人教版选修3 5.2 生态工程的实例和发展前景 学案.doc

5.2生态工程的实例和发展前景目标导航1.结合生态工程的实例，分析这些实例所运用的生态工程原理。2.评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。3.尝试设计简单的生态工程。重难点击1.分析生态工程实例所运用的生态学原理。2.评述生态工程发展前景。课堂导入方式一：进入21世纪，伴随着人类生产、生活方式的变化及乡村城市化和城乡一体化的深入，农业已从传统的生产形式逐步转向景观、生态、健康、医疗、教育、观光、休闲、度假等方向。农业观光园的出现，就等于扩大了人类的生存空间，为人类生存和需求创造了更好的、更易适应的环境条件。结合以上内容请同学们思考下面问题：(1)农业观光园有什么样的价值？(2)结合本地的实际，请你来设计一个有特色的农业观光园，你有何设想？可能我们也没有办法一下子想出一个理想的方案，那我们就来看看一些具体的例子吧。看看专家们在碰到具体的生态学问题时是如何处理的？方式二：上海血铅超标事件2011年9月初，康桥地区儿童在入园、入学前进行体检当中，陆续发现部分儿童血液的含铅量超标，此后对当地1 306名儿童进行血铅检测，发现49名儿童血铅超标，其中以13岁儿童为主。联合调查组认定，血铅超标主要是因为儿童接触环境中含铅灰尘经消化系统摄入体内所致。结合以上内容，大家思考一下，在经济发达的上海出现此类严重的污染事件，说明了什么？面对严重的环境污染问题，我们有什么样的具体措施？我们可以从今天要学习的内容中找到一些可以借鉴的方法和思路。一、生态工程的实例1.农村综合发展型生态工程(1)问题：农村人口多，人多地少，产出不足。(2)对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用。(3)案例：北京窦店村以沼气工程为中心的物质多级利用工程。2.小流域综合治理生态工程(1)问题：河流各级支流的集水区域，水土流失严重。(2)对策生态工程原理：整体性原理、协调与平衡原理以及工程学原理。措施：保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀。(3)案例：我国甘肃陇南地区“九子登科”治理模式。3.大区域生态系统恢复工程(1)问题及原因问题：土地荒漠化严重。原因：过度樵采(32%)，过度放牧(30%)，盲目开垦(27%)，不合理利用水资源(9.6%)，其他(1.4%)。(2)对策：森林或草原的植被恢复、水土保持等。(3)案例：“三北防护林”生态工程。4.湿地生态恢复工程(1)湿地作用：具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞鸟类和多种动、植物提供栖息地，为人们提供休闲娱乐的环境等功能。(2)问题：人们对湿地进行排水和围垦已经破坏了地球上80%的湿地资源。(3)对策采用工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地周围建立缓冲带，以减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)案例：鄱阳湖的生态恢复工程。5.矿区废弃地的生态恢复工程(1)问题：土体、土壤和植被乃至整个地区生态系统的破坏。(2)对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复等，其中关键在于植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。(3)案例：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。6.城市环境生态工程(1)问题：固体废弃物污染、大气污染、噪声污染等方面。(2)对策：用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等。推广“环境友好技术”和低污染清洁工艺，以减少污染的产出。采取各种手段治理污染，进行废弃物的资源化利用。加强监管。(3)案例：张家港、大连、厦门等环境保护模范城市。合作探究1.(1)农村综合发展型生态工程案例主要运用了哪些生态工程的基本原理？答案物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。(2)农村综合发展型生态工程案例有何特点？有哪些做法值得借鉴？答案这个案例以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。2.(1)小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？答案“综合”表现在它不但注重生态效益，还提高人们的生活水平，即同时考虑到了生态效益和经济效益。(2)“九子登科”模式针对不同的地形采取不同的措施，这体现了生态工程的什么原理？答案根据不同的地形采取不同的措施，即要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程的协调与平衡原理。3.大区域生态系统恢复工程应遵循什么原理？答案协调与平衡原理、物种多样性原理、整体性原理。4.为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？答案退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的迁移，解决迁出居民的生活和就业等问题，是退耕还湖工程面临的主要困难。5.在矿区废弃地的生态恢复工程中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？答案矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，所以种植适应性强、耐旱的灌木、草和树。1.判断正误(1)湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能()(2)矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建()(3)退耕还林还草、植树造林等是小流域综合治理生态工程的主要对策()答案(1)(2)(3)2.如图为矿区废弃地的生态恢复工程流程图，请据图回答下面的问题。(1)该恢复工程中，是指_(措施)。(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_。(3)该生态工程所遵循的主要原理是_。问题导析(1)该恢复工程中应表示采取工程机械措施平整压实土地，人工制造表土。(2)矿区废弃地恢复植被的措施是植树和种草，不宜种植农作物，原因是矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此种植适应性强、耐旱的灌木、草和树。(3)该恢复工程遵循了协调与平衡原理、整体性原理等。答案(1)采取工程机械措施平整压实土地，人工制造表土(2)矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长(3)整体性原理、协调与平衡原理二、生态工程的发展前景1.“生物圈2号”生态工程的实验及启示(1)设计目的：制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。(2)失败原因：温度失调；“大气和海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中co2的含量猛增，o2量减少，不足以维持人及动物的生存。(3)启示：使人们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识，尽管科学技术已经很发达了，但人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统。2.我国生态工程发展前景的分析与展望(1)生态工程特点：我国生态工程建设，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。(2)存在问题我国生态工程难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。3.我国政府十分重视生态工程建设以生态工程为技术支撑的“中国生态农业”，其试点县和乡已有2 000多个。合作探究1.“生物圈2号”生态工程的实验及启示：“生物圈2号”的失败给人类哪些宝贵的经验教训？答案“生物圈2号”的失败使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。2.对我国生态工程发展前景的分析与展望(1)与西方国家相比，我们生态工程还有哪些不足之处？答案缺乏定量化模型的指导，难以像近年来西方出现“精确农业”那样，设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。(2)你认为我国现在面临的生态危机主要表现在哪些方面？答案环境污染、人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等。(3)“四位一体”运行的原理是什么？有哪些优势？答案“四位一体”充分应用了物质循环再生和生物多样性等原理；提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。3.判断正误(1)人类早晚会建立第2个“生物圈”，无需担心地球环境恶化()(2)我国还属于发展中国家，应把经济建设放在首位()(3)我国应加大投资力度，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复()答案(1)(2)(3)4.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答案c解析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，该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。1.下列不属于我国生态工程建设实例的是()a.沼气工程b.桑基鱼塘c.防沙治沙工程d.焚烧城市生活垃圾答案d解析焚烧城市生活垃圾一方面未实现废物资源化，另一方面会产生污染，不属我国生态工程建设实例。2.如图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于()a.物质循环利用的生态工程b.山区小流域综合治理与开发的生态工程c.节水和废水处理与应用的生态工程d.清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程答案c解析从题图中看出，该生态工程实现了废水的循环利用。3.下列描述中不符合“生物圈2号”实验给人的启示的是()a.人要与自然和谐共处b.加深对自然规律的认识，按自然规律办事c.人类早晚会建立第2个“生物圈”，无须担心地球恶化d.大自然给人类提供的支持与服务可谓无价之宝答案c解析“生物圈2号”工程使我们认识到与自然和谐共处的重要性，迄今为止，人类仍然没有能力去完全模拟出自然生态系统，自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。4.下列关于我国生态工程与西方发达国家生态工程的比较中，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，我国的生态工程注重生态环境与经济、社会效益相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设计出标准化、易操作的生态工程样板a. b. c. d.答案a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、社会效益相结合。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、易操作的生态工程样板等。5.如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆为原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖，请据图回答：(1)该生态系统的主要成分是_。蘑菇在该生态系统中的成分属于_。(2)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是_。建立该生态工程所遵循的基本原理包括_等(至少答两个)。答案(1)水稻、杂草分解者(2)实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染(合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理解析(1)生态系统中的主要成分是生产者，蘑菇营腐生生活应属于分解者。(2)图示的农业生态系统实现了物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，从而取得经济效益、社会效益和生态效益，所以其遵循的原理有整体性原理、物质循环再生原理，由于增加了营养结构的复杂程度，所以也遵循物种多样性原理。基础过关1.“退耕还林还草”是下列哪种生态工程建设的措施()a.小流域综合治理b.城市环境工程c.草原生态恢复工程d.湿地生态恢复工程答案c解析草原过度放牧会造成草原的退化和沙化，退耕还林还草适合于草原生态恢复工程。2.下列生态工程模式与典型实例或措施对应有错误的一项是()a.农村综合发展型生态工程北京郊区窦店村物质多级循环利用工程b.小流域综合治理生态工程甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式c.大区域生态系统恢复工程“生物圈2号”生态恢复工程d.湿地生态系统恢复工程平堤行洪，退田还湖，移民建镇答案c解析大区域生态系统恢复工程的对策是实施一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程等，典型实例是退耕还林还草生态工程、“三北”防护林生态工程等。3.下列关于小流域综合治理生态工程的叙述，错误的是()a.该工程的主要目的是治理小流域的水土流失问题b.该生态工程运用了整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理以及工程学原理c.该生态工程针对不同的地形采取不同的措施d.该生态工程做到了经济效益与生态效益相统一答案b解析小流域综合治理生态工程中主要解决的问题为水土流失，要针对不同的地形采取不同措施，遵循协调与平衡原理，同时要注重造林、减水和减沙工程与当地居民的经济、社会、生活联系起来，遵循了整体性原理，而并未充分体现物质循环再生原理。4.下列有关生态工程的原理和实例中，错误的是()选项有关事例相关的生态工程原理a无废弃物农业遵循物质循环再生原理b在人工林中增加植被的层次遵循物种多样性原理c无锡太湖水体富营养化引起大面积水华违反协调与平衡原理d前面造林，后面砍林违反系统学和工程学原理答案d解析本题着重考查生态工程遵循物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。d项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体性原理。5.我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程是矿区废弃地生态恢复工程的实例，除煤矿外，金矿、铁矿等也存在很多的废弃地需要进行矿区生态恢复工程建设。这些生态恢复工程中最重要的内容都是()a.矿区布局规划b.停止矿物开采c.改良土壤，恢复植被d.隔离重建，综合利用答案c解析煤矿、金矿、铁矿等矿区的生态恢复工程中最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。6.下列叙述不符合西方国家生态工程建设特点的是()a.强调经济效益，应用范围较广泛b.集中治理环境污染的目标c.采取介于工程和依靠自然恢复力的中间途径d.集中对已破坏了的生态系统进行生态恢复答案a解析生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。目前，西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标之外，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，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。但总体来看，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。7.下图显示了经济发展与环境质量之间的关系，根据这种关系，发展中国家应认识到()a.环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略b.后工业化阶段环境问题会自行解决c.保护至关重要，必须杜绝兴建排污的工业d.可以采取措施减少或避免生产过程中的环境污染问题答案d解析吸取西方发达国家发展过程中的一些经验教训，我们发展中国家就应少走弯路，避免出现“先污染，后治理”的现象，应提前采取相应措施，对必须建设的污染企业要进行污物处理。8.下列有关生态工程的叙述，不正确的是()a.为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路b.“无废弃物农业”所采用的肥料一般是采用人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥等通过堆肥和沤肥等方式转变成的有机肥，也可适量地使用化肥c.众多的生物通过食物链关系互相依存，就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d.珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物动物营养循环答案b解析“无废弃物农业”不包括使用化肥。能力提升9.微山湖是山东境内的一个面积较大的湖泊，二十年前这里是碧波万顷、鱼儿满湖、野鸭成群，还有“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的美丽景象。二十年来，湖区四周县市的工业快速发展，城市居民急增，大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻。据有关专家说，近几年来，微山湖中已消失了一些物种，如四鼻孔鲤鱼、野鸭、水螅等。上述现象说明的道理主要是()a.掠夺式的开发是破坏生物多样性的主要原因b.环境污染是破坏生物多样性的重要原因c.外来物种入侵破坏了生物多样性d.环境教育缺乏是破坏生物多样性的根本原因答案b解析由材料分析，由于城市居民急增，因而大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻，微山湖中已消失了一些物种。可见，环境污染是破坏生物多样性的重要原因。10.下列有关生态工程的相关内容的叙述中，不正确的是()a.农村综合发展型生态工程遵循物质循环再生和整体性原理等生态工程的基本原理b.我国南方的桑基鱼塘通过将单个生产系统优化组合成一个有机整体，大大提高了系统生产力，这是运用生态工程的整体性原理的典型实例c.小流域综合治理的目标是建立稳定高效的复合系统，获得最大的生态和经济效益d.矿区废弃地的生态工程恢复关键在于植被的恢复以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建答案b解析桑基鱼塘通过将单个生产系统优化组合成一个有机整体，实现了“112”的效果，故运用了系统整体性原理。11.江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如图所示，请据图回答下列问题。(1)牛棚内产生的_可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的_可扩散进入牛棚。(2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆放进行_。腐熟的产物肥效提高，这是因为_。这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是_。(4)牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、地热、_和_。(5)从生态系统主要功能的角度分析，这种种植、养殖模式较好地实现了_。答案(1)二氧化碳氧气(2)发酵微生物将有机物分解为无机物(3)牛棚内温度较高，因而牛维持体温消耗的能量较少(4)太阳光能发酵产热(5)物质的循环利用和能量的高效利用解析据图可知作为生产者的蔬菜与作为消费者的牛，可以互通o2和co2，进而使o2和co2得到充分的利用；作物的秸秆和牛粪可以通过微生物的发酵作用及时使有机物分解成无机物，加速物质的循环过程；如图的设计能够充分利用光能，使牛棚的温度保持较高的水平，这使得牛因维持体温而消耗的能量减少，更多的有机物用于牛的生长和发育，因此，牛的生长速率明显提高；微生物的发酵作用能够产生大量的热能，可以用来保持牛棚的温度。12.下面图甲、图乙分别表示稻鱼蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质循环、能量转化示意图。据图分析回答下面的问题：(1)分析说明鱼和蛙在该生态系统物质和能量流动中的积极作用是什么？_。(2)分析说明稻鱼蛙共生农业生态系统的生态优势：_。(3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖于_，生命活动所需的能量归根到底都来自_。(4)甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是_，原因是_。(5)从能量流动的角度看，建立甲生态系统的目的是_。(6)为了使水稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是_。(7)一般来说，农田生态系统的_稳定性较低，废弃农田上会发生群落的演替，该演替的类型是_。答案(1)鱼、蛙是消费者，可加速生态系统的物质循环和能量流动(2)在原有食物链中引入新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质循环再生和能量的多级利用，并减轻了环境污染(3)绿色植物的光合作用太阳光能(4)甲生物种类较多，营养结构较复杂，自我调节能力较强(5)调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分(6)甲引入了害虫天敌蛙，有效控制了害虫数量(7)抵抗力次生演替解析图示稻鱼蛙共生生态系统可将人们不能直接利用的有机物转化为人类可直接利用的农副产品，从而实现了物质循环再