学年高中生物生态工程第14课时生态工程实例学案苏教版.docx

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学年高中生物生态工程第14课时生态工程实例学案苏教版

第14课时生态工程实例

[学习目标]　1.了解生态工程建设的基本过程。

2.举例说出我国生态工程的实例。

一、生态工程建设

我国与国外的生态工程建设各有特点，阅读教材，思考并回答。

1．为什么说我国生态工程建设的实例更加具有“中国制造”的色彩？

答案　与国外相比，我国的生态工程不仅要保护环境和资源，更迫切的是要以有限的资源为基础，生产出更多的产品满足人口增长与社会发展的需要。

我国生态工程所研究的对象，不仅是自然或人为构造的生态工程，而更多的是社会—经济—自然的复合生态系统。

2．生态工程所运用的生态工程原理有哪些？

答案　物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。

3．实现可持续发展的措施有哪些？

答案　

（1）实现原料→产品→原料→产品的无废弃物生产体系，实现废弃物的资源化。

（2）实现自然资源的可持续发展，符合生态学规律。

（3）保护生物多样性，做到生物与环境、经济发展与保护的协调平衡。

二、治污生态工程

1．治污生态工程包括哪些生态工程？

答案　包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。

2．治污生态工程目前主要涉及哪些方面？

答案　主要涉及固体、液体和有机废弃物的处理、生物肥料的研制、湖区污染的治理、塑料的再生利用等方面。

3．什么是“人工湿地”？

答案　“人工湿地”是人为建设的利用湿地净化污水的生态工程，是将石、砂、土壤等材料按照一定的比例组成基质，并栽种经过选择的水生、湿生植物，构成类似于自然湿地状态的工程化湿地系统。

4．“人工湿地”是如何净化污水的？

答案　“人工湿地”净化污水的过程十分复杂，包括利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，对污水进行净化处理，其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、水分蒸腾和养分吸收等。

5．人工湿地污水处理系统有何优点？

答案　低成本、低能耗，有较高的生态效益和经济效益。

6．人工湿地的重要组成成分之一是水生植物，它在污水的净化中起着怎样的作用？

答案　植物可以吸收水体中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐，同时植物的根系可吸附和富集重金属和有毒有害物质，这些物质在植物被收割后又离开了水体。

植物密集并交织在一起的根系也能对固体颗粒起到拦截吸附作用。

此外，植物为微生物的生长提供了更大的吸附表面积，还能为水体输送氧气等。

7．人工湿地中的微生物是降解水体污染物的主力军，试分析它在人工湿地中的作用。

答案　好氧微生物将废水中大部分有机物分解为CO2和H2O，厌氧微生物将有机物分解成CO2和CH4等。

人工湿地中的某些原生动物，将污水中的有机颗粒作为营养物质吸收。

三、生态恢复工程

1．对于受到不同程度干扰或破坏的生态系统进行的保护、修复和改善工作，即为生态恢复工程。

2．从生态学的角度分析，要使生态退化逆转，首先应该进行哪一步的恢复？

答案　要实现一个地区环境的好转，首先要恢复这一地区的植被，逐步恢复生物群落，并形成合理、高效的食物链，才能在演替的过程中保持长期的稳定与平衡。

3．一般地说，矿山废弃地生态恢复工程的关键是什么？

应该如何进行选择？

答案　关键在于植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。

所以在矿山废弃地植被恢复过程中，要注意选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树种和先锋树种，注意树种的多功能效益。

4．我国西部地区环境恶化，有哪些表象？

其最突出的矛盾是什么？

答案　西部地区环境恶化的表象是植被减少、地力减退、粮食产量下降、自然灾害加剧。

而水土流失是西部生态问题中最本质、最突出的矛盾。

5．我国对西部的生态治理采取的政策是什么？

答案　落实退耕还林、还草政策。

四、生态农业工程

1．结合教材概念，填写下表。

依据

生态学理论

前提

环境与经济协调发展

特点

多层次、多功能的农业生产

目的

促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益

实例

留民营村生态农业

2.留民营村进行的农业建设的主要措施有哪些？

答案　调整生产结构，开发利用新能源和大力植树造林；对太阳能、生物能和有机废弃物进行了综合利用。

3．简述留民营村生态农业的社会效益和环境效益。

答案　

（1）社会效益：

向社会提供粮食、蔬菜、肉、奶、蛋、饲料、加工食品等多种农副产品。

（2）环境效益：

降低污染、净化空气、改变农田结构，有效地保护了土地资源。

五、生态城市

1．生态城市的含义是什么？

答案　是基于社会、经济、自然三个系统并高度统一的可持续发展的城市。

2．生态城市主要具有哪些特点？

答案　

（1）注重高效和谐性；

（2）保持整体性；（3）实现可持续性等。

一、治污生态工程建设的实例

下图为“人工湿地”各环节生物组成示意图，请据图回答：

（1）在人工湿地处理污水过程中，起净化作用的生物有__________________，不同生物各起什么作用？

________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（2）该人工湿地主要通过哪些途径去除污水中的污染物？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）你知道哪些生态系统是湿地吗？

________________________________________________________________________。

（4）湿地除了具有净化作用外，还有哪些作用？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）水生植物和微生物　水生植物吸收、转化污水中的N、P等无机物，促进好氧细菌等微生物对水体中有机物的分解；微生物分解和转化污水中的有机物

（2）通过物理、化学作用沉淀、吸附、过滤，水生植物的吸收、转化，微生物的分解和转化

（3）河流、池塘、湖泊等

（4）提供水源，补充地下水，调节流量，蓄洪防旱，保护堤岸，防风，调节区域气候，保留营养物质，防止盐水入侵，提供可利用的资源等

解析　湿地生态系统处于水、陆生态系统之间，对于水的变化非常敏感，水的流入能给湿地注入营养物质，水的流出又经常从湿地带走生物和无机物。

“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统。

它的组成成分包括土壤、各类水生植物和水等。

人工湿地的净化作用是通过湿地环境中所发生的物理、化学和生物作用的综合效应实现的。

二、农业生态工程建设的实例

苏南某县畜禽养殖和栽桑养蚕是当地农业的两大支柱产业。

在生产总量不断扩张的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现了资源的最大化利用。

请分析该县农业生态系统结构（部分）示意图，回答问题：

（1）该农业生态系统的能量流动从____________________________开始，图中属于消费者的生物有____________________。

（2）与传统农业生态系统相比，该农业生态系统更能净化环境的主要原因是________________

_______________________________________________________________________________。

（3）下列有关人工生态系统的说法，正确的是__________（多选）。

A．使废物资源化

B．减少了化肥等工业产品的投入量，有利于环境保护

C．抵抗力稳定性低于自然生态系统

D．人占有主导地位，是其他生物生存的基础

（4）该农业生态系统能提高经济效益的原因是_________________________________________

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（5）从生态系统稳定性看，该农业生态系统与简单的农田生态系统相比不易发生虫害的原因是________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________，

请说出两种根据生物学原理防治害虫的方法：

________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　

（1）桑等生产者固定太阳能　蚕、畜、禽

（2）粪便等“废弃物”被及时利用　（3）ABC

（4）实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用（降低农业投入）

（5）抵抗力稳定性较高（营养结构较复杂，自我调节能力较强）　天敌防治、激素防治、种植转基因抗虫作物（答出两条即可）

解析　

（1）生态系统的能量输入是指由生产者固定太阳能开始，如桑等农作物；直接或间接以生产者为食的是消费者，如蚕、畜、禽等。

（2）与传统农业相比，该系统对物质进行了多级利用，如利用粪便等合成有机肥，减少了对化肥的使用，降低了成本，减轻了对环境的污染。

（4）该农业生态系统能提高经济效益的原因是投入减少，物质循环利用，使产量提高。

（5）该生态系统生物群落结构相对复杂，从而使抵抗力稳定性增强，自我调节能力提高。

生物学原理防治害虫的方法有利用生物的种内关系或种间关系来诱杀害虫，如利用捕食关系引入天敌，利用性引诱剂防治害虫等。

1．微山湖是山东境内的一个面积较大的湖泊，二十年前这里是碧波万顷、鱼儿满湖、野鸭成群，还有“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的美丽景象。

二十年来，湖区四周县市的工业快速发展，城市居民急增，大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。

湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻。

据有关专家说，近几年来，微山湖中已消失了一些物种，如四鼻孔鲤鱼、野鸭、水螅等。

上述现象说明的道理主要是（　　）

A．掠夺式的开发是破坏生物多样性的主要原因

B．环境污染是破坏生物多样性的重要原因

C．外来物种入侵破坏了生物多样性

D．环境教育缺乏是破坏生物多样性的根本原因

答案　B

解析　由材料分析，由于城市居民急增，因而大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。

湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻，微山湖中已消失了一些物种。

可见，环境污染是破坏生物多样性的重要原因。

2．湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为“地球之肾”。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统

B．“人工湿地”是利用湿地净化污水的生态工程

C．“人工湿地”成本低、耗能少

D．“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物实现的

答案　D

解析　“人工湿地”是利用湿地净化污水的人为建设的生态工程，成本低、耗能少。

其净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的。

3．有一山区由于开采露天小铁矿等活动，自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上（　　）

A．回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统

B．撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复

C．回填土壤，栽培当地经济农作物，发展农业生产

D．回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林

答案　D

4．农村综合发展型生态工程的优点包括（　　）

①物质和能量的多级利用　②物质循环再生　③废物资源化　④生物相互依存，体现了整体性　⑤做到了生态、经济和社会效益三结合

A．①②③④B．②③④⑤

C．①②④⑤D．①②③④⑤

答案　D

解析　农村综合发展型生态工程是在怎样实现物质的多级循环利用，用有限资源取得经济、社会、生态效益全面提高的背景下提出和发展出的生态工程，典型代表是北京郊区窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。

农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的综合利用，物质循环再生实现了废物的资源化，各种生物资源相互依存，把生态效益、经济效益和社会效益紧密地结合为一个整体。

5．我国的“三北”防护林是一项规模空前的生态建设工程，被誉为“绿色万里长城建设工程”。

下列不属于植树造林在保护环境方面要求的是（　　）

A．调节气候

B．防风固沙，防止荒漠化

C．提供木材

D．维持大气的碳—氧平衡

答案　C

解析　树木可涵养水源，调节当地气候；可以防风固沙，防止沙漠化；树木进行光合作用，消耗CO2，制造O2，维持大气的碳—氧平衡；提供木材与环境保护无关，是经济效益。

基础再现

1．我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林（草）”是两项重要内容，采取这两项措施的首要目标是（　　）

A．开展生态旅游B．发展畜牧业

C．增加木材产量D．改善生态环境

答案　D

解析　西部大开发的首要任务应当是生态建设，我国西部地区水土流失和荒漠化十分严重，只有采取退耕还林（草）、退田还湖、保护天然林、改造沙漠等措施，积极改善生态环境，才有可能进一步实现经济、社会的全面振兴和可持续发展。

2．下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是（　　）

A．城市规划，分区建设工业区、居住区、生态绿地等

B．大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺

C．采用浮床工艺法等手段治理水污染

D．用法律手段严禁汽车上路，造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头

答案　D

解析　应该控制污染，而不能因为怕污染而放弃发展。

3．下列措施不适用于矿区生态环境恢复的是（　　）

A．机械法整平压实土地

B．人工制造表土，植树种草

C．排石整地，改良优化土壤

D．开发农田，广种农作物，增加农民收入

答案　D

解析　废弃矿区生态环境受到严重破坏，植被恢复是关键环节，因而应选择抗逆性强的苗木，农作物等不适宜在此处种植。

4．生态农业不仅指对于农作物中所含物质、能量的充分利用，还具有很多内涵。

人们越来越认识到根据不同地区的土地、光、水等各种自然资源，设计出适合本地的生态农业结构的重要意义。

下列措施中不符合生态学原理的是（　　）

A．作物“轮种”不仅能合理地利用各种矿质营养，还可避免某些虫害的大面积发生

B．以作物秸秆为燃料发电，可以做到对农作物中物质和能量的多级利用

C．充分利用各种生物固氮措施，尽量施用农家肥，减少化肥的施用

D．应用以虫治虫、以菌治虫的措施，尽量减少甚至不使用有害农药

答案　B

解析　以作物秸秆为燃料发电会造成环境污染，且不能实现能量的多级利用。

5．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，因此我国现在在农村大力推广生态农业，下列关于生态农业的叙述中不正确的是（　　）

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　食物链一般不超过5个营养级，并非越多越好，生态农业属人工生态系统，人的作用非常突出，在设计时遵循的原则为物质的循环再生和能量的多级利用，相对于现代农业生态系统来说，物种种类繁多，抵抗力稳定性较高。

能力提升

6．如图显示了经济发展与环境质量之间的关系，根据这种关系，发展中国家应认识到（　　）

A．环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略

B．后工业化阶段环境问题会自行解决

C．保护至关重要，杜绝兴建大量排污的工业

D．可以采取措施减少或避免生产过程中的环境污染问题

答案　D

解析　吸取西方发达国家发展过程中的一些经验教训，我们发展中国家少走弯路，避免出现“先污染，后治理”的现象，应提前采取相应措施，对必须建设的污染企业要进行污物处理。

7．下列有关生态工程的相关内容的叙述中，不正确的是（　　）

A．农村综合发展型生态工程遵循物质循环再生和整体性原理等生态工程的基本原理

B．我国南方的桑基鱼塘通过将单个生产系统优化组合成一个有机整体，大大提高了系统生产力，这是运用生态工程的整体性原理的典型实例

C．小流域综合治理的目标是建立稳定高效的复合系统，获得最大的生态和经济效益

D．矿区废弃地的生态工程恢复关键在于植被的恢复以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建

答案　B

解析　桑基鱼塘通过将单个生产系统优化组合，有机地整合在一起，成为一个新的高效生态系统有机整体，故运用了系统的结构决定功能原理。

8．下列有关湿地生态系统和湿地生态系统恢复工程的叙述，正确的是（　　）

A．湿地生态系统是指一切以水作为主要环境因素的生态系统，如江、海、湖泊等

B．地球上80%的湿地生态系统遭到破坏，破坏湿地生态系统的主要因素是自然灾害

C．湿地生态系统具有多种生态功能，如蓄洪防旱、调节区域气候、控制土壤侵蚀、自然净化污水等

D．湿地生态恢复工程最关键的是人类干预，以促进湿地生态系统快速有效演替

答案　C

解析　湿地生态系统是水域和陆地的自然过渡形态，而不是水域生态系统；破坏湿地生态系统的主要因素是人为因素而不是自然灾害；湿地生态系统恢复过程中，要尽量减少人类干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。

9．为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学、有效的途径是（　　）

①合理开发海洋，寻找新的粮食资源　②控制人口增长，协调人与自然和谐发展　③增加化肥、农药使用，提高作物产量　④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积　⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合作用效率的作物品种

A．①②③B．①②⑤

C．①③④D．③④⑤

答案　B

解析　生态农业可以实现对物质和能量的多级利用，减少对资源和能源的消耗，减少污染。

围湖造田是一种短期行为，虽然能扩大耕地面积增加粮食产量，但会对湿地生态造成破坏。

10．下列叙述不符合西方国家生态工程建设特点的是（　　）

A．强调经济效益，应用范围较广泛

B．以集中治理环境污染为目标

C．采取介于工程和依靠自然恢复力的中间途径

D．集中对已破坏了的生态系统进行生态恢复

答案　A

解析　生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。

目前，西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标之外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。

但总体来看，发达国家的生态工程的应用范围比我国小，也不那么强调经济效益。

11．下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答下列问题：

（1）该恢复工程中，①是指______________________________________________________。

（写出具体措施）

（2）恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

（3）该生态工程所遵循的主要原理是________________________________________________。

答案　

（1）采取机械方法平整压实土地、人工制造表土

（2）矿区土质条件恶劣，不适宜农作物的生长　（3）整体性原理、协调与平衡原理

解析　

（1）由于矿区废弃地水分状况很差，特别是养分极其贫瘠，导致植被很难恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。

（2）矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树。

（3）图中体现了生态与经济效益的结合，是整体性原理；植被恢复时，考虑与之相适应的树种、草等，为协调与平衡原理。

12．下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。

请据图回答下列问题：

（1）图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的______________________________________。

（2）某同学据图写出一条捕食食物链：

果树→蚯蚓→鸡，该食物链________（填“正确”或“不正确”）。

（3）利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫，这些实例体现了生态系统的____________在农业生产中的应用。

（4）果园与森林相比，其抵抗力稳定性________（填“高”或“低”），原因是______________

_______________________________________________________________________________。

（5）此生态农业与传统农业相比，明显的优势有__________________________和___________。

答案　

（1）分解者　

（2）不正确　（3）信息传递　（4）低　生物种类少，营养结构简单　（5）实现了物质和能量的多级利用　减轻了对环境的污染（或实现了废物资源化等）（顺序可以颠倒，答出两点即可）

解析　

（1）蘑菇不能利用无机物合成有机物，其利用的是有机物，属于分解者。

（2）蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的构成。

（3）光照、性外激素分别为物理、化学信息，这是信息传递在农业生产中的具体应用。

（4）与果园相比，森林的生物种类更多、营养结构更复杂，其抵抗力稳定性更高。

（5）生态农业的优点在于实现了物质和能量的多级利用，从而降低了环境污染。

个性拓展

13．如图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆为原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖，请据图回答下列问题：

（1）该生态系统的主要成分是____________。

（2）生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，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______________________________________________________________

_____________________________________________________________________