2019版高考生物一轮复习现代生物科技专题第4讲生态工程学案

第4讲 生态工程 考纲要求 全国卷五年考情 1.简述生态工程的原理(Ⅱ) 无考题 2.生态工程的实例(Ⅰ) 无考题 考点一| 生态工程的基本原理 (对应学生用书第262页) [识记—基础梳理] 1．生态工程 (1)目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。 (2)特点：少消耗、多效益、可持续。 2．生态经济 (1)原则：循环经济。 (2)结果：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)目的：实现废弃物的资源化。 (4)重要手段：生态工程。 3．生态工程的基本原理 (1)物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。如无废弃物农业。 (2)物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。如“三北”防护林建设中的问题。 (3)协调与平衡原理：生物与环境的协调与平衡问题；环境承载力问题。如过度放牧等。 (4)整体性原理：综合考虑社会—经济—自然复合系统。 (5)系统学和工程学原理： ①系统的结构决定功能原理：通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。 ②系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，完成能量、物质、信息等的转换和流通，实现总体功能大于各部分之和的效果。 [教材边角知识] 选修3 P109

根据“‘无废弃物农业’物质和能量流动图”分析：

把牲畜粪便、人粪尿和作物残留施用到农田中，有什么好处？ 【提示】 改善土壤结构；培育土壤微生物；实现土壤养分如氮、磷、钾及微量元素的循环利用。 [运用—考向对练] 考向 考查生态工程的基本原理及应用 柴静的纪录片《穹顶之下》引发了全国人民对雾霾的关注和讨论，而天津港火灾爆炸事故遗址将在彻底清理后建设海港生态公园，这再次将生态环境与生态经济推上舆论的焦点，生态工程的建设已经成为社会关注的热点，请回答下列问题： (1)山西省为产煤大省，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于____________________，具体实施的措施有______________________ (答两点)。 (2)某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，主要体现了生态工程的____________原理，该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其__________，该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循___________原理。 (3)在上述的生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的____________原理。 (4)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。 (5)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的____________原理。 [解析] (1)矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于植被恢复与土壤微生物群落的重建，具体实施的措施有人工制造表土、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。(2)该生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，体现了生态工程的物质循环再生原理。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量。该生态系统 把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循系统的结构决定功能原理。(3)该生态工程种植不同的农作物、果树、饲养多种畜禽，这体现了生态工程的物种多样性原理。(4)生态工程的主要任务是对已破坏的生态系统进行修复，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。(5)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的协调与平衡原理。 [答案] (1)植被恢复与土壤微生物群落的重建 人工制造表土、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等(任选两点) (2)物质循环再生 环境容纳量 系统的结构决定功能 (3)物种多样性 (4)已破坏的生态系统 (5)协调与平衡 [知识归纳] 几种典型生态工程原理归纳 1．单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。 2．草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理。 3．引种考虑适应环境——协调与平衡原理。 4．林业生态工程建设，既考虑种树又考虑人类的生活问题——整体性原理。 [备选习题] 北京郊区的窦店村实施了以沼气工程为中心的农村综合发展性生态工程。据图回答问题：

(1)沼气池的建立在有效地解决农村燃料问题的同时，还可以节省林木、保护植被、减轻____________。同时，沼渣用作畜禽饲料和农作物肥料，体现了生态工程的____________原理。 (2)从生态系统的组成成分看，蓝绿萍属于____________。除了生态系统的组成成分，生态系统的结构还包括____________。鱼等消费者通过自身代谢，将有机物转化为无机物，加快了生态系统的____________。 (3)进行生态工程建设时，要处理好生态与环境的协调与平衡，需要考虑____________，若超过相应的限度，会引起系统的失衡与破坏。 (4)与农业生态系统相比较，自然生态系统的抵抗力稳定性通常较高，主要原因是____________________________________。生态系统稳定性的基础是生态系统普遍存在的____________机制。 [解析] (1)沼气池的建立在有效地解决农村燃料问题的同时，还可以节省林木、保护植被、减轻环境污染。同时，沼渣用作畜禽饲料和农作物肥料，体现了生态工程的物质循环再生原理。 (2)蓝绿萍是植物，在生态系统的组成成分中，属于生产者。除了生态系统的组成成分，生态系统的结构还包括营养结构(食物链和食物网)。鱼等消费者通过自身代谢，将有机物转化为无机物，加快了生态系统的物质循环。 (3)进行生态工程建设时，要处理好生态与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，若超过相应的限度，会引起系统的失衡与破坏。 (4)与农业生态系统相比较，自然生态系统的抵抗力稳定性通常较高，主要原因是生态系统组分多，食物网复杂，自我调节能力强。生态系统稳定性的基础是生态系统普遍存在的负反馈调节机制。 [答案] (1)环境污染 物质循环再生 (2)生产者 食物链和食物网 物质循环 (3)环境承载力 (4)生态系统组分多，食物网复杂，自我调节能力强 负反馈调节 考点二| 生态工程的实例分析及发展前景 (对应学生用书第263页) [识记—基础梳理] 1．生态工程的实例(连线) 类型 实例 ①农村综合发展 a．“三北”防护林，退 型生态工程 耕还林还草 ②小流域综合治 b．窦店村以沼气工程为中心 理生态工程 的物质多级循环利用工程 ③大区域生态系 c．甘肃陇南“九子登科” 统恢复工程 治理模式 ④湿地生态 d．张家港、大连等国家 恢复工程 环境保护模范城市 ⑤矿区废弃地的 生态恢复工程 e．鄱阳湖综合治理 ⑥城市环境 f．赤峰市元宝山矿区 生态工程 生态恢复工程 【提示】 ①－b ②－c ③－a ④－e ⑤－f ⑥－d 2．生态工程的发展前景 (1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。 (2)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。 [运用—考向对练] 考向 生态工程实例的分析 在我国，生物氧化塘是实施城市生活污水资源化利用的有效方法，是我国着力推广的一项生态工程技术。该技术利用细菌和真菌等微生物对进入氧化塘的有机物进行处理，同时塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，既实现了对生活污水的有效地处理，又能获得经济效益。请分析回答： 【导学号：67110100】 (1)该技术的应用属于____________生态工程的实例。 (2)流入氧化塘生态系统的总能量是__________________________；该生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等能形成多条食物链，体现了生态工程的____________原理。 (3)在氧化塘的建设中，每种生物的种植或投放量都不宜超过____________，各种生物间还要有适当的____________关系，这遵循了生态工程的____________和____________原理。 (4)流出氧化塘的水与流入污水相比，明显减少的元素主要有____________；氧化塘每天处理污水的量是一定的，说明生态系统的____________是有限的。 (5)氧化塘技术在处理污水的同时，能使人们获取经济效益，原因是____________；该技术是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，它体现了研究自然生态系统结构与功能具有___________________________________ ____________的意义。 [解析] (1)据题干信息“生物氧化塘是实施城市生活污水资源化利用的有效方法”可知，该技术的应用属于城市环境生态工程的实例。 (2)流经该生态系统的总能量是生活污水中有机物含有的能量和植物固定的太阳能。该生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等能形成多条食物链，体现了生态工程的物种多样性原理。 (3)协调与平衡原理是指生态系统的生物数量不能超过环境承载力(环境容纳量)的限度，每种生物的种植或投放量都会考虑自然、经济、社会的整体影响，即遵循了整体性原理。 (4)氧化塘净化污水的途径有物理沉降、微生物的分解、化学分解和藻类植物的光合作用进行的。细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生长提供二氧化碳，N、P矿物质等；藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气和有机物，生态系统的自我调节能力是有限的。 (5)生物氧化塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能(日光辐射提供能量)作为初始能量的推动下，通过生物氧化塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化，生物氧化塘具有能充分利用地形，结构简单，建设费用低；可实现污水资源化和污水回收及再用，实现水循环，既节省了水资源，又获得了经济收益；处理能耗低，运行维护方便，成本低；美化环境，形成生态景观、污泥产量少等优点。 [答案] (1)城市环境 (2)植物同化的太阳能总量及有机物中的能量 物种多样性 (3)环境承载力(环境容纳量) 比例 协调与平衡 整体性 (4)N、P等 自我调节能力 (5)提高了能量利用率(废物资源化) 帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得