2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册 第4章 第3节　生态工程

第3节生态工程[学习目标]1.简述生态工程的概念，关注生态工程建设。2.概述生态工程的基本原理，举例说出自生、循环、协调和整体原理的主要内容。3.通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理。一、生态工程的基本原理1．关注生态工程建设(1)生态工程的概念：人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。(2)生态工程建设的目的：遵循生态学规律，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：与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。2．生态工程所遵循的基本原理生态工程以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本原理。(1)自生①含义：由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。②要求a．遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。b．维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。(2)循环①含义：在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。②意义：通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。(3)协调：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。(4)整体①要求a．遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。b．考虑社会—经济—自然复合系统的影响力。②意义：统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。判断正误(1)进行生态工程建设时，仅需考虑自然生态系统的规律()(2)在建设生态农业时，沼气池建立是遵循循环原理()(3)根据协调原理，一个生态系统中生物种群的数量不应超过环境容纳量()(4)有了生态工程，可以走“先污染、破坏，后治理”的老路()答案(1)×(2)√(3)√(4)×任务一：分析生态工程的原理和应用结合教材“思考·讨论：分析生态工程案例中的原理和应用”，回答问题：(1)请分析桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？①蚕沙、蔗叶进入鱼塘，经分解者作用后被植物利用，主要为循环原理。②池塘养鱼要考虑不同鱼种的关系和鱼的数量，主要为协调原理。③桑基鱼塘在设计时要考虑栽种作物与养殖动物的比例，主要为整体原理。④桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设、互利共存，实现了系统结构与功能的协调，主要为自生原理。(2)尝试写出桑基鱼塘中的食物链。提示桑树→蚕；甘蔗→人；甘蔗→猪→人；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物→浮游动物→鱼。(3)当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？提示还需要关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。1．生态工程遵循的基本原理归纳原理理论基础意义实例自生原理自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体湿地生态系统的修复循环原理物质的迁移和转化(物质循环)实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生“无废弃物农业”协调原理生物与生物、生物与环境的协调与适应生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏西北地区不适于种植乔木类的杨树整体原理社会—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在林业工程建设中，自然系统与社会、经济系统的关系问题2.把握生态工程基本原理的判断方法(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。(2)体现物种多，营养关系复杂→自生原理。(3)强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。(4)涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→整体原理。1．(2023·山西大同高二期中)下列关于生态工程的叙述，不正确的是()A．生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统B．“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程的内容C．生态工程应遵循“整体、协调、循环、自生”的原则D．实施生态工程的目的是环境保护答案D解析生态工程建设的目的是遵循生态学规律，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，即少消耗、多效益、可持续的工程体系，D错误。2．某生态工程的设计过程中，四位工程师依次表达了自己的设计理念。甲：进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。乙：进行生态工程建设时，需要处理好生物与生物、生物与环境的平衡与适应，需要考虑环境容纳量。丙：生态工程建设时，应尽量提高生物多样性的程度，构建复合群落，有效选择生物组分并合理布设。丁：通过系统设计，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，以减少整个生产环节中废物的产生。请问甲、乙、丙、丁四位工程师的理念分别体现了什么原理？()A．整体、协调、自生、循环B．整体、自生、协调、循环C．循环、协调、自生、整体D．循环、自生、协调、整体答案A二、生态工程的实例和发展前景1．生态工程的实例分析(1)农村综合发展型生态工程①问题：突出矛盾是人多地少。②对策：建立农村综合发展型生态工程。③实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。(2)湿地生态恢复工程①问题：由于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，从而导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。②对策a．采用工程学和生态学措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。b．在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。③案例：厦门筼筜湖生态恢复工程。(3)矿区废弃地的生态恢复工程①问题：矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏；还可能产生严重的重金属污染。②对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。③案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。2．生态工程的发展前景(1)不足①缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。②有些设计缺乏高科技含量，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等。(2)我国面临的生态危机：环境污染、人口问题、环境与资源破坏、能源短缺等。(3)我国态度：把美丽中国作为建设社会主义现代化强国的重要目标，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。判断正误(1)湿地生态恢复应尽可能多的引进外来物种()(2)矿区废弃地的生态恢复工程的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能()(3)湿地生态系统对于蓄洪防旱、自然净化污水有重要作用，被誉为地球的“肾”()答案(1)×(2)×(3)√任务二：分析农村综合发展型生态工程根据下面“农村综合发展型生态工程”示意图，回答下列问题：(1)该案例中主要运用了生态工程的哪些基本原理？提示整体、协调、循环、自生。(2)该生态系统的结构有什么特点？提示生态系统中的各组分搭配合理，紧密联系形成一个有序整体。(3)该生态系统的功能有哪些特点？提示该生态系统实现了物质多级循环利用，能量充分利用，减少了废物排放和环境污染。生态工程的类型与案例类型问题主要原理对策案例农村综合发展型生态工程人多地少，资源有限循环、整体、协调、自生原理建立综合发展型生态工程北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程湿地生态恢复工程湿地的缩小和环境污染以及生物资源的过度利用自生、协调原理控制污染、退田还湖江西鄱阳湖生态恢复工程、厦门筼筜湖生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区生态环境的破坏和重金属污染自生、协调、整体原理修复土地、恢复植被赤峰市元宝山矿区生态恢复工程3．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是()A．该工程采用的是工程学和生态学措施相结合的方法B．在湿地的周围，要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰C．对湿地的恢复，注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替等机制恢复其生态功能答案C解析对湿地的恢复不是简单的退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题，C错误。4．矿区废弃地生态恢复工程的关键是()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．植被恢复和植被恢复所必需的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解析矿区废弃地几乎很少有动植物，而且土壤也被严重破坏，所以矿区废弃地生态恢复的关键在于植被恢复和植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。题组一生态工程的基本原理1．(2023·湖北孝感高二质检)随着“绿水青山就是金山银山”理念的提出，生态经济的重要性日益增显。下列叙述错误的是()A．生态经济所遵循的主要原则是循环经济B．生态工程的特点是少消耗、低效益、可持续C．“无废弃物农业”遵循的基本原理是循环原理D．在湿地的周围建立缓冲带可使湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能答案B解析生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系，B错误。2．我国西北土地沙化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理()A．循环原理 B．协调原理C．自生原理 D．整体原理答案B解析协调原理要求处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。3．(2023·河北邢台高二月考)在设计某地人工生态林时，某同学提出以下观点：①尽量增加树木种类；②可选择经济价值较高的树种。上述观点提出时遵循的主要生态工程建设原理是()A．自生原理、整体原理B．自生原理、协调原理C．循环原理、整体原理D．自生原理、循环原理答案A解析尽量增加树木种类，增加物种多样性，可提高生态系统的稳定性，遵循自生原理；选择经济价值较高的树种，考虑收益问题，遵循整体原理，A正确。4．从图甲、图乙中可以看出我国现有的生产模式严重地违反了生态工程的哪个原理()A．整体原理 B．协调原理C．自生原理 D．循环原理答案D解析据图分析可知，该生产模式是以化石燃料为能源物质，不能实现物质的循环再生和能量的多级利用，污染物的积累是由于生态系统物质循环途径产生了障碍，故生产模式没有遵循循环原理。题组二生态工程的实例和发展前景5．生态工程建设需要因地制宜、多措并举。下列相关叙述错误的是()A．农村综合发展型生态工程实现了物质的循环利用B．农村综合发展型生态工程的原理是一样的，各地均可按相同的模式建设C．在湿地生态恢复工程中，建立缓冲带主要是为了减少人类的干扰D．在某矿区废弃地进行公园化建设时，需要考虑植被与土壤之间的协调答案B6．党中央制定的“平堤行洪、退田还湖、移民建镇”的方针是针对下列哪项工程制定的()A．湿地生态恢复工程B．矿区废弃地的生态恢复工程C．大区域生态系统恢复工程D．农村综合发展型生态工程答案A7．农业的发展已由传统农业向现代农业转变，现代农业虽然产量大大提高，但又造成了严重的环境污染，因此我国农村现在大力推广生态农业。下列关于生态农业的叙述，错误的是()A．生态农业中食物链和营养级越多越好B．生态农业的抵抗力稳定性比现代农业高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，人的作用非常突出答案A解析生态农业中食物链一般比现代农业多，但营养级不会太多，因为每个营养级中生物都会消耗能量，营养级越多消耗的能量越多，因而人获得的能量越少，可能难以获得较高的经济效益。8．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述，合理的是()A．矿区废弃地生态恢复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是整体原理、协调原理D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害答案C解析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，这主要依靠人类的活动，A错误；矿区的土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，B错误；矿山开采形成大量岩质陡边坡及矿渣废弃地，边坡的不稳定性易导致许多不良地质灾害，D错误。9．(2023·江苏苏州高二统考期末)下列关于生态学原理应用的叙述正确的是()A．对有害生物防治要做到“应灭尽灭”，以实现永久根治B．将破碎化的栖息地连接起来，有利于生物多样性的保护C．生态工程秉承“人类能征服自然”的观念，改造和利用自然D．设计生态工程时往往依据某一生态学原理，就可实现生态恢复答案B解析对有害生物防治若做到“应灭尽灭”，将导致生物多样性减少，生态系统的稳定性降低，A错误；将破碎化的栖息地连接起来，有利于不同种群间生物的基因交流，有利于生物多样性的保护，B正确；生态工程的设计和建设中都要遵循整体原理，要改变“人类能征服自然”的错误观念，C错误；生态恢复需要生态系统内部组分的调节并同时受环境因素的影响，因此设计生态工程时依据某一生态学原理，不一定能实现生态恢复，D错误。10．(2023·河北沧州高二期末)我国华北某地建立了种植业与养殖业密切结合的生态农业示范区，模式图如图所示。下列对其应用的生态工程原理分析错误的是()A．用沼气满足村民的需求、实现清洁能源代替传统散煤能源遵循了自生的原理B．以饲料化、肥料化和能源化来提升种养废弃物的利用率遵循了循环的原理C．因地制宜地选择种植和养殖的生物种类并实现种养平衡遵循了协调的原理D．同时实现防治环境污染、增加农民收入、促进产业发展遵循了整体的原理答案A解析用沼气满足村民的需求，实现了清洁能源代替传统散煤能源，减少了废物的产生，该生态工程建设中遵循了循环原理，A错误；以饲料化、肥料化和能源化来提升种养废弃物的利用率，实现了无废弃物工程，遵循了循环原理，B正确；因地制宜地选择种植和养殖的生物种类并实现种养平衡，更加关注了生物的适应性，这体现了生态工程的协调原理，C正确。11．如图为某农业生态工程的模式图。下列叙述不正确的是()A．该生态工程的设计体现了整体原理B．该生态工程中应用了物质的良性循环技术C．沼渣、沼液还田的主要目的是为农作物提供有机物D．建立沼气池可提高人类对光合产物的能量利用率答案C解析该生态系统的设计过程综合考虑了自然、经济、社会的整体效益，体现了生态工程的整体原理，A正确；该生态工程中应用了循环原理，达到了物质的良性循环，B正确；沼渣、沼液还田的主要目的是为农作物提供N、P、K等矿质元素，C错误；建立沼气池可以提高人类对光合产物的能量利用率，实现能量的多级利用，D正确。12．如图表示某地区的玉米生态工程。下列说法错误的是()A．就图示而言，遵循的生态工程基本原理是循环原理B．在玉米田中引种大豆并引入食虫鸟，可提高抵抗力稳定性，遵循自生原理C．此地区的玉米生态工程实现了能量的循环，使废物资源化D．遵循自然规律，兼顾生态效益和经济效益，是整体原理的体现答案C解析该生态工程中，某环节产生的废物可以作为另一个环节的原料或资源，实现了废物的资源化，遵循循环原理，A正确；在玉米田中引种大豆并引入食虫鸟，生物多样性提高，可提高抵抗力稳定性，遵循自生原理，B正确；能量是不能循环的，但该工程能实现能量的多级利用，C错误。13．(2023·河北保定高二期末)生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，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产体系。如图为某生态农业的模式图，请回答下列问题：(1)一般来说，生态工程的主要任务是对______________进行修复、重建，从而提高________________的生产力或改善生态环境。(2)生态工程建设的目的就是遵循________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。与传统的工程相比，生态工程是一类__________________的工