备战高考生物一轮复习第43讲 生态工程 讲义.docx
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备战高考生物一轮复习第43讲生态工程讲义
第43讲
生态工程
考点一 生态工程的基本原理
一、生态工程与生态经济
1．生态工程
（1）建设目的：
遵循自然界物质循环的规律，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。
（2）特点：
与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
2．生态经济
（1）原则：
“循环经济”。
（2）特点：
使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料。
（3）实现手段：
生态工程。
二、生态工程的基本原理
基本原理
含义
物质循环再生原理
物质在生态系统中循环往复、分层分级利用
物种多样性原理
物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
协调与平衡原理
处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力
整体性原理
既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力
系统学
和工程
学原理
系统的结
构决定功
能原理
通过改变和优化系统的结构达到改善系统功能的效果
系统整体
性原理
系统各组分之间要有适当的比例关系，实现总体功能大于各部分之和的效果
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
（1）生态农业的指导思想是环境与经济协调发展（√）
（2）生态工程是无消耗、多效益的工程（×）
（3）“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理（×）
（4）在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了物质循环再生原理（√）
（5）“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理（√）
（6）在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力（√）
（7）设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化（×）
（8）根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量（√）
（9）在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的系统整体性原理（×）
（10）建立生态农业时巧设、增设食物链会使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低（×）
2．连线生态工程的基本原理及其理论基础
3．分析下列实例所体现的生态工程的基本原理
（1）分析甲、乙两图分别体现了哪种生态工程的基本原理？
提示：
图甲体现了物质循环再生原理，图乙体现了整体性原理
（2）以下几种情况分别能体现哪种生态工程原理？
①单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害。
②草原确定合理载畜量，不能过度放牧。
③引种考虑适应环境。
④林业生态工程建设，既考虑种树又考虑当地经济发展。
提示：
①物种多样性原理；②协调与平衡原理；③协调与平衡原理；④整体性原理
1．生态工程基本原理的比较归纳
原理
理论基础
意义
实例
物质循环
再生原理
物质循环
可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响
无废弃物农业
物种多
样性原理
生态系统的稳定性
生物多样性程度高，可提高生态系统的抵抗力稳定性
“三北”防护林建设中的单纯林问题；珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与
平衡原理
生物与环境的协调与平衡
可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体
性原理
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
林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
系统学
和工程
学原理
系统的结构决定功能原理：
分布式结构优于集中式和环式结构
改变和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理：
总体功能大于各部分之和
能保持很高的系统生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系
2．生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较
整体性原理
系统整体性原理
内容
社会、经济、自然三方面协调统一
强调整体大于各部分之和，即“1＋1>2”
实例
林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入与粮食、燃料等问题
藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等
[对点落实]
1．生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律，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。
请回答下列有关生态工程的问题：
（1）某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，体现了生态工程的____________原理。
该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其______________。
在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的____________原理。
（2）上述生态系统工程把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循________________原理。
（3）从协调与平衡原理出发，在我国西北地区植树造林应注意哪些问题？
________________。
（4）一般来说，生态工程的主要任务是对________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
解析：
（1）以沼气工程为中心的生态工程，体现了生态工程的物质循环再生原理。
在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的物种多样性原理。
该生态工程建设中，根据协调与平衡原理，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量。
（2）该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循系统学与工程学（系统的结构决定功能）原理。
（3）从协调与平衡原理出发，在我国西北地区植树造林应注意所栽植物要适应当地的环境。
（4）生态工程的主要任务是对已被破坏的生态系统进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
答案：
（1）物质循环再生 环境容纳量 物种多样性
（2）系统学与工程学（系统的结构决定功能） （3）所栽植物要适应当地的环境 （4）已被破坏的生态系统
2．绿色城市的重要标志之一是实现垃圾的“减量化、资源化和无害化”。
如图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案：
（1）该生态系统中属于分解者的生物有____________________。
该生态工程主要利用了____________的原理。
（2）从资源与环境的角度来看，④、⑤途径优于③途径的主要原因是_________________________和减少环境污染等。
（3）种植业和________是人类食物生产系统的两大支柱，两者结合的优化设计需要按照________________规律进行综合优化，使系统从总体上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。
解析：
（1）该生态系统中的分解者包括：
蚯蚓、苍蝇、细菌（微生物）。
该生态工程突出体现了物质循环再生这个基本原理。
（2）从资源与环境的角度来看，④、⑤途径优于③途径的主要原因是④、⑤途径可以充分地利用垃圾中的物质和能量（对物质的多级利用）、减少环境污染。
（3）种植业和畜牧业是人类食物生产系统的两大支柱，种养结合的优化设计就是按照生态和经济规律通过综合优化，使系统从总体上获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。
答案：
（1）蚯蚓、苍蝇、细菌（微生物） 物质循环再生
（2）可以充分地利用垃圾中的物质（或对物质的良性循环和多途径利用） （3）畜牧业 生态和经济
[类题通法]
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→物质循环再生原理。
（2）体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。
（3）强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调与平衡原理。
（4）涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→整体性原理。
（5）涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理（系统学和工程学原理）。
（6）涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和；指系统内部，如互利共生→系统整体性原理（系统学和工程学原理）。
考点二 生态工程的实例和发展前景
1．生态工程的类型与实例
类型
实例
农村综合发展型生态工程
窦店村以沼气工程为中心的生态工程
小流域综合治理生态工程
甘肃陇南“九子登科”治理模式
大区域生态系统恢复工程
“三北”防护林、退耕还林还草生态工程
湿地生态恢复工程
鄱阳湖湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程
污水及垃圾处理，城市绿化
2．生态工程的发展前景
（1）“生物圈2号”生态工程实验的启示：
使我们认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。
（2）我国生态工程的发展前景：
我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
（1）矿山废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益（×）
（2）我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这属于大区域生态系统恢复工程（√）
（3）建立不同的生态工程要依据不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套（√）
（4）在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资（√）
（5）即使有了生态工程，也不能走先污染后治理的路子（√）
（6）湿地的恢复除利用生物工程外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能（√）
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
据某生态工程示意图回答下列问题：
（1）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什么？
图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理？
提示：
目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用；废弃物的合理利用能体现生态工程的物质循环再生原理。
（2）从环境保护的角度分析，该生态工程能生产出无公害大米的原因是什么？
提示：
减少了化肥和农药的使用量，减轻了环境污染。
（3）将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，请从细胞代谢的角度分析，其原因是什么？
提示：
蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。
生态工程实例的归纳与比较
实例
问题
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
物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
建立综合发展型生态工程
窦店村以沼气工程为中心的生态工程
小流域综合治理生态工程
水土流失比较严重
整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理
运用多种原理，应用多种措施综合治理
甘肃陇南地区“九子登科”治理模式
大区域生态系统恢复工程
土地荒漠化
协调与平衡原理、整体性原理、物种多样性原理等
退耕还林还草、植树造林等
“三北”防护林生态工程，退耕还林还草生态工程
湿地生态恢复工程
湿地的缩小和破坏
控制污染、退田还湖
江西鄱阳湖生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
生态环境的破坏
整体性原理、协调与平衡原理等
修复土地、恢复植被
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程
环境污染
协调与平衡原理、整体性原理等
城市绿化、污水净化等
大连、张家港等环境友好城市
[对点落实]
随着工业的发展，采矿业对环境造成了严重破坏。
如何恢复矿区废弃地的生态环境，从而实现经济、社会与环境持续协调的发展，越来越多地受到人们的关注。
如图为矿区生态系统恢复工程流程图，请分析回答：
（1）矿区废弃地对生态系统造成的负面影响包括________。
（填选项）
①造成土体、土壤、植被的破坏 ②极端恶劣的土地条件会阻碍植被的生长 ③影响土地景观 ④可能产生严重的重金属污染
A．①② B．③④
C．①②③④D．①②③
（2）在矿区废弃地的生态恢复工程中，要充分考虑到____________________________三者间的持续协调发展关系。
（3）该生态工程所遵循的主要原理是______________________________。
（4）该恢复工程中，①、②分别指______________________、______________。
该生态恢复的关键在于____________，以及________________________________的重建。
答案：
（1）C
（2）生态效益、社会效益和经济效益 （3）整体性原理、协调与平衡原理 （4）工程机械措施 制造表土、压实 植被恢复 植被恢复所必需的土壤微生物群落
课堂一刻钟
1．（2016·浙江高考）
请回答：
（1）这一系统属于人工干预下的________生态系统，其生
物组成成分包括生产者、消费者和________，在分析该生
态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，
还要考虑________的投入。
（2）在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能
属于________的生态工程。
A．生物多样性保护和持续利用
B．节水和废水处理与利用
C．山区小流域综合治理与开发
D．洁净及可再生能源系统组合利用
解题关键——灵活迁移
对生态工程实例的考查最终还要归结到生态系统的相关知识点上，如第
（1）小题第2空。
因此对部分内容要多结合生态系统的结构和功能原理进行迁移应用。
解析：
（1）该小型人工系统属于庭院生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和分解者，在分析该系统的经济效益时，需要综合考虑这三者和劳动者的投入和产出。
（2）该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程。
答案：
（1）庭院 分解者 劳动者
（2）D
2．（2014·重庆高考）为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。
（1）对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如右图所示。
t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在________________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。
（2）通过人工林建设和园林景观构建，
，这主要体现了生态工程的________原理。
易错探因——概念不清
只有准确理解生态工程的整体性原理的含义才能对此小题准确解答。
整体性原理强调的是既要考虑到自然生态系统的规律（生态效益），还要考虑到经济和社会等系统的影响力（经济和社会效益）。
解析：
（1）生态系统成分中的分解者可将有机物转化为无机物，供生产者利用。
在群落次生演替过程中，土壤中原有的植物种子或繁殖体增加了人工林生态系统中的植物物种数。
图示t1→t3阶段，植物物种数增加，该生态系统的抵抗力稳定性增强。
植物物种数逐渐增加，物种之间竞争加剧。
（2）人工林的建设和园林景观的构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，主要体现了生态工程的整体性原理。
答案：
（1）分解者 种子或繁殖体 增强 竞争
（2）整体性（系统论）
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.生态工程所遵循的基本原理。
2.生态工程的实例。
考查能力
1.识记能力：
主要考查对生态工程所遵循的基本原理、生态工程的实例等的记忆。
2.分析综合能力：
生态工程往往结合生态系统的结构、功能及稳定性等方面的知识进行综合考查。
二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
2．生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展。
3．生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理及系统学和工程学原理。
4．物质循环再生原理的基础是物质循环；物种多样性原理的基础是生态系统的稳定性；协调与平衡原理的基础是生物与环境的协调和平衡；整体性原理的基础是社会、经济和自然构成复合系统；系统学和工程学原理的基础是系统的结构决定功能以及总体功能大于各部分之和。
5．整体性原理≠系统整体性原理
（1）整体性原理是指社会、经济、自然的协调统一。
（2）系统整体性原理是指总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1＞2”。
6．生态工程建设的原则
（1）在进行生态工程建设时，应根据当地的实际条件，因地制宜，不能生搬硬套。
（2）在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。
（3）生态系统的恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。
一、基础题点练
1．下列实例与主要体现的生态工程基本原理，匹配最恰当的是（ ）
A．中国传统农业——物种多样性原理
B．在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁——物质循环再生原理
C．包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥——协调与平衡原理
D．水乡的桑基鱼塘——整体性原理
解析：
选C 中国传统农业主要应用了物质循环再生原理；在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁主要体现了物种多样性原理；包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥主要违反了协调与平衡原理；桑基鱼塘主要应用了系统的结构决定功能原理。
2．下列关于生态工程的理解，错误的是（ ）
A．我国“三北防护林”运用物种多样性原理，取得了巨大的生态效益
B．小流域综合治理模式应用了生态工程的整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理等
C．在湿地周围建立缓冲带，可减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等恢复其生态功能
D．在对城市进行规划和布局时，要进行城市生态分区
解析：
选A 我国“三北防护林”虽然取得了巨大的生态和经济效益，但是由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题，例如最初进行林带建设时，没有遵循物种多样性原理，单一种植了大片的樟子松林，导致松毛虫肆虐，很多地方的樟子松因此奄奄一息。
3．（2019·徐州模拟）下列有关生态工程的叙述，错误的是（ ）
A．农村综合发展型生态工程遵循了物质循环再生和整体性原理
B．我国南方的桑基鱼塘是运用系统整体性原理的典型实例
C．生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
D．“环境友好技术”及低污染清洁生产工艺可以减少城市污染的产出
解析：
选B 农村综合发展型生态工程改善了农村人民的生活环境，实现了多种物质的循环利用，遵循了物质循环再生的原理；在生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要考虑到经济与社会等系统的影响力，即要遵循整体性的原理；我国南方多水地区的桑基鱼塘模式主要体现了系统的结构决定功能原理；生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系；推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，可减少污染的产出，有利于城市生态环境的治理。
4．下列有关生态工程的实例和原理中，错误的是（ ）
选项
有关实例
相关的生态工程原理
A
沼气工程建设
遵循物质循环再生原理
B
在人工林中增加植被的层次
遵循物种多样性原理
C
无锡太湖水体富营养化引起大面积水华
违反协调与平衡原理
D
前面造林，后面砍树
违反系统学和工程学原理
解析：
选D 造成“前面造林，后面砍树”的原因是在追求生态效益时没有考虑到社会效益、经济效益，违反了生态工程的整体性原理。
5．生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。
如图是生物氧化塘内部分成分之间的关系，下列相关分析正确的是（ ）
A．流经生物氧化塘的总能量是藻类固定的全部太阳能
B．生物氧化塘实现了能量的循环利用
C．图中体现了物理沉降、微生物分解两种消除污染的途径
D．图中藻类和细菌是互利共生关系
解析：
选C 流经生物氧化塘的总能量是藻类等生产者固定的全部太阳能与污水中含有的能量；生物氧化塘实现了物质循环再生，不能实现能量的循环利用；由图中的“可沉固体”和“溶解性可降物质在O2的参与下被细菌分解”等信息可知：
图中体现了物理沉降、微生物分解两种消除污染的途径；互利共生是指两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利，分开之后，双方或一方不能生存，图中的藻类和细菌虽然生活在一个生态系统中，但分开后，都能独立生存，因此二者并不是互利共生关系。
6．（2019·厦门期末）下图是某农户家庭种、养系统示意图。
下列有关叙述错误的是（ ）
A．设计该生态工程主要运用了生态工程的物质循环再生原理
B．作物是该生态系统的主要成分，是其他生物所需物质和能量的来源
C．该生态工程实现了物质的循环利用，提高了能量传递效率，因而提高了经济效益
D．塘泥、粪等为作物的生长提供营养，离不开土壤微生物的分解作用
解析：
选C 该农业生态工程遵循的主要原理有物质循环再生原理、生物多样性原理等；农作物是该系统的主要成分，是其他生物所需物质和能量的来源；该生态工程实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了能量的利用率，因而提高了经济效益，但不能提高能量的传递效率；作物不能直接吸收塘泥、粪中的有机物，有机物需要微生物分解为无机物后才能被作物吸收，因此塘泥、粪等为作物的生长提供营养，离不开土壤微生物的分解作用。
二、高考题型练
7．（2019·武汉模拟）随着社会对环境问题的关注度提高，生态环境治理明显加强，环境状况得到了有效改善。
请回答下列相关问题：
（1）生态工程是对____________________进行修复重建，对不适宜的生产方式进行改善，促进人和自然的和谐发展。
（2）实现可持续发展，走生态经济之路，能源资源消耗强度大幅下降，很大程度上得益于实行“________”的原则，从而实现废弃物的资源化。
（3）在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少______________，使湿地依靠____________等机制恢复其生态功能。
（4）生态工程的实施需要因地制宜，矿区生态破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于植被恢复，以及为植被恢复所必需的________________的重建。
植被恢复的措施是植树和种草，而不是种植农作物，其原因是____________________________。
解析：
（1）生态工程是对已被破坏的生态环境进行修复重建，对不适宜的生产方式进行改善，促进人和自然的和谐发展。
（2）生态工程主要是通过实行“循环经济”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。
（3）在湿地生态恢复工程中，应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。
（4）土壤微生物是生态系统中的主要分解者，是生态系统不可缺少的成分，所以在生态系统恢复过程中，必须考虑恢复土壤微生物群落。
矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，所以生态系统的恢复过程中恢复植被的措施是植树和种草。
答案：
（1）已被破坏的生态环境
（2）循环经济 （3）人类的干扰 自然演替 （4）土壤微生物 矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长
8．研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答：
（1）该生态系统最大的优点是________________________________。
该生态系统把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，这
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