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,,,,第 四 章,生態(tài)工程,第一節(jié) 生態(tài)工程及其原理,,自主學(xué)習(xí) · 新知突破,1．生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中__________與_________________原理、___________________原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法設(shè)計的促進(jìn)____________________的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。它提供了既保護(hù)__________，又解決難以處理的__________________的途徑。,一、生態(tài)工程的概念,物種共生,物質(zhì)循環(huán)再生,結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào),物質(zhì)被分層多級利用,自然環(huán)境,環(huán)境污染問題,2．生態(tài)工程可以是_________和_________的一個群落、一個生態(tài)系統(tǒng)或一個更為宏觀的地域性生態(tài)空間。為減緩和防止自然生態(tài)系統(tǒng)的退化，人們希望通過____________建設(shè)，尋求解決環(huán)境危機(jī)的各種對策，修復(fù)或重建受損的生態(tài)系統(tǒng)。,人工設(shè)計,人為參與,調(diào)控生態(tài)工程,1．物種共生原理：任何一種生物都不能離開__________而單獨(dú)生存和繁衍。 2．生態(tài)位原理：生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的_______。 3．物種多樣性原理：生態(tài)系統(tǒng)中_______________越高，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。 4．食物鏈原理：食物關(guān)系對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)具有重要作用。,二、生態(tài)學(xué)原理,其他生物,生態(tài)位,生物多樣性,1．物質(zhì)循環(huán)再生原理 (1)實質(zhì)：物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，分層分級利用。 (2)物質(zhì)循環(huán)再生生態(tài)系統(tǒng)的特點：生態(tài)系統(tǒng)中不產(chǎn)生廢棄物，沒有環(huán)境污染，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。 (3)物質(zhì)循環(huán)再生生態(tài)系統(tǒng)實例：無廢棄物農(nóng)業(yè)。,生態(tài)工程所遵循的基本原理,2．物種多樣性原理 (1)實質(zhì)：物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。 (2)物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)的特點：生物多樣性程度高，食物鏈關(guān)系復(fù)雜，系統(tǒng)生產(chǎn)力高，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)。 (3)物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)實例：珊瑚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、原始森林等。,3．協(xié)調(diào)與平衡原理 (1)實質(zhì)：生態(tài)系統(tǒng)中生物與無機(jī)環(huán)境協(xié)調(diào)與平衡發(fā)展，不同生物之間協(xié)調(diào)與平衡發(fā)展。 (2)影響生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)與平衡的主要因素：環(huán)境承載力(又稱環(huán)境容納量)——指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群數(shù)量。如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。 (3)協(xié)調(diào)與平衡生態(tài)系統(tǒng)實例：太湖的水體富營養(yǎng)化問題和西北地區(qū)的防護(hù)林建設(shè)。,4．整體性原理 (1)實質(zhì)：生態(tài)工程系統(tǒng)是由自然生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)等組成的統(tǒng)一整體。 (2)生態(tài)工程的整體性建設(shè)原則：進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。 (3)整體性生態(tài)系統(tǒng)實例：林業(yè)工程建設(shè)中，只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，才能從根本上保證生態(tài)工程的整體效益。,5．物種共生原理 自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁衍，這種關(guān)系是自然界中生物之間長期進(jìn)化的結(jié)果，包括共生、競爭等多種關(guān)系。在功能正常的生態(tài)系統(tǒng)中，這種關(guān)系構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制。 6．生態(tài)位原理 生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位。例如，生活在林冠層的鳥類與生活在林下層的鳥類，占據(jù)不同的空間，攝取不同的食物。在生態(tài)工程中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)建一個具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。,7．食物鏈原理 自然界中復(fù)雜的食物關(guān)系對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)具有重要作用，是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的基礎(chǔ)，也是生態(tài)工程所利用的物種共生原理的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物種間的食物關(guān)系是生態(tài)工程設(shè)計的重要因素。,8．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理 (1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。 (2)系統(tǒng)整體性原理：系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果。,[歸納拓展] 自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)之間的關(guān)系，可以用下圖表示為：,下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述中，錯誤的是( ) A．生態(tài)工程是生態(tài)學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合 B．生態(tài)工程追求經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的雙贏 C．生態(tài)工程是無消耗、多效益的工程 D．應(yīng)用了物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生的原理 答案： C,[記知識綱要],1．生態(tài)工程建設(shè)的目的是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。 2．生態(tài)經(jīng)濟(jì)主要通過實現(xiàn)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，成為本系統(tǒng)或另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢物資源化。 3．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、系統(tǒng)和工程學(xué)原理。,[背關(guān)鍵語句],,合作探究 · 課堂互動,下圖是一個庭院生態(tài)工程的模式圖，對該生態(tài)系統(tǒng)的分析中，正確的是( ),生態(tài)工程遵循的基本原理,,A．該生態(tài)工程的目的是實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益 B．該生態(tài)工程遵循了物質(zhì)與能量多級循環(huán)利用等原理 C．飼養(yǎng)雞鴨能提高生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的利用效率，增加產(chǎn)量，但由于食物鏈延長，生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率會降低 D．建沼氣池和制作生態(tài)缸需要考慮的因素是一樣的 [自主解答] ________,解析： A正確，題圖生態(tài)工程實現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用，提高了經(jīng)濟(jì)效益。B錯誤，該生態(tài)工程遵循了物質(zhì)循環(huán)利用和能量多級利用等原理，能量不能循環(huán)利用。C錯誤，食物鏈延長不會改變生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率，但是隨著食物鏈延長，最高營養(yǎng)級的生物獲得的能量會降低。D錯誤，建沼氣池和制作生態(tài)缸需要考慮的因素不完全一樣，如沼氣池中的生物不能進(jìn)行光合作用，而生態(tài)瓶中有進(jìn)行光合作用的生產(chǎn)者，所以生態(tài)瓶需要提供適宜的光照。 答案： A,1．材料1：實施沼氣工程，是我國政府為改善農(nóng)村環(huán)境和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)大力推廣的一種生態(tài)工程。 材料2：地衣中的真菌和藻類互利共生，當(dāng)把它們分開時，兩者都不能正常生長。 材料3：居住在林區(qū)的農(nóng)民，“靠山吃山”是他們生活的根本。當(dāng)進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面號召農(nóng)民種樹，另一方面考慮林區(qū)農(nóng)民的生活問題，使改善生態(tài)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來，才能真正做到造林護(hù)林。,上述材料依據(jù)下列哪些生態(tài)工程原理( ) ①物質(zhì)循環(huán)再生原理 ②物種多樣性原理 ③協(xié)調(diào)與平衡原理 ④整體性原理 ⑤系統(tǒng)整體性原理 ⑥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理 A．①⑤④ B．②④⑥ C．③④⑤ D．①③④ 答案： A,典型生態(tài)工程分析,(2)建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是使生產(chǎn)者的能量_________；其能量利用效率高的原因是其在營養(yǎng)結(jié)構(gòu)上具有________特點。 (3)蠶糞、蔗葉進(jìn)入魚塘經(jīng)過________的作用可被桑基蔗基所利用。蠶糞中的氨經(jīng)過________的作用，形成____________________被植物利用。 (4)概括地說，該生態(tài)系統(tǒng)功能的維持，取決于它的______________________。 [自主解答] ________,解析： (1)上圖所示的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個人工生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)的成分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等生物成分和非生物的物質(zhì)和能量，生物成分中最基本的是生產(chǎn)者和分解者，要維持某生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展，要有源源不斷的能量供應(yīng)，因為能量是單向流動且逐級遞減的，并且各種生物成分要保持相對穩(wěn)定。 (2)人工生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要通過人類的活動使能量更多地流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠?，由于能量沿食物鏈逐級遞減，所以要提高利用效率應(yīng)實現(xiàn)多級利用。,(3)主要考查了分解者的作用及硝化細(xì)菌除臭的作用機(jī)理。分解者能將有機(jī)物分解為無機(jī)物，硝化細(xì)菌能將氨氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，被植物吸收利用。 (4)在進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)計時，將桑基魚塘和蔗基魚塘進(jìn)行優(yōu)化組合，改善了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，體現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能的原理。,答案： (1)生產(chǎn)者和分解者 能量 保持相對穩(wěn)定 (2)盡量多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?食物鏈短 (3)分解者 硝化細(xì)菌 硝酸鹽和亞硝酸鹽 (4)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者之間的能量流動和物質(zhì)循環(huán)在較長時間保持相對的穩(wěn)定性,2．下列關(guān)于濕地生態(tài)恢復(fù)工程的敘述錯誤的是( ) A．該工程采用工程和生物措施相結(jié)合的方法 B．要建立緩沖帶，以盡量減少人類的干擾 C．對濕地的恢復(fù)，只注意退耕還濕地或建立自然保護(hù)區(qū)就可以 D．濕地的恢復(fù)除利用生物工程手段外，還要依靠自然演替機(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能 答案： C,,高效測評 · 知能提升,1．下列不屬于生態(tài)工程建設(shè)目的的是( ) A．對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善 B．防止環(huán)境污染 C．單純追求糧食產(chǎn)量 D．促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展,解析： 生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展，A、B、D正確，單純追求糧食產(chǎn)量可能會影響人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展，C不正確。 答案： C,2．在建設(shè)生態(tài)工程時，從我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的“無廢棄物”模式中可借鑒的是( ) A．物質(zhì)的分層多級利用 B．能量的單向流動 C．培育良好的土壤結(jié)構(gòu) D．大力發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè) 答案： A,3．在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。以上做法依據(jù)的生態(tài)工程原理是( ) A．系統(tǒng)整體性原理 B．整體性原理 C．系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理 D．以上都不是 答案： B,4．我國南方?；~塘是低洼稻田挖深做塘，塘內(nèi)養(yǎng)魚，塘基上種桑，用桑養(yǎng)蠶，蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶三豐收，大大提高了系統(tǒng)生產(chǎn)力，這種模式，主要應(yīng)用了生態(tài)工程遵循的哪個原理( ) A．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理 B．整體性原理 C．物種多樣性原理 D．物質(zhì)循環(huán)再生原理 答案： A,5．生態(tài)工程是在特定時代背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的一門科學(xué)，它要解決的問題是( ) A．環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)問題 B．環(huán)境污染和治理問題 C．不同生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題 D．生態(tài)安全和倫理問題,解析： 生態(tài)工程是近年來發(fā)展起來的一門著眼于社會—經(jīng)濟(jì)—自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的整合工程技術(shù)。生態(tài)工程的目標(biāo)就是在促進(jìn)自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步發(fā)展。 答案： A,6．下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是( ) A．當(dāng)人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的問題時，生態(tài)工程應(yīng)運(yùn)而生 B．生態(tài)工程能夠減少環(huán)境污染 C．生態(tài)工程以充分利用環(huán)境和資源為前提，生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品 D．生態(tài)工程力求達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一 答案： C,7．“三北防護(hù)林工程”建設(shè)中注意了以下兩個問題。(1)考慮到樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題；(2)考慮到樹種多樣性問題。這分別體現(xiàn)了生態(tài)工程的哪些原理( ) A．系統(tǒng)學(xué)原理和物種多樣性原理 B．協(xié)調(diào)與平衡原理和物種多樣性原理 C．整體性原理和物種多樣性原理 D．物種多樣性原理與整體性原理,解析： 系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理的意義：改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能、保持系統(tǒng)很高的生產(chǎn)力；物種多樣性原理的意義：生物多樣性程度可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力；協(xié)調(diào)與平衡原理的意義：生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，可避免系統(tǒng)的失衡和破壞；整體性原理的意義：統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定；“三北工程”中考慮到樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題是“避免系統(tǒng)的失衡和破壞”、考慮到樹種多樣性問題是為了“提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力”，故只有B才對應(yīng)正確。 答案： B,8．當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展已由科技含量較低的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)雖然產(chǎn)量大大提高，但由于大量施用化肥、農(nóng)藥，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此我國政府正大力推廣經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益相統(tǒng)一的生態(tài)農(nóng)業(yè)。下列關(guān)于生態(tài)農(nóng)業(yè)的敘述不正確的是( ) A．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中食物鏈和營養(yǎng)級越多，在能量流動中消耗的能量越少 B．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高 C．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)原則是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)的多級利用 D．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)屬于人工生態(tài)系統(tǒng)，人的作用非常突出,解析： 能量的多級利用并不是食物鏈越長越好，還要考慮能量在傳遞過程中的生物呼吸所消耗的能量；但是生態(tài)農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了廢物資源化，提高了能量的利用率。生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是遵循生態(tài)經(jīng)濟(jì)原理，在遵循“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則下，通過優(yōu)化組合，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物資源化，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級利用，同時防止了環(huán)境污染；在生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中人的作用非常突出，一旦失去人的作用，該系統(tǒng)將受到破壞，因而生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)又屬于人工生態(tài)系統(tǒng)。 答案： A,9．下圖表示一種“甘薯＋奶牛＋沼氣＋花木＋龍蝦＋食用菌”的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，下列有關(guān)描述正確的是( ),,A．圖中可以組成的食物鏈?zhǔn)歉适怼膛！＜S B．該生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計遵循了物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理等生態(tài)學(xué)原理 C．圖中只有生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三種成分 D．青貯的目的是通過微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有機(jī)物，有利于奶牛的消化吸收,解析： 食物鏈?zhǔn)怯缮a(chǎn)者和消費(fèi)者組成的，即甘薯→奶牛。生態(tài)學(xué)原理很多，該生態(tài)系統(tǒng)的特點是物質(zhì)循環(huán)利用，即主要利用了物質(zhì)循環(huán)再生原理和物種多樣性原理。圖中具有生態(tài)系統(tǒng)的四種成分：甘薯、花木等屬于生產(chǎn)者，沼氣池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都屬于分解者，奶牛屬于消費(fèi)者，沼渣屬于非生物的物質(zhì)和能量。甘薯藤青貯就是通過微生物的發(fā)酵(無氧呼吸)，將甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有機(jī)物分解為較易吸收的有機(jī)物，提高物質(zhì)和能量的利用率。 答案： B,(2)通過人工林建設(shè)的園林景觀構(gòu)建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又可提高社會和經(jīng)濟(jì)效益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的__________原理。 解析： (1)在生態(tài)系統(tǒng)中，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的生物是分解者。人工林土壤中存在種子或繁殖體，會導(dǎo)致群落物種數(shù)增多，進(jìn)而使人工林自我調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性增強(qiáng)。由于陽光等資源有限，群落中植物物種數(shù)增加，物種間競爭加劇。(2)人工林建設(shè)和園林景觀構(gòu)建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又提高了社會和經(jīng)濟(jì)效益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體性原理。,答案： (1)分解者 種子或繁殖體 增強(qiáng) 競爭 (2)整體性(系統(tǒng)論),