高中生物 第四章 生态工程 第一节 生态工程及其原理知能演练 苏教版选修3.docx

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高中生物第四章生态工程第一节生态工程及其原理知能演练苏教版选修3

第一节生态工程及其原理

[随堂检测]

知识点一　生态工程概念

1．下列关于生态工程的叙述中，错误的是（　　）

A．生态工程是生态学与系统学、工程学等学科交叉产生的新兴学科

B．生态工程追求经济与生态的双赢

C．生态工程是无消耗、多效益的工程

D．生态工程促进人类社会和自然环境的和谐发展

解析：

选C。

生态工程是一种少消耗、高效益、可持续的工程体系，不是不消耗任何资源。

知识点二　生态工程原理

2．我国西北一些地区年降雨量小于450mm，只适宜种植灌木和草，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，以至于到处都是“杨家将”。

生态的不适应使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，远不如当地树种那样有较高的生态适应性，结果防护林成为残败的“灰色长城”。

其失败的原因主要是违背了（　　）

A．物种多样性原理　　　　　B．协调与平衡原理

C．整体性原理D．物质循环再生原理

解析：

选B。

根据题意分析，该地适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，以致到处都是“杨家将”，这种做法破坏了生态系统的协调与平衡原理。

3．沼气工程是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程，它遵循的原理是（　　）

A．整体性原理B．物种多样性原理

C．协调与平衡原理D．物质循环再生原理

解析：

选D。

沼气池中的微生物进行有氧和无氧呼吸分解有机物，提高了能量的利用率，使得农业生产过程中降低了废弃物的产生。

4．“1＋1>2”体现生态工程的哪一基本原理（　　）

A．物种多样性原理B．系统学与工程学原理

C．协调与平衡原理D．物质循环再生原理

解析：

选B。

系统学与工程学原理的理论基础是系统的结构决定功能，协调系统内各部分的关系、比例，实现物质、能量、信息等的转换和流通，才能实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”。

5．人工湿地是将污水、污泥有控制地投放到人工建造的湿地中，主要利用土壤、人工介质、微生物的作用对污水、污泥进行处理的一种技术。

下列相关叙述不合理的是（　　）

A．合理搭配植物以提高生态系统的物种多样性

B．该湿地生态系统具有一定的自我调节能力

C．湿地微生物的主要作用是作为分解者以加快物质循环

D．增大引入湿地的污水总量以提高能量传递的效率

解析：

选D。

建立人工湿地时，需要合理搭配植物，形成相对稳定的营养结构，以提高系统的生物多样性，A正确；该湿地生态系统对污水、污泥可以进行处理，有一定的调节能力，B正确；微生物主要是分解者，可以分解污水中的有机物，加快物质循环，C正确；建立人工湿地只能提高能量的利用率，但是不能提高能量的传递效率，D错误。

6．“四位一体”（人居—种植—养殖—沼气）生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。

下图是该系统物质循环的示意图，请分析回答下列问题：

（1）图中有________条食物链。

沼气的产生依赖该生态系统中的成分是________。

（2）该生态系统中能量能否循环利用？

________。

（3）“四位一体”应用了_______________________________________________

等原理，与自然生态系统相比，它的抵抗力稳定性____________________________

（填“高”或“低”）。

（4）举例说明“四位一体”农业有哪些生态效益？

________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________（至少写出两点）。

解析：

题图中有两条食物链，分别是蔬菜→人和蔬菜→猪→人，沼气是由分解者的分解作用产生的。

能量在生态系统中不能循环利用。

“四位一体”应用了物质循环再生、物种多样性、整体性、系统学与工程学等原理，由于该系统内生物种类和数目少，因而它的抵抗力稳定性较自然生态系统低。

答案：

（1）两　分解者

（2）不能

（3）物质循环再生、物种多样性、整体性、系统学与工程学（任写两个即可）　低

（4）①使用清洁、高效的沼气，减少对薪柴的砍伐量，有利于植被保护和水土保持；②人、畜粪便的无害化处理，改善农村卫生条件；③沼渣、沼液的合理利用，提高了土壤肥力，从而减少化肥用量；④减少农药用量，有利于环境保护

[课时作业]

一、选择题

1．如图所示是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是（　　）

A．物种多样性原理B．整体性原理

C．物质循环再生原理D．协调与平衡原理

解析：

选C。

由题图可知，“无废弃物农业”实现了物质的区域小循环，做到了分层、分级利用。

2．生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。

这体现了生态工程的什么原理（　　）

A．协调与平衡原理B．物种多样性原理

C．物质循环再生原理D．整体性原理

解析：

选B。

一个生态系统生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统抵抗力稳定性越高，原因是生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了生态系统结构或功能的失衡，这种现象体现了生态工程的物种多样性原理。

3．豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现了生态工程的什么原理（　　）

A．系统结构决定功能的原理

B．整体性原理

C．系统整体性原理

D．协调与平衡原理

解析：

选C。

系统整体性原理的含义是：

系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利的完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分功能之和的效果，即“1＋1＞2”。

豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这说明“1＋1＞2”，体现了生态工程的系统整体性原理。

4．下列有关物种多样性的叙述，错误的是（　　）

A．物种繁多而复杂的生态系统一般具有较高的抵抗力稳定性

B．生物多样性程度越高，各类生物的生存机会越多

C．生物种类越多，引起病虫害的几率越大

D．生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力

解析：

选C。

在生态系统中，生物种类越多，自我调节能力越强，如果害虫的数量增多，食虫鸟的数量也会增加，所以生物种类繁多，引起病虫害的几率可能会下降。

5．位于胶东半岛的昆嵛山林区，在20世纪六七十年代时，曾大规模营造纯马尾松林，结果遭到松干蚧的毁灭性打击。

这一事例说明，在进行生态工程建设时，必须遵循（　　）

A．物质循环再生原理B．物种多样性原理

C．协调与平衡原理D．整体性原理

解析：

选B。

本题题干指出，单一品种的马尾松林不稳定，易受破坏。

物种多而繁杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，因此说明在进行生态工程建设时，必须遵循物种多样性原理。

6．如图表示某人工设计的生态系统，下列叙述不正确的是（　　）

A．该生态系统经过能量多级利用，提高了系统总能量利用效率

B．该生态系统实现了物质和能量循环利用

C．合理使用农家肥可提高流经该生态系统的总能量

D．该生态系统遵循了物质循环再生的原理，但各营养级之间的能量传递效率并未提高

解析：

选B。

生态系统中的能量是单向流动，逐级递减的。

7．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了生产力，这种模式主要应用了生态工程的哪个原理（　　）

A．系统学和工程学原理B．整体性原理

C．物种多样性原理D．物质循环再生原理

解析：

选A。

我国的桑基鱼塘模式，遵循的是系统学和工程学原理中的系统结构决定功能原理，利用此原理改善和优化系统的结构，从而达到功能改善的效果，大大提高了系统生产力。

8．秸秆焚烧污染空气环境，危害人体健康。

某调查小组通过走访相关部门和查阅网上资料，提出了一些建议，其中不能大面积推广的建议是（　　）

A．把秸秆作为饲料，再将动物产生的粪便施入农田

B．建沼气池，作为发酵原料，再取出肥田

C．将秸秆粉碎后，作为食用菌栽培基料

D．将秸秆直接覆盖在农田表面，减少土壤水分的蒸发

解析：

选D。

将秸秆直接覆盖在农田表面，减少土壤水分的蒸发没有体现对秸秆中有机物的利用。

9．如图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理（　　）

A．整体性原理B．协调与平衡原理

C．系统的结构决定功能原理D．物质循环再生原理

解析：

选D。

从题图中不难看出，综合污染物与能源消耗呈逐年上升的趋势，说明了生产活动产生的物质不能被充分利用，造成了能源的消耗过大。

10．如图所示的生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理

B．在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的处理

C．B层中的藻类和细菌具有种间互助关系

D．出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放

解析：

选D。

生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理，故A正确；在该氧化塘中引进硝化细菌可以除去N元素，有利于对污水的处理，故B正确；B层中的藻类产生氧气提供给细菌，细菌分解有机物成无机物为藻类提供原料，两者具有种间互助关系，故C正确；出水处不仅要对细菌数量进行有效控制，还要对藻类的数量进行控制才能排放，故D错误。

11．下列有关生态工程的描述，错误的是（　　）

A．生态工程是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系

B．我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式只体现了系统整体性的原理

C．在林业工程建设时要考虑整体性原理，防止“前面造林，后面砍林”

D．传统经济发展是以资源的过度开发、损毁、低效利用造成巨大环境污染为代价的

解析：

选B。

生态工程是一类少消耗、高效益、可持续的工程体系；“桑基鱼塘”模式主要体现了物质循环再生原理、系统学和工程学原理、整体性原理等；林业工程建设时要考虑整体性原理，防止“前面造林，后面砍林”的现象。

12．下列生态工程案例与最主要运用的基本原理对应正确的是（　　）

A．“无废弃物农业”——物质循环再生原理

B．“前面造林，后面砍林”——整体性原理

C．“桑基鱼塘”——物种多样性原理

D．“太湖富营养化”——协调与平衡原理

解析：

选A。

无废弃物农业使物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用，遵循了物质循环再生原理，A正确；“前面造林，后面砍林”是没有利用整体性原理的后果，B错误；桑基鱼塘生态系统体现了系统的结构决定功能原理，C错误；“太湖富营养化”是违反了协调与平衡原理的结果，D错误。

二、非选择题

13．南京古泉生态农场是生态农业的典范。

该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性循环，生态效益达到了良性发展。

请就此生态农场的特点，完成下列问题：

（1）该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的____________、______________和____________原理。

（2）该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示：

①在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。

②如果将“无机物—农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）在该生态农场中存在如图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是（　　）

A．物质经过多级利用，实现了良性循环

B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益

C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低

D．由于各级产物都可利用，减少了废物污染

（4）根据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链越长和营养级越多越好。

请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生与物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也具有良好的生态效益和社会效益。

（2）物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果，即物质循环再生原理。

如果把“无机物→农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤无机物得不到及时补充，土壤肥力下降。

（3）能量沿着食物链流动时，逐级递减，传递效率大约为10%～20%，因此最高营养级获得的总能量最低。

但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率与单种作物的系统总能量利用率相比会大大增加。

（4）从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般不超过5个营养级。

答案：

（1）物质循环再生原理　物种多样性原理　整体性

（2）①如下图所示：

②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降

（3）C

（4）不正确。

因为食物链越长，各营养级中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，该营养级生物数量也越少

14．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，请分析回答下列问题：

（1）构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时，基本无废弃物排放，所依据的生态学原理是____________，另外，该生态系统把很多单个生态系统通过优化组合有机地整合在一起，这体现了__________________原理。

（2）该生态系统的“基石”是________，能量的最终来源是________。

（3）氮元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥呢？

________________________________________________________________________。

（4）若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）建立生态系统依据的生态学原理是物质循环再生原理，其优点有提高物质和能量利用率，减轻环境污染。

该生态系统把很多单个生态系统通过优化组合有机地整合在一起，这体现了系统学和工程学原理。

（2）生态系统的“基石”是生产者，即水稻和大豆。

能量的最终来源是太阳能。

（3）虽然氮元素能在生物群落和无机环境中循环，由于氮素不断通过产品输出该生态系统，所以仍然要往农田中不断施加氮肥，才能保证农作物对氮元素的需求。

（4）既保护环境又防治害虫的方法有引入害虫天敌防治、激素防治、转基因培育抗害虫农作物等。

答案：

（1）生态系统的物质循环再生　系统学和工程学（或系统的结构决定功能）　

（2）水稻和大豆　太阳能　（3）氮素不断通过产品输出该生态系统　（4）引入害虫天敌防治，激素防治，转基因培育抗害虫农作物等

15．由于经济发展和人口增长，污水排放量增加。

为解决居民生活饮用水问题，某水厂建设了水源生态湿地。

下面为人工湿地群落组成简图，请据图回答问题：

（1）输入该人工湿地的能量有__________________。

（2）湿地中芦苇、绿藻和黑藻等植物的分层配置，体现了群落的________结构。

实地调查中发现，该湿地物种丰富度逐渐增加，其群落演替类型是______________。

（3）细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解效率，可采取的有效措施是________________________。

控制污水流入人工湿地的速率，除了有利于有机污染物被充分分解外，还有利于________________，使出水口处的水质达到排放要求。

污水不能过量流入人工湿地，说明生态系统的______________________。

（4）该人工湿地利用了生态工程的_________________________________________、

____________________原理。

解析：

（1）分析图形可知，输入该人工湿地的能量有生产者固定的太阳能和污水中含有的化学能。

（2）湿地中芦苇、绿藻和黑藻等植物的分层配置，体现了群落的垂直结构；该湿地物种丰富度逐渐增加，其群落演替类型是次生演替。

（3）细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，可采取向水体中通入适量的空气的措施提高分解效率。

控制污水流入人工湿地的速率，除了有利于有机污染物被充分分解外，还有利于无机盐被生产者充分吸收，使出水口处的水质达到排放要求。

污水不能过量流入人工湿地，说明生态系统的自我调节能力有限。

（4）该人工湿地利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性原理。

答案：

（1）太阳能和化学能

（2）垂直　次生演替

（3）向水体中通入适量的空气（氧气）　无机盐被充分吸收　自我调节能力有限

（4）物质循环再生　物种多样性