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第4講 生態(tài)工程 一、生態(tài)工程的基本原理 1．關注生態(tài)工程建設 2．生態(tài)工程的基本原理 二、生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景 1．生態(tài)工程的類型與實例(連線) 2．生態(tài)工程的發(fā)展前景 [基礎微點全練] 1．判斷正誤 (1)“無廢棄物農業(yè)”遵循的是物種多樣性原理() (2)在建設生態(tài)農業(yè)時，沼氣池的建立遵循的是物質循環(huán)再生原理(√) (3) 在建設生態(tài)農業(yè)時，沼氣池的建立遵循的是物質循環(huán)再生原理(√) (4)“總體功能大于各部分之和的效果”是利用系統(tǒng)整體性原理(√) (5)依據協(xié)調與平衡原理，進行引種工程時，應考慮被引物種與環(huán)境的關系(√) (6)濕地的恢復除利用生物工程外，還要依靠自然演替機制恢復其生態(tài)功能(√) (7)建立不同的生態(tài)工程要依據不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套(√) (8)在進行生態(tài)工程建設時，應積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的強大自我恢復力，節(jié)省投資(√) 2．如圖是?；~塘生產模式圖，下列對?；~塘的說法正確的是(　　) A．實現(xiàn)了物質和能量的良性循環(huán) B．提高了各營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率 C．需要不斷得到外部的能量補給 D．其中魚的攝入量來自蠶和豬的同化量 解析：選C　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的，不能循環(huán)使用，A錯誤；?；~塘提高了能量的利用率，但是不能提高營養(yǎng)級之間的傳遞效率，B錯誤；能量流動是單向傳遞、逐級遞減的，所以需要不斷得到外部的能量補給，C正確；魚的攝入量來自蠶和豬的糞便，而糞便不屬于蠶和豬的同化量，D錯誤。 3．(2019邯鄲摸底)下列有關生態(tài)學的基本原理在生產實踐中的應用的敘述，錯誤的是(　　) A．合理的規(guī)劃載牧量，能使能量持續(xù)地流向對人類有益的部分 B．生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)中，將秸稈作飼料喂牲畜能實現(xiàn)能量的多級利用 C．大量引入外來物種，能增加當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，提高穩(wěn)定性 D．合理地引入天敵治理害蟲，能避免因化學農藥的大量施用而帶來的二次污染 解析：選C　合理的規(guī)劃載牧量，能使能量持續(xù)地流向對人類有益的部分，A正確；生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)中，將秸稈作飼料喂牲畜能實現(xiàn)能量的多級利用，B正確；大量引入外來物種，能增加當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的物種多樣性，可能會提高穩(wěn)定性，也有可能導致生態(tài)入侵，使得本地物種的生存受到威脅，C錯誤；合理地引入天敵治理害蟲，能避免因化學農藥的大量施用而帶來的二次污染，D正確。 4．南京古泉生態(tài)農場是生態(tài)農業(yè)的典范。該農場將養(yǎng)豬、養(yǎng)魚、沼氣工程、養(yǎng)鴨、種植農作物、養(yǎng)蘑菇、種桑養(yǎng)蠶、種植果樹等多個生產過程有機結合起來，成為一種高效良性的循環(huán)，生態(tài)效益達到了良性發(fā)展。請就此生態(tài)農場的特點，完成下列問題： (1)該生態(tài)農場充分體現(xiàn)了生態(tài)工程基本原理中的________、________和________原理。 (2)該系統(tǒng)工程的核心之一是沼氣池，沼氣的制作如圖1所示。 ①在圖1中標出箭頭，表示生產過程中的物質循環(huán)。 ②如果將圖1中“無機物—農田”這一環(huán)節(jié)去掉，對生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)有何影響？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在該生態(tài)農場中存在如圖2所示的物質循環(huán)過程，據圖分析下列敘述錯誤的是(　　) A．物質經過多級利用，實現(xiàn)了良性循環(huán) B．每一級生產環(huán)節(jié)都獲得產品，提高了生態(tài)經濟效益 C．由于食物鏈延長，能量逐級損耗，系統(tǒng)總能量利用率降低 D．由于各級產物都可以利用，減少了廢物和污染 (4)據生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認為生態(tài)農業(yè)建設中，食物鏈越長越好。請你結合所學有關生態(tài)工程原理，分析該結論是否正確，為什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)生態(tài)工程中的生態(tài)農業(yè)是建立在物質循環(huán)再生、物種多樣性和整體性等原理基礎上的，在實現(xiàn)經濟效益的同時，也取得了良好的生態(tài)效益和社會效益。(2)如果把“無機物—農田”這一環(huán)節(jié)去掉，勢必會使物質循環(huán)受到破壞，土壤中的無機物得不到及時補充，土壤肥力會下降。(3)由于系統(tǒng)各生產環(huán)節(jié)上都能輸出產品和能量，因此這個系統(tǒng)總能量利用率有所增加。(4)從能量流動逐級遞減的特點分析，詳見答案。 答案：(1)物質循環(huán)再生　物種多樣性　整體性 (2)①如圖所示?、谕寥乐械臒o機物得不到補充，物質循環(huán)受到破壞，土壤肥力下降　(3)C　(4)不正確。因為食物鏈越長，營養(yǎng)級越多，各食物鏈中的生物數(shù)量難以達到一定規(guī)模，影響經濟效益；同時高層次營養(yǎng)級生物獲得的能量較少，該營養(yǎng)級生物數(shù)量也較少 5．珠江三角洲的農民充分利用自然條件，建立了該地特有的蔗基魚塘和?；~塘。根據下圖回答有關問題： (1)這種人工生態(tài)系統(tǒng)最基本的因素是圖中的__________，要使這種生態(tài)系統(tǒng)長期穩(wěn)定發(fā)展，除了有穩(wěn)定的________來源外，各類生物要______________。 (2)建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是使生產者固定的能量__________________________，其能量利用率高的原因是其在營養(yǎng)結構上具有____________的特點。 (3)蠶糞、蔗葉進入魚塘經過__________________作用又被?；?、蔗基所利用，蠶糞中的氨經過________的作用，形成__________________被植物利用。 (4)根據圖示，該生態(tài)系統(tǒng)功能的維持取決于它的________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)這一模式優(yōu)化了系統(tǒng)結構，體現(xiàn)了__________________的原理。 答案：(1)?；?、蔗基　能量　保持相對穩(wěn)定　(2)最大限度地流向對人類有益的部分　食物鏈短　(3)微生物的分解　硝化細菌　NO、NO　(4)生產者、消費者、分解者之間的能量流動和物質循環(huán)在較長時間內保持動態(tài)平衡 (5)系統(tǒng)的結構決定功能 一、生態(tài)工程的原理　 [試考題查欠缺] 1．(2014重慶高考)為治理某廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境，對其進行了公園化建設。 (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，又可提高社會和經濟效益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的________原理。 解析：(1)生態(tài)系統(tǒng)成分中的分解者可將有機物轉化為無機物，供生產者利用。在群落次生演替過程中，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)中的植物物種數(shù)。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。植物物種數(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的構建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又可提高社會和經濟效益，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　競爭 (2)整體性(系統(tǒng)論) 2．(2019臺州質檢)在社會主義新農村建設中，某縣積極發(fā)展畜禽養(yǎng)殖和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產業(yè)。在生產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______________________________________。(至少寫兩種) (2)該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動從________________________________________________ 開始，圖中屬于消費者的有________________________________________________。 (3)與傳統(tǒng)農業(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)為何能提高經濟效益？________________________________。 (5)根據該縣地處水鄉(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_____________________________________________________。 解析：(1)生態(tài)工程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。該生態(tài)工程依據的是物質循環(huán)再生、物種多樣性和協(xié)調與平衡原理。(2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從生產者開始的，即桑、糧、油、菜等，消費者是蠶、畜、禽等。(3)由題圖可知，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)了物質和能量的多級利用，降低了生產成本，提高了農產品的產量。(5)該生態(tài)系統(tǒng)中，蠶沙碎屑未被利用，可利用蠶沙養(yǎng)魚，魚塘的塘泥還可作肥料。 答案：(1)物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調與平衡原理(任選兩種)　(2)桑、糧、油、菜等生產者固定的太陽能　蠶、畜、禽　(3)糞便等“廢棄物”被及時利用　(4)實現(xiàn)了物質和能量的多級利用，提高了農產品的產量；減少了化肥、農藥的使用(降低農業(yè)成本投入)　(5)蠶沙碎屑養(yǎng)魚，魚塘塘泥肥田 [強知能補欠缺] 1．比較生態(tài)工程的五大基本原理 物質循環(huán) 再生原理 物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復、分層分級利用 物種多樣 性原理 物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性 協(xié)調與平 衡原理 處理好生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡，需要考慮環(huán)境承載力 整體性 原理 工程建設時，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 系統(tǒng)學 和工程 學原理 系統(tǒng)的結構決定功能原理：生態(tài)工程通過改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結構達到功能改善的效果 系統(tǒng)整體性原理：系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)谋壤P系，順利完成能量、物質、信息等的轉換和流通，實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果 2.理清生態(tài)經濟、循環(huán)經濟、生態(tài)工程之間的關系 3．傳統(tǒng)經濟≠生態(tài)經濟 (1)傳統(tǒng)經濟 ①方式：大量使用化肥、農藥、機械的農業(yè)生產方式。 ②特點：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，經濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。 (2)生態(tài)經濟 ①模式和原則：遵循原料→產品→原料→產品的生產體系，實現(xiàn)了廢棄物資源化的循環(huán)經濟。 ②特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。 [練題點全過關] 1．(2019撫州模擬)傳統(tǒng)經濟模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球贈給我們的自然資本。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，經濟發(fā)展必須符合生態(tài)學規(guī)律，改變“人類能征服自然”的錯誤觀念，走生態(tài)經濟之路。2016年11月，南昌市政府提出不僅要解決交通擁堵問題，還要打造海綿城市。海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在適應環(huán)境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”。 (1)人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須走生態(tài)經濟之路，生態(tài)經濟所遵循的主要原則和實現(xiàn)的重要手段分別是__________和________________。 (2)建設海綿城市的一個通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池內不僅安裝了現(xiàn)代化的雨水凈化系統(tǒng)，還種植了許多水生植被輔助凈化，這些植物的引種需遵循________原理；建設海綿城市的目的之一是“擴大公共產品有效投資，提高新型城鎮(zhèn)化質量，促進人與自然和諧發(fā)展”，體現(xiàn)了________原理。 (3)在進行生態(tài)工程建設時，應當根據當?shù)氐膶嶋H條件、因地制宜地進行。如小流域存在的主要問題是__________，針對這種問題我國甘肅隴南地區(qū)總結出了“九子登科”的治理模式，而礦山廢棄地生態(tài)修復工程的關鍵是____________________和土壤微生物群落的重建。 解析：(1)生態(tài)經濟主要是通過實行“循環(huán)經濟”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(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。(2)引種植物時需考慮與當?shù)貧夂虻葪l件相適應，應遵循協(xié)調與平衡原理；促進經濟、社會、生態(tài)協(xié)調發(fā)展，應遵循整體性原理。(3)小流域存在的主要問題是水土流失比較嚴重；而礦山廢棄地生態(tài)修復工程的關鍵是植被恢復，以及為植被恢復所必需的土壤微生物群落的重建。 答案：(1)循環(huán)經濟　生態(tài)工程　(2)協(xié)調與平衡　整體性　(3)水土流失比較嚴重　植被恢復 2．(2019長沙模擬)回答下列與生態(tài)工程有關的問題： (1)與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程具有少消耗、多效益、______等特點。 (2)生態(tài)工程所遵循的基本原理有物質循環(huán)再生、協(xié)調與平衡、________、物種多樣性等原理。人畜糞便用于農作物的生產主要符合______________原理；連年種植單一品種造成病蟲害增加主要違反了______________原理。 (3)在濕地生態(tài)恢復工程中，應在濕地周圍建立緩沖帶，以盡量減少______________，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。 (4)“豬—沼—果”是我國一種常見的生態(tài)農業(yè)模式，以沼氣為紐帶，帶動畜牧業(yè)、林果業(yè)等相關農業(yè)產業(yè)共同發(fā)展。該生態(tài)農業(yè)中的所有生物共同組成了________(填“生態(tài)系統(tǒng)”“群落”或“種群”)；該生態(tài)農業(yè)模式能實現(xiàn)能量的________。 解析：(1)與傳統(tǒng)的工程相比，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)工程所遵循的基本原理有整體性原理、協(xié)調與平衡原理、物質循環(huán)再生原理和物種多樣性原理等。(3)在濕地生態(tài)恢復工程中，應在濕地周圍建立緩沖帶，以盡量減少人類的干擾，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C制恢復其生態(tài)功能。(4)群落是同一時間內聚集在一定區(qū)域中各種生物的集合。該生態(tài)農業(yè)模式實現(xiàn)了能量的多級利用，提高了能量的利用率。 答案：(1)可持續(xù)　(2)整體性　物質循環(huán)再生　物種多樣性　(3)人類的干擾　(4)群落　多級利用 二、生態(tài)工程的實例　 [試考題查欠缺] 1．(2019煙臺模擬)生態(tài)農業(yè)是建設社會主義新農村的重要內容之一。下面是兩種生態(tài)農業(yè)模式： 模式1：雞—豬—魚立體養(yǎng)殖模式：一畝魚池配6～8頭豬，100～120只雞，魚池中各種魚的比例大致為：花白鰱占20%，草魚占40%，鯉魚、鳙魚占40%，每畝投放魚苗4 500尾。每天從雞舍中收集新鮮的雞糞曬干，經初步發(fā)酵后混入一定量飼料喂豬，豬糞喂魚。 模式2：“四位一體”生態(tài)模式：以太陽能為動力，以沼氣為紐帶，將日光溫室、沼氣池、蔬菜種植和溫室養(yǎng)豬相結合的一種新的農業(yè)生產模式。 請分析回答有關問題： (1)在模式1中，必須注意某種魚的投入數(shù)量，不宜超過該魚在生態(tài)系統(tǒng)中的____________________，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的__________________原理。魚塘中不同魚類生活在不同水層，體現(xiàn)了生物群落在垂直結構上具有________的現(xiàn)象。 (2)模式2中，光能輸入生態(tài)系統(tǒng)的途徑是________________________，沼氣池中的產甲烷桿菌在生態(tài)系統(tǒng)中屬于____________(成分)。 (3)模式2中建立以沼氣為中心的“四位一體”生態(tài)工程主要遵循的生態(tài)工程原理是____________原理。 解析：(1)在一個生態(tài)系統(tǒng)中，某生物的數(shù)量不能超過其環(huán)境容納量。不同魚類生活的水層不同，體現(xiàn)了生物群落在垂直結構上具有分層現(xiàn)象。(2)光能通過生產者的光合作用進入生態(tài)系統(tǒng)；產甲烷桿菌為分解者。(3)“四位一體”模式主要遵循的生態(tài)工程原理是物質循環(huán)再生原理。 答案：(1)環(huán)境容納量　協(xié)調與平衡　分層　(2)通過生產者的光合作用　分解者　(3)物質循環(huán)再生 2．(2019溫州檢測)下面是我國南方嘗試的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖，它利用雛鴨旺盛的雜食性，吃掉稻田里的雜草和害蟲，利用鴨不間斷的活動產生渾水效果，刺激水稻生長，用作物養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨，用稻稈培育蘑菇、生產沼氣，豬糞、鴨糞、沼渣肥田，生產出無公害的大米與蛋肉類。請據圖回答下列問題： (1)從生態(tài)學角度分析，人們建立圖示農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是__________________________________。該系統(tǒng)中將植物秸稈、動物糞便等廢棄物合理地進行了應用，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的________________原理。 (2)該系統(tǒng)將多個生產系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機整合在一起，提高了系統(tǒng)生產力，這體現(xiàn)了生態(tài)工程中的______________________________________原理。生產的大米無公害的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將蘑菇房與蔬菜大棚相通，可提高蔬菜產量，試分析其增產原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 蘑菇房與蔬菜大棚相通，比單純種植蔬菜和單純培育蘑菇帶來的效益之和還要高，體現(xiàn)了生態(tài)工程中的__________________原理。 解析：(1)圖示農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過建立沼氣池，實現(xiàn)了廢物資源化和能量的多級利用，其遵循的是物質循環(huán)再生原理。(2)圖中生態(tài)農業(yè)施用的都是有機肥，減少了化肥和農藥的使用量，因此生產的大米無公害。(3)蘑菇為分解者，可將有機物分解為CO2等無機物，供蔬菜進行光合作用，提高蔬菜產量。 答案：(1)實現(xiàn)物質的循環(huán)再生和能量的多級利用　物質循環(huán)再生　(2)系統(tǒng)的結構決定功能　減少了化肥和農藥的使用量，減少了對水的污染　(3)蘑菇呼吸產生的CO2可以供蔬菜進行光合作用，使其光合作用增強　系統(tǒng)整體性 [強知能補欠缺] 1．判斷不同生態(tài)工程中的基本原理 (1)在六類生態(tài)工程實例中除“礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程”外，其余五大生態(tài)工程均涉及整體性原理。涉及自然、經濟和社會，指整個系統(tǒng)，如林業(yè)生態(tài)工程建設→整體性原理。 (2)除“礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復工程”及“農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程”外，均涉及協(xié)調與平衡原理。強調生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡，涉及環(huán)境承載力→協(xié)調與平衡原理。 (3)只有“農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程”涉及物質循環(huán)再生原理。強調物質循環(huán)、廢物利用、減輕環(huán)境污染→物質循環(huán)再生原理。 (4)只有“農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程”及“大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程”涉及物種多樣性原理。體現(xiàn)物種多，營養(yǎng)關系復雜→物種多樣性原理。 (5)只有“小流域綜合治理生態(tài)工程”及“礦區(qū)廢棄地生態(tài)恢復工程”涉及系統(tǒng)學和工程學原理。涉及結構、功能，分布式、集中式、環(huán)式→系統(tǒng)的結構決定功能原理。涉及系統(tǒng)組分的比例關系、總體功能大于各部分之和，指系統(tǒng)內部，如互利共生→系統(tǒng)整體性原理。 2．六大生態(tài)工程實例中的“關鍵點” 生態(tài)工程實例 關鍵點 農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程 核心是沼氣工程；優(yōu)點是開發(fā)可更新資源，減少環(huán)境污染 小流域綜合治理生態(tài)工程 “綜合”表現(xiàn)在同時考慮生態(tài)效益和經濟效益；不同氣候帶、不同自然條件和不同經濟發(fā)展水平的地區(qū)，各具特色 大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程 考慮樹種生態(tài)適應性問題，種植適宜品種；考慮樹種多樣性，保證防護林體系穩(wěn)定性 濕地生態(tài)恢復工程 主要措施：退耕還湖；主要困難：解決遷出湖區(qū)居民的生計問題 礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程 種植耐旱的灌木、草和樹；確定合理載牧量；改良表土 城市環(huán)境生態(tài)工程 解決大氣污染措施：禁止使用有鉛汽油；解決水污染措施：減少或禁止污水排放，進行污水凈化 3．設計實施生態(tài)工程堅持的原則 (1)肯定生態(tài)工程的作用，特別是對恢復和重建受損生態(tài)環(huán)境的重要作用。 (2)重視大自然固有的強大的生態(tài)恢復力量，不能誤認為只要有了生態(tài)工程，就可以走發(fā)達國家“先污染、破壞，后治理”的老路。 [練題點全過關] 1．(2019北京海淀區(qū)模擬)1985年前，某地農村作物秸稈都是當作燃料，而農戶和家畜的糞便等均作為肥料直接施入農田。后來逐步開始進行農村產業(yè)結構調整，下圖是2006年時當?shù)厣鷳B(tài)工程示意圖。據圖回答下列問題： (1)試分析1985年前生產形式的不利影響(至少舉兩個方面)_______________ _________________________。 (2)該生態(tài)工程的建設遵循了________________________等基本原理。建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是使生產者固定的能量___________________________________________。 (3)圖中的農作物在生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構中屬于________，蘑菇、蚯蚓及沼氣池中的微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的________，各種生物所利用的能量最終來源于________。 (4)在沼氣池中起重要作用(產甲烷)的微生物，其細胞結構與水稻細胞最主要的區(qū)別是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)利用植物秸稈中的原料生產的燃料乙醇，是一種“綠色能源”。應該利用微生物A所產生的________酶進行水解，使之轉化成發(fā)酵所需的葡萄糖。發(fā)酵階段常用的微生物B是______________，產生乙醇時的細胞呼吸類型是_______________________________________________________。 解析：(1)1985年前，某地農村作物秸稈都是當作燃料，而農戶和家畜的糞便等均作為肥料直接施入農田，這樣會造成環(huán)境污染，并且還有能量和物質資源的浪費、農業(yè)成本高等缺點。(2)該生態(tài)工程中遵循了物質循環(huán)再生原理，因為秸稈中的物質和能量，豬、雞糞便中的物質也被重新利用，從而實現(xiàn)了能量的多級利用，提高了能量的利用率。這樣該生態(tài)系統(tǒng)可以使生產者固定的能量流向對人類最有益的部分。(3)農作物是生產者，是第一營養(yǎng)級。蘑菇、蚯蚓及沼氣池中的微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的分解者。各種生物利用的能量最終都是來自光能，因為都是直接或間接利用的生產者中的能量，而生產者利用的是太陽能。(4)產生甲烷的微生物主要是產甲烷桿菌，屬于原核生物，而水稻細胞是真核細胞，所以它們最大的區(qū)別是產甲烷桿菌沒有核膜包被的細胞核。(5)植物秸稈主要是纖維素，微生物A能將秸稈水解為葡萄糖，所以微生物A能產生水解纖維素的纖維素酶。能將葡萄糖發(fā)酵成酒精的是酵母菌，利用的原理是酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳。 答案：(1)能源和物質資源的浪費、引起環(huán)境污染、農業(yè)成本高等　(2)物質的循環(huán)再生　流向對人類最有益的部分　(3)第一營養(yǎng)級　分解者　光能　(4)無核膜包被的細胞核(或無成形的細胞核)　(5)纖維素　酵母菌　無氧呼吸 2．在政府的大力支持下，部分村鎮(zhèn)的農民率先建起了以沼氣池為中心的生態(tài)工程。如圖是某同學繪制的一個庭院生態(tài)工程的示意圖，分析并回答下列問題： (1)該生態(tài)系統(tǒng)的“基石”是____________________。沼氣池中有產甲烷菌和不產甲烷菌等微生物，其生態(tài)學作用主要是作為________。 (2)構建這種以沼氣池為中心的生態(tài)模式所依據的最主要的生態(tài)學原理是______________________________。在沼氣發(fā)酵的過程中，有一種微生物有除臭作用，這種微生物是__________，它的除臭過程是_____________________________________。 解析：(1)生產者是生態(tài)系統(tǒng)的“基石”，該生態(tài)系統(tǒng)中黃瓜、番茄等蔬菜是生產者。沼氣池中的產甲烷菌和不產甲烷菌等微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。(2)該生態(tài)系統(tǒng)依據的主要原理是物質循環(huán)再生原理。沼氣發(fā)酵過程中的臭氣是氨氣，常利用硝化細菌的硝化作用除去氨氣。 答案：(1)黃瓜、番茄等蔬菜　分解者　(2)物質循環(huán)再生原理　硝化細菌　將氨氣轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽 1．如圖所示為我國南方某地比較常見的?；~塘農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。請分析下列說法正確的是(　　) A．在不考慮人工投入時，流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是全部桑植株有機物中所有的能量 B．蠶沙(蠶的糞便)中所含的能量屬于第二營養(yǎng)級所同化的能量 C．蠶繭的產量歸根結底要依靠桑葉在光合作用中所產生的有機物質 D．建立該生態(tài)系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)物質和能量的多級循環(huán)利用 解析：選C　流經生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產者固定的全部太陽能，但是這部分能量有一部分經呼吸作用散失，一部分儲存在植物有機物中，A錯誤。蠶沙(蠶的糞便)中所含的能量不屬于第二營養(yǎng)級所同化的能量，它是消化不了的食物殘渣，B錯誤。蠶以桑葉為食物，所以蠶繭的產量歸根結底要依靠桑葉在光合作用中所產生的有機物質，C正確。建立該生態(tài)系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)物質多級循環(huán)利用，能量是單向流動，逐級遞減的，D錯誤。 2．(2019哈爾濱第六中學高三考試)如圖為利用自然生態(tài)系統(tǒng)凈化污水的一種大面積、敞開式污水處理池塘(即氧化塘)。請據圖分析下列敘述錯誤的是(　　) A．圖中甲可以表示氧氣，乙可以表示二氧化碳、無機鹽等 B．由圖示看，氧化塘凈化污水的途徑有物理沉降和微生物的分解作用 C．氧化塘實現(xiàn)凈化污水的原理主要是利用細菌和藻類的分解作用來分解有機污染物 D．隨著距水面深度的不斷增加，不同水層微生物的呼吸作用類型變化順序可能是需氧型、兼性厭氧型、厭氧型 解析：選C　藻類屬于生產者，可以吸收二氧化碳和無機鹽，釋放氧氣，細菌屬于分解者，需要消耗氧氣，分解有機物可以產生二氧化碳和無機鹽，因此圖中甲可以表示氧氣，乙可以表示二氧化碳、無機鹽等；凈化污水的途徑有物理沉降和微生物的分解作用，其原理主要是利用細菌和藻類互利共生的關系來分解有機污染物；淺層的水中氧氣比較充足，適合需氧型微生物的生存，中層的水中氧氣比較稀少，適合兼性厭氧型微生物的生存，底層無氧適合厭氧型微生物生存。 3．(2019湖南師范大學附屬中學模擬)如圖是某地建立的人工生態(tài)系統(tǒng)示意圖。請據圖分析并回答下列問題： (1)建立該人工生態(tài)系統(tǒng)的基石是________________________________________。 (2)食用菌在該人工生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于________；沼氣池中的細菌的代謝類型屬于________型。 (3)建立人工生態(tài)系統(tǒng)，要選擇可持續(xù)發(fā)展理念。該理念追求的是________________________的持久而協(xié)調的發(fā)展。該人工生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高了____________________________。 解析：圖中是人工建立的生態(tài)系統(tǒng)，目的是實現(xiàn)能量的多級利用，提高能量的利用率，使能量最大限度的流向對人類最有益的部分。(1)建立該人工生態(tài)系統(tǒng)的基石是生產者，即圖中的果樹和牧草。(2)食用菌在該人工生態(tài)系統(tǒng)的成分中屬于分解者；沼氣池中缺少氧氣，且含有有機物，因此沼氣池中細菌的代謝類型屬于異養(yǎng)厭氧型。(3)建立人工生態(tài)系統(tǒng)，要選擇可持續(xù)發(fā)展理念，該理念追求的是自然、經濟、社會的持久而協(xié)調的發(fā)展。該人工生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高了能量的利用率。 答案：(1)果樹、牧草　(2)分解者　異養(yǎng)厭氧　(3)自然、經濟、社會　能量的利用率 4．如圖是江蘇某農村因地制宜建設的生態(tài)農業(yè)園示意圖，請據圖回答下列問題： (1)池塘養(yǎng)魚時，通常采用多魚種混合放養(yǎng)模式(上層為食浮游生物的鳙魚，中層為食草的草魚，下層為雜食性的鯽魚等)。從群落結構分析，這種養(yǎng)殖模式的優(yōu)點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)防治果樹蟲害時，常利用性引誘劑來誘捕害蟲或干擾其交配，從而降低害蟲種群密度。這屬于生態(tài)系統(tǒng)中的________信息傳遞在農業(yè)生產中的應用。 (3)流入該生態(tài)農業(yè)園的總能量有____________________和人工輸入的能量，人工輸入的能量有________________________________________________________________________ ________________________(至少2項)等。該生態(tài)農業(yè)園增加了“蠅蛆養(yǎng)殖、食用菌種植”等項目，其意義是______________________________________________。 (4)根據圖示，用箭頭表示生態(tài)系統(tǒng)三類生物成分之間的能量流動關系。 解析：(1)池塘養(yǎng)魚時，通常采用多魚種混合放養(yǎng)模式，這種養(yǎng)殖模式充分利用了生態(tài)系統(tǒng)的空間和食物資源，緩解了生物間的競爭。(2)防治果樹蟲害時，常利用性引誘劑來誘捕害蟲或干擾其交配，從而降低害蟲種群密度，其中性引誘劑的使用屬于生態(tài)系統(tǒng)中的化學信息傳遞在農業(yè)生產中的應用。(3)流入該生態(tài)農業(yè)園的總能量是稻麥蔬菜、草莓、梨等生產者固定的太陽能和人工輸入的能量；人工輸入的能量有種子、幼苗、雞苗、鴨苗、牛犢、電力、石油等。該生態(tài)農業(yè)園增加了“蠅蛆養(yǎng)殖、食用菌種植”等項目，實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)物質和能量的多級利用，減少了環(huán)境污染。(4)生產者的能量可以流向消費者和分解者，消費者的能量可以流向分解者，圖中分解者的能量還可以流向消費者(如蠅蛆養(yǎng)殖→雞鴨養(yǎng)殖)。 答案：(1)充分利用了生態(tài)系統(tǒng)的空間和食物資源　(2)化學　(3)稻麥蔬菜、草莓、梨等生產者固定的太陽能　種子、幼苗、雞苗、鴨苗、牛犢、電力、石油(至少2項)　實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)物質和能量的多級利用、減少了環(huán)境污染 (4)如圖所示 5．(2019保定模擬)英國的一位生態(tài)學家曾指出，生態(tài)農業(yè)必須具備以下條件：①它必須是一個自我維持系統(tǒng)，一切副產品都要再循環(huán)，盡量減少損失，提倡使用固氮植物、作物輪作以及正確處理和使用農家肥料等方法來保持土壤肥力。②它必須實行多種經營，種植業(yè)用地與畜牧業(yè)用地的比例要恰當，這樣才能使系統(tǒng)自我維持，并增加農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產出最大的生物量。請回答下列問題： (1)上述條件①強調的是生態(tài)農業(yè)應遵循______________原理，這是借鑒了____________模式，這種模式的突出特點是__________________________。 (2)上述條件②強調的是________原理和______________原理，這有利于________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)生態(tài)農業(yè)設計是生態(tài)農業(yè)建設實施的前提和依據。某研究性課題小組在調查分析當?shù)剞r業(yè)生產實際情況的基礎上，設計了一個良性循環(huán)的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。假如你是該小組的成員，你認為這個設計應包括哪些方面的內容？_________________________________________。 解析：(1)條件①通過農家肥料等改善土壤結構，培育土壤微生物，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用，體現(xiàn)了物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。(2)條件②中“多種經營”等體現(xiàn)了生態(tài)工程中的物種多樣性原理，“種植業(yè)用地與畜牧業(yè)用地的比例要恰當”等體現(xiàn)了系統(tǒng)的結構決定功能原理。(3)生態(tài)農業(yè)的設計要考慮合理巧接食物鏈、物質的循環(huán)再生和能量的多級利用、增強生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等方面。 答案：(1)物質循環(huán)再生　無廢棄物農業(yè)　物質循環(huán)利用，無廢棄物，無環(huán)境污染　(2)物種多樣性　系統(tǒng)的結構決定功能　維持系統(tǒng)較高的抵抗力穩(wěn)定性，優(yōu)化結構，完善功能，增加生物量的產出　(3)①研究設計合理的食物鏈組成或合理巧接食物鏈；②實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中能量的多級利用；③實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)再生或實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展或實現(xiàn)“原料→產品→原料→產品”的無廢棄物生產模式；④設計合理的生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構或物質循環(huán)和能量流動，提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性；⑤提高整個系統(tǒng)的總體功能和綜合效益；⑥繪制出生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖；⑦寫出設計報告(合理即可) 6．污水處理廠的污泥富含有機質和無機成分，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。生物質炭是由作物廢棄秸稈等炭化而成。將污泥、含7%生物質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，結果見下表。 測定項目 紅壤 紅壤＋污泥 紅壤＋含7%生物質炭的污泥 土壤PAHs含量(μg/kg) 527 1 079 765 黑麥草葉綠素含量(mg/g) 2.0 2.1 2.3 黑麥草每盆干重(g) 1.7 2.3 2.7 黑麥草PAHs含量(μg/kg) 401 651 428 (1)生物質炭孔隙結構發(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，施用含生物質炭的污泥____________________________，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________，但生物質炭的輸入____________________，從而降低PAHs污染的風險。由此可見，生物質炭有望用作污泥改良劑，促進污泥的推廣應用。污泥的應用符合生態(tài)工程的______________原理。 解析：(1)土壤的通氣狀況改善，細胞有氧呼吸增強，合成更多的ATP，為根吸收礦質元素提供大量的能量。(2)由表可知，施用含7%生物質炭的污泥的黑麥草葉綠素含量增加，從而使黑麥草的光合作用增強，促進黑麥草生長。污泥的施用使土壤和黑麥草的PAHs含量都增加，但生物質炭可以吸附PAHs，從而降低PAHs污染的風險。 答案：(1)有氧呼吸　ATP　(2)能增加黑麥草的葉綠素含量，使光合作用增強　升高　能吸附PAHs　物質循環(huán)再生 7．(2019石家莊模擬)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)鴨等獲得良好的經濟效益。下面是利用人工濕地凈化生活污水的原理簡圖。請據圖回答問題： (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________________________。 (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)用恰當?shù)募^和文字完成該人工濕地的碳循環(huán)圖解。 解析：(1)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。(2)不同的生物生活在不同的層次，體現(xiàn)了群落的垂直結構。人工濕地的建立需要考慮引進合適的生物類群，以促進污水的處理，體現(xiàn)了物質循環(huán)再生原理、協(xié)調與平衡原理。(3)人工濕地中的細菌、真菌等微生物分解污水中的有機物產生了大量的氮、磷和CO2，被人工濕地中的蘆葦、藻類等植物吸收，使其迅速生長。(4)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。(5)各類生物的呼吸作用均可以把有機物分解為CO2。分解者可以利用的有機物包括植物的殘枝落葉、動物的遺體、排泄物和生活污水中的有機物。 答案：(1)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　(2)垂直　物質循環(huán)再生原理、協(xié)調與平衡原理　(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、磷等礦質養(yǎng)料和光合作用所需的CO2　(4)向水體中適當通入空氣 (5)如圖所示 8．綠色城市的重要標志之一是實現(xiàn)垃圾的“減量化、資源化和無害化”。如圖是垃圾資源化、無害化處理的一種方案： (1)列出該生態(tài)系統(tǒng)中三種分解者的名稱_______________________。 (2)從資源與環(huán)境的角度來看，④⑤途徑優(yōu)于③途徑的主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)進行⑦過程的甲烷桿菌與酵母菌在細胞結構上的主要區(qū)別是_______________。 (4)每一位市民都應該積極參與①②過程，具體的做法是 ________________________________________________________________________。 (5)該生態(tài)工程突出體現(xiàn)了______________________________________原理。 解析：(1)分解者是以分解有機物質為生的異養(yǎng)微生物或動物。由圖示可知，該生態(tài)系統(tǒng)中的三種分解者是蚯蚓、蒼蠅、進行發(fā)酵的細菌或真菌。(2)④⑤途徑運用生態(tài)學原理可充分地利用垃圾中的有機物質，實現(xiàn)了物質的多級利用，減少了環(huán)境污染，明顯優(yōu)于③途徑的燃燒。(3)甲烷桿菌為原核生物，而酵母菌為真核生物，兩者的主要區(qū)別是甲烷桿菌無核膜包被的細胞核。(4)每一位市民都應該積極參與①②過程，將生活垃圾分類放置，以實現(xiàn)能量和物質的多級利用。(5)從圖示可看出該生態(tài)工程突出體現(xiàn)了物質循環(huán)再生原理。 答案：(1)蚯蚓、蒼蠅、細菌或真菌(微生物)　(2)④⑤途徑可以充分地利用垃圾中的有機物質，實現(xiàn)了物質的多級利用，減少了環(huán)境污染　(3)甲烷桿菌無核膜包被的細胞核 (4)將生活垃圾分類放置　(5)物質循環(huán)再生 9．池塘養(yǎng)殖普遍存在由于餌料、魚類排泄物、換水不及時等引起的水體污染現(xiàn)象，研究者設計了一種循環(huán)水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)(如圖)。請回答下列問題： (1)與自然池塘相比，人工養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)恢復力穩(wěn)定性______________。人工養(yǎng)殖池塘水體的N、P含量容易升高，會引起水體的富營養(yǎng)化；藻類等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水體的溶氧量下降，造成魚類等死亡，進一步破壞了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)，這種調節(jié)方式稱為__________。 (2)與傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘相比，該養(yǎng)殖系統(tǒng)增加的生態(tài)工程設施有____________________?？梢酝ㄟ^在這些設施內栽植水生植物、放養(yǎng)濾食動物等措施，起到對水體的__________，有效減少水體中的N、P等含量。 (3)該養(yǎng)殖系統(tǒng)設計為前一池塘上層水流入后一池塘底部，實現(xiàn)水層交換，其目的有____________________________、______________________________。 (4)該養(yǎng)殖系統(tǒng)中串聯(lián)的池塘不宜過多，因為____________________。 (5)保持池塘水體中適當?shù)腘、P含量是必要的，該養(yǎng)殖系統(tǒng)可以通過__________________、______________________進行調控。 答案：(1)較高　正反饋　(2)生態(tài)塘和潛流濕地　凈化作用　(3)增加水中的溶氧量　提高餌料的利用率　(4)后面池塘水體中的N和P含量(濃度)越來越高　(5)補水和排水　水泵控制水的流量(循環(huán)頻次) 10．請回答下列與基因工程、胚胎工程、生態(tài)工程有關的生物學問題： (1)基因工程技術中獲得目的基因后，利用PCR技術將該基因擴增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成________。培育抗病轉基因植物時，使用最多的抗病基因是________基因和病毒復制酶基因。 (2)在胚胎工程中，早期胚胎發(fā)育到____________階段即可移植到代孕母體子宮中，移植后的胚胎能在受體子宮內存活的生理基礎是____________________________________。 (3)與傳統(tǒng)方法生成的抗體相比，單克隆抗體具有很多優(yōu)點。在癌癥治療時，把抗癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學藥物或__________________相結合，制成“生物導彈”，借助單克隆抗體的______________作用，將藥物帶到癌細胞位置，將其在原位殺死。單克隆抗體的制備過程應用了__________________技術。 (4)我國西北一些地區(qū)年降雨量較少，適宜種灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使許多地方的楊樹長成半死不活狀，結果防護林成為殘敗的“灰色長城”。其失敗的原因主要是違背了______________原理。 解析：(1)基因工程技術中利用PCR技術對目的基因進行擴增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物，培育抗病轉基因植物時，使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒復制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段即可移植到代孕母體子宮中，移植后的胚胎能在受體子宮內存活的生理基礎是受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應。(3)在癌癥治療時，把抗癌細胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學藥物或細胞毒素相結合，制成“生物導彈”，借助單克隆抗體的導向作用，將藥物帶到癌細胞位置，將其在原位殺死。單克隆抗體的制備過程應用了動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng)技術。(4)我國西北一些地區(qū)年降雨量較少，適宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使許多地方的楊樹長成半死不活狀，結果防護林成為殘敗的“灰色長城”，其失敗的原因主要是違背了協(xié)調與平衡原理。 答案：(1)引物　病毒外殼蛋白　(2)桑椹胚或囊胚　受體對移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應　(3)細胞毒素　導向　動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng)　(4)協(xié)調與平衡