2014届高三生物一轮复习精讲精练 第39讲 生态工程 苏教版

1 第第 3939 讲讲 生态工程生态工程 考纲要求 1 简述生态工程的原理 2 生态工程的实例 考点一 聚焦生态工程的原理 1 生态工程的概念 1 原理 物种共生与物质循环再生原理 结构与功能相协调原则 2 设计对象 生物种群 生物群落 生态系统或地域性生态空间 3 意义 提供合理利用自然资源 减少环境污染 有效促进经济发展和加强环境保护 的途径 4 设计思路 促进物质的分层多级利用 5 根本目标 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 2 生态工程的原理 1 物种共生原理 主要包括共生 竞争等多种关系 构成了生态系统的自我调节和反馈机制 2 生态位原理 实例 林冠层与林下层的鸟类占据不同的空间 摄取不同的食物 意义 可以构建一个具有多层次 多种群的稳定而高效的生态系统 3 物种多样性原理 内容 生物多样性越高 生态系统就越稳定 意义 可实现对资源充分利用并增加系统的稳定性 4 食物链原理 食物链是实现生态系统中物质循环 能量流动和信息传递的基础 也是生态工程设计的 重要因素 易错警示 1 不同的生态工程建设遵循的基本原理可能不同 2 建立不同的生态工程 时要依据不同的原理 因地制宜 不能相互照搬 2 1 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有机地结合起来 形成一种高效良 性的循环 生态效益得到了良性发展 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 原理 2 该系统工程的核心之一是沼气池 沼气池的制作如右图所示 在图中用箭头标出生产过程中物质循环的方向 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 3 根据生态工程的物种多样性原理 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 请你结合所学知识 分析该结论是否正确 为什么 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 3 不正确 因为食物链越长 各食物链中的生物数量越难以达到 一定规模 影响经济效益 营养级越多 高层次营养级生物获得的能量 越少 该营养级生物数量也越少 解析 1 生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生 物种多样性和整体性等原理 基础上的 在实现经济效益的同时 也取得了良好的生态效益和社会效益 2 物质循 环的特点是循环往复 分层多级利用 从而达到取之不尽 用之不竭 如果把 无机物 农田 这一环节去掉 势必会造成物质循环受到破坏 土壤中无机物得不到及时补充 土壤肥力会下降 3 从能量流动逐级递减的特点分析 食物链不能无限延长 一般维 持在 4 5 个营养级 3 生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理 项目内容意义实例 物种共 生原理 包括共生 竞争等 多种关系 构成了生态系统的自我 调节和反馈机制 大豆与根瘤菌共生 农作物与杂草的竞争 生态位 原理 生态系统中各种生 物都占有一定的生 态位 可以构建一个具有多层 次 多种群的稳定而高 效的生态系统 稻田养鱼 鱼吃害虫 且为稻田提供矿质元 素 稻田为鱼提供饵 料 食物链 原理 由自然界中复杂的 食物关系所构成的 生物之间的关系 是实现生态系统中物质 循环 能量流动和信息 传递的基础 对维持其 稳态有重要作用 也是 物种共生原理的基础 如用青蛙来控制农田 中的害虫 物种多样 性原理 生态系统中生物多 样性越高 生态系 统就越稳定 可实现对资源充分利用 并增加生态系统稳定性 的目的 单一物种人工林病虫 害严重 自然林则有 虫无害 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 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 水体富营养化问题 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 自主性 原理 生态系统的自生作 用 能维护系统相对稳定的 结构和功能 动态的稳 态以及可持续发展 一些发达国家生态工 程建设以回归自然为 主 人为调控为辅 考点二 生态工程的实例分析 4 2 我国在西部地区实行退耕还林还草工程 这一工程属于 A 农村综合发展型生态工程 B 小流域综合治理生态工程 C 大区域生态系统恢复工程 D 湿地生态恢复工程 答案 C 解析 大区域生态系统恢复工程主要是针对控制我国西北地区大范围的荒漠化的发展和 水土流失 改善生态环境 提高人民生活水平而提出的退耕还林还草等生态工程 3 如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图 它利用雏鸭旺盛的杂食性 吃掉稻 田里的杂草和害虫 利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果 刺激水稻生长 用作物养 猪 养鸭 用稻秆培育蘑菇 生产沼气 猪 鸭粪 沼渣肥田 生产出无公害的大米与 蛋肉类 请据图回答下列问题 1 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 5 该系统中将植物秸秆 动物粪便等废弃物合理地进行了应用 这体现了生态工程的 原理 2 该系统将多个生产系统通过优化组合 有机整合在一起 提高了系统生产力 这体 现了生态工程中的 原理 生产的大米无公害的 原因是 3 在发酵装置里的 B 过程中起重要作用的微生物 其细胞结构与水稻细胞最主要的区 别是 4 将蘑菇房与蔬菜大棚相通 可提高蔬菜产量 试分析其增产原因 蘑菇房与蔬菜大棚相通 比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高 体现 了生态工程中的 原理 答案 1 实现物质的循环再生和能量的多级利用 物质循环再生 2 系统的结构决定 功能 减少了化肥和农药的使用量 减少了对水的污染 3 无以核膜为界限的细胞核 无成形的细胞核 4 蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用 使其光合 作用增强 系统整体性 解析 1 图示农业生态系统通过建立沼气池 实现了废物资源化和能量的多级利用 其遵循的是物质循环再生原理 2 图中生态农业施用的都是有机肥 减少了化肥和农 药的使用量 因此生产的大米无公害 3 发酵装置中的微生物主要是乳酸菌 为原核 生物 无以核膜为界限的细胞核 4 蘑菇为分解者 可将有机物分解为 CO2等无机物 供蔬菜进行光合作用 1 生态工程的实例分析 内容方法案例 治污生 态工程 固体 液体及有机废弃物的处理 生物肥料的研制与试用 湖区污 染的生态治理 塑料的再生利用 人工湿地 处理污水 云南隔河泄水蓝藻去 除生态工程 生态恢 复工程 恢复生物群落 形成合理 高效 的食物链 并在演替过程中保持 长期的稳定与平衡 恢复植被西部的生态治理 6 生态农 业工程 改变现代农业弊端 建设生态 农业 留民营村的生态农业 2 农业生态系统的设计原则 1 应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则 2 应当能够构成一个合理的生产结构 3 应当充分利用自然界的物质和能量资源 4 应当体现减少环境污染的原则 5 应当充分考虑经济 社会和生态的综合效益 6 所设计的农业生态系统 从理论上看应当能够实现良性循环 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 如图所示 2 沼气农田立体养殖模式 通过控制温室内的温度 光照 气体和水肥等因素 缩短生产周期 大幅度提高粮食 蔬菜和水果的产量和质量 4 传统农业 现代农业和生态农业的比较 名 称概 念优 点缺点 传统农 业 简单划一的种 植业 不会产生严重的环境污染 农田生态系统结构简单 能量流动 物质循环水 平低 经济效益低 7 现代农 业 利用石油等有 机物来提高农 作物产量的农 业生产方式 以石油 天然气 煤作为能源和 原料 大量使用化肥 农药和机 电动力 实行大规模生产 大幅 度提高农业劳动生产率和农产品 产量 获得较高的经济效益 过量施用化肥 农药 导致严重的环境污染 危害人畜健康 同时存 在能耗增多 成本过高 等问题 生态 农业 运用生态学原理 在环境与经济协 调发展思想的指 导下 应用现代 科学技术建立起 来的多层次 多 功能的综合农业 生态体系 充分发挥生态系统各成分的作用 通过物质多级利用 形成良性循 环 减少化肥的使用量 降低农 业投入 增加经济效益 净化环 境 降低人畜的发病率 1 2010 大纲全国卷 5 如图是一个农业生态系统模式 图 关于该系统的叙述 错误的是 A 微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量 B 沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 C 沼渣 沼液作为肥料还田 使能量能够循环利用 D 多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率 答案 C 解析 一个完整的生态系统由非生物的物质和能量 生产者 消费者和分解者四部分构 成 在沼气池中 微生物分解有机物 产生可燃气体 属于分解者 生态系统中 物质 是可以循环利用的 而能量是单向流动 逐级递减的 C 项的叙述违背了这一原则 因 此是错误的 2 2008 广东生物 16 要实现人与自然的和谐发展 下列措施最合理的是 A 通过生物技术手段 转化淀粉生产可再生能源 B 使用化学农药防治病虫害 保证粮食稳产 C 发展生态农业 实现物质和能量的多级利用 D 大力开垦湿地 扩大粮食种植面积 8 答案 C 解析 实现物质和能量的多级利用 实行无废弃物生产 大力发展生态农业 最有利于 可持续发展 3 2011 新课标全国卷 40 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 污水流经厌氧沉淀池 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 所固定的 能 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 答案 1 无氧和有氧 或细胞 2 群落 一 生产者 太阳 3 物质循环再生 物 种多样性 4 已被破坏的生态环境 或受损的生态系统 解析 1 生活污水流经厌氧沉淀池时 厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解 流经 曝气池时 其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解 流经兼氧池时 其中的微生 物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解 2 水生植物 昆虫 鱼类 蛙类和底泥 中的微生物组成的整体 不止一种生物 故排除种群 不包含无机环境 故排除生态系 统 则这个整体属于群落 植物为生产者 属于第一营养级 生态系统中消费者和分解 者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能 3 生态工程的建立要把社会 经济和 自然作为一个统一的整体来考虑 需要考虑生物与环境的协调与平衡 分层 多级利用 废弃物中的物质 并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性 故生态工程需遵循的基 本原理有整体性原理 协调与平衡原理 物质循环再生原理和物种多样性原理等 4 生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用 通过生态工程对已被破坏的生态 环境进行修复和改善 可提高生态系统的生产力 4 2011 江苏卷 29 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 9 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 答案 1 高 正反馈 2 生态塘和潜流湿地 净化作用 3 增加水的溶氧量 提高饵 料的利用率 4 后面池塘水体中的 N 和 P 含量 浓度 越来越高 解析 1 人工养殖池塘生态系统物种数量少 恢复力稳定性高 水体受污染后生物死 亡导致微生物数量增加 促进水体溶氧量下降 导致鱼类等死亡 又进一步促进环境恶 化 说明调节过程中 最初的变化经调节后变化更大 从而说明该调节方式为正反馈调 节 2 由图示可知 该生态系统与传 统养殖池塘相比 新增加的是生态塘和潜流湿地的工程设施 栽植水生植物或放养滤食 动物 可促进对 N P 的利用 从而达到水体自我净化的目的 3 前一池塘的上层水流 流入后一池塘底部 使得水层充分与植物和动物接触 从而增加水的溶氧量和提高饵料 利用率 4 人工养殖池塘水体的 N P 含量容易升高 这样后面池塘的 N P 含量越来 越高 易引起水体富营养化 不利于植物 动物生存 1 下列关于生态工程的理解 不合理的是 A 我国 三北防护林 运用物种多样性原理 取得了巨大的生态效益 B 小流域综合治理模式应用了生态工程的整体性原理 协调与平衡原理 工程学原理 等 C 在湿地周围建立缓冲带 可减少人类的干扰 使湿地依靠自然演替等恢复其生态功 能 D 在对城市进行规划和布局时 要进行城市生态分区 答案 A 解析 我国 三北防护林 虽然取得了巨大的生态和经济效益 但是由于没有完全按照 自然生态规律办事 也产生了不少问题 例如樟子松林的松毛虫肆虐 很多地方的樟子 10 松因此奄奄一息 2 设计生态工程的常用方法之一是给食物链 网 加环 如图就是一种 加环 示意图 据图判断下列说法正确的是 用残渣来培育食用菌和蛆 蛹 实现了物质的多级利用 用玉米的副产品玉米芯生 产木糖醇 可增加经济效益 用蛆 蛹粪便作为有机肥还田 运用了能量循环再生原 理 在离开人的管理条件下 该生态工程仍可以正常运转 A B C D 答案 A 解析 该生态工程中利用残渣来培育食用菌和蛆 蛹 用玉米芯生产木糖醇 充分地利 用了废弃物 实现了物质的多级利用 增加了经济效益 能量只能单向流动 逐级递减 而不能循环利用 该生态工程是在人的参与下建立的 因此该生态工程离不开人的管理 3 下列关于生态工程的叙述中 错误的是 A 它是无消耗 多效益的工程 B 追求经济与生态的双赢 C 实现了废物资源化的良性循环 D 实现了能量的多级利用 答案 A 解析 生态工程属于低消耗 多效益的工程 4 矿山废弃地生态修复工程的关键是 A 优先选择农作物以提高经济效益 B 选择合适的养殖动物以增加物种多样性 C 植被恢复和土壤微生物群落的重建 D 尽可能依靠自然演替恢复其生态功能 答案 C 解析 矿山废弃地很少有动植物 而且土壤也被严重破坏 所以关键是先要进行植被恢 复和土壤微生物群落的重建 5 在政府的大力支持下 部分村镇的农民朋友率先建起了以沼气池为中心的生态工程 如 图是某同学绘制的一个庭院生态工程示意图 分析并回答下列问题 11 1 该生态系统的 基石 是 沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷 菌等微生物 其生态学作用主要是作为 2 构建这种以沼气池为中心的生态模式时所依据的最主要的生态学原理是 在沼气发酵的过程中 有一种微生物有除臭作用 这种微生物是 它的除 臭过程是 3 某养殖户把自己的养鸡场 养猪场 鱼塘和桑园也纳入该生态园 并把很多单个生 产系统通过优化组合有机地整合在一起 改善了系统的功能 这体现了生态工程 原理 4 生态农业是一个在生态上能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 不正确的是 A 生态农业中食物链的各营养级之间的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防治的方法 答案 1 黄瓜 番茄等蔬菜 分解者 2 物质循环再生原理 硝化细菌 将氨气氧化 为亚硝酸盐和硝酸盐 3 系统的结构决定功能 4 A 解析 1 生产者是生态系统的 基石 该生态系统中黄瓜 番茄等蔬菜是生产者 沼 气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统的分解者 2 该生态系统依据的 原理是物质循环再生原理 沼气发酵过程中产生的臭气是氨气 常利用硝化细菌的硝化 作用除去 3 把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起 提高了生态系统 的复杂性 从而改善了生态系统的功能 这体现了生态工程中系统的结构决定功能原理 4 生态农业生态系统中食物链的各营养级之间的能量传递效率不变 但生态系统的营 养结构变复杂了 6 江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示 请据图回答下列问题 12 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 能量的多级利用 解析 1 牛棚内牛的呼吸作用和微生物的分解作用产生的 CO2可以扩散进入蔬菜大棚 提高蔬菜的光合效率 蔬菜光合作用产生的 O2扩散进入牛棚 用于牛和一些需氧微生 物的呼吸作用 2 秸秆的主要成分是纤维素 与牛粪混合堆放可以被微生物分解 将 有机物分解成无机物 作为肥料才能被蔬菜吸收 3 这种冬季生态型种植养殖模式中 由于生物呼吸作用产生的热量可以使牛棚内的温度升高 牛维持体温消耗的能量较少 用于生长发育的能量较多 所以牛的生长速率明显提高 4 生物通过呼吸作用分解有 机物 一部分能量用于生命活动 还有大部分的能量以热能的形式散失 5 生态系统 的功能包括物质循环和能量流动 这种生态模式可以实现物质的循环利用和能量的多级 利用 7 鸡粪中有较多的营养物质并未被消化 因此 可添加其他饲料养猪 如图所示为某地区 农民采用的笼养蝇蛆法形成的食物网 请据图完成有关问题 13 1 此生态系统中 第一营养级的生物是 蝇蛆以粪便等有机物为食 在 该生态系统中 它属于 该生态系统中 最长的食物链有 个营养级 2 该生态系统体现了生物学的 原理 3 自然生态系统生产的有机物保持在生态系