积累砷，通常对砷耐受能力低)、富集型(高效地吸收和积累砷，通常对砷耐受能力高)、中间型(体内积累砷和耐受能力均介于以上二者之间)。回答下列问题：

(1)砷在生态系统组成成分中属于____________。

(2)砷可以抑制植物的叶绿素合成，影响植物生长。若土壤被砷严重污染，群落中有些种群的数量会减少甚至消失，导致物种________下降，从而改变群落演替的__________和________。输入生态系统的总能量减少，从生态系统能量流动的角度分析原因是_____________________________________________________。

(3)修复被砷污染的土壤，可选择种植________型植物，对种植后的植物进行________处理，达到消减土壤砷污染的目的。

[解析]　(1)砷在生态系统组成成分中属于非生物的物质和能量。(2)若土壤被砷严重污染，群落中有些种群的数量会减少甚至消失，导致物种丰富度下降，从而改变群落演替的速度和方向。根据“砷可以抑制植物的叶绿素合成”可知，砷能够使植物光合作用减弱，生产者固定的太阳能总量减少，故输入生态系统的总能量减少。(3)修复被砷污染的土壤，可选择种植富集型植物，将砷集中到植物中，然后通过对种植后的植物进行集中回收处理，达到消减土壤砷污染的目的。

[答案]　(1)非生物的物质和能量　(2)丰富度　速度　方向　植物光合作用减弱，生产者固定的太阳能总量减少　(3)富集　集中回收

2．(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，一般认为种植单一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，单一种植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，单一种植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