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[觀考情 考綱考頻] 1.簡述生態(tài)工程的原理(Ⅱ)[3年2考] 2.生態(tài)工程的實例(Ⅰ),專題5 生態(tài)工程,一、生態(tài)工程與生態(tài)經濟 1．生態(tài)工程建設的根本目的：遵循自然界 的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的 ，防止環(huán)境污染，達到___________________的同步發(fā)展。 2．生態(tài)工程的特點： 、 、 。 3．生態(tài)經濟：通過實行“ ”的原則，使一個系統(tǒng)產出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產原料，從而實現廢棄物的 ，而實現循環(huán)經濟最重要的手段之一就是 。,物質循環(huán),生產潛力,生態(tài)效益和經濟效益,低消耗,多效益,可持續(xù),循環(huán)經濟,資源化,生態(tài)工程,二、生態(tài)工程所遵循的基本原理 1．物質循環(huán)再生原理：物質能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質大循環(huán)， ，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。 2．物種多樣性原理：一般而言，物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的 。 3．協(xié)調與平衡原理：處理好生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡，除了考慮生物的生態(tài)適應性外，還需要考慮 。 4．整體性原理：人類處在一個社會－經濟—自然復合而成的巨大系統(tǒng)中，進行生態(tài)工程建設時，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到 等系統(tǒng)的影響力。,循環(huán)往復,抵抗力穩(wěn)定性,環(huán)境承載力(或環(huán)境容納量),經濟和社會,5．系統(tǒng)學和工程學原理：生態(tài)工程需要考慮____________________________，通過改變和優(yōu)化結構，達到改善系統(tǒng)功能的目的。另外，系統(tǒng)各組分之間要有適當的 ，只有這樣才能順利完成能量、物質、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1＋12”。,系統(tǒng)內部不同組分之間的結構,比例關系,三、生態(tài)工程的類型與設計原則 1．生態(tài)工程的類型：根據性質和設計目標的不同，生態(tài)工程可以分為以下類型。 (1)具有農業(yè)生態(tài)保護性質并以農產品生產為目標的 工程。 (2)以 為目標的林業(yè)生態(tài)工程，包括水土保持生態(tài)工程、防風固沙生態(tài)工程、水源涵養(yǎng)生態(tài)工程、城市綠化和園林生態(tài)工程等。 (3)以 為目標的治污生態(tài)工程，包括污水治理生態(tài)工程、城市垃圾處理生態(tài)工程、湖泊和水源地治理生態(tài)工程等。,農業(yè)生態(tài),環(huán)境保護,治理環(huán)境污染,2．設計實施生態(tài)工程堅持的原則 (1)首先肯定生態(tài)工程的作用，特別是對______________________的重要作用。 (2)不能誤認為只要有了生態(tài)工程，就可以走發(fā)達國家“_____________________”的老路。,恢復和重建受損生態(tài)系統(tǒng),先污染、破壞、后治理,判斷下列關于生態(tài)工程說法的正誤。 (1)設計良性循環(huán)的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時，應遵循的基本原則是追求經濟效益的最大化(×) (2)某草原牧區(qū)，在進行草場建設時，既注重不同牧草種類的搭配種植，又對單位面積內的放牧量做了一定控制，體現了遵循物種多樣性和協(xié)調與平衡原理(√) (3)生態(tài)農業(yè)實現了物質和能量在系統(tǒng)中的多級循環(huán)利用(×) (4)“無廢棄物農業(yè)”遵循的是物種多樣性原理(×) (5)在建設高新農業(yè)時，沼氣池的建立是遵循物質循環(huán)再生原理(√) (6)根據協(xié)調與平衡原理，一個生態(tài)系統(tǒng)中種群的數量不應超過環(huán)境容納量(√),(7)“總體功能大于各部分之和的效果”遵循的是系統(tǒng)學的結構決定功能原理(×) (8)在建設生態(tài)工程時，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經濟和社會等系統(tǒng)的影響力(√) (9)建立生態(tài)農業(yè)時巧設、增設食物鏈的目的是使食物鏈延長，消耗能量環(huán)節(jié)增多，系統(tǒng)總能量利用率降低(×) (10)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比自然生態(tài)系統(tǒng)高(×) (11)生態(tài)農業(yè)的指導思想是環(huán)境與經濟協(xié)調發(fā)展(√) (12)要實現人與自然的和諧發(fā)展，可以通過生物技術手段，轉化淀粉生產可再生能源(×),1．生態(tài)工程的原理比較,生態(tài)工程的基本原理,2.生態(tài)工程的實例分析,3.生態(tài)工程發(fā)展的前景 (1)“生物圈2號”生態(tài)工程的實驗及啟示 ①設計目的：制造一個人工模擬的生態(tài)系統(tǒng)，以驗證人類在離開地球的情況下，利用人工生態(tài)工程，僅僅依靠太陽能，能否維持生存。 ②失敗原因：溫度失調；大氣和海洋比例與地球相差甚遠，導致空氣中CO2的含量猛增；O2量減少，不足以維持人及動物的生存。 ③啟示：使人們認識到人與自然和諧共處的重要性，深化了對自然規(guī)律的認識，盡管科學技術已經很發(fā)達了，但人類仍沒有能力完全模擬出自然生態(tài)系統(tǒng)。,(2)對我國生態(tài)工程發(fā)展前景的分析與展望 ①西方發(fā)達國家生態(tài)工程特點：目標是治理 ，集中于對破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行生態(tài)恢復，生態(tài)工程應用范圍小，不太強調經濟效益。 ②我國生態(tài)危機：不是單純的環(huán)境污染問題，而是與人口激增、環(huán)境與 、 等問題結合在一起的并發(fā)癥。 ③我國生態(tài)工程特點：不但重視對生態(tài)環(huán)境的保護，更注重與經濟、社會效益的結合，遵循整體、協(xié)調、再生、循環(huán)的基本原理，建立適合中國農業(yè)和農村特點的生態(tài)工程。 ④我國生態(tài)工程不足之處：缺乏定量化模型指導，難以設計出標準化、易操作的生態(tài)工程樣板。設計缺乏高科技含量，生態(tài)系統(tǒng)的調控缺乏及時準確的監(jiān)測技術支持，缺乏理論性指導等。,環(huán)境污染,資源破壞,能源短缺,1．南京市自開展“南京莫愁湖物理生態(tài)示范實驗研究”開始，相繼引種了浮水植物、沉水植物共計10余種，在圍隔區(qū)內已經形成了以沉水植物為優(yōu)勢的水生植物群體。試驗區(qū)內營養(yǎng)鹽的濃度得到有效控制，如試驗區(qū)內氨氮和總氮僅分別為試驗區(qū)外的1/13和1/5，有效地改善了水質。 (1)此項生態(tài)工程依據的生態(tài)學原理有________、________、________、________和________。 (2)生態(tài)工程的調控機制是________，主要利用的能源是________。,(3)一些發(fā)達國家的生態(tài)工程建設主要依據生態(tài)系統(tǒng)的________，達到了以________為主，________為輔的程度。而在我國的生態(tài)工程建設中，________仍起著較大作用，強調按預期目標，因地制宜地調整復合生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。 (4)生態(tài)工程的主要目的在于________________________________________________________________________。,解析：生態(tài)工程的建設一是要遵循生態(tài)學原理，另外還要注意對于人與自然和諧發(fā)展的調控。目前我國的生態(tài)工程和西方國家的生態(tài)工程建設所處的階段不同，因而追求的目標也不盡相同，但總之都是為了使生物和環(huán)境之間變得高效和諧。 答案：(1)物質循環(huán)再生原理 協(xié)調與平衡原理 整體性原理 系統(tǒng)學和工程學原理 物種多樣性原理 (2)人為輔助下的自我調節(jié) 太陽能 (3)自我調節(jié)理論 回歸自然 人為調控 人為調控 (4)建造和調控人工生態(tài)系統(tǒng)，使生物與環(huán)境之間變得高效和諧,1．正確認識石油農業(yè)與污染物 (1)正確認識“石油農業(yè)” “石油農業(yè)”是大量使用化肥、農藥和機械的生產方式，因對石油等能源有高度的依賴性而得名。它把農業(yè)生產這一復雜的生物過程，變成了簡單的機械過程和化學過程。由于其投入高，產出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時它所產生的廢棄物和有害物質的數量也很龐大，大大削弱了農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的 和 ，并造成日益嚴重的 和________等問題。,石油農業(yè)與生態(tài)農業(yè),穩(wěn)定性,持續(xù)生產力,農產品污染,環(huán)境污染,(2)“污染物是放錯地方的資源” 對環(huán)境造成危害的污染物，采取一定的措施和技術，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。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進行回收再利用。因此說污染物是放錯了地方沒有被利用的資源。 2．生態(tài)農業(yè)原理、設計與實例分析 生態(tài)農業(yè)及其特點 (1)概念：生態(tài)農業(yè)是按照生態(tài)學、經濟學原理，運用現代科學技術和管理手段，以及傳統(tǒng)農業(yè)的有效經驗建立起來的，能獲得較高的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益的現代化農業(yè)。,(2)生態(tài)農業(yè)的基本原理 生態(tài)學的基本原理是發(fā)展生態(tài)農業(yè)的主要理論基礎。生態(tài)系統(tǒng)中 和 是生態(tài)學的一條基本原理，而________則是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)的主要渠道，因此食物鏈既是一條能量轉換鏈，又是一條物質傳遞鏈，從經濟上看還是一條增值鏈。因此，遵循這一原理，就可以合理設計食物鏈，充分利用當地自然資源，利用動物、植物和微生物之間的相互依存關系，使生態(tài)系統(tǒng)中的物質和能量被分層次地充分利用，使生產一種產品時產生的有機廢物成為生產另一種產品的投入，也就是實行 生產，提供盡可能多的潔凈產品，既能充分有效利用機械設備、化肥、農藥，又減少環(huán)境污染。,能量多級利用,物質循環(huán)再生,食物鏈,無廢物,(3)生態(tài)農業(yè)的優(yōu)點 ①實現 再生和 。 ②減少 的消耗，減少化肥用量，減輕 。 ③降低農業(yè)投入，收獲多種產品，增加經濟效益。,物質的循環(huán),能量的多級利用,能源和資源,環(huán)境污染,(4)生態(tài)農業(yè)的設計 可從時間前后、生態(tài)空間、食物鏈等幾個方面考慮來設計生態(tài)農業(yè)。下面介紹從生態(tài)空間方面設計生態(tài)農業(yè)： ①平面空間：在一定的區(qū)域內，確定各種農作物的種類和各種農作物所占的比例及分布區(qū)域，這是從宏觀上進行農業(yè)布局規(guī)劃。 ②垂直空間：利用生態(tài)學原理，將不同的種群科學地組合成復合生產系統(tǒng)，達到最充分、最合理地利用環(huán)境資源的目的，這樣可以從微觀上解決一個比較小范圍內的生態(tài)組合。如：在一片農田中應該從地上和地下兩個方面科學搭配；在一片池塘中可以從水中、地上科學搭配；在一個果園中可以從樹上、樹下、地下科學搭配。我國南方的?；~塘就是人工建立的高產、穩(wěn)產的生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)。,(5)生態(tài)農業(yè)常見類型 ①?；~塘模式 人工建立的高產穩(wěn)產的農業(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，如圖所示。,,②沼氣農田立體養(yǎng)殖模式 通過控制溫室內的溫度、光照、氣體和水肥等因素，縮短生產周期，大幅度提高糧食、蔬菜和水果的產量和質量。,,2．某小組對市郊一農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進行調查后，經過交流繪制出了如圖所示的生態(tài)工程示意圖。據圖回答有關問題：,,(1)該生態(tài)系統(tǒng)中的主要成分是________，圖中的食用菌屬于生態(tài)系統(tǒng)成分中的________，該生態(tài)系統(tǒng)中，屬于第二營養(yǎng)級的生物有________________________________________________________________________。 (2)建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是使農作物固定的太陽能持續(xù)、高效地________________；該生態(tài)系統(tǒng)的能量利用率較高與物質的________利用密不可分。 (3)請畫出該農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的食物網。 (4)該生態(tài)系統(tǒng)的建設主要根據生態(tài)工程建設的________原理。,解析：(1)生態(tài)系統(tǒng)的主要成分是生產者，即圖中的農作物。食用菌屬于腐生真菌，在生態(tài)系統(tǒng)中屬于分解者。以農作物為食的生物屬于第二營養(yǎng)級，包括人和家禽、家畜。(2)建立生態(tài)農業(yè)的目的是調整能量流動關系，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分，由于實現了能量的多級利用，所以該生態(tài)系統(tǒng)的能量利用率較高。(3)該農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的食物網有兩條食物鏈：農作物→家禽、家畜→人；農作物→人。(4)該生態(tài)系統(tǒng)實現了物質的循環(huán)利用、分級利用，并且減少了環(huán)境污染，所以該生態(tài)農業(yè)的設計遵循物質循環(huán)再生原理。 答案：(1)農作物(生產者或植物) 分解者 人和家禽、家畜 (2)流向對人類最有益的部分 多級(循環(huán)、重復) (3) (4)物質循環(huán)再生,[例1] 珠江三角洲的農民充分利用自然條件，建立該地特有的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)模式：蔗基魚塘和?；~塘。如圖是蔗基魚塘和?；~塘的模式圖，據圖回答下列問題：,生態(tài)工程的原理應用分析,,(1)這種人工生態(tài)系統(tǒng)最基本的生物因素是________。要使它長期穩(wěn)定發(fā)展，除了有穩(wěn)定的________來源，各類生物要________________________。 (2)蠶糞、蔗葉進入魚塘經過__________的作用，釋放出________，被植物利用。 (3)該生態(tài)系統(tǒng)把?；~塘與蔗基魚塘有機地組合在一起，優(yōu)化了系統(tǒng)結構，遵循________原理。 (4)生態(tài)工程所遵循的基本原理有__________________、____________________、____________________、____________________等。,[解析] 生態(tài)系統(tǒng)的成分包括生產者、消費者、分解者、非生物的物質和能量。題中人工生態(tài)系統(tǒng)最基本的生物因素是生產者和分解者。生態(tài)工程所遵循的基本原理有物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理等。 [答案] (1)生產者和分解者 能量 保持相對穩(wěn)定 (2)分解者 礦質離子 (3)系統(tǒng)的結構決定功能 (4)物質循環(huán)再生原理 物種多樣性原理 協(xié)調與平衡原理 整體性原理 系統(tǒng)學和工程學原理(回答其中任意四點即可),[例2] 某研究性學習小組參觀長沙市郊建立的以沼氣為中心、以保護生態(tài)環(huán)境為目標的“四位一體”生態(tài)農業(yè)(人居—種植—養(yǎng)殖—沼氣)時繪出了如下模式圖，請分析回答：,生態(tài)工程的實例——生態(tài)農業(yè),,(1)構建以沼氣為中心的“四位一體”生態(tài)農業(yè)時所依據的主要生態(tài)學原理是________________________，該生態(tài)農業(yè)最大的優(yōu)點是_________________________________。,(2)該生態(tài)系統(tǒng)的生產者是________，蘑菇在該生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于________。在農業(yè)生產上，將蘑菇房與蔬菜大棚相通，可提高蔬菜產量，其原因是_____________________________________。 (3)利用植物秸稈生產乙醇時，植物秸稈經預處理后，被微生物A所產生的________酶水解，轉化成葡萄糖。在控制________的情況下，能促進微生物B的發(fā)酵過程。寫出微生物B發(fā)酵過程的相關反應：_______________________________________________。 (4)秸稈在沼氣池中處理成沼渣后有利于植物的吸收利用，原因是______________________________________。 (5)為進一步提高經濟效益，養(yǎng)豬場引進了一頭肉質優(yōu)良的花豬，運用________(填“DNA重組”“核移植”或“胚胎分割”)技術可實現利用當地品種生產花豬的設想。,[解析] 本題主要考查生態(tài)農業(yè)的相關知識。(1)圖中的生態(tài)農業(yè)為無廢棄物農業(yè)，通過農業(yè)廢棄物資源化，實現物質的多級循環(huán)利用，減少污染，在資源有限的情況下，充分發(fā)揮資源潛力，建立良性物質循環(huán)體系，促進農業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的生產者為水稻、大豆和蔬菜，蘑菇為腐生真菌，是分解者。蘑菇通過細胞呼吸產生的CO2能供給蔬菜進行光合作用。(3)植物秸稈的主要成分是纖維素，能在酶的催化下水解為葡萄糖。微生物發(fā)酵產生乙醇需在無氧條件下，進行的是無氧呼吸。(4)秸稈中的有機物被分解為無機物，成為植物易于吸收的營養(yǎng)物質。(5)利用肉質優(yōu)良的花豬的體細胞核與當地品種的卵母細胞的細胞質進行重組，獲得的重組細胞再經過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植即可實現利用當地品種生產花豬。核移植技術也叫克隆技術。,[答案] (1)物質循環(huán)再生 提高物質和能量利用率，減輕環(huán)境污染(或實現物質和能量的多級利用，減少環(huán)境污染) (2)水稻、大豆和蔬菜 分解者 蘑菇細胞呼吸放出二氧化碳，為蔬菜的光合作用提供原料 (3)纖維素 通氣 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋少量能量 (4)微生物將秸稈中的有機物分解為無機物 (5)核移植,