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2022版高考生物一轮复习 第4讲 生态工程教案 苏教版选修3

2022版高考生物一轮复习 第4讲 生态工程教案 苏教版选修3

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第4讲　生态工程

1.简述生态工程的原理(Ⅱ)
2.生态工程的实例(Ⅰ)
1.物种多样性原理、系统学与工程学原理(生命观念)
2.建立社会—经济—自然复合系统等(科学思维)
3.实施生态工程、减少污染、节约能源，保护生态环境等(社会责任)
考点一　生态工程的基本原理

1．生态工程的概念
(1)原理和方法：生态学、系统学等学科。
(2)途径：通过系统设计、调控和技术组装。
(3)目标：修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，并提高生态系统的生产力，达到经济效益、生态效益和社会效益同步发展的工程体系。
(4)特点：是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系。
2．生态工程的基本原理
(1)物质循环再生原理
①核心：生态学中的物质循环原理。
②含义：物质不断地在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，实现物质的分层、分级利用。
(2)物种多样性原理
①核心：生态学中物种多样性与生态系统稳定性关系的原理。
②含义：物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。
(3)协调与平衡原理
①核心：生态学中生物与环境相适应的原理。
②含义：维持生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。如果超过环境承载力，就会引起系统的失衡和破坏。
(4)整体性原理
①核心：生态学、系统学和经济学相统一的原理。
②含义：生态工程是一个社会——经济——自然复合系统，只有统一协调各种关系，才能保障系统的平衡与稳定。
(5)系统学与工程学原理
①核心：系统学原理的核心是系统学中系统结构决定功能的原理，工程学原理的核心是系统整体性原理。
②含义：进行生态工程的设计时，要充分考虑人工生态系统内部不同成分之间的结构，通过优化这种结构，达到改善系统功能的目的。

1．1998年长江洪水泛滥的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
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提示：传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价
2．如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
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提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费

1．单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害。此材料依据的生态学原理是什么？并说明理由。
提示：物种多样性原理。单一的人工林生物多样性低，物种数目少，营养级简单，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，容易遭受害虫危害，因此体现了物种多样性原理。

2．据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好，你是否支持这一观点？并说明理由。
提示：否。食物链越长，营养级越多，则能量损耗越多，对能量的利用率越低，不符合生态工程建设的目的。

3．整体性原理的理论基础是社会—经济—自然系统复合体，尝试画出三者之间的关系模型并表述该原理的重要意义。
提示：如图：

意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

考查生态工程的原理及应用
1．如图是某同学绘制的我国北方地区一种“四位一体”的生态家园示意图，其中沼气池、猪舍、厕所和日光温室等保持了合理的结构和比例。下列说法正确的是(　　)

A．在农村发展沼气只是提高了经济效益
B．该生态家园充分体现了物质循环再生原理
C．保持生物比例合理遵循整体性原理
D．能量可随着沼气的使用而流入生物体内
B　[沼气工程实现了物质的多级循环利用，提高了经济、社会和生态效益，A错误；保持生物比例合理遵循系统整体性原理，C错误；沼气中的能量被人作为热能等利用，并没有随着有机物流入人体内，D错误。]
2．(2020·广西省河池市高三期末)垃圾分类无疑是最近最热的话题之一，我国有多个城市将垃圾分类纳入法制框架。城市是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的人工生态系统，对城市环境的治理要把整个城市作为一个巨大的生态系统来考虑，即用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。回答下列问题：
(1)一般来说，生态工程的主要任务是对__________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则是________________________________。
(2)城市过度的人工碳排放，会破坏生态系统的碳平衡，导致大气中的CO2浓度偏高，从而形成________效应。科研人员通过研制和开发新能源替代煤能源，突出的优点是___________________。
(3)建设“海绵城市”(在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”)的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循________原理，建设“海绵城市”的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了____________原理。
(4)城市中的垃圾经过降解可减少对环境的污染，能降解垃圾的微生物属于生态系统的________(成分)。根据生态工程方面的内容，请你列举出一种实现城市垃圾的处理办法：__________________。
[解析]　(1)一般来说，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则是循环经济。(2)城市过度的人工碳排放，会破坏生态系统的碳平衡，导致大气中的CO2浓度偏高，从而形成温室效应。科研人员通过研制和开发新能源替代煤能源，突出的优点是减少了污染。(3)建设“海绵城市”的过程中，种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循协调与平衡原理。建设“海绵城市”的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，这体现了整体性原理。(4)能降解垃圾的微生物属于生态系统的分解者，城市中的垃圾经过降解可减少对环境的污染。实现城市垃圾的处理办法很多，比如改露天放置为掩埋处理，地表种植植物；燃烧发电等。(答出一点即可)
[答案]　(1)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)　循环经济　(2)温室　减少了污染　(3)协调与平衡　整体性　(4)分解者　改露天放置为掩埋处理，地表种植植物；燃烧发电等
考点二　生态工程的实例

1．我国的生态工程建设
(1)目的：不仅要保护环境和资源，更迫切的是要以有限的资源为基础，生产出更多的产品满足人口增长与社会发展的需要。
(2)研究对象：不仅是自然或人为构造的生态工程，更多是社会—经济—自然的复合生态系统。
2．我国生态工程建设的实例
(1)治污生态工程
①内容：包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。
②涉及方面：固体、液体和有机废弃物的处理，生物肥料的研制、湖区污染的治理、塑料的再生利用等。
③实例：“人工湿地”生态工程：人为建设的利用湿地净化污水的生态工程。
(2)生态恢复工程
①概念：对于受到不同程度干扰或破坏的生态系统的保护、修复和改善。
②首要步骤(第一步)：恢复植被。
③实例：
a．矿山废弃地生态恢复工程：在植被恢复的过程中，要注意选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树种和先锋树种。
b．林业生态建设：
ⅰ.目标：维护环境与发展经济。
ⅱ.基础：优化土地利用。
ⅲ.依据：发挥水土资源和生物资源的生产潜力。
c．西部的生态治理：西部环境恶化的实质是水土流失。
(3)生态农业工程
①依据：生态学理论。
②前提：环境与经济的协调发展。
③特点：多层次、多功能的农业生产。
④目的：促进物质在系统内的循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。
⑤指导思想：保持系统内生态平衡。
⑥实例：留民营村生态农业。

生态工程设计的常用方法——食物链(网)的“相接”与“加环”
(1)生态工程设计的常用方法之一是食物链(网)的“相接”。 例如，在稻田养鱼的农业生态工程中，鱼与稻原属于不同生态系统的食物链(网)，但在人为调控下，将一些草食性鱼、滤食性鱼和杂食性鱼(如草鱼、鲢鱼和罗非鱼等)的鱼苗放养在稻田中，使稻田生态系统的结构有所改变，物质循环和能量流动更为合理。
(2)生态工程设计的常用方法之二是食物链(网)的“加环”。“加环”可为未被利用的能量部分找到出路。例如，用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇等，其残余物用来培养食用菌，栽培食用菌后的残余物再用来养殖蛆蛹，蛆蛹粪再作为优良有机肥还田等。

1．“三北”防护林工程建设中应考虑哪些问题？(至少答出两点)
提示：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性保证防护林体系的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同策略。

2．由于居民大量向鱼塘中排放生活污水，使得水体富营养化，科研人员使用了浮床生态工艺法来净化污水，分析该做法的优点。
提示：浮床上栽培的植物可以吸收利用水中的N、P元素，降低水体的富营养化；浮床可以遮挡光照，使得水体中的藻类不能进行光合作用，抑制其繁殖从而避免水华的发生。

考查生态工程的实例分析
1．设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图。据图判断下列说法错误的是(　　)

A．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
B．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用
C．图中的箭头可表示物质循环和能量流动
D．该生态工程的运转离不开人的管理
C　[用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇、残渣来培育食用菌和蛆蛹实现了废弃物的资源化，实现了物质的多级循环利用，生态工程的正常运转离不开人的管理，将蛆蛹粪便还田，运用了物质循环再生原理，但是能量是不能循环利用的。]
2．如图为长沙郊区某农村生态农业系统的结构模式图，请回答下列问题：

(1)该生态农业系统实施了以________为中心的物质多级循环利用工程。
(2)在这个案例中，秸秆的多级利用充分体现了生态工程的________原理，在一定限度上减轻了燃烧秸秆造成的________效应。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物分解葡萄糖的过程中________(填“需要”或“不需要”)氧气。
(4)沼气液可以通入养鱼池，用于_____________________，沼液和沼渣还可作为________________。
(5)在农业生产上蘑菇房与蔬菜大棚相通可以提高蔬菜产量。试分析增产原因是________________________________________________________________
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________________________________________________________________。
[解析]　(1)实施沼气工程是生态农业系统的中心工程，在多个生产和生活环节产生的废物被充分利用。(2)秸秆的多级利用充分体现了生态工程的物质循环再生原理，实现了物质的循环利用。若秸秆直接燃烧，会释放大量CO2，导致温室效应，所以秸秆的多级利用减少了温室效应。(3)B为乳酸发酵，发酵装置应为无氧环境。(4)沼气液里面含有较全面的养分和丰富的有机质，可促进浮游生物生长，是养鱼池极好的饵料。(5)蘑菇在该生态系统中的成分属于分解者，通过蘑菇分解有机物，放出二氧化碳，提高了大棚中CO2浓度，为蔬菜的光合作用提供原料，并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产。
[答案]　(1)沼气池　(2)物质循环再生　温室　(3)不需要　(4)促进浮游生物生长，增加鱼的饵料　优良的作物肥料　(5)蘑菇细胞呼吸放出的二氧化碳可以促进蔬菜的光合作用并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产
真题体验| 感悟高考　淬炼考能
1．(2020·江苏高考)蚯蚓分解处理技术可实现固体废物的减量化和资源化。如图为某农业生态系统的示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．该生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者
B．该生态工程设计突出体现了物质循环再生的原理
C．农作物、果树等植物获取的物质和能量主要来自有机肥
D．影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度、光照等
B　[该农业生态系统中的蚯蚓、腐生微生物等属于分解者，一些寄生的细菌属于消费者，硝化细菌等自养型微生物属于生产者，A选项错误；该生态工程设计突出了对畜禽粪便、生活垃圾、蚓粪、残渣等的处理与利用，充分体现了物质循环再生的原理，B选项正确；土壤中的分解者将有机肥分解，可以为农作物、果树等植物的生长提供二氧化碳和无机盐，但农作物、果树等植物获取的能量主要来自光能，C选项错误；蚯蚓的分解作用是其代谢活动的一部分，而蚯蚓维持正常的代谢活动需要适宜的温度和水分等条件，所以其分解处理效率受温度、含水量等影响，D选项错误。]
2．(2019·江苏高考)如图为一富营养化河流生态修复工程的示意图，下列叙述不正确的是(　　)

A．曝气可增加厌氧微生物降解有机污染物的能力
B．吸附基质增加了微生物附着的表面积，提高了净化效果
C．植物浮床有吸收水体氮、磷的能力，可减少富营养化
D．增加水体透明度，恢复水草生长是该修复工程的目标之一
A　[结合图形分析，曝气孔通入的是空气，空气中的氧气会降低厌氧微生物的分解能力，A错误；图中吸附基质由多个碎块堆叠而成，会增加微生物附着的表面积，增大微生物的附着量，从而提高对河水的净化能力，B正确；植物能够利用水体中的含氮、磷的无机盐进行生长，从而降低了水体的富营养化，C正确；该修复工程通过微生物对河水中有机物的降解功能、植物对无机盐的吸收功能，降低了水体的富营养化，防止了浮游藻类的生长，从而增加了水体的透明度，有利于水中的水草等进行光合作用，D正确。]
3．(2016·浙江自选)某农户建立了小型的“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统。请回答：
(1)这一系统属于人工干预下的________生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和________，在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑________的投入。
(2)在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于________的生态工程。
A．生物多样性保护和持续利用
B．节水和废水处理与利用
C．山区小流域综合治理与开发
D．洁净及可再生能源系统组合利用
[解析]　(1)该小型人工系统属于庭院生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和分解者，在分析该系统的经济效益时，需要综合考虑这三者的投入和产出及劳动者的投入。(2)该生态系统中。利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程。
[答案]　(1)庭院　分解者　劳动者　(2)D