1、專題5生態(tài)工程,紅安第三中學 盧文志,一、生態(tài)工程的基本原理 1.建設目的 遵循自然界_的規(guī)律,充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止 _,達到_和_的同步發(fā)展。 2.特點 _、多效益、_的工程體系。,物質循環(huán),環(huán)境污染,經(jīng)濟效益,生態(tài)效益,少消耗,可持續(xù),3.基本原理 (1)物質_原理:物質在生態(tài)系統(tǒng)中_、分層分 級利用。 (2)物種_原理:物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的 _。 (3)協(xié)調與平衡原理:處理好生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡,需要考 慮_。,循環(huán)再生,循環(huán)往復,多樣性,抵抗力穩(wěn)定性,環(huán)境承載力,(4)整體性原理:進行生態(tài)工程建設時,不但要考慮_ _的規(guī)律,還要考慮到_等系統(tǒng)的影響力。 (5)_

2、和_原理:包括系統(tǒng)的結構決定功能原理和系 統(tǒng)整體性原理。,自然生態(tài)系,統(tǒng),經(jīng)濟和社會,系統(tǒng)學,工程學,二、生態(tài)工程的實例(連線),1.建立生態(tài)農(nóng)業(yè)時巧設、增設食物鏈的目的是使食物鏈延長, 消耗能量環(huán)節(jié)增多,系統(tǒng)總能量利用率降低。( ) 【分析】生態(tài)農(nóng)業(yè)中巧設食物鏈,提高了生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn) 定性,實現(xiàn)了能量的多級利用,使能量盡可能多地流向對人類有 益的地方,系統(tǒng)總能量利用率并沒有降低。 2.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比自然生態(tài)系統(tǒng)高。( ) 【分析】農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物種少,食物網(wǎng)簡單,抵抗力穩(wěn)定性比 自然生態(tài)系統(tǒng)低。,3.生態(tài)農(nóng)業(yè)的指導思想是環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展。( ) 【分析】生態(tài)農(nóng)業(yè)是基于生態(tài)

3、效益、經(jīng)濟效益與社會效益一體 的生態(tài)工程,而并非只強調經(jīng)濟效益。 4.(2008廣東T16A)要實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展,可以通過生物 技術手段,轉化淀粉生產(chǎn)可再生能源。( ) 【分析】要實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展,就要發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實現(xiàn) 物質和能量的多級利用。轉化淀粉生產(chǎn)可再生能源,能量利用 率不高。,5.設計良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時,應遵循的基本原則是追求 經(jīng)濟效益的最大化。( ) 【分析】良性生態(tài)農(nóng)業(yè)能最大限度提高物質和能量利用率,減 少環(huán)境污染,增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。當追求經(jīng)濟效益最大化的 時候,環(huán)境的污染情況不能保證。,6.某草原牧區(qū),在進行草場建設時,既注重不同牧草種類的搭配 種植,又對單

4、位面積內(nèi)的放牧量做了一定控制,體現(xiàn)了遵循物種 多樣性和協(xié)調與平衡原理。( ) 【分析】遵循物種多樣性和協(xié)調與平衡原理都是生態(tài)工程建設 應當遵循的原理。進行牧區(qū)草場建設時,既要考慮系統(tǒng)結構和 功能的復雜性,又要考慮生物與環(huán)境的協(xié)調平衡,才能保證生態(tài) 系統(tǒng)的穩(wěn)定。,考點一 生態(tài)工程的基本原理 1.傳統(tǒng)經(jīng)濟與生態(tài)經(jīng)濟 (1)傳統(tǒng)經(jīng)濟: 方式:大量使用化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。 特點:不注重生態(tài)環(huán)境的保護、經(jīng)濟的發(fā)展,以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。,(2)生態(tài)經(jīng)濟: 方式:實現(xiàn)了原料產(chǎn)品原料產(chǎn)品的生產(chǎn)體系,實現(xiàn)了廢棄物資源化的循環(huán)經(jīng)濟。 特點:少消耗、多效益、可持續(xù)。,2.生態(tài)工程所遵循的基本原理

5、 (1)基本原理:,(2)常見類型: ?；~塘模式: a.特點:人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。做到蠶糞養(yǎng)魚,魚糞肥塘,塘泥肥田、肥桑,從而獲得稻、魚、蠶繭三豐收。 b.圖示:,沼氣農(nóng)田立體養(yǎng)殖模式: a.特點:通過控制溫室內(nèi)的溫度、光照、氣體和水肥等因素,縮短生產(chǎn)周期,大幅度提高糧食、蔬菜和水果的產(chǎn)量和質量。 b.圖示:,【高考警示】 (1)不同的生態(tài)工程所依據(jù)的原理可能不同。建立不同的生態(tài)工程時要依據(jù)不同的原理,因地制宜,不能相互照搬。 (2)實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟一定要遵循生態(tài)學的基本原理,如果違背這個原理,就一定會由盛轉衰,最終導致崩潰。,【典例1】在社會主義新農(nóng)村建設中,某縣積極發(fā)展畜禽養(yǎng)殖

6、和栽桑養(yǎng)蠶兩大支柱產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)總量不斷提高的同時,該縣堅持在發(fā)展中解決環(huán)境問題,優(yōu)化生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)資源的最大化利用,走出了一條適合本地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工程之路。請分析圖回答問題:,(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理有。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動從開始,圖中屬于消費者的生物有。 (3)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比,該生態(tài)系統(tǒng)更能凈化環(huán)境,其主要原因是。 (4)該生態(tài)系統(tǒng)為何能提高經(jīng)濟效益? 。 (5)根據(jù)該縣地處水鄉(xiāng)這一資源優(yōu)勢,請就該生態(tài)系統(tǒng)提出你的一條合理化建議: 。,【解析】(1)生態(tài)工程的基本原理有物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調與平衡原理、整體性原理及系統(tǒng)學和工程學原理。該生態(tài)工程依

7、據(jù)的是物質循環(huán)再生、物種多樣性和協(xié)調與平衡原理。 (2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從生產(chǎn)者固定太陽能開始的,因而該生態(tài)系統(tǒng)能量流動是從桑、油菜等生產(chǎn)者固定的太陽能開始,消費者是蠶、禽、畜等。,(3)由圖可知,該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了廢棄物再利用及無害化處理,因此更能凈化環(huán)境。 (4)該生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)了物質的循環(huán)利用和能量的多級利用,降低了生產(chǎn)成本,提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量。 (5)該生態(tài)系統(tǒng)中,蠶沙碎屑未被利用,可利用蠶沙碎屑養(yǎng)魚,魚塘的塘泥還可用作肥料。,答案:(1)物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調與平衡原理 (2)桑、油菜等生產(chǎn)者固定的太陽能蠶、禽、畜 (3)糞便等“廢棄物”被及時利用 (4)實現(xiàn)了物質的

8、循環(huán)利用和能量的多級利用,提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量;減少了化肥、農(nóng)藥的使用(降低了農(nóng)業(yè)成本投入) (5)蠶沙碎屑用來養(yǎng)魚;魚塘塘泥用來肥田,【互動探究】 (1)該生態(tài)系統(tǒng)是否延長了食物鏈? 提示:沒有,只是實現(xiàn)了物質的循環(huán)再生。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)通過什么生理過程獲得能量? 提示:光合作用。,【變式訓練】現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng),處理流程為“厭氧沉淀池曝氣池兼氧池植物池”,其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后,可用于澆灌綠地。回答問題: (1)污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中,微生物通過呼吸將有機物分解。,(2)植物池中,水生植物、昆蟲、

9、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了(生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群)。在植物池的食物網(wǎng)中,植物位于第營養(yǎng)級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于所固定的能。 (3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調與平衡、_和等原理。 (4)一般來說,生態(tài)工程的主要任務是對進行修復,對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善,并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。,【解析】(1)厭氧沉淀池主要是無氧呼吸,曝氣池為有氧呼吸,兼氧池兩種方式均有。 (2)生物群落是指生活在一定區(qū)域內(nèi)所有生物個體的總稱,生態(tài)系統(tǒng)還包含有無機環(huán)境。植物池是水生環(huán)境,固定光能的是水生植物,從食物鏈考慮,第一營養(yǎng)級是水生植物,其次是初級消費者。 (3)生態(tài)系統(tǒng)

10、的原理包括:整體性原理、協(xié)調與平衡原理、物質循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。,(4)生態(tài)工程對恢復和重建受損生態(tài)環(huán)境的作用非常重要和有效。生態(tài)工程建設的目的就是遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律,充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境污染,達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。 答案:(1)無氧和有氧 (2)群落一水生植物太陽 (3)物質循環(huán)再生物種多樣性系統(tǒng)學和工程學(任選兩個即可) (4)已破壞的生態(tài)環(huán)境,考點二 生態(tài)工程的起因和注意問題 1.起因 (1)環(huán)境污染問題; (2)人口激增、資源破壞、能源短缺等問題。 2.不同生態(tài)工程中的注意問題 (1)農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程:核心是沼氣工程,優(yōu)

11、點是開發(fā)可更新資源,減少環(huán)境污染。,(2)小流域綜合治理生態(tài)工程:“綜合”表現(xiàn)在同時考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益,不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū),各具特色。 (3)大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程:考慮樹種生態(tài)適應性問題,種植適宜品種;考慮樹種多樣性,保證防護林體系穩(wěn)定性。 (4)濕地生態(tài)恢復工程:主要措施:退耕還湖;主要困難:解決遷出湖區(qū)居民的生計問題。,(5)礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程:種植耐旱的灌木、草和樹;確定合理載牧量;改良表土。 (6)城市環(huán)境生態(tài)工程:解決大氣污染措施:禁止使用有鉛汽油;水污染:減少或禁止污水排放,進行污水凈化。,【高考警示】 污染物并不是不能利用的資源 對環(huán)境

12、造成危害的污染物,采取一定的措施和技術,就能夠進行回收和循環(huán)利用,這樣不但能夠減少環(huán)境污染,而且提高了資源的利用效率,減少了資源的浪費。,【典例2】如圖為竇店村綜合發(fā)展生態(tài)工程示意圖。請據(jù)圖回答:,(1)該工程主要運用了生態(tài)工程的哪些基本原理? 。 (2)藍綠萍的代謝類型是,在生態(tài)系統(tǒng)中的地位是。,(3)如圖是某科研工作者為該村設計的垃圾資源化、無害化處理的一種方案,請據(jù)圖回答問題:,此方案中a、b過程需每一位居民的參與,參與的行動方式是。 過程d、e利用的生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的何種成分?。 從對資源的充分利用角度看,d、e途徑比c途徑突出的優(yōu)點是。,【解析】(1)該農(nóng)業(yè)生態(tài)工程實現(xiàn)了物質的循環(huán)利

13、用:作物秸稈用來生產(chǎn)食用菌和飼料;飼料喂養(yǎng)畜禽;人、畜糞尿作為原料生產(chǎn)沼氣;沼液用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè);沼渣為蔬菜施肥和喂養(yǎng)畜禽,從而達到了物質利用的良性循環(huán),緩解了農(nóng)村飼料、肥料的缺乏問題,同時一些加工品和農(nóng)產(chǎn)品可以輸出到市場出售。因此該生態(tài)工程主要運用了物質循環(huán)再生原理、整體性原理和物種多樣性原理。,(2)藍綠萍的代謝類型是自養(yǎng)需氧型,屬于生產(chǎn)者。 (3)過程a、b是對垃圾的分類處理;過程d、e是利用分解者的分解作用處理有機廢棄物,此過程既充分利用了廢棄有機物中的物質和能量,又減少了因燃燒帶來的污染。 答案:(1)物質循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理 (2)自養(yǎng)需氧型生產(chǎn)者 (3)將生活垃

14、圾分類處理分解者 除利用了有機垃圾中的能量外,還充分地、分層次地多級利用了垃圾中的物質,并且減少了因燃燒帶來的污染,【互動探究】 (1)除了題中所涉及的生態(tài)工程的原理外,還有哪些原理? 提示:協(xié)調與平衡原理、系統(tǒng)學和工程學原理。 (2)題中生態(tài)工程所涉及的原理與豆科植物和固氮菌互利共生所涉及的原理在哪方面相同? 提示:都遵循系統(tǒng)整體性原理。,【變式訓練】農(nóng)村都是將農(nóng)作物秸稈當作燃料,而農(nóng)戶和家畜的糞便等均作為肥料直接施入農(nóng)田。后來逐步開始進行農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構調整,如圖是調整后當?shù)厣鷳B(tài)工程示意圖。,(1)試分析調整前生產(chǎn)形式的不利影響(至少列舉兩個方面) 。 (2)該生態(tài)工程的建設遵循了等基本原理。

15、生態(tài)工程與傳統(tǒng)工程相比較,具有等特點。 (3)當?shù)厝讼ＭM一步提高該系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。專家經(jīng)過考察后,建議他們增加一個奶牛養(yǎng)殖項目。村民接受了專家的建議,并對原有的生產(chǎn)項目進行了一些調整。他們需要調整的項目主要是。 (4)現(xiàn)代生物技術可應用于生態(tài)建設,舉例說明。,【解析】(1)燃燒秸稈、家畜的糞便等均作為肥料直接施入農(nóng)田,農(nóng)作物不能利用其中的能量,造成了環(huán)境污染和能量的浪費。 (2)該生態(tài)工程所遵循的原理有物質循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。與傳統(tǒng)生態(tài)工程比較,生態(tài)工程具有少消耗、多效益、可持續(xù)等特點。 (3)若增加奶牛養(yǎng)殖,奶牛食用大量牧草或農(nóng)作物秸稈,

16、種植的農(nóng)作物種類和數(shù)量要進行調整。 (4)舉例要恰當,要與生態(tài)建設有聯(lián)系。,答案:(1)能源和物質資源的浪費、引起環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)成本高等 (2)物質循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理、系統(tǒng)學和工程學原理少消耗、多效益、可持續(xù) (3)種植的農(nóng)作物種類和數(shù)量(或原養(yǎng)殖家畜的數(shù)量,只要求答出一項) (4)基因工程中抗蟲、抗病轉基因植物的種植減少了農(nóng)藥的使用;細胞工程中組織培養(yǎng)技術的應用,可對城市環(huán)境進行綜合治理;胚胎工程中胚胎移植可以用于保護瀕危野生動物,保護生物多樣性等,1.利用植物修復技術治理重金屬污染的實質是將某種特定的植物種植在被重金屬污染的土壤中,植物收獲后進行妥善處理,就可以將重金

17、屬移出土壤。目前科學家嘗試應用生物工程技術培育符合植物修復技術要求的轉基因植物。 請根據(jù)以上材料回答下列問題: (1)獲得目的基因后可采用技術進行擴增。檢測目的基因是否成功導入植物細胞,可采用的生物技術是_。,(2)將含有目的基因的植物細胞培養(yǎng)成植株需要應用技術,該技術的理論依據(jù)是。 (3)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時,需選擇符合要求的植物,這遵循了以下生態(tài)工程原理中的。 A.物質循環(huán)再生原理 B.物種多樣性原理 C.協(xié)調與平衡原理 D.整體性原理,【解析】(1)PCR擴增技術是利用DNA雙鏈復制的原理,將基因的核苷酸序列不斷地加以復制,因此目的基因的大量擴增可采用PCR技術?；?/p>

18、工程中檢測目的基因是否成功導入受體細胞主要是利用DNA分子雜交技術。 (2)離體的植物細胞、組織或器官培養(yǎng)成完整的植物體需利用植物組織培養(yǎng)技術,該技術的原理是植物細胞的全能性。 (3)利用轉基因植物清除土壤中的重金屬,最終達到生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡,因此該項技術遵循了協(xié)調與平衡原理。 答案:(1)PCRDNA分子雜交技術 (2)植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性(3)C,2.(2013西安模擬)研究性學習小組參觀某市市郊建立的以沼氣為中心,以保護生態(tài)環(huán)境為目標的“豬-沼-魚-肥-果蔬”生態(tài)模式時繪出了如下模式圖,請分析回答:,(1)構建以沼氣為中心的“豬-沼-魚-肥-果蔬”生態(tài)模式時所依據(jù)的生態(tài)學原

19、理是 ,該生態(tài)系統(tǒng)最大的優(yōu)點是。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)的“基石”是,若要生產(chǎn)3 kg雞肉最少需要水稻和大豆共kg。 (3)沼氣池中有產(chǎn)甲烷菌和不產(chǎn)甲烷菌等微生物,其生態(tài)學作用主要是。,(4)若農(nóng)田內(nèi)有蟲害發(fā)生,采用何種措施既能保護環(huán)境又能有效防治害蟲? 。 (5)水稻、大豆的秸稈除了圖中所示的用途外,還有哪些用途?(寫出2個) 。,【解析】(1)構建生態(tài)農(nóng)業(yè)所依據(jù)的生物學原理是物質循環(huán)和再生原理,構建農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)物質和能量的多級利用,減少環(huán)境污染。(2)生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者是基礎,當能量以最高效率沿最短食物鏈傳遞時,需生產(chǎn)者最少,故生產(chǎn)3 kg雞肉需要水稻和大豆最少320%=15 kg。(

20、3)沼氣池中的微生物的作用是完成有機物的分解、產(chǎn)生沼氣。(4)采用生物防治法既能保護環(huán)境又能有效防治害蟲。,答案:(1)物質循環(huán)和再生原理提高物質和能量利用率,減輕環(huán)境污染(或實現(xiàn)物質和能量的多級利用,減輕環(huán)境污染) (2)水稻和大豆15 (3)分解有機物,產(chǎn)生沼氣(4)引入害蟲天敵防治、激素防治、培育轉基因抗害蟲農(nóng)作物等 (5)作為飼料養(yǎng)豬;作為工業(yè)原料,廣泛用于造紙、制造建材、酒精和一次性包裝盒等;在直燃鍋爐中進行充分徹底的燃燒,最大限度地轉換成電能(寫出2個合理答案即可),3.(2013衡陽模擬)依據(jù)生態(tài)學原理對農(nóng)村家庭生活用燃料、廚余垃圾和庭院養(yǎng)殖進行整體設計,構建的庭院生態(tài)系統(tǒng)如下圖

21、。請回答下列問題:,(1)該生態(tài)工程設計將豬圈養(yǎng)在溫室內(nèi)的目的是:農(nóng)作物在生長過程中能為豬提供;溫室給豬的生長提供了適宜的_環(huán)境。 (2)該生態(tài)系統(tǒng)中的都可以作為沼氣池中發(fā)酵的原料。經(jīng)過發(fā)酵產(chǎn)生的沼渣、沼液可以。沼氣池中菌群屬于該生態(tài)系統(tǒng)成分中的。 (3)該生態(tài)工程設計的優(yōu)點是 。,【解析】農(nóng)作物光合作用產(chǎn)生氧氣供豬利用,溫室溫度高,給豬提供了熱量維持體溫,減少了豬自身的能量消耗。人畜糞便、秸稈、廚余垃圾等可進入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣,沼渣、沼液作為肥(飼)料。沼氣池中菌群屬于分解者。該生態(tài)工程減少了廢棄物產(chǎn)生,實現(xiàn)了物質的多級循環(huán)利用,提高了能量的利用效率。 答案:(1)氧氣溫度 (2)人畜糞便、秸稈、廚余垃圾作為肥(飼)料分解者 (3)節(jié)約能源,減少廢棄物產(chǎn)生,物質(廢物)再利用,提高能量利用效率,物質循環(huán)利用,4.(能力挑戰(zhàn)題)南京古泉生態(tài)農(nóng)場是生態(tài)農(nóng)業(yè)的典范。該農(nóng)場將養(yǎng)豬、養(yǎng)魚、沼氣工程、養(yǎng)鴨、種植農(nóng)作物、種蘑菇、種桑養(yǎng)蠶、種植果樹等多個生產(chǎn)過程合理地有機結合起來,成為一種高效良性的循環(huán),生態(tài)效益達到了良性發(fā)展。請就此生態(tài)農(nóng)場的特點,完成下列問題:,(1)該生態(tài)農(nóng)場充分體現(xiàn)了生態(tài)工程基本原理中的、 和。 (2)該系統(tǒng)工程的核心之一是沼氣池,沼氣的制作如圖所示: 在圖中標出箭頭,表示生產(chǎn)過程中的物質循環(huán)。 如果將“無機物農(nóng)田”這一環(huán)節(jié)去掉,對生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)有