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走向高考 · 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 高考總復(fù)習(xí),現(xiàn)代生物科技專題,選修三,選 考 內(nèi) 容,專題四 生態(tài)工程,選修三,考情考點探究,方法警示探究,課前基礎(chǔ)回扣,核心考點突破,課 時 作 業(yè),方法技巧警示,1.(2013·廣東，26)污水處理廠的污泥富含有機質(zhì)和無機成分，可用作肥料，但其多環(huán)芳烴(PAHs)等有機污染物含量通常較高，施入土壤會帶來二次污染。生物質(zhì)炭是由作物廢棄秸稈等炭化而成。將污泥、含7%生物質(zhì)炭的污泥均堆放一段時間后用于盆栽實驗，研究它們對黑麥草生長及PAHs遷移的影響，結(jié)果見下表。,(1)生物質(zhì)炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，能改善土壤的通氣狀況，使根系細胞 ________ 加強， ________ 合成增加，從而促進根系對土壤養(yǎng)分的吸收。 (2)由表可知，施用含生物質(zhì)炭污泥 _____________，從而促進黑麥草生長；污泥的施用使土壤和黑麥草的PAHs含量 ________，但生物質(zhì)炭的輸入___________，從而降低PAHs污染的風險。由此可見，生物質(zhì)炭有望用作污泥改良劑，促進污泥的推廣應(yīng)用。污泥的應(yīng)用符合生態(tài)工程的__________原理。 答案 (1)有氧呼吸 ATP (2)無機營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富 升高 能夠吸附污泥中的PAHs 物質(zhì)循環(huán)再生原理,解析 (1)根據(jù)題目的信息，生物質(zhì)炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，能夠改善土壤的通氣狀況，所以促進根細胞有氧呼吸，導(dǎo)致ATP合成增多，根細胞主要以主動運輸吸收無機鹽，需要消耗能量，ATP供應(yīng)增多從而促進根系對土壤養(yǎng)分的吸收。(2)根據(jù)題目及表格中的信息，盆栽試驗表明，污泥、含7%生物質(zhì)炭的污泥盆栽黑麥草比單純紅壤葉綠素含量及干重都高，表明含生物炭的污泥、污泥富含無機成分能促進作物生長。,由表格中的數(shù)據(jù)信息可知，單純紅壤PAHs含量527，紅壤＋污泥PAHs含量是1079，紅壤＋7%生物炭污泥PAHs含量是765，黑麥草的PAHs含量分別是401、651、428，都有所升高，僅對比紅壤＋污泥PAHs數(shù)據(jù)和紅壤＋7%生物炭污泥PAHs數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)生物炭能夠吸附污泥中的PAHs，從而降低PAHs污染的風險，污水處理后的無機物被植物重新吸收利用，符合生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理。,一、生態(tài)工程的基本原理 1．建設(shè)目的 遵循自然界________的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止________，達到________和________的同步發(fā)展。 2．特點 ________、多效益、________的工程體系。,物質(zhì)循環(huán),環(huán)境污染,經(jīng)濟效益,生態(tài)效益,少消耗,可持續(xù),3．基本原理 (1)物質(zhì)________原理：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中________、分層分級利用。 (2)物種________原理：物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的_____________。 (3)協(xié)調(diào)與平衡原理：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮____________。 (4)整體性原理：進行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮__________的規(guī)律，還要考慮到__________等系統(tǒng)的影響力。 (5)________和________原理：包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理和系統(tǒng)整體性原理。,循環(huán)再生,循環(huán)往復(fù),多樣性,抵抗力穩(wěn)定性,環(huán)境承載力,自然生態(tài)系統(tǒng),經(jīng)濟和社會,系統(tǒng)學(xué),工程學(xué),二、生態(tài)工程的實例(連線),,,,,,,1.傳統(tǒng)經(jīng)濟與生態(tài)經(jīng)濟 (1)傳統(tǒng)經(jīng)濟： ①方式：大量使用化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。 ②特點：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。 (2)生態(tài)經(jīng)濟： ①方式：實現(xiàn)了原料→產(chǎn)品→原料→產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，實現(xiàn)了廢棄物資源化的循環(huán)經(jīng)濟。 ②特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。,生態(tài)工程的基本原理,2．生態(tài)工程所遵循的基本原理 (1)基本原理：,(2)常見類型： ①?；~塘模式： a．特點：人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。做到蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收。 b．圖示：,,②沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式： a．特點：通過控制溫室內(nèi)的溫度、光照、氣體和水肥等因素，縮短生產(chǎn)周期，大幅度提高糧食、蔬菜和水果的產(chǎn)量和質(zhì)量。 b．圖示：,,(1)不同的生態(tài)工程所依據(jù)的原理可能不同。建立不同的生態(tài)工程時要依據(jù)不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。 (2)實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟一定要遵循生態(tài)學(xué)的基本原理，如果違背這個原理，就一定會由盛轉(zhuǎn)衰，最終導(dǎo)致崩潰。,解析 根據(jù)生態(tài)工程的概念可知，防止環(huán)境污染，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展都是生態(tài)工程建設(shè)的目的。只有C項不正確，單純追求糧食產(chǎn)量有可能影響整個生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。 答案 C,在社會主義新農(nóng)村建設(shè)中，某縣積極發(fā)展畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)總量不斷提高的同時，該縣堅持在發(fā)展中解決環(huán)境問題，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)資源的最大化利用，走出了一條適合本地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工程之路。請分析下圖回答問題。,,(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理是_______________(至少寫2種) (2)該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動從______________開始，圖中屬于消費者的生物有________。 (3)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比，該生態(tài)系統(tǒng)更能凈化環(huán)境，主要原因是______________。 (4)該生態(tài)系統(tǒng)為何能提高經(jīng)濟效益？______________ _____________________________________________。 (5)根據(jù)該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢，請就該生態(tài)系統(tǒng)提出你的一條合理化建議。____________________________。,答案 (1)物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理 (2)桑、油菜等生產(chǎn)者固定的太陽能 蠶、禽、畜 (3)糞便等“廢棄物”被及時利用 (4)實現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)、能量的多級利用，提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量；減少了化肥、農(nóng)藥的使用(降低農(nóng)業(yè)成本投入) (5)蠶沙碎屑用來養(yǎng)魚；魚塘塘泥用來肥田 解析 (1)生態(tài)工程的基本原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理及系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理。該生態(tài)工程依據(jù)的是物質(zhì)循環(huán)再生、物種多樣性和協(xié)調(diào)與平衡原理。,(2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從生產(chǎn)者開始的，因而該生態(tài)系統(tǒng)能量流動是從桑、油菜等生產(chǎn)者固定的太陽能開始的，消費者是蠶、禽、畜等。 (3)由圖可知，該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了廢物再利用及無害化處理，因此更能凈化環(huán)境。 (4)該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的多級利用，降低了生產(chǎn)成本，提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。 (5)該生態(tài)系統(tǒng)中，蠶沙碎屑未被利用，可利用蠶沙碎屑養(yǎng)魚，魚塘的塘泥還可作肥料。,生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景,一、生態(tài)工程實例 進行生態(tài)工程建設(shè)時，應(yīng)當根據(jù)當?shù)氐膶嶋H條件，因地制宜地進行。,二、“生物圈2號”生態(tài)工程的實驗及啟示 1．實驗?zāi)康模喝斯つM生命支持系統(tǒng)，驗證人類離開地球的情況下，利用人工生態(tài)工程，僅靠太陽，能否維持生存。 2．實驗場所——微型人工生態(tài)循環(huán)系統(tǒng) (1)主體結(jié)構(gòu)：封閉的建筑物 (2)內(nèi)部 ①7種模擬生態(tài)群落區(qū)：5個野生生物群落＋2個人工生物群落。 ②兩個大氣擴張室——“肺”。,3．實驗特點 ①物質(zhì)上：完全與外界隔絕，只通過電力傳輸、電信和計算機同外界聯(lián)系。 ②能量上：太陽光源不斷射入。 4．維持時間：4年。 5．實驗結(jié)果：系統(tǒng)穩(wěn)定難以維持。 6．失敗原因 (1)溫度失調(diào) (2)CO2含量猛增 (3)O2含量減少，不足以維持人及動物的生存。,7．啟示 (1)認識人類與自然和諧共處的重要性，自然界給人類提供的生命支持服務(wù)是無價之寶。 (2)目前：人類仍然沒有能力完全模擬出自然生態(tài)系統(tǒng)。,污染物并不是不能利用的資源 對環(huán)境造成危害的污染物，采取一定的措施和技術(shù)，就能夠進行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費。,A．物種多樣性原理 B．整體性原理 C．物質(zhì)循環(huán)再生原理 D．協(xié)調(diào)與平衡原理 解析 由圖可知，該圖突出了“無廢棄物農(nóng)業(yè)”，實現(xiàn)了物質(zhì)的區(qū)域小循環(huán)，做到了物質(zhì)和能量的分層分級利用，因此主要體現(xiàn)了生態(tài)工程物質(zhì)循環(huán)再生原理。 答案 C,生物圈賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)是物質(zhì)上的自給自足。在此項功能中最重要和不可缺少的是( ) ①生產(chǎn)者 ②消費者 ③分解者 A．①② B．②③ C．①③ D．①②③ 答案 C,解析 生物圈內(nèi)生產(chǎn)者、消費者和分解者所形成的三級結(jié)構(gòu)，接通了從無機物到有機物，經(jīng)過各種生物的多級利用，再分解為無機物重新循環(huán)的完整回路。生產(chǎn)者通過光合作用把無機物制造成有機物，屬于自養(yǎng)生物，是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分。分解者把有機物分解成無機物，歸還到無機環(huán)境中，被生產(chǎn)者重新利用。它們是物質(zhì)循環(huán)回路中最重要和必不可少的成分。,生態(tài)與原理及應(yīng)用 [例1] (2013·湖南懷化一模)下圖為桑基魚塘的物質(zhì)和能量交換模式圖，據(jù)圖回答下列問題。,,(1)通過現(xiàn)代生物技術(shù)可提高傳統(tǒng)生態(tài)工程的效益。要通過基因工程培育抗病甘蔗，需要的工具酶是_______________。若要檢測轉(zhuǎn)基因甘蔗細胞染色體上是否插入了目的基因，可采用________技術(shù)。 (2)若要將轉(zhuǎn)基因成功的甘蔗細胞快速應(yīng)用到生產(chǎn)中，可通過________技術(shù)，該技術(shù)的原理是________________。 (3)為大量繁殖良種豬，可采用胚胎移植技術(shù)。該技術(shù)首先要對母豬注射________，做超數(shù)排卵處理，以獲得更多的良種豬卵母細胞，然后培養(yǎng)到________期，與經(jīng)過________處理的良種豬精子進行體外受精。,(4)該生態(tài)工程體現(xiàn)了_________________________等生態(tài)工程的基本原理(選答兩項)。 解析 (1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)中用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，如要檢驗受體細胞中是否含有目的基因，可采用DNA分子雜交技術(shù)檢測；(2)植物組織培養(yǎng)能大量快速繁殖脫毒苗，依據(jù)原理是植物細胞的全能性。(3)要讓良種母豬超數(shù)排卵需注射促性腺激素，沖卵后將卵母細胞培養(yǎng)至MⅡ中期與獲能的精子完成受精作用。(4)該?；~塘遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理等生態(tài)工程的基本原理。,答案 (1)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶 DNA分子雜交 (2)植物組織培養(yǎng) 植物細胞的全能性 (3)促性腺激素 MⅡ中 獲能 (4)物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理等(兩點),技法提煉 (1)“生態(tài)經(jīng)濟”與“傳統(tǒng)經(jīng)濟”的區(qū)別 傳統(tǒng)的經(jīng)濟模式，正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本。生態(tài)經(jīng)濟則主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。,(2)設(shè)計方案的原則 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計方案應(yīng)當符合以下原則：①應(yīng)當能夠體現(xiàn)生態(tài)學(xué)原理與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的原則；②應(yīng)當能夠構(gòu)成一個合理的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)；③應(yīng)當體現(xiàn)充分利用自然界的物質(zhì)和能量資源；④應(yīng)當體現(xiàn)減少環(huán)境污染的原則；⑤應(yīng)當充分考慮經(jīng)濟、社會和生態(tài)的綜合效益；⑥所設(shè)計的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從理論上看應(yīng)當能夠?qū)崿F(xiàn)良性循環(huán)。,對生態(tài)工程具體實例所用的原理辨析不清 [例2] 單一的人工林比天然混合林的穩(wěn)定性低，容易遭受害蟲危害，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理( ) A．物質(zhì)循環(huán)與再生利用原理 B．協(xié)調(diào)與平衡原理 C．物種多樣性原理 D．整體性原理 答案 C,解析 人工林物種單一，自我調(diào)節(jié)能力弱，抵抗力穩(wěn)定性低，易遭破壞。 錯因分析 對具體生態(tài)系統(tǒng)所涉及到的生態(tài)學(xué)原理不會分析。 糾錯筆記 (1)單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低，易爆發(fā)蟲害——物種多樣性原理。 (2)草原確定合理載畜量，不能過度放牧——平衡原理。 (3)引種考慮適應(yīng)環(huán)境——協(xié)調(diào)原理。 (4)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)，既考慮種樹又考慮生活問題——整體性原理。,(5)整體性原理,,(6)整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的比較 整體性原理指社會、經(jīng)濟、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡，例如林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)、社會系統(tǒng)與經(jīng)濟系統(tǒng)的關(guān)系問題，即種樹的同時考慮經(jīng)濟收入、糧食、燃料等問題。系統(tǒng)整體性原理指整體大于部分之和，即1＋12。原因是系統(tǒng)保持有很高的生產(chǎn)力，具體是指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理，如藻類和珊瑚蟲、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻類和真菌等。,