1、高中生物苏教版选修3教学案第四章 第一节 生态工程及其原理含答案2019-2020年高中生物苏教版选修3教学案：第四章 第一节 生态工程及其原理(含答案)1.生态工程是达到经济效益、生态效益和社会效益同步发展的工程体系。2生态工程体系具有少消耗、高效益和可持续的特点。3物质循环再生原理的核心是生态学中的物质循环原理。4物种多样性原理的核心是生态学中物种多样性与生态系统稳定性关系的原理。5协调与平衡原理的核心是生态学中生物与环境相适应的原理。生态工程的概念1全球环境危机举例(1)自然资源被严重破坏。(2)环境遭受严重污染。(3)能源短缺日趋严重。2生态工程的概念涉及学科生态学和系统学等技术手段系
2、统设计、调控和技术组装任务修复或重建已破坏的生态环境，改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力目的达到经济效益、生态效益和社会效益同步发展特点少消耗、高效益、可持续3.生态工程的意义(1)生态工程可以改变传统粗放的经济模式，使一个系统产生的废弃物，成为另一个系统的原料，实现废物的再利用，减少环境污染。(2)生态工程建设是实现可持续发展的重要手段之一。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)内容：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。(3)特点：每一个环节既是给予者，又是接纳者，循环周而复始。(4)意义：使废物资源化
3、，为物质生产和再生提供更多机会。(5)实例：农作物秸秆的多级利用。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)内容：物种多样性程度较高的生态系统抵抗力稳定性也较高。(3)实例：天然林与人工林抵抗力稳定性的差异。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)内容：通过生态系统的自我调节和反馈机制，生物之间以及生物与环境之间的协调与平衡可以维持环境承载力的稳定。(3)实例：生物氧化塘。4整体性原理(1)核心：是生态学、系统学和经济学相统一的原理。(2)内容：在设计生态工程时，应充分考虑社会体系、经济体系和自然体系之间的关系和影响。(3)实例：农
4、林牧副渔一体化生态工程。5.系统学和工程学原理(1)核心(2)内容：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。协调系统内各部分的关系、比例，实现物质、能量、信息等的转换和流通，使整体功能大于各部分功能之和。1举例说出农作物秸秆多级利用的途径。提示：2建设稻田养鱼的农业生态工程依据的原理有哪些？提示：物质循环再生原理和物种多样性原理。3阅读教材P102“生物氧化塘是如何净化污水的”，思考：(1)生物氧化塘是一个生态系统吗？生产者、消费者和分解者分别是什么？提示：是一个生态系统。生产者是藻类，消费者是钟虫类、轮虫类和甲壳类等浮游动物，分解者为各种腐生菌。
5、(2)好氧菌降解污水有机物所需氧气的来源是什么？提示：一是污水溶解空气中的氧，另一方面是藻类光合作用产生的氧。1生态工程所遵循的基本原理项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响“无废弃物农业”物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性“三北防护林”建设中的单纯林问题；珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题整体性原理社会经济自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原
6、理系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改变和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体功能大于各部分之和保持很高的系统生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系特别提醒整体性原理系统整体性原理整体性原理是指人类处在一个社会、经济、自然复合而成的巨大系统中。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。系统整体性原理属于系统学和工程学原理之一。系统整体性是指系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质和信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果。2生态农业常见类型(1)桑基鱼塘模式：人工建立的高产稳产的农业生态系
7、统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如下图所示：(2)沼气农田立体养殖模式：该生态系统利用农作物发展养殖业，利用废弃物实现物质的循环，保证能量的多级利用，如下图所示：特别提醒(1)无废弃物农业属于传统农业，优点是追求物质循环利用，没有废弃物，很少对环境和资源造成破坏；但生产效率低。石油农业是指化肥、农药和机械大量使用对环境资源造成破坏，结果是生产效率提高。(2)生产实践中，要遵循客观规律，发挥传统农业和石油农业的优点，使两者有机结合起来。 对生态工程的概念、目的、特点的理解例1下列关于生态工程的叙述，不正确的是()A当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，
8、生态工程应运而生B生态工程能够减少环境污染C生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品D生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一精讲精析本题考查对生态工程概念的理解，A选项为生态工程产生的背景，B、D选项为生态工程的意义，C项描述的做法会破坏环境和浪费资源，不是可持续发展，明显错误。答案C理解生态经济的概念应把握以下几个方面：(1)原则：循环经济原理。(2)做法：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料。(3)实现废弃物的资源化。1在生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据下图分析不符合生态工程原理的叙述是()A物质经过多级利用，实现了良性循环B
9、每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益C由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低D由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染解析：选C图中食物链延长，使废料经过多级利用，让更多的能量转换为人类能够利用的成分，提高了系统总能量的利用效率。以典型的生态农业模式图为素材，综合考查生态工程的基本原理例2新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析下图回答问题：(1)该生态工程所遵循的基本原理_(至少写2种)。(2)该生态系统的能量流
10、动从_开始，图中属于消费者的生物有_。(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，其主要原因是_。(4)该生态系统为何能提高经济效益？_。(5)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该生态系统提出你的一条合理化建议。_。精讲精析(1)生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理及系统学和工程学原理。该生态工程依据的是物质循环再生原理、物种多样性原理和协调与平衡原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，因而该生态系统能量流动是从桑、油菜等生产者固定的太阳能开始的。消费者是蚕、禽、畜。(3)由图可知，该生态系统实现了废物再利用及无害化处理，
11、因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。(5)该生态系统中，蚕沙碎屑未被利用，可利用蚕沙碎屑养鱼，鱼塘的塘泥还可用作肥料。答案(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)桑、油菜等生产者固定的太阳能蚕、禽、畜(3)粪便等“废弃物”被及时利用(4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)(5)蚕沙碎屑用来养鱼；鱼塘塘泥用来肥田任何一个生态工程往往同时遵循多种生态工程原理，解题时应注意从中区分哪种是最主要的。2在“三北”防护林工程建设中注意了以下两个问题：
12、考虑到树种的生态适应性问题；考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的哪些原理()A系统学原理和物种多样性原理B协调与平衡原理和物种多样性原理C整体性原理和物种多样性原理D物种多样性原理与整体性原理解析：选B“三北防护林工程”中考虑到树种的生态适应性问题是“避免系统的失衡和破坏”，考虑到树种多样性问题是为了“提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力”。 课堂回扣练习1下列关于生态工程的叙述中，错误的是()A生态工程是生态学与系统工程学的结合B生态工程追求经济与生态的双赢C生态工程是无消耗、多效益的工程D生态工程能促进人类社会和自然环境的和谐发展解析：选C生态工程是生态学与系统工程学相结合，追
13、求经济与生态的双赢，促进人类社会和自然环境的和谐发展，是低消耗、多效益的工程。2当前，我国农业的发展已由科技含量较低的传统农业向现代农业转变。现代农业虽然产量大大提高，但由于大量施用化肥、农药，造成了严重的环境污染，因此我国政府正大力推广经济效益、社会效益和生态效益相统一的生态农业。下列关于生态农业的叙述不正确的是()A生态农业系统中食物链和营养级越多，在能量流动中消耗的能量越少B生态农业系统的抵抗力稳定性比现代农业高C生态农业系统设计的指导原则是实现生态系统的能量和物质的多级利用D生态农业系统属于人工生态系统，人的作用非常突出解析：选A能量的多级利用并不是食物链越长越好，还要考虑能量在传递过
14、程中的生物呼吸所消耗的能量；生态农业实现了废物资源化，提高了能量的利用率。3我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力，这种模式主要应用的生态工程遵循的原理是()A系统学和工程学原理 B整体性原理C物种多样性原理 D物质循环再生原理解析：选A桑基鱼塘模式，就是把很多单个生产系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个高效生态系统，大大提高了系统的生产力，该模式的建立主要遵循了系统学和工程学原理。4在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧
15、柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是()A系统整体性原理 B整体性原理C系统的结构决定功能原理 D以上都不是解析：选B从本题中可以看出在生态恢复的过程中不但要考虑生态效益，还要考虑经济、社会效益，应属于整体性原理。5自开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物等共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群体。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。(1)此项生态工程依据的生态学原理有_、_、_、_和_。(2)生态工程的调控机制是_，主要利用的能源是_。(3)一些发达国家
16、的生态工程建设主要依据生态系统的_，达到了以_为主，_为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，_仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能。(4)生态工程的主要目的在于_。解析：生态工程的建设一是要遵循生态学原理，另外还要注意对于人与自然和谐发展的调控。目前我国的生态工程和西方国家的生态工程建设所处的阶段不同，因而追求的目标也不尽相同，但总之都是为了使生物和环境之间变得高度和谐。答案：(1)物质循环再生原理协调与平衡原理整体性原理系统学和工程学原理物种多样性原理(2)人为辅助下的自我调节太阳能(3)自我调节理论回归自然人为调控人为调控(4)建造和调控人工生态系统，使生
17、物与环境之间变得高度和谐课下综合检测一、选择题1下列实例不属于人类活动影响的是()A环境污染 B自然资源破坏C能源短缺 D火山爆发解析：选D火山爆发是自然现象。2设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是()A充分利用自然界的物质和能量B追求经济效益的最大化C尽量减少有害生物的种类D提高沼气池的转化效率解析：选A设计良性循环的农业生态系统时，应充分利用自然界的物质和能量，在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展。3对生态工程的理解，不准确的是()A所依据的原理和方法来自于生态学和系统学等B修复或重建已破坏的生态环境是其目的之一C
18、该工程可实现废物的再利用D该工程的范围只能是人为参与调控的一个群落答案：D4关于物质循环再生原理，理解不准确的是()A其核心是生态学中的物质循环原理B目的是实现物质的分层、分级利用C应用该原理可为物质生产和再生提供更多机会D应用该原理可实现能量的循环利用解析：选D能量不能够被循环利用。5在生态工程建设中，对已受到严重干扰的森林进行保护，而不是重建为人工林，所依据的主要原理是()A物质循环再生原理B物种多样性原理C协调与平衡原理D整体性原理答案：B6下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是()解析：选DA是集中式，B、C是环式，D是分布式。分布式的可靠性比集中式和环式要高，即分布式能更好地体现
19、通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。7下列叙述错误的是()A生物氧化塘净化污水利用的是协调与平衡原理B生物与环境相适应的原理是协调与平衡原理的核心C生物氧化塘中的“藻”和“菌”构成了一个共生系统D氧化塘中的废物不能被利用答案：D8对系统学与工程学原理的理解不正确的是()A系统结构决定功能是系统学原理的核心B整体大于部分之和是工程学原理的核心C利用该原理可优化结构，改善系统的功能D该原理的应用实例是农林牧副渔一体化生态工程答案：D二、非选择题9南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为
20、一种高效良性的循环，提高了生态效益。请就此生态农场的特点，完成下列问题：(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的_、_和_。(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如上图所示：如果将图中“无机物农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？_。(3)根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。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？解析：(1)该农场中无废料，体现了生态工程的物质循环再生原理；该农场中物种多样，互相依存，体现了生态工程的物种多样性原理；该农场的建立，既考虑了生态效益，又考虑了经济效益，体现了生态工程的整
21、体性原理。(2)去掉“无机物农田”环节，破坏了物质循环，使土壤中的无机物得不到补充，土壤肥力会下降。(3)因为生态系统的能量传递是逐级递减的，所以食物链并非越长越好。答案：(1)物质循环再生原理物种多样性原理整体性原理(2)土壤中的无机物得不能补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降(3)不正确。因为食物链长，各食物链中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；营养级多，高层次营养级生物获得的能量较少，该营养级生物数量也较少。101985年以前，某地农村农作物秸秆都是作燃料，而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施放入农田。后来逐步开始进行农村产业结构调整，下面是2006年当地生态工程示意图。(1)试
22、分析1985年以前生产形式的主要不利影响是_。(2)该生态工程的建设遵循了_(至少填两个)等基本原理。生态工程与传统工程相比较，具有_等特点。(3)当地人希望进一步提高该系统的经济效益和生态效益。专家经过考察后，建议他们增加一个奶牛养殖项目。村民接受了专家的建议，并对原有的生产项目做了一些调整。他们需要调整的项目主要是_。(4)现代生物技术可应用于生态建设，例如基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用；细胞工程中组织培养技术的应用，可对城市环境进行综合治理。又如胚胎工程中胚胎移植可以用于_等。(5)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是_。解析：(1)1985年以前农作物秸
23、秆被当作燃料燃烧，这不仅造成了能源的浪费，同时也造成了环境污染、提高了农业成本。(2)本题中的生态工程实现了物质的循环利用和能量的多级利用，同时具有较多的物种种类，因此体现了生态工程的物质循环再生原理、物种多样性原理等。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。(3)增加养牛项目，需要种植可供牛生存的作物，因此可在原有生态工程的基础上调整种植的农作物的种类和数量。(4)胚胎移植可以用于保护濒危野生动物，保护生物多样性等。(5)由于该生态工程充分利用了废弃物中的能量，因此实现了能量的多级利用。答案：(1)能源和物质资源的浪费，引起环境污染，农业成本高等(2)物质循环再生原理、物种多样性原理少消耗、多效益、可持续(3)种植的农作物的种类和数量(或原养殖家畜的数量等)(4)保护濒危野生动物，保护生物多样性(5)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用(废弃物资源化)
