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第39講　生態(tài)工程 考試說明 1.簡述生態(tài)工程的原理(Ⅱ)。 2.生態(tài)工程的實例(Ⅰ)。 ??考點一　生態(tài)工程的概念和基本原理?? 1.生態(tài)工程概念:指人類應用　　　　和　　　　等學科的基本原理和方法,通過系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝,對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行　　　　、　　　　,對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行　　　　,并　　　　生態(tài)系統(tǒng)的　　　　,從而促進　　　　和　　　　的　　　　發(fā)展。 2.建設的目的:遵循　　　　　　　　　　的規(guī)律,充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止　　　　　　,達到　　　　　　　和　　　　　　的　　　　發(fā)展。 3.特點:與傳統(tǒng)的工程相比,生態(tài)工程是一類　　　　、　　　　、　　　　的工程體系。 4.基本原理 (1)物質(zhì)循環(huán)再生原理:物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中　　　　　、分層分級利用。 (2)物種多樣性原理:物種繁多而復雜的生態(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)工程建設時,不但要考慮　　　　　　的規(guī)律,還要考慮到　　　　　　等系統(tǒng)的影響力。 (5)系統(tǒng)學和工程學原理。 ①系統(tǒng)的結構決定功能原理:生態(tài)工程通過　, 達到改善系統(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?shù)摹　　　　　?完成能量、物質(zhì)、信息等的轉換和流通,實現(xiàn)　　　　　　大于各部分之和的效果。 5.生態(tài)經(jīng)濟: (1)原則:“　　　　　　”。 (2)結果: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　　　　　　。 (3)目的:實現(xiàn)　　　　　　　　　　。 (4)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一:　　　　　　。 生態(tài)工程和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的比較 項目 生態(tài)工程 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè) 基本原理 生態(tài)學、工程學 工程學 調(diào)節(jié)機制 人為輔助下的自我調(diào)節(jié) 人為調(diào)控 與環(huán)境的關系 協(xié)調(diào) 破壞 主要能源 太陽能 化石能源 生物多樣性 保護 減少 1.[2017江蘇鎮(zhèn)江模擬] 設計生態(tài)工程的常用方法之一是給食物鏈(網(wǎng))“加環(huán)”,如圖12-39-1就是一種“加環(huán)”示意圖,下列有關敘述正確的是 (　　) 圖12-39-1 A.用殘渣來培育食用菌和蛆蛹,提高了能量在各營養(yǎng)級間的傳遞效率 B.用玉米的副產(chǎn)品玉米芯生產(chǎn)木糖醇,可增加經(jīng)濟效益 C.用蛆蛹糞便作有機肥還田,運用了能量循環(huán)再生原理 D.在離開人的管理條件下,該生態(tài)工程仍可以正常運轉 2.[2017云南邵通高三期末] “一帶一路”戰(zhàn)略是黨中央、國務院根據(jù)全球形勢深刻變化,統(tǒng)籌國際、國內(nèi)兩個大局做出的重大戰(zhàn)略決策,但“一帶一路”沿線國家生態(tài)環(huán)境安全問題日益凸顯,亟待解決。 人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須走生態(tài)經(jīng)濟之路,生態(tài)經(jīng)濟所遵循的主要原則和實現(xiàn)的手段分別是　　　　　　和　　　　　　,在進行林業(yè)工程建設時,一方面要號召農(nóng)民種樹保護環(huán)境,另一方面還要考慮到當?shù)剞r(nóng)民的生計問題,這體現(xiàn)了生態(tài)工程的基本原理是　　　　　　　。 ??考點二　生態(tài)工程的實例及發(fā)展前景?? 1.生態(tài)工程的實例 (1)農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程 ①問題:人多地少以及實現(xiàn)　　　　　　　的多級利用。 ②對策:建設農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程。 (2)小流域綜合治理生態(tài)工程 ①問題:　　　　　　。 ②對策:應用生態(tài)工程的整體性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理以及工程學原理,通過保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施,層層設防以控制土壤侵蝕。 (3)大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程 ①問題:　　　　　　　。 ②對策:退耕還林還草生態(tài)工程、　　　　　　生態(tài)工程、防護林生態(tài)工程。 (4)濕地生態(tài)恢復工程 ①問題:　　　　　　引發(fā)的系列效應。 ②對策:實施　　　　　　工程;建立　　　　　。 (5)礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程 ①問題:礦藏開采后造成土體、土壤和植被,乃至整個地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的破壞;礦區(qū)極端惡劣的土地條件阻礙植被生長;影響土地景觀,產(chǎn)生重金屬污染。 ②對策:人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復工程等。 (6)城市環(huán)境生態(tài)工程 ①問題:嚴重的環(huán)境污染。 ②對策:　　　　　　　　　　;推廣“環(huán)境友好技術”和低污染清潔工藝,減少污染的產(chǎn)出;治理污染,進行　　　　　　　　　利用;建立健全法制。 2.生態(tài)工程的發(fā)展前景 (1)“生物圈2號”生態(tài)實驗的啟示:使我們認識到人與　　　　　　　　的重要性,深化了我們對自然規(guī)律的認識。 (2)我國生態(tài)工程建設的主要特點:在進行生態(tài)工程建設時,不但要重視對　　　　　　　　　,更要注重與　　　　　　　　　的結合。 生態(tài)農(nóng)業(yè) (1)原理:生態(tài)農(nóng)業(yè)運用生態(tài)學原理(即生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)再生、能量多級利用或生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動),在環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的思想指導下,應用現(xiàn)代科學技術建立起來的多層次、多功能的綜合農(nóng)業(yè)生態(tài)體系。 (2)優(yōu)點:實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生和能量的多級利用,減少環(huán)境污染,減少了化肥用量,降低了農(nóng)業(yè)投入。 (3)生態(tài)農(nóng)業(yè)常見類型 ①?；~塘模式 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,如圖12-39-2所示。 圖12-39-2 ②沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式 圖12-39-3 1.[2017河南中原名校聯(lián)盟4月模擬] “無廢棄農(nóng)業(yè)”是我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一,也是生態(tài)工程最早和最生動的一種模式。如圖12-39-4是“無廢棄農(nóng)業(yè)”中對有機廢棄物進行處理的一種方案,請回答問題: 圖12-39-4 (1)生態(tài)工程是指人類應用　　　　　　　　　等學科的基本原理,通過系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝,對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行　　　　　　,對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。 (2)“無廢棄農(nóng)業(yè)”遵循的生態(tài)學原理主要是　　　　　　　　　　原理。施用有機肥料有利于提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,原因是土壤微生物分解有機肥料所產(chǎn)生的　　　　　　　　使農(nóng)作物的光合作用強度得到提高。 (3)從資源化、無害化角度分析,途徑②③優(yōu)于④的原因是通過　　　　　　　　有機廢棄物中的物質(zhì),既充分利用有機物中的能量,又減少　　　　　　。 (4)少量有機廢棄物排入河流,不會使河流中的生物種類和數(shù)量發(fā)生明顯變化,這說明生態(tài)系統(tǒng)具有　　　　　　　　能力。 (5)焚燒塑料垃圾所產(chǎn)生的二噁英會誘發(fā)使　　　　　　　　　基因發(fā)生突變,導致正常細胞的生長和分裂失控而變成癌細胞。 (6)能降解塑料的微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的　　　　(成分)。若利用DNA重組技術將降解塑料的基因導入某些土壤微生物(如根瘤菌)中,則土壤中的塑料有望得到較快降解,該技術的核心是　　　　　　　　　。 2.某城市在建設過程中,更加注重生態(tài)文明的建設,如利用人工建立的濕地公園對生活污水進行凈化處理,形成藻菌共生的污水凈化系統(tǒng),還可以利用藻類蛋白養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨等獲得良好的經(jīng)濟效益。圖12-39-5是利用人工濕地凈化生活污水的原理簡圖。請據(jù)圖回答問題: 圖12-39-5 (1)輸入人工濕地的能量為　　　　　　　　　　　　　　。 (2)人工濕地中的蘆葦屬于挺水植物,綠藻屬于浮游植物,黑藻屬于沉水植物,這一現(xiàn)象體現(xiàn)了群落具有　　　　結構。該人工濕地的建立體現(xiàn)了生態(tài)工程的基本原理有　　　　　　　　　　　　　　　　等。 (3)該人工濕地中的蘆葦、藻類等植物生長迅速,其主要原因是 　。 (4)細菌、真菌等微生物的分解作用是凈化污水的重要途徑,為了提高分解的效率,可采取的有效措施是　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)某生物興趣小組在實地調(diào)查了該人工濕地后,在大力贊賞利用濕地對生活污水進行凈化處理的同時,還向相關部門提出了應加強對重點污染源的控制這一合理的建議,其依據(jù)的生態(tài)學理由是　　　　　　　　　　　　。 ??歷年真題明考向?? 1.[2016浙江卷] 某農(nóng)戶建立了小型的“蔬菜—雞、豬—沼氣”系統(tǒng)。請回答: (1)這一系統(tǒng)屬于人工干預下的　　　　生態(tài)系統(tǒng),其生物組成成分包括生產(chǎn)者、消費者和　　　　。在分析該生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟效益時,除了考慮這三者的投入與產(chǎn)出外,還要考慮　　　　的投入。 (2)在該生態(tài)系統(tǒng)中,利用發(fā)酵技術產(chǎn)生沼氣開發(fā)生物能屬于　　　　的生態(tài)工程。 A.生物多樣性保護和持續(xù)利用 B.節(jié)水和廢水處理與利用 C.山區(qū)小流域綜合治理與開發(fā) D.潔凈及可再生能源系統(tǒng)組合利用 2.[2014重慶卷] 為治理某廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境,對其進行公園化建設。 圖12-39-6 (1)對其進行整理和覆土,并選擇適生植物進行人工造林,不同恢復時期的植物物種數(shù)如圖12-39-6所示。t0→t1,植物殘體及凋落物中的有機物被生態(tài)系統(tǒng)中的　　　　轉化為無機物,使土壤條件得到改善;同時由于人工林土壤中存在　　　　　　　,導致群落中植物物種數(shù)增加;t1→t3,人工林抵抗力穩(wěn)定性的變化是　　　　;群落中植物物種數(shù)逐漸增加,物種之間　　　　加劇。 (2)通過人工林建設和園林景觀構建,既改善了生態(tài)環(huán)境,又可提高社會和經(jīng)濟效益,這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的　　　　原理。 第39講　生態(tài)工程 考點一 【知識梳理】 1.生態(tài)學　系統(tǒng)學　修復　重建　改善　提高　生產(chǎn)力　人類社會　自然環(huán)境　和諧 2.自然界物質(zhì)循環(huán)　環(huán)境污染　經(jīng)濟效益　生態(tài)效益　同步 3.少消耗　多效益　可持續(xù) 4.(1)循環(huán)往復　(2)抵抗力穩(wěn)定性　(3)環(huán)境承載力 (4)自然生態(tài)系統(tǒng)　經(jīng)濟和社會 (5)①改變和優(yōu)化結構?、诒壤P系　總體功能 5.(1)循環(huán)經(jīng)濟　(2)生產(chǎn)原料　(3)廢棄物的資源化 (4)生態(tài)工程 【題組訓練】 1.B　[解析] 用殘渣來培育食用菌和蛆蛹,可以實現(xiàn)能量的多級利用,提高能量的利用率,但不能提高營養(yǎng)級間的傳遞效率,A錯誤;用玉米的副產(chǎn)品玉米芯生產(chǎn)木糖醇,可以增加經(jīng)濟效益,B正確;用蛆蛹糞便作肥料還田,運用了物質(zhì)循環(huán)再生原理,可以實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán),C錯誤;人工生態(tài)系統(tǒng)中人的作用非常關鍵,離開人后該生態(tài)系統(tǒng)會很快崩潰,D錯誤。 2.循環(huán)經(jīng)濟　生態(tài)工程　整體性原理 [解析] 生態(tài)經(jīng)濟所遵循的主要原則是循環(huán)經(jīng)濟,而實現(xiàn)這一目標的重要手段是生態(tài)工程。在進行生態(tài)工程建設時,如同時兼顧社會—經(jīng)濟—自然,則遵循整體性原理。 考點二 【知識梳理】 1.(1)①物質(zhì)、能量　(2)①水土流失　(3)①土地沙漠化?、诜郎持紊场?4)①濕地縮小?、跐竦鼗謴汀【彌_帶 (6)②合理規(guī)劃和布局　廢棄物資源化 2.(1)自然和諧共處　(2)生態(tài)環(huán)境的保護　經(jīng)濟、社會效益 【題組訓練】 1.(1)生態(tài)學和系統(tǒng)學　修復、重建 (2)物質(zhì)循環(huán)再生　CO2和無機鹽 (3)多層分級利用　環(huán)境污染 (4)(一定的)自我調(diào)節(jié) (5)原癌基因和抑癌 (6)分解者　基因表達載體的構建 [解析] (1)生態(tài)工程是指人類應用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理,通過系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝,對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建,對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。(2)(3)“無廢棄農(nóng)業(yè)”是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)特色,它遵循的是物質(zhì)循環(huán)再生原理。植物屬于自養(yǎng)型生物,不直接從環(huán)境中吸收有機物,有機肥料經(jīng)過土壤微生物的分解作用,釋放出CO2及含N、P、K等的無機鹽離子,從而供植物光合作用利用。這樣分層級利用有機廢棄物中的物質(zhì),既充分利用了有機物中的能量,又減少了環(huán)境污染。(4)生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾時,依靠自我調(diào)節(jié)能力來維持自身的相對穩(wěn)定。(5)細胞發(fā)生癌變是在致癌因子的作用下,細胞中的原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變的結果。(6)能降解塑料的微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的分解者。基因工程的基本操作程序:目的基因的獲取→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定,其中基因表達載體的構建是基因工程的核心。 2.(1)太陽能和污水中有機物中的化學能 (2)垂直　物質(zhì)循環(huán)再生原理、協(xié)調(diào)與平衡原理 (3)細菌、真菌等微生物分解污水中的有機物為植物生長提供了充足的氮、磷等礦質(zhì)養(yǎng)料和光合作用所需的CO2 (4)向水體中適當通入空氣 (5)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的 [解析] 輸入人工濕地的能量有各種植物通過光合作用固定的太陽能和生活污水中有機物中的化學能。不同的生物生活在不同的層次,這體現(xiàn)了群落的垂直結構。人工濕地中的細菌、真菌分解污水中的有機物提供大量的氮、磷等礦質(zhì)養(yǎng)料,被人工濕地中的蘆葦、藻類等植物吸收,使其生長迅速。濕地中的細菌、真菌多數(shù)為需氧型微生物,為提高其分解效率,可向水體中通入一定量的空氣。 歷年真題明考向 1.(1)庭院　分解者　勞動者　(2)D [解析] (1)“蔬菜—雞、豬—沼氣”系統(tǒng)屬于人工干預下的庭院生態(tài)系統(tǒng),該生態(tài)系統(tǒng)的生物組成成分包括生產(chǎn)者、分解者和消費者。在分析該生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟效益時,除了考慮這三者的投入與產(chǎn)出外,還要考慮勞動者的投入。 (2)利用發(fā)酵技術產(chǎn)生沼氣開發(fā)生物能屬于潔凈及可再生能源系統(tǒng)組合利用的生態(tài)工程。 2.(1)分解者　種子或繁殖體　增強　競爭 (2)整體性(系統(tǒng)論) [解析] (1)生態(tài)系統(tǒng)成分中的分解者將有機物轉化為無機物,供生產(chǎn)者利用。在群落次生演替中,土壤中原有的植物種子或繁殖體增加了人工林生態(tài)系統(tǒng)中的物種豐富度。圖示t1→t3階段,植物物種數(shù)增加,該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性增強,隨物種數(shù)逐漸增加,物種之間競爭加劇。 (2)人工林的建設和園林景觀構建,既可改善生態(tài)環(huán)境,又可提高社會和經(jīng)濟效益,體現(xiàn)了生態(tài)工程的整體性原理。 1.下列有關生態(tài)工程原理的說法,正確的是 (　　) A.農(nóng)作物合理密植,遵循的是協(xié)調(diào)與平衡原理 B.農(nóng)作物間作套種,遵循的是整體性原理 C.前面造林,后面砍樹,違反的是系統(tǒng)學與工程學原理 D.某湖中水體富營養(yǎng)化,引起大面積水華,違反的是物種多樣性原理 [解析] A　農(nóng)作物間作套種,遵循的是物種多樣性原理。前面造林,后面砍樹,違反的是整體性原理。某湖中水體富營養(yǎng)化,引起大面積水華,違反的是協(xié)調(diào)與平衡原理。 2.在幫助農(nóng)民發(fā)展經(jīng)濟的同時,一定要注意一些實際問題,如“香蕉不宜在北方地區(qū)栽種”“蘋果樹不宜在熱帶地區(qū)栽種”,這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理 (　　) 　　 　　　　　 　　　　　 　　　 A.整體性原理 B.協(xié)調(diào)與平衡原理 C.物種多樣性原理 D.物質(zhì)循環(huán)再生原理 [解析] B　 生物只有適應一定的環(huán)境才能正常生長,所以“香蕉不宜在北方地區(qū)栽種”“蘋果樹不宜在熱帶地區(qū)栽種”,這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的協(xié)調(diào)與平衡原理。 3.下列有關生態(tài)工程的原理和實例中,錯誤的是 (　　) 選項 有關事例 相關的生態(tài)工程原理 A 　無廢棄物農(nóng)業(yè) 　遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理 B 　在人工林中增加植被的層次 　遵循物種多樣性原理 C 　某湖水體富營養(yǎng)化引起大面積水華 　違反協(xié)調(diào)與平衡原理 D 　前面造林,后面砍林 　違反系統(tǒng)學和工程學原理 [解析] D　無廢棄物農(nóng)業(yè)使物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復,分層分級利用,遵循了物質(zhì)循環(huán)再生原理,A項正確。在人工林中增加植被的層次,使物種數(shù)目增加,增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,遵循物種多樣性原理,B項正確。某湖水體富營養(yǎng)化引起大面積水華是違反了協(xié)調(diào)與平衡原理,C項正確。前面造林,后面砍林是違反了整體性原理,D項錯誤。 4.[2017北京石景山區(qū)一模] 池塘養(yǎng)魚過程中,由于飼料中含N和P的營養(yǎng)物質(zhì)未被魚類全部攝取,成為廢棄物,不僅影響魚類生長速度,還加劇了水體的富營養(yǎng)化。利用養(yǎng)殖廢水進行水稻灌溉,可大大降低水中N、P的含量。下列說法不正確的是 (　　) A.土壤顆粒對N、P有吸附作用 B.這些廢棄物有利于水稻的正常生命活動 C.微生物分解含N和P的廢棄物成為自身物質(zhì)和能量來源 D.這種措施主要遵循生態(tài)工程的物種多樣性原理 [解析] D　土壤顆粒對N、P有吸附作用,A正確;這些廢棄物能為水稻提供N、P等礦質(zhì)元素,有利于水稻的正常生命活動,B正確;微生物分解含N和P的廢棄物成為自身物質(zhì)和能量來源,C正確;這種措施主要遵循生態(tài)工程的物質(zhì)循環(huán)再生原理,D錯誤。 5.[2017江蘇鹽城二模] 如圖為某“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的模式圖,下列有關敘述錯誤的是 (　　) A.該“生態(tài)農(nóng)業(yè)”涉及的原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理和整體性原理等 B.在池塘生態(tài)系統(tǒng)中,為獲得最大經(jīng)濟效益,魚的放養(yǎng)量最好控制在K/2左右 C.施用河泥不僅能夠提高土壤肥力,也能增加環(huán)境中的CO2濃度,利于農(nóng)作物增產(chǎn) D.沼氣池實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的多級利用,減少了環(huán)境污染,提高了能量傳遞效率 [解析] D　該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)遵循的主要原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理和生物多樣性原理等,A正確;池塘生態(tài)系統(tǒng)中,為獲得最大經(jīng)濟效益,魚的放養(yǎng)量最好控制在K/2左右,因為此時種群增長速率最快,B正確;施用河泥,河泥中含有無機鹽可增加土壤中的礦質(zhì)營養(yǎng)供應,即能夠提高土壤肥力,微生物分解有機物增加環(huán)境中CO2的濃度,利于農(nóng)作物增產(chǎn),C正確;沼氣池實現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)利用,能量的多級利用,減少了環(huán)境污染,提高了能量利用率,但不能提高能量傳遞效率,D錯誤。