1、第一章生態(tài)工程第一節(jié)生態(tài)工程及其原理1關注生態(tài)工程的建設。2簡述生態(tài)工程的原理。(重難點)生 態(tài) 工 程 的 概 念 與 目 標1概念為了人類社會和自然雙雙受益，著眼于生態(tài)系統(tǒng)，特別是社會經濟自然復合生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力的整合工程技術。2目標保護環(huán)境與資源，力求達到生態(tài)效益、經濟效益和社會效益的協(xié)調統(tǒng)一，使人工控制的生態(tài)系統(tǒng)具有更強大的自然再生產和社會再生產能力。探討：生態(tài)工程建設的起因是什么？提示：“傳統(tǒng)農業(yè)”即“石油農業(yè)”不注重環(huán)境的保護，沒有考慮成本，暫時的經濟發(fā)展是以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。探討：“污染物是放錯地方的資源”這句話對嗎？為什么？提示：對。對環(huán)境造成危害的污染物，采用

2、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。例如，對廢污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進行回收再利用。因此說“污染物是放錯了地方的資源”。1生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指人類應用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設計、調控和技術組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。在概念中應注意五個方面：(1)涉及的學科知識有生態(tài)學、系統(tǒng)學、工程學，經濟學等。(2)運用到的技術手段有系統(tǒng)設計、調控和技術組裝等。(3)面臨的

3、任務是對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。(4)最終目的是促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。(5)生態(tài)工程的特點是少消耗、多效益、可持續(xù)。2生態(tài)工程建設的目的遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展?！咎貏e提示】(1)在進行生態(tài)工程建設時，應積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的強大自我恢復力，節(jié)省投資。(2)生態(tài)恢復力有限，不能認為有了生態(tài)工程，就可以先污染、破壞，然后再治理。1關于生態(tài)工程的敘述，不正確的是()A當人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的健康問題時，生態(tài)工程應運而生B生態(tài)工程

4、能夠減少環(huán)境污染C生態(tài)工程以犧牲環(huán)境和資源為前提，生產出更多的產品D生態(tài)工程力求達到生態(tài)效益、經濟效益和社會效益的協(xié)調統(tǒng)一【解析】A為生態(tài)工程產生的前提條件，B為生態(tài)工程的意義，D為生態(tài)工程的目標，C不是犧牲而應是保護?！敬鸢浮緾2下面是進行小規(guī)模堆肥及其利用的一些步驟。準備一只3 m1.5 m1.5 m的箱子(最好是廢木箱，因為其透氣性良好)，把從廚房和花園收集來的有機垃圾堆放其中，堆放時要保持疏松和透氣；堆肥時要盡量添加一些富含氮的材料；若材料偏干，應適當澆一些水，并保持一定的溫度；垃圾箱盡量放在朝陽溫暖的地方，材料堆滿后蓋上蓋子；堆肥發(fā)酵腐熟后，便成為優(yōu)良的有機肥料，可用于作物和花卉的施

5、肥。(1)堆肥的生物學原理是_。(2)添加一些富含氮的材料可以加速發(fā)酵過程，因為_。(3)堆肥發(fā)酵過程中的重要物質變化之一是：蛋白質NH3；NH3NO。參與上述過程的主要微生物的新陳代謝類型分別是_；_。(4)研究發(fā)現(xiàn)，生活垃圾經過堆肥發(fā)酵后，其中的致病微生物(包括寄生蟲的卵)基本被消滅，請你簡單闡述其中的道理。(提示：請考慮發(fā)酵導致堆肥內部環(huán)境的變化)_。(5)如果只用堆制的肥料作為花卉的培植土，這些花卉能正常生活嗎？為什么？_?！窘馕觥坑袡C物不能被植物直接吸收，所以要使分解者分解后才能利用；分解者自身也需要一定的營養(yǎng)物質，所以為了加快分解過程可以給其提供一些營養(yǎng)；發(fā)酵過程產生的熱可以殺死一

6、些微生物；有機物被分解后不能直接利用其來栽培植物，原因是無機鹽太多，植物無法吸水。【答案】(1)利用營腐生生活的微生物(分解者)把有機物分解為無機物(2)作為營腐生生活微生物的氮源，可以促使這些微生物迅速地繁殖(3)異養(yǎng)需氧型自養(yǎng)需氧型(4)微生物的呼吸作用產生熱量，從而導致堆肥內部的溫度升高，高溫環(huán)境將致病微生物(包括寄生蟲的卵)殺死(5)不能；堆制的肥料中的無機鹽濃度過高，會出現(xiàn)燒苗的現(xiàn)象生 態(tài) 工 程 的 基 本 原 理1食物鏈原理在自然生態(tài)系統(tǒng)中，食物鏈既是能量轉化鏈和物質傳遞鏈，也是價值增值鏈。在農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，可通過調整食物鏈長度的方法，利用相應的腐生生物，將各營養(yǎng)級的食物殘渣或糞

7、便等排泄物進一步轉化，來提高生物能量的利用率。2生態(tài)位原理(1)每一種群在多維的生態(tài)空間中都有其理想的生態(tài)位，而每一種環(huán)境因素都給生物種群提供了現(xiàn)實的生態(tài)位。(2)在農業(yè)生態(tài)工程設計中，如果把適宜且有經濟價值的物種引入系統(tǒng)中，填充空白的生態(tài)位，從而阻止一些有害的生物(如雜草、病蟲、鳥獸)的侵襲，就可以形成一個物種多樣化、種群穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，并使有限的資源得到合理利用，減少資源的浪費。3限制因子原理(1)各種生物的生長發(fā)育過程中對各種生態(tài)因子都存在著一個生物學上限和下限，它們之間的幅度就是該種生物對某一生態(tài)因子的耐性范圍。(2)當生態(tài)因子接近或超過某種生物的耐受極限時，就會限制其生存、生長、繁殖

8、或分布。4整體效應原理生態(tài)系統(tǒng)是由若干組成部分結合而成的具有特定功能的整體，其基本特征是整體性。5其他原理在生態(tài)工程的建設過程中，我們還必須遵循的其他生態(tài)學原理有系統(tǒng)論原理、多樣性原理、生物共生原理、物質循環(huán)與再生利用原理。探討：生態(tài)系統(tǒng)內即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據它原來的生態(tài)位，從而避免了系統(tǒng)結構或功能的失衡。這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？提示：生態(tài)位原理。探討：在我國“三北防護林”建設中，某地區(qū)單一種植了大片的樟子松林，后來在水肥充足的情況下很多地方的樟子松林被松毛蟲吃成了“不毛之地”。而在澳洲的大堡礁內養(yǎng)分稀少的深海中卻生活著約1 100種魚類，還有超過300種

9、的造礁珊瑚以及無數已被命名或尚待發(fā)現(xiàn)的海洋無脊椎動物和藻類，這說明在生態(tài)工程建設中應遵循什么原理？提示：多樣性原理。探討：某牧草的留種區(qū)，為了預防鳥啄食草籽，用網把留種區(qū)罩起來，后來發(fā)現(xiàn)，留種區(qū)草的葉子幾乎被蟲吃光了。發(fā)生這種現(xiàn)象違背了什么原理？提示：食物鏈原理。生態(tài)工程的基本原理項目理論基礎意義實例食物鏈原理食物鏈結構和功能提高生物能量的利用率生態(tài)農業(yè)的建立生態(tài)位原理生態(tài)位定義阻止一些有害的雜草、病蟲、鳥獸的侵襲，形成一個物種多樣化、種群穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，并減少資源的浪費稻田養(yǎng)魚整體效應原理整體性，不可分割性，協(xié)調性發(fā)展通過不同子系統(tǒng)或者組分之間適當的比例關系和明顯的功能分工，使得系統(tǒng)順利地完

10、成物質、能量、信息與價值的轉換農業(yè)是一個社會經濟自然的復合系統(tǒng)限制因子原理最小因子定律、耐性定律保證生物的正常生長、發(fā)育和繁殖對于干旱或半干旱地區(qū)，水是限制因子多樣性原理多樣性理論促使復合系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加引入現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)中沒有的新物種物質循環(huán)與再生利用原理物質循環(huán)、能量流動提高系統(tǒng)的生產效率，同時也減少生產過程中對環(huán)境的污染無廢料生產體系生物共生原理生物間互利共生關系加強物質循環(huán)作用，保證生態(tài)工程的穩(wěn)定性大豆與根瘤菌共生系統(tǒng)論原理整體性效應指導生態(tài)工程的設計與實施農副工聯(lián)合系統(tǒng)【特別提醒】生態(tài)工程的建設應遵循以上幾個原理，但不同的生態(tài)系統(tǒng)遵循的原理可能不同。建立不同的生態(tài)工程時，要因地制宜，可

11、通過適當滿足物種生存、生長或繁殖的環(huán)境條件來提高物種的適應能力。1.豆科植物和固氮菌互利共生，當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理()A生態(tài)位原理B食物鏈原理C生物共生原理 D多樣性原理【解析】本題考查對生態(tài)工程原理的理解。生態(tài)工程的原理主要包括生物共生原理、生態(tài)位原理、食物鏈原理、多樣性原理等。豆科植物和固氮菌之間體現(xiàn)的是生物共生原理。【答案】C2南京古泉生態(tài)農場是生態(tài)農業(yè)的典范。該農場將養(yǎng)豬、養(yǎng)魚、沼氣工程、養(yǎng)鴨、種植農作物、養(yǎng)蘑菇、種桑養(yǎng)蠶、種植果樹等多個生產過程合理有機地結合起來，成為一種高效良性的循環(huán)，生態(tài)效益、經濟效益達到了良性發(fā)展。請就生態(tài)農場的特點

12、，回答下列問題：(1)該生態(tài)農場充分體現(xiàn)了生態(tài)工程基本原理的_原理和_原理。(2)該系統(tǒng)的核心之一是沼氣池，在沼氣池發(fā)酵過程中，有一種微生物具有除臭作用，這種微生物是_，它的除臭過程是_，該微生物是此生態(tài)系統(tǒng)的_(填成分)。(3)根據生態(tài)工程中的物種多樣性原理這一理論，有人認為生態(tài)農業(yè)建設中，應使食物鏈和營養(yǎng)級越多越長越好。請你結合所學的有關生態(tài)工程原理，分析該結論是否正確？為什么？【解析】生態(tài)工程中的生態(tài)農業(yè)是建立在物質循環(huán)再生原理與物種多樣性原理基礎上的農業(yè)，體現(xiàn)了生態(tài)效益、經濟效益的整體效應。從能量流動的逐級遞減的特點來看，食物鏈不能無限延長，一般維持在56級?！敬鸢浮?1)物質循環(huán)再生

13、多樣性(2)硝化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽分解者(3)不正確。因為食物鏈多，各食物鏈中的生物數量難以達到一定規(guī)模，影響經濟效益；營養(yǎng)級多，高層次營養(yǎng)級生物獲得的能量較少，該營養(yǎng)級的生物數量也較少。1桑基魚塘是將低洼稻田挖深做塘，塘內養(yǎng)魚，塘基上種桑，用桑養(yǎng)蠶，蠶糞養(yǎng)魚，魚糞肥塘，塘泥肥田、肥桑，從而獲得稻、魚、蠶三豐收。這是哪一方面的典型例子() 【導學號：】A維持原有的生態(tài)平衡B根據人類需要建立新的生態(tài)平衡C加速生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)D加速生態(tài)系統(tǒng)的能量流動【解析】桑基魚塘的建立是根據人類需要建立的新的生態(tài)平衡，使人類對能量多級充分利用，提高能量利用效率，減小環(huán)境污染?！敬鸢浮緽2設計生態(tài)工

14、程的常用方法之一是給食物鏈(網)“加環(huán)”，如圖就是一種“加環(huán)”示意圖，據圖判斷下列說法不正確的是()A用玉米的副產品玉米芯生產木糖醇可增加經濟效益B用殘渣來培育食用菌和蛆蛹，實現(xiàn)了物質的多級利用C用蛆蛹糞便作為有機肥還田，運用了能量循環(huán)再生原理D該生態(tài)工程的運轉離不開人的管理【解析】A項提高了副產品的經濟價值，減少了環(huán)境污染；B項使殘渣中的能量流向生物，提高了能量利用率，減少了環(huán)境污染；C項用蛆蛹糞便作為有機肥還田，這些有機物在田里會被微生物分解為無機物而被植物利用，這體現(xiàn)了物質循環(huán)與再生利用原理，能量流動是單向的?！敬鸢浮緾3請分析圖示回答問題：(1)該生態(tài)工程所遵循的基本原理是_。(至少寫

15、2種)(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)農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比，該生態(tài)系統(tǒng)更能凈化環(huán)境，主要原因是_?！窘馕觥?1)本題中提到的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的秸稈等可以循環(huán)往復再利用，能量可以多級利用。(2)各種農作物之間相互協(xié)調，使流經該生態(tài)系統(tǒng)的能量被充分利用，流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是桑等生產者固定的太陽能，各級動物是該生態(tài)系統(tǒng)的消費者。(3)與傳統(tǒng)農業(yè)相比，該生態(tài)農業(yè)可以實現(xiàn)廢棄物的再利用和能量的多級利用?！敬鸢浮?1)物質循環(huán)與再生利用原理、物種多樣性原理、整體效應原理(任寫2種即可)(2)桑等生產者固定的太陽能蠶、禽、畜(3)糞便等“廢棄物”被及時利用4在社會主義

16、新農村建設中，我國南方某些地區(qū)建立的“?；~塘”(如圖所示)構建了新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。據圖回答有關問題。(1)該生態(tài)系統(tǒng)所需的能量最終來自_。(2)該生態(tài)系統(tǒng)的生產者是_。(3)該生態(tài)系統(tǒng)中除了已知生物種類外，還必須有_等生物作為_。(4)在該生態(tài)系統(tǒng)中，實現(xiàn)了物質的多級利用，提高了_，減少了_。(5)人們建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是_。(6)在進行生態(tài)工程建設時應該遵循生態(tài)工程的基本原理，這些基本原理主要包括_原理、_原理、_原理、_原理?！窘馕觥勘绢}考查生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和生態(tài)工程原理的應用。分析圖解可知，該系統(tǒng)的桑、稻能利用光能進行光合作用，所以是生產者。圖中只有動物和植物，缺少營腐生生活的生物，如細菌、真菌等分解者。在該生態(tài)系統(tǒng)中，一種產品的廢料可作為另一種產品的原料，所以提高了物質和能量的利用率，減少了廢料對環(huán)境的污染。人們建立這一生態(tài)系統(tǒng)的目的是調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系，使能量流向對人類最有益的部分。不同的生態(tài)系統(tǒng)遵循的原理可以不同?！敬鸢浮?1)太陽光能(2)桑、稻(3)細菌、真菌分解者(4)能量利用率環(huán)境污染(