高中生物 专题五 生态工程 5.1 生态工程的基本原理课时作业 新人教版选修3.doc

51生态工程的基本原理目标导航1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容，分析生态环境问题及解决对策。一、关注生态工程建设(阅读p105109)1生态工程建设(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：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(3)原因：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。2生态经济(1)原则：循环经济。(2)特点：一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。(3)手段：生态工程。二、生态工程所遵循的基本原理(阅读p109113)1物质循环再生原理(1)含义：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。(2)实例：“无废弃物农业”。2物种多样性原理(1)内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。(2)实例反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，松毛虫肆虐一时。正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。3协调与平衡原理处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，即环境所能养活的生物种群的最大数量。如果生物的数量超过了一定的限度，就会引起系统的失衡和破坏。4整体性原理(1)含义：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。(2)实例：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、烧柴及收入等。5系统学和工程学原理(1)系统的结构决定功能原理含义：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善生态系统功能的目的。实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。(2)系统整体性原理：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、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，即“112”。判断正误：(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。()(2)在建设高新农业时，沼气池的建立遵循物质循环再生原理。()(3)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。()(4)“总体功能大于各部分之和的效果”是系统的结构决定功能原理。()(5)在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。()答案(1)(2)(3)(4)(5)一、生态工程与生态经济1生态工程建设的原因分析(1)传统农业的生产模式石油农业模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生产模式。弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)建立生态经济循环经济模式：实现原料产品的生产体系，实现废弃物的资源化。(3)生态工程与传统农业的比较比较项目生态工程传统农业基本原理生态学、工程学工程学调节机制人为辅助下的自我调节人为调控与环境的关系协调破坏环境主要能源太阳能化学能生物多样性得到保护减少2.生态工程概念的理解(1)生态经济的实质：能够满足我们的需求而又不会危及子孙后代满足其需要的经济，实现“循环经济”最重要的手段之一就是生态工程。(2)对生态工程概念的理解，应注意以下几点：涉及的学科知识有生态学、系统学、工程学、经济学等。运用到的技术手段有系统设计、调控和技术组装等。面临的任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。3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：1如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？答案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率，减少了资源的浪费。2传统经济与生态经济的区别是什么？答案(1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)生态经济实现了原料产品原料产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多效益、可持续的特点。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，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问题导析(1)生态工程产生的背景：传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。(2)生态工程的目的：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。(3)生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。答案c一题多变下列不属于生态工程建设目的的是()a对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善b防止环境污染c单纯追求粮食产量d促进人类社会和自然环境的和谐发展答案c解析本题考查生态工程的建设目标，只有c项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。二、生态工程所遵循的基本原理1生态工程的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，可提高生态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：总体功能大于各部分之和能保持很高的系统生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系2.整体性原理和系统整体性原理的比较(1)整体性原理整体性原理是指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树时同时要考虑经济收入、粮食、燃料等问题。(2)系统整体性原理是系统学和工程学原理之一，指整体功能大于各部分之和的效果，即112。目的是保持系统具有很高的生产力，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中的藻类和真菌的共生等。1“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策，在我国西北地区进行防护林建设时，没有种植适应当地环境的树种，而是大量种植了不适应当地环境的杨树。这主要是违背了什么原理？答案违背了协调与平衡原理。2进行生态工程原理分析时要注意什么问题？答案各种生态工程原理不是孤立的，而是相互联系的，改造不同的生态系统，往往要综合运用多种生态工程原理，这一点在具体应用中需要格外注意。3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，既考虑种树又考虑生活问题整体性原理。2下图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是()a物种多样性原理 b整体性原理c物质循环再生原理 d协调与平衡原理问题导析(1)审图明确“无废弃物农业”的特点：该系统对物质进行了循环往复、分层分级利用，如利用粪便等合成有机肥，减少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污染。(2)“无废弃物农业”利用的是物质循环再生原理。答案c一题多变“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题：(1)考虑到树种的生态适应性问题；(2)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答案b 1实现循环经济的最重要的手段之一是()a发展“石油农业” b生态工程c清除污染物 d禁止产出污染物答案b解析生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，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，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。2生态农业是一个在生态上自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述中，不正确的是()a生态农业中食物链的营养级之间能量传递效率大大提高了b生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高c生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生d生态农业属于人工生态系统，对病虫害一般采用生物的方法防治答案a解析生态农业中生态系统的营养结构变复杂了，但食物链的营养级之间的能量传递效率不变，a选项错误。3下列生态工程的基本原理中，是112的是()a物种多样性原理 b系统整体性原理c协调与平衡原理 d系统学与工程学原理答案b解析系统整体性原理是系统学和工程学原理的分支，并不是整体性原理。4珠江三角洲的农民利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。如图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，据图回答下列问题：(1)该模式依据的主要原理是_，该人工生态系统最基本的生物成分是_。(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量_，其能量利用率高的原因是在营养结构上具有_的特点。(3)蚕粪等进入鱼塘经过_的作用，形成了_，被植物利用。(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的_。(5)该系统能体现系统学和工程学原理吗？_，请简要说明。_。答案(1)系统的结构决定功能原理生产者、分解者(2)流向对人类最有益的部分食物链短(3)分解者无机物(4)生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡(5)能系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的，是一种优化结构，各部分的功能得到充分发挥，使能量、物质、信息的转换和流通达到了总体功能大于各部分之和的效果解析桑基鱼塘和蔗基鱼塘遵循的原理包括系统的结构决定功能的原理、整体性原理等；生态系统最基本的成分为生产者和分解者，生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动达到动态平衡是维持生态系统功能的必要条件。基础巩固1下列选项的叙述完全符合生态经济的是()建立“原料产品原料产品”的无废料生产体系在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少先生产后治理，提高经济效益a b c d答案b解析生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济。2生态工程建设的实质目的是()a减少生产消耗，增加生产效益b减少环境污染，发挥资源潜力c征服自然世界，主宰经济发展d遵循自然规律，实现可持续发展答案d解析生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环规律，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。其实质是实现经济的可持续发展。3下图为我国长江三角洲、珠江三角洲一带的桑基鱼塘模式图，该模式把很多单个生态系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个新的高效生态系统，大大提高了系统的生产力。这种模式所依赖的主要原理是()a整体性原理 b协调与平衡原理c系统的结构决定功能原理 d物种多样性原理答案c解析桑基鱼塘模式中各系统内部都有产品产出，系统间通过中间产品和废弃物的相互交换而衔接，从而形成一个完整、闭合的生态工业网络，使园区内资源达到最佳配置，废弃物得到有效利用，环境污染降到最低水平。这种模式所依赖的原理是生态系统的结构决定功能原理。4下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是()a城市规划，分区建设工业区、居住区、生态绿地等b大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺c采用浮床工艺法等手段治理环境污染d用法律手段严禁汽车上路及造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头答案d解析严禁汽车上路及造纸厂、酒厂生产，一方面会严重阻滞经济发展，另一方面也不能达到“断绝污染源头”的目的。5在人类的生产活动中，为了不受大自然的惩罚，必须具备正确的观点是()a只有讲求生态效益，才能获得稳定的经济效益b遵循生态系统自身规律，大力扩展耕地面积c保护对人类有益的生物资源，消灭对人类不利的种群d优先考虑经济效益，充分开发、利用自然资源答案a解析大力扩展耕地面积、消灭对人类不利的种群都会破坏生态环境，人类活动必须在考虑生态效益的前提下实现一定的经济效益，才能实现可持续发展。6某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列关于该农业生态系统的叙述，错误的是()a流入该农业生态系统的总能量是该农业生态系统中植物所吸收的全部的太阳能b该农业生态系统利用了物质循环再生原理，实现了农业生产的可持续发展c该农业生态系统中的箭头只表示物质循环而不能表示能量流动d该农业生态系统充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用答案a解析该生态系统中农作物固定的总能量是流经该生态系统的总能量。巩固提升7下图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理()a整体性原理 b协调与平衡原理c系统的结构决定功能原理 d物质循环再生原理答案d解析从题图中不难看出，综合污染物与能源消耗呈逐年上升的趋势，说明了生产活动产生的物质不能被充分利用，造成了能源的消耗过大。8豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现的生态工程的原理是()a系统的结构决定功能原理b整体性原理c系统整体性原理d协调与平衡原理答案c解析自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。将豆科植物和固氮菌分开，破坏了它们的整体性，所以这体现了系统整体性原理。9下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是()答案d解析图示各结构中d图状况可实现系统结构的优化，达到功能改善的效果，是系统的结构决定功能原理。10我国西北一些地区年降雨量小于450 mm，只适宜种植灌木和草，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背()a物种多样性原理 b协调与平衡原理c系统整体性原理 d物质循环再生原理答案b解析在进行生态工程建设时，生物与环境的协调与平衡是需要考虑的问题之一，而该地区所种植的物种与适宜种植的物种不相协调。11某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了()a实行“循环经济”的原则b低消耗，多效益的原则c遵循物种多样性和协调与平衡原理d建立自然社会经济复合系统答案c解析遵循物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设应当遵循的原理。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调平衡，才能保证生态系统的稳定。12将一处原始森林开辟成为一个国家森林公园，为了继续维持森林的生态平衡，应当采取的措施是()a在森林里放入一些珍奇的野生动物，增加食物网的复杂性b在森林中引种一些珍奇的野生植物，提高生产者的能量蓄积能力c定期清理森林的枯枝落叶，以利于种子萌发和幼苗生长d对森林做简单的隔离，避免人类过多地干扰答案d解析尊重自然规律，与自然和谐相处，是可持续发展的基本原则。将原始森林开辟为国家森林公园，为继续维持森林的生态平衡，同样要遵循自然规律，与之和谐相处，才能保持其平衡状态的维持。不论在森林中放入动物还是引种植物，都将破坏其原有的协调与平衡，违背自然发展的协调与平衡原理，不利于生态平衡的维持；定期清理森林的枯枝落叶，则不利于物质的循环往复利用；避免人类过多干扰，才能保证森林按自然法则平衡发展。13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地结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点，回答下列问题。(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的_、_和_原理。(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示：在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。如果将“无机物农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？_。答案(1)物质循环再生原理物种多样性原理整体性(2)如右图所示土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降解析该生态农场的设计布局，体现了物质循环再生原理、物种多样性原理及整体性原理等；若将“无机物农田”这一环节去掉，将会使物质循环回路受阻，最终导致土壤肥力下降。14下图表示一种多层次、多级利用自然资源，实现良性循环的农业生态工程设计：先将农作物的秸秆糖化处理，用以饲养