高中生物 第二单元 生态工程与生物安全 第一章 生态工程章末整合课件 中图版选修3.ppt

章末整合 物质和能量的多级利用系统生态系统中的食物链 既是一条能量转换 物质传递链 从经济上看 还是一条价值增值链 尽管能量在逐级转换传递过程中存在10 1的关系 食物链越短 净生产量越高 但人类对产品的期望不同 产品价值也不同 在人类调控的生态农业系统中 为提高生产效益 可巧设食物链 用于生物食物选择消费和排泄 而未能参与有效转化的部分能得到利用和转化 从而大大提高能量转化效率 如对秸秆的利用 如不经处理直接返回土壤 要经长期发 几种类型的生态工程 1 酵分解才能变为有用肥料 但如经过糖化或氨化过程使之成为家畜喜食的饲料 则可增加家畜产量 再用家畜排泄物培养食用菌 生产食用菌后的残菌床又用于繁殖蚯蚓 最后将蚯蚓利用后的残余物返回农田做肥料 这样秸秆的能量转化效率就大大地提高了 水陆交换的物质循环系统水陆交换的物质循环系统如桑基鱼塘生产体系 2 向稻田中加入原本不生活在其中的草食性 草鱼 滤食性 鲢鱼 杂食性 鲤鱼 和底栖动物食性 青鱼 的一定数量的鱼苗 构成稻鱼共生网络 一些资料表明 未养鱼的稻田中的杂草可达每亩30kg 400kg之多 水稻减产10 30 而放养了草鱼的稻田中的杂草得到了有效控制 水稻增产 另外 其他食性的鱼类将稻田中原本无经济价值的浮游生物 底栖生物等变成了渔产力 鱼在稻田中排出的大量粪便富含氮磷 增加了稻田肥力 从而使稻田单位面积收益大大提高 生态系统中生物之间通过营养关系相互依存 相互制约 我们已知食物链有捕食食物链 碎屑食物链等 通常多条 食物链相互连接构成复杂的食物网 生物间这种食物链关系包含着严格的量比关系 处于两个相邻链节的生物 无论个体数目 生物量或能量均有一定的比例 生态工程应遵循该原理 在生产活动中充分考虑食物链关系 不要任意打乱食物链关系及其链节 破坏生态平衡 如用药物杀灭有害生物时要充分考虑该过程对其相邻链节上其他生物的影响 再就是要依具体情况注意不同营养级生物的合理生产与消费 提高能量与资源的利用效率 如5kg适于人类食用的谷物蛋白喂牲畜后 只能变成1kg人类食用的动物蛋白 世界大量高质量的鱼蛋白用于制作鱼粉来喂牲畜 造成资源的高度浪费和低效使用 多功能农工联合生产系统 3 我国农林牧副渔一体化生态工程具体的技术路线着重调控系统内部结构和功能 进行优化组合 提高系统本身的迁移 转化 再生物质和能量的能力 充分发挥物质生产潜力 尽量充分利用原料 产品 副产品 废物及时间 空间和营养生态位 提高整体的综合效益 如人为联结生态系统中的食物链 将原本不相联结的物种连在一起形成互利共生网络 提高效率 该类型生态工程是指在一定区域内 人为地把多年生木本植物 如乔木 竹类 与其他栽培植物 农作物 药用植物等 和动物 在空间上或按一定的时序安排在一起而进行管理的土地利用和经营系统的综合 在该系统中 不同的组分间具有生态学和经济学上的联系 思路之一 在我国西部农区和牧区交错的地带 有数千年漫长的农牧区界线拉锯式变动和农进牧退的过程 这一地带不适合将种植的粮食作物不断向半干旱山坡地扩展 因为这会严重地破坏自然植被 诱发一系列破坏生态环境的效应 如滥垦兼撂荒 水土严重流失及土地肥力减退 但是如果在这一地带采取断然措施 全部或大部分退耕还草 还林 势必同农民的生存 粮食安全和收入保障 发生尖锐的矛盾 为此 生态学学者任继周 程序等提出了 寓粮于草 生态系统生产力 的概念和思路 即把耕地集中到十分有限的沟谷地区上 采用各种技术 如简易 西部生态治理的新思路 日光温室 以充分利用北方农牧交错地带丰富的光能资源 推行节水灌溉 配合种植瓜果 养猪及沼气池形成的 四位一体 延长食物链 充分利用生物质能 增加增值环节 其余的山坡地全部退耕 宜林则林 宜草则草 宜灌则灌 或实行草田轮作 生产出的牧草 饲料用来发展畜牧业 生产肉 蛋 奶等畜产品 增加动物性食物生产 促进农牧系统的耦合 提高这一地区总的农业生态系统生产力 改善国民膳食结构 使农业产值成倍增长 此外 能很好地适应恶劣条件的植物往往含有某种对人类具有特殊功能 如医用 的次生代谢产物或活性物质 提取这些以往未知或被看做是毒 废 物的成分 可形成商品 即经 济生产力 经济生产力同初 次级生产力的耦合将形成可观的 生态系统生产力 从而为打破恶性循环提供足够的 启动 力 这将是一条解决发展农村经济同改善 保持生态环境质量之间矛盾的途径 思路之二 目前我国每年都投入大量的资金用于西部生态退化的沙地和草地的植树 飞播等 但是这些经费支出的效果相对于大量的投资来说收效很小 为此 中国科学院植物研究所蒋高明提出了建设生态城镇 以地养地 依靠自然力恢复草原生态系统的治理方略 将这部分经费用于围封 建立自然保护区及改善搬迁牧民的生活 腾出土地 休养生息 将会收到事半功倍的效果 在沙尘暴的治理方面 关键要解决自然生态系统恢复演替中牲畜及人口的压力 生态系统的平衡可以借助自然力解决 可见荒漠化治理更多的是管理问题 我国内蒙古某旗飞播了三百多公顷沙地 使植被覆盖率提高了约30 成本81万元 每提高10 的覆盖率合81元 公顷 这还不包括飞播不成功造成的各种浪费 而围栏实验证明 在2600多公顷沙地里的实际投入只有16万元围栏费 沙地的草本覆盖率可达到100 流动沙丘的自然恢复率可达到30 平均起来 每提高10 的覆盖率的费 用合为2 6元 公顷 而且自然恢复的植被没有外来种 为优质的禾本科牧草 因此 无论从经济上 还是从生态上来看 飞播都是不合算的 况且仅靠树木并不能阻挡沙尘暴 在沙尘暴发生最严重的早春 现场观察到的情况是 杨树林里的沙子照样在流动 林子外面的能见度在5m以下 而灌木地和草本层覆盖较好的地段 能见度则能达到200m以上 简析 1 食物链原理 通过调整食物链的长度 提高能量的利用率 2 生态位原理 通过引入适宜的物种 填充空白的生态位 减少资源的浪费 3 物种多样性原理 通过增加适当的物种 增加系统的稳定性 4 某个生态工程往往遵循多个基本原理 并且不同的生态工程可能遵循不同的原理 生态工程所遵循的基本原理 粮桑渔畜生态农业系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统 下图表示这一农业生态系统的基本模式 试根据图示判断下列说法错误的是 典例1 a 沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力 又防止了环境污染b 通过巧接食物链使原本流向分解者的能量更多的流向了人 提高了能量的传递效率c 这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区 这是因为在建立生态工程时还需要遵循协调与平衡原理d 上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果解析农业生态系统可以提高能量的利用率 使能量流向对人有益的部分 但不能改变能量的传递效率 答案b 简析中国与西方国家生态工程建设的区别 我国与西方国家生态工程建设 下列关于我国生态工程与西方国家生态工程的比较 正确的是 西方国家的生态工程以治理环境污染和恢复破坏的生态系统为主要目标 我国的生态工程则更注重生态经济和社会效益的结合 西方国家的生态工程应用范围比我国小 我国的生态工程难以像西方那样设计出标准化 易操作的生态工程样板a b c d 典例2 解析发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同 西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标外 主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径 集中于对破坏的生态系统进行生态恢复 我国的生态工程走有中国特色的道路 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 总体来看 发达国家的生态工程的应用范围比我国小 也不那么强调经济效益 不过 目前我国的生态工程还有一些不足之处 如缺乏定量化模型指导 难以设计出标准化 易操作的样板等 答案a 全国理综新课标卷 现有一生活污水净化处理系统 处理流程为 厌氧沉淀池 曝气池 兼氧池 植物池 其中植物池中生活着水生植物 昆虫 鱼类 蛙类等生物 污水经净化处理后 可用于浇灌绿地 回答问题 1 污水流经兼氧沉淀池 曝气池和兼氧池后得到初步净化 在这个过程中 微生物通过 呼吸将有机物分解 2 植物池中 水生植物 昆虫 鱼类 蛙类和底泥中的微生物共同组成了 生态系统 群落 种群 在植物池的食物网中 植物位于第 营养级 植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于 所固定 能 例1 3 生态工程所遵循的基本原理有整体性 协调与平衡 和 等原理 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 解析本题综合考查生态工程的原理 作用以及生态系统的结构 功能等相关知识 1 由题意可知 污水流经厌氧沉淀池时 有些微生物通过无氧呼吸分解有机物 流经曝气池时 有些微生物通过有氧呼吸分解有机物 流经兼 氧池时 有些微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物 2 植物池中的所有生物组成了群落 其中 植物处于食物链的第一营养级 植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能 生态工程所遵循的基本原理有整体性原理 协调与平衡原理 物质循环与再生利用原理 物种多样性原理 4 生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损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等 答案 1 有氧和无氧 或细胞 2 群落一生产者太阳 3 物质循环与再生利用物种多样性 4 已被破坏的生态环境 或受损的生态系统 江苏生物卷 池塘养殖普遍存在由于饵料 鱼类排泄物 换水不及时等引起的水体污染现象 研究者设计了一种循环水池塘养殖系统 如下图 请回答下列问题 1 与自然池塘相比 人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性 人工养殖池塘水体的n p含量容易升高 会引起水体的富营养化 藻类等浮游生物大量繁殖 加之 例2 死亡后被微生物分解 引起水体的溶氧量下降 造成鱼类等死亡 进一步破坏了生态系统稳态 这种调节方式称为 2 与传统养殖池塘相比 该养殖系统增加的生态工程设施有 可以通过在这些设施内栽植水生植物 放养滤食动物等措施 起到对水体的 有效减少水体中的n p等含量 3 该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部 实现水层交换 其目的有 4 该养殖系统中串联的池塘不宜过多 因为 5 保持池塘水体中适当的n p含量是必要的 该养殖系统可以通过 进行调控 解析本题综合考查生态系统的稳定性与生态工程方面的相关知识 1 生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性 人工生态系统的生物种类较少 营养结构简单 因此 与自然生态系统相比 往往抵抗力稳定性较低 而恢复力稳定性则较高 题中介绍了一个因污染所致 最终 进一步破坏了生态系统稳态 这属于正反馈调节 2 生态工程常采取 相接 和 加环 等方法 与传统 养殖池塘相比 图中增补了生态塘和潜流湿地 这是后者所没有的 它们所起的作用是净化水体 3 由于是前一池塘上层水流入后一池塘底部 因此 一方面增加水中的溶解氧 另一方面 把沉淀在底层的饲料冲浮上来 让不同水层的鱼儿能吃上 故可提高饵料的利用率 4 如果串联的池塘过多 会使水溶性很好的n p等无机营养浓度提升 造成水体的富营养化 故该养殖系统中串联的池塘不宜过多 5 经过补水和排水以及用水泵再把沟渠里的水泵入生态塘等措施 可以保持池塘水体中适当的n p含量 答案 1 高正反馈 2 生态塘和潜流湿地净化作用 3 增