备课素材：生态浮床技术-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

生态浮床技术先看一道试题：为了改善城区河流的水生生态环境，城市景观设计师们在水面上设置了许多生态浮床。生态浮床就是将植物种植于浮于水面的床体上，充分利用各种生物有效进行水体修复的技术（如下图）。请据图回答下列问题。（1）生态浮床体现了群落的__________结构，可以为鸟类及鱼类提供______________。（2）图中的食草性鱼类作为消费者在该生态环境中的作用主要是___________________。（3）在一定时间内，该河流生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系为__________。（4）污水流入后该河流仍能保持水体清澈，体现了该生态系统的___________稳定性。生态浮床既具有处理污水的功能，同时还可以美化环境，体现了生物多样性的_______价值。（5）污水流经生态净化系统后，流出水样中藻类数量大大减少，降低水体富营养化的危害。从生态学角度分析，藻类数量减少的原因可能有_____________________________。【答案】垂直和水平食物和栖息条件加快生态系统的物质循环a>b+C抵抗力直接和间接被消费者捕食，植物可以遮蔽阳光、争夺营养物质，影响藻类生长和繁殖【解析】1、生态浮床是指将植物种植于浮于水面的床体上，体现了群落的空间结构，可以为鸟类及鱼类提供栖息环境和食物。其处理污水具有简单有效、花费少、耗能低和无二次污染等优势，同时浮床还可以美化环境。2、生态系统的稳定性：（1）抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。（2）恢复力稳定性：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。3、生物多样性的价值：（1）直接价值：对人类有食用、药用和工业原料等使用意义，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的；（2）间接价值：对生态系统起重要调节作用的价值（生态功能）；（3）潜在价值：目前人类不清楚的价值。（1）群落的结构特征包括垂直结构和水平结构；浮床在垂直和水平方向上的结构特征，可以为鸟类及鱼类提供多样化的栖息空间和食物条件。（2）食草性鱼类作为消费者在该生态环境中的作用主要是加快生态系统的物质循环。（3）根据每一营养级（最高营养级除外）能量的去向包括：自身呼吸消耗、流向下一个营养级、被分解者分解利用和未被利用。所以生态系统中全部生产者固定的能量值a大于全部消费者所获得的能量值b+全部分解者所获得的能量值c。（4）污水流入后河流仍能保持水体清澈，体现了该生态系统抵抗力稳定性强。生态浮床具有处理污水的功能，这体现生物多样性的间接价值，浮床还可以美化环境，这体现了生物多样性的直接价值。（5）污水流经生态净化系统后，流出水样中藻类数量大大减少，其原因可能是：被消费者捕食，与浮床植物竞争中获得的光照和营养元素等少，限制其生长和繁殖。此题以生态浮床为情境，考查群落的结构、生态系统结构与功能、生物多样性。随着农村经济的快速发展和城镇化水平的不断提高，农村污水和工业废水增长迅速。由于乡村水管网和污水的处理设施的建设步伐远低于城镇化发展速度，大量工业废水、生活污水、农业杀虫剂、化肥和畜禽粪便等通过不同途径排入水体，超过了生态系统的自我净化能力，致使水库、湖泊和河流等受到不同程度的污染。因此，我国乡村河道的水污染形势仍然较为严峻，亟需加强治理。生态浮床作为原位控制和生态修复水体的实用技术，因具有改善景观、恢复生态、净化污染等优点而被广泛应用于富营养化水体的综合治理。生态浮床技术及其作用1.水环境生态修复——生态浮床技术生态浮床技术是一种利用无土栽培技术，通过在水中设置人工浮床，种植具有较强净化功能的植物，吸收水中的氮、磷等营养物质，从而达到净化水质、改善水生态的目的。该技术集植物生长、水体净化、生态修复于一体，具有操作简便、投资少、见效快等优点。生态浮床是一个多功能的人工生态系统，可以在水体治理和环境改善方面发挥重要作用。（1）经济实用、治污效果明显：生态浮床在城市湿地建设中广泛应用。它利用生物的自然生态习性，在受损水体中吸收氮、磷等无机盐、吸附和降解有机污染物，对藻类有很好的抑制效果，从而大幅提高水体透明度、消除污染、净化水质，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象，改善水体质量、恢复水体生态功能。无需专业设备和化学药剂投入，节省费用开支，具有投资少、见效快、节约能源、运行稳定、维护简单等优点。（2）改善动植物生长环境，再造自然生态平衡：生态浮床的种类各有不同，可以根据需求选择生态浮岛。生态浮床可以提供鱼类、鸟类、水生生物栖息的空间。生态浮床岛本身具有适合鱼类生息的条件，可以提供遮蔽、涡流和饲料等效果，增加鱼类产量。在人工浮床上还可以构建适合鸟类筑巢的环境，为各种鸟类提供栖息空间。通过水生植物、动物和微生物的共同作用，修复水体污染，形成良好的自然生态平衡环境。（3）打造花园城市，美丽乡村，建设生态文明：生态浮床不仅可以治理水体污染，还具有强烈的环境景观功能。在城市园林景观建设中，水面绿化景观效果生动、新颖，越来越受到人们的关注。通过应用生态浮床修复水体、美化水域环境，可以提升城市园林建设的档次和品位。为提高生态浮床技术的净化能力和应用范围，未来可从多个方面进行研究和改进，例如，将生态浮床技术与曝气、纳米材料等其他水质净化技术相结合，使用微纳米曝气机可使曝气效率提高20

倍以上，微纳米曝气机的最大优点在在于能使气和水以纳米级别的微小颗粒形式存在，形成的小气泡可在水中停留8h以上，使水体能长时间处于富氧状态，形成综合治理方案，提高水环境治理效果。将生态浮床技术应用于城市景观水体、工业废水治理等领域。通过不断扩大应用范围，促进该技术的可持续发展。2.生态浮床技术对植物的要求据《乡村微污染河道水质净化生态浮床技术》可知，对水体中各指标的变化情况进行综合比较认为水葫芦、风车草、美人蕉、芦苇对水质的净化效果最好，生长情况明显好于其他植物，也最适合应用于乡村河道污水净化。然而，使用单一型植物对水体修复效果不够理想，建议采用多种植物组合并添加基质、微生物制剂以及使用能源曝气装置等，以效提高水体中污染物的去除率。因此，针对不同水域环境，选择适宜的植物品种，提高植物对污染物的吸收和转化效率。同时，可尝试引进外来物种，拓宽植物资源。例、生态浮床技术在我国美丽乡村建设中，为绿水再现做出了贡献。生态浮床技术是一个综合了物理、化学、生物方法的水环境原位生态修复过程，它利用水生植物及根系微生物吸收N、P元素，同时可降解有机物和重金属，并以收获植物体形式将其搬离水体，保护了水生态环境，实现了景观效益和生态功能的双赢。下图为某湖泊应用生态浮床技术的示意图，请回答相关问题：（1）生态浮床的应用使水体中群落的空间更加复杂，发生变化的空间结构是

，这种变化的意义是

。（2）浮床下方水体中藻类植物的数量低于无浮床的水域，这主要是受

(环境因素)的影响，因此，浮床在一定程度上能够抑制藻类的生长繁殖，防止水华发生。（3）请据图分析生态浮床加速水体净化的原因：

。(至少说出两点)（4）生态浮床既能净化水质、防治水华，又能美化环境，这体现了生物多样性

价值。答案：（1）垂直结构和水平结构

提高群落对环境资源的利用能力

（2）阳光

（3）水流流经浮床时，流速变缓，物理沉降作用显著；浮床植物可以吸收水体中的氮、磷等营养物质；浮床植物根系富集微生物，加速污染物分解

（3）直接和间接试题涵盖的知识点：（1）群落的结构：指群落中相互作用的种群在协同进化中形成的，其中生态适应和自然选择起了重要作用。在群落中，由于各个生物种群占据不同的空间，从而使群落形成一定的空间结构。群落的空间结构包括垂直结构和水平结构。（2）生物多样性：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。（3）生物多样性的价值：直接价值、间接价值、潜在价值。解析：（1）生态浮床利用水生植物及根系微生物吸收N、P元素，同时可降解有机物和重金属，并以收获植物体形式将其搬离水体，保护了水生态环境，使群落的水平结构和垂直结构变的更加复杂，有利于提高群落对环境资源的利用能力。（2