全国版版高考生物一轮复习第38讲生态工程培优学案.docx

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全国版版高考生物一轮复习第38讲生态工程培优学案

第38讲　生态工程

[考纲明细]　1.简述生态工程的原理（Ⅱ）　2.生态工程的实例（Ⅰ）

板块一　知识·自主梳理

一、生态工程和生态经济

1．生态工程

（1）生态工程的概念：

指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。

（2）生态工程建设的目的：

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。

（3）生态工程的特点：

与传统的工程相比，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：

实行“循环经济”，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，从而实现废物的资源化。

（2）手段：

建设生态工程。

（3）模式：

实现“原料→产品→原料→产品”的无废弃物生产体系。

二、生态工程所遵循的基本原理

1．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。

（如无废弃物农业）

2．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。

（“三北防护林”建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性的问题）

3．协调与平衡原理

生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。

（太湖富营养化问题）

4．整体性原理

人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。

进行生态工程建设时，不但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。

（林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题）

5．系统学和工程学原理

包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。

（桑基鱼塘、珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系）

三、生态工程的实例及发展前景

1．生态工程的实例

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：

使我们认识到人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）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。

四、我国生态工程发展前景的分析与展望

1．西方发达国家生态工程的特点：

目标是治理环境污染，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复。

2．我国目前的生态危机不单纯是环境污染问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。

3．我国生态工程的特点：

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，遵循整体、协调、再生、循环的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的生态工程。

◆　深入思考

生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较。

提示　整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如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、粮食、燃料等问题；系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“1＋1>2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。

◆　自查诊断

1．生态工程是无消耗、多效益的工程。

（　　）

答案　×

2．根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群数量不应超环境容纳量。

（　　）

答案　√

3．“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。

（　　）

答案　×

4．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。

（　　）

答案　×

5．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。

（　　）

答案　×

板块二　考点·题型突破

考点

生态工程的原理和实例分析

题型一　生态工程的原理

1．下列有关生态工程原理的说法，正确的是（　　）

A．农作物合理密植，遵循的是协调与平衡原理

B．农作物间作套种，遵循的是整体性原理

C．前面造林，后面砍树，违反的是系统学与工程学原理

D．某湖泊中水体富营养化，引起大面积水华，违反的是物种多样性原理

答案　A

解析　农作物间作套种，遵循的是物种多样性原理，B错误；前面造林，后面砍树，违反的是整体性原理，C错误；某湖泊中水体富营养化，引起大面积水华，违反的是协调与平衡原理，D错误。

2．俗话说：

“靠山吃山，靠水吃水。

”随着人口和经济的增长，靠山的人对山上的林木乱砍滥伐，靠水的人则对水中的生物乱捕滥猎，都对各自的生态系统造成了巨大的破坏，那么，在治理和恢复生态系统的过程中，我们应遵循的原理是（　　）

A．物质循环再生原理B．物种多样性原理

C．整体性原理D．协调和平衡原理

答案　C

解析　自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协调作用而形成的一个不可分割的有机整体。

人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中，乱砍滥伐和乱捕滥猎是对自然生态系统的破坏。

进行生态工程重建时，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。

只有把生态与经济结合起来，即遵循整体性原理，才能从根本上达到治理和恢复生态系统的目的。

题型二　生态工程的实例

3．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。

下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述合理的是（　　）

A．矿区废弃地生态恢复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入

C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是系统学和工程学原理

D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害

答案　C

解析　矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建，这主要依靠人类的活动，A不合理；矿区的土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，B不合理；矿山开发形成大量岩质陡边坡及矿渣废弃地，边坡的不稳定性导致许多不良地质灾害，D不合理。

4．生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶。

请回答下列关于生态工程的问题：

（1）生态工程建设的目的就是遵循自然界________________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止________________，达到经济效益与生态效益的同步发展。

（2）在农业和林业生产中，连年种植单一品种会造成病虫害增加，其主要原因是生态系统的________________稳定性降低，这主要违反了生态工程的________________原理。

（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）在城市环境治理中，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等，这主要体现了生态工程的________________原理。

（5）根据生态工程方面的内容，请你列举出一种对城市垃圾的处理办法：

_____________________________________________________。

答案　

（1）物质循环'环境污染　

（2）抵抗力　物种多样性　（3）人类的干扰　自然演替'（4）整体性'（5）对垃圾进行分类处理，并实现垃圾资源化利用；改露天放置为掩埋处理，地表种植植物等（合理即可）

技法提升

　不同生态工程中的关键点和基本原理

（1）不同生态工程中的关键点

①农村综合发展型生态工程：

核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。

②小流域综合治理生态工程：

“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。

③大区域生态系统恢复工程：

考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑物种多样性，保证防护林体系稳定性。

④湿地生态恢复工程：

主要措施是退耕还湖；主要困难是解决迁出湖区居民的生计问题。

⑤矿区废弃地的生态恢复工程：

种植耐旱的灌木、草和树；改良表土。

⑥城市环境生态工程：

解决大气污染，禁止使用有铅汽油；解决水污染，减少或禁止污水排放，进行污水净化。

（2）不同生态工程中的基本原理

①在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及整体性原理。

②除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及协调与平衡原理。

③只有“农村综合发展型生态工程”涉及物质循环再生原理。

④只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及物种多样性原理。

⑤只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及工程学原理。

板块三　方向·真题体验

1．[2017·江苏高考]江苏省徐州市多年来围绕“一城青山半城湖”理念，实施了一系列生态建设工程，生态效应逐渐显现。

下列有关该生态工程的分析评价不合理的是（　　）

A．使物种多样性程度显著提高

B．使生物群落的组成更为复杂

C．使生态系统的类型更为多样

D．其主要目的是提高生物多样性的直接价值

答案　D

解析　生态建设工程的主要目的是提高生物多样性的生态价值（间接价值），而不是直接价值。

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，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的________原理。

答案　

（1）分解者　种子或繁殖体　增强　竞争

（2）整体性

3．[全国卷]现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。

污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。

回答问题：

（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。

在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。

（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________（生态系统、群落、种群）。

在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。

植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。

（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。

（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。

答案　

（1）无氧和有氧（或细胞）

（2）群落'一'生产者'太阳

（3）物质循环再生'物种多样性　系统学和工程学（答出两点即可）

（4）已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）

解析　

（1）依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池时，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。

（2）据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。

植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。

（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。

（4）根据题中提供的信息可推测出，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。

限时规范特训

一、选择题

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——违反了协调与平衡原理

D．水乡的桑基鱼塘——整体性原理

答案　C

解析　中国传统农业主要是应用了物质循环再生原理，A错误；在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁主要是体现了物种多样性原理，B错误；包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥主要是违反了协调与平衡原理，C正确；桑基鱼塘主要是应用了系统的结构决定功能原理，D错误。

2．如图所示是一个农业生态系统模式图。

关于该系统的叙述错误的是（　　）

A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量

B．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率

C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用

D．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者

答案　C

解析　在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，提高了该生态系统的能量利用效率，A、B正确，C错误；沼气池中的微生物利用的是植物秸秆、动物粪便等中的有机物，在生态系统中的地位属于分解者，D正确。

3．下图是一个庭院生态工程的模式图，对该生态系统的分析，正确的是（　　）

A．该生态工程的目的是实现物质的循环利用，提高经济效益

B．该生态工程遵循了物质与能量多级循环利用等原理

C．饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量，但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低

D．建沼气池和制作生态缸需要考虑的因素是一样的

答案　A

解析　题图生态工程实现了物质的循环利用，提高了经济效益，A正确；该生态工程遵循了物质循环利用和能量多级利用等原理，能量不能循环利用，B错误；食物链延长不会改变生态系统中能量传递效率，但是随着食物链延长，最高营养级的生物获得的能量会降低，C错误；建沼气池和制作生态缸需要考虑的因素不完全一样，如沼气池中的生物不能进行光合作用，而生态缸中有进行光合作用的生产者，所以生态缸需要提供适宜的光照，D错误。

4．下列关于农业生态系统设计的说法，不合理的是（　　）

A．依据生态系统的相关原理，合理巧接食物链，实现物质和能量多级利用

B．设计良性循环的农业生态系统，可以提高农产品的产量，减少环境污染

C．合理设计农业生态系统的结构是为了提高农业生态系统的恢复力稳定性

D．基因工程、细胞工程、发酵工程等生物技术可以广泛应用于生态农业中

答案　C

解析　农业生态工程以生态学原理为依据，利用物质良性循环等技术手段，可以减少环境污染，增加农作物产量和畜牧业产品的产量；合理设计农业生态系统的结构是为了提高农业生态系统的抵抗力稳定性。

5．“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统，下图表示这一农业生态系统的基本模式。

据图示判断下列说法错误的是（　　）

A．沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力，又减少了环境污染

B．通过巧接食物链使原本流向分解者的能量更多地流向了人，提高了能量的传递效率

C．这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区，这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理

D．上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果

答案　B

解析　沼气池的建立使物质得以充分利用，实现了能量的多级利用，同时减少了环境污染，A正确；该生态农业调整食物链实现了物质的循环利用，提高了能量利用率，没有改变能量传递效率，B错误。

二、非选择题

6．[2017·开封模拟]下图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请分析回答：

（1）该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理和______________等。

（2）池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式（上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等）。

从群落结构分析，这种养殖模式的优点是______________________。

（3）防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度。

这属于生态系统中的________（信息类型）传递在农业生产中的应用。

（4）流入该生态农业园的总能量有________________________和人工输入的能量。

生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是______________________________________。

（5）根据图示，用箭头表示生态系统三类生物成分之间的能量流动关系。

答案　

（1）协调与平衡原理、系统的结构决定功能原理（答出一点即可）

（2）充分利用了生态系统的空间和食物资源

（3）化学信息

（4）稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能　实现了生态系统物质的循环利用和能量的多级利用、减少了环境污染

（5）

解析　

（1）该生态农业园建设主要依据的生态工程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、系统的结构决定功能原理等。

（2）池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式（上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等），这种养殖模式充分利用了生态系统的空间和食物资源，缓解生物间的竞争。

（3）防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度，其中性引诱剂属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。

（4）流入该生态农业园的总能量是稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。

该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，该项目实现了生态系统物质和能量的多级利用、减少了环境污染。

（5）生产者的能量可以流向消费者和分解者，消费者的能量可以流向分解者，图中分解者的能量还可以流向消费者（如蝇蛆养殖→鸡鸭养殖）。

7．[2017·山西模拟]柴静的纪录片《穹顶之下》引发了全国人民对雾霾的关注和讨论，而天津港火灾爆炸事故遗址将在彻底清理后建设海港生态公园，这再次将生态环境与生态经济推上舆论的焦点。

生态工程的建设已经成为社会关注的热点。

请回答下列问题：

（1）山西省为产煤大省，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于______________________，具体实施的措施有__________________________________________（答两点）。

（2）某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸杆、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、渔塘，主要体现了生态工程的______________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________________。

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________________原理。

（3）在上述的生态工程中，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。

（4）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________________原理。

答案　

（1）植被恢复与土壤微生物群落的重建　人工制造表土、土壤侵蚀控制、植被恢复工程

（2）物质循环再生　环境容纳量　系统的结构决定功能

（3）物种多样性

（4）协调与平衡

解析　

（1）在矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是植被的恢复及其所必需的土壤微生物群落的重建。

具体措施有：

人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程。

（2）该生态工程以沼气工程为中心，实现了废物的循环利用，体现了生态工程的物质循环再生原理。

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环境容纳量（K值）。

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，遵循系统的结构决定功能的原理。

（3）该生态工程种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的物种多样性原理。

（4）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协调与平衡原理。

8．回答下列与生态工程有关的问题：

（1）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，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、____________等特点。

（2）生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________、________和物种多样性等原理。

人畜粪便用于农作物的生产主要符合________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了________原理。

（3）“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。

该生态农业中的所有生物共同组成了____________（填“生态系统”“群落”或“种群”）；该生态农业模式能实现能量的____________。

答案　

（1）已被破坏的生态系统（或受损的生态系统）　可持续　

（2）整体性'系统学与工程学'物质循环再生'物种多样性　（3）群落　多级利用（多途径利用）

9．我国珠江三角洲地区，为了充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统——桑基鱼塘，如图所示。

据图回答有关问题：

（1）生态工程遵循的基本原理有________、________、________、整体性原理、系统学和工程学原理等。

（2）该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的__________________，而且体现了__________________的“循环经济”原则。

（3）该生态系统向外输出的物质主要有____________________。

（4）该生态系统与一般的自然生态系统相比较，________稳定性较低，所以需要人们不断输入物质与能量。

（5）桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有_______________________________________（至少答两点）。

答案　

（1）物质循环再生原理'物种多样性原理'协调与平衡原理'

（2）资源化'生态经济'（3）蚕丝、鱼、糖等'（4）抵抗力'（5）减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等（合理即可）

10．[2017·湖南长沙长郡中学周测]在缤彩纷呈的生物世界，微生物似乎显得过于微小与沉寂。

然而，它们在生态工程中有着重要的作用，如处理生活污水。

请回答下列问题：

（1）生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“厌氧沉淀池”“曝气池”和“兼氧池”后得到初步净化，在这个过程中，微生物通过_______________呼吸将污水中的有机物分解。

（2）生态工程中所遵循的基本原理有、_______________、协调与平衡原理___________________、______________________________

整体性原理、系统学与工程学原理等。

（3）一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的_____________　　　　　　进行修复、重建，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，追求_____________、经济、社会效益的统一。

（4）很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超