配套K12江苏省南京市高中生物 第四章 生态工程 41 生态工程及其原理导学案无答案苏教版选修3.docx
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配套K12江苏省南京市高中生物第四章生态工程41生态工程及其原理导学案无答案苏教版选修3
第四章生态工程
第一节生态工程及其原理
【课标要求】：
简述生态工程的原理。
【学习目标】：
1．简述生态工程的概念，能说出生态工程与传统工程的差异。
2．简述生态工程的主要原理，能利用生态工程的原理分析、解释生态环境中相关现象。
【教学过程】：
【复习回顾】：
（1）什么是生态系统？
其结构包括哪几个部分？
（2）生态系统的功能主要包括哪些方面？
各有什么特点？
（3）生态系统的稳定性包括哪两个方面？
二者通常呈什么关系？
试描述生态系统稳定性的相关理论。
一、生态工程的概念
【阅读思考】：
（1）传统工程对自然生态系统有何影响？
（2）生态工程主要通过做些什么、旨在达成什么目标？
其基本特点是什么？
（3）生态工程可实现废物的资源化，这有什么意义？
1．背景：
随人口急剧增长，现代工农业生活迅速发展，原有的自然生态系统几乎
，全球不断激化，人们希望通过建设，寻求解决对策，减缓和防止自然生态系统的退化，修复或重建受损的生态系统。
2．概念：
生态工程是指人类应用和等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和组装，修复或重建，改善，并提高生态系统的，达到的工程体系。
3．特点：
与传统工程相比，生态工程具有低、多和的特征。
二、生态工程的基本原理
【阅读思考】：
（1）生态工程所遵循的基本原理有哪些？
（2）“农作物秸杆的多级利用”、“人工林是非之争”、“生物氧化塘”、“农林牧副渔一体化”和“稻田养鱼模式”等案例主要涉及的生态工程原理分别是什么？
1．物质循环再生原理：
（
1）其核心是，即实现了物质的利用。
（2）生态工程采取措施调整，使，为提供更多机会。
（3）实例解读：
①“无废弃物农业”：
是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工程最早、最生动的一种模式。
土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的基础，我们的祖先之所以维持土壤肥力几千年，其中的诀窍就在于实现了物质的循环利用。
联系教材P100“积极思维”分析：
农作物秸杆的多级利用的特点是。
②“桑基鱼塘”：
生态系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸而逐级递减。
“桑基鱼塘”能量的多级利用和物质的循环利用：
桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长；甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。
桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片
低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。
【思考讨论】：
上述两个案例明显的优点有哪些？
它是否提高了能量在系统中的传递效率？
2．物种多样性原理：
（1）其核心是。
生态系统中生物多样性越高，抵抗力稳定性越，生态系统就越。
丰富物种多样性，使营养结构更为，可提高生态系统的能力，进而增加生态系统的。
（2）实例解读：
①“三北防护林”虫害：
我国西北一些地区年降雨量小于450mm，是只适宜种植灌木和草的地区，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，以致到处都是“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”远不如当地树种那样有较高的生态适应性，结果防护林成了残败的“灰色长城”。
阅读教材P101“积极思维”材料，分析归纳人工林存在哪些弊端？
若有改变这一状况，你有什么建议？
②珊瑚礁区的生机：
珊瑚礁区存在于养分稀少的深海中，但其中的生物种类却非常多，保持着很高的稳定性。
3．协调与平衡原理：
（1）其核心是。
维持生物与环境的协调与平衡，生态系统中的生物数量不能超过的限度。
（2）通过生态系统的和，生物之间以及生物与环境之间的确协调与平衡可以维持的稳定。
（3）实例解读：
①太湖等水体富营养化，导致水葫芦和藻类疯长现象；
②西北衰败的杨树和繁茂的当地树种间的大反差。
③生物氧化塘：
阅读教材P102“积极思维”材料，分析在生物氧化塘中生物的分布情况，不同水层的微生物是如何进行污水处理的？
4．整体性原理：
（1）其核心是。
（2）设计并建设生态工程，不但要考虑的原理，遵循的规律，还要考虑到等系统的影响力。
只有应用整体性原理，才能统一协调、、开发利用与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡与稳定。
（3）实例解读——
①在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食烧柴等以及收入等问题。
否则随时会出现“前面造林，后面砍林”的现象。
②“农林牧副渔一体化“生态工程。
阅读教材P103“积极思维”材料，分析“农林牧副渔一体化”如何体现整体性原理？
5．系统学和工程学原理：
（1）系统学原理的核心是
；工程学原理的核心是。
（2）实例解读：
①“稻田养鱼“模式：
系统结构决定功能——把很多单个生产系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为新的高效生态系统，大大提高了系统的生产力。
②珊瑚礁：
系统整体性——系统各组分间要有适当的比例关系，以使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。
如：
珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植
物-动物营养循环。
通常情况下，失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，从而造成系统的崩溃。
（3）生态工程建设，要遵循自然界的规律，充分挖掘资源的，
防止。
①在生态效益方面，要。
②在经济效益方面，要。
③在社会效益方面，要。
【典例解析】
【例1】我国建立“三北防护林”虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题。
如辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。
这个事实说明了
A．樟子松树的抗虫能力很差
B．松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树
C．生物多样性对生态系统的重要性
D．由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子松树
【例2】1998年长江下游发生特大洪灾，其中原因之一是（）
A．长江口热带风暴B．长江上游森林植被破坏严重
C．水库泻洪过快D．北方风沙使河床变浅
【例3】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，成为一种高效良性的循环，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下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．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
（4）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，应使食物链和营养级越长越多越好。
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？
《第四章生态工程第一节生态工程及其原理》校本作业
1．下列不属于生态工程的是（ ）
A．沼气工程B．桑基鱼塘
C．长江两岸加固河堤D．退耕还林还草
2．黄河是我国的母亲河，但如今黄河已经成为世界罕见的“悬河”。
治理黄河最根本的措施是
A．加强黄河两岸堤坝的修筑B．对黄河河床底部的泥沙清淘
C．大力培育水生生物D．解决黄土高原的水土流失问题
3．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。
以上
做法依据的生态工程原理是（ ）
A．系统整体性原理B．整体性原理
C．系统结构决定功能原理D．以上都不是
4．下列有关物种多样性的叙述，错误的是
A．物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
B．生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多
C．生物种类越繁多，引发病虫害的几率越大
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
5．我国西北土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧导致草地退化。
上述事实主要违背生态工程的哪一个原理
A．系统整体性原理B．协调与平衡原理
C．物种多样性原理D．整体性原理
6．珊瑚虫与藻类共生，提高了珊瑚礁生态系统的生产力，其原理是
A．系统结构决定功能原理B．整体性原理
C．系统整体性原理D．协调与平衡原理
7．某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的
A．协调与平衡原理B．整体性原理
C．系统结构决定功能原理D．系统整体性原理
8．“1+1>2”指的是生态工程哪一个基本原理
A．物种多样性原理B．整体性原理
C．协调与平衡原理D．系统学与工程学原理
9．下列叙述违背生态工程建设基本原理的是
A.充分考虑环境因子对生物的影响B.尽可能减少种间竞争所产生的耗损
C.以单一种群获得经济效益的最大化D.实现生态系统的良性循环
10．无废料生产体系是指
A．废料一产品B．原料一产品一废料一产品
C．原料一产品一原料一产品D．原料一产品一废料
11．（多选）我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于
A．积极种植能够固氮的豆科植物
B．收集一切可能的有机物
C．采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料
D．采用堆肥和沤肥等多种方法，把有机物转变为有机肥料
12．（多选）生态工程体系的特点是
A．少消耗B．多效益C．可持续D．多投资
13．下图是某农业生态系统的结构模式图，据图回答：
（1）食用菌在该生态系统中属于________（成分）。
（2）图示的生态系统能充分利用废弃物中的
能量，形成“无废弃物农业”，这主要是遵循生态工程的__________________原理。
（3）在充分利用能量，减少环境污染的同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，体现了生态工程的________原理。
第四章生态工程
第一节生态工程的原理和类型（第2课时）
【教学目标】
1．举例说出生态工程的主要类型。
（知识目标）
2．收集当地或国内生态工程的实例,调查当地某一生态工程的实施情况。
（能力目标）
3．利用生态工程原理,分析、解释生态环境中出现的现象。
（能力目标）
【重难点】：
举例说出生态工程的主要类型。
【知识归纳】
三、生态工程的类型
1．生态工程的类型主要根据和的不同为进行分类。
2．主要类型：
（1）农业生态工程具有性质，并以为目标；
（2）林业生态工程以为目标而建立，包括水土保持生态工程、生态工程、生态工程、城市绿化和园林生态工程等；
（3）治污生态工程以为目标，包括生态工程、
生态工程、湖泊或水源地治理生态工程。
3．“人工湿地”生态工程：
（1）湿地是与之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是。
湿地生态系统具有较强的功能，水的流入能给湿地注入，水的流出又会从湿地带走，被誉为“地球之肾”。
（2）“人工湿地”的组成成分包括、各类水生植物（）和水等。
它的净化作用是通过湿地环境中所发生的、和作用的综合效应实现的，由不同类型的水生植物和微生物的共同作用来完成。
（3）水生植物可吸收、转化污水中的等物质，还能促进等微生物对污水的处理和净化；对废水净化起主要作用的是微生物的和作用，以及相关的理化作用，如等。
4．矿山废弃地生态修复工程：
1
（1）对受到不同程度干扰或破坏的生态系统，需要进行环境与生态等工作，如我国实施的沙漠治理、、矿区废弃地改造等。
（2）矿山废弃地是指因采矿活动而遭破坏且不经治理便的土地，它不仅毁坏和污染大片森林、草地和农田，还造成，有的甚至成为。
（3）在矿区废弃地的生态修复中，植被要注意选择生长和抗逆性的树种，优先选择树种，尽量选择的乡土树种和树种，注意树种的多功能效益。
[思考]：
矿渣和尾矿中一般含哪几类成份？
分别作怎样的处理？
5．林业生态工程：
（1）它是在维护环境与的目标下，以优化为基础，以发挥为依据，形成各林种、各树种生物群体的多功能和多效益特点，建设功能、结构、经济的生态系统。
（2）我国建设的十大林业生态工程，不仅保护了现有森林和，而且在建设中采取等多种方法，营造各种林带。
其中，“三北防护林体系建设工程”在改善恶劣的生态面貌的同时，也丰富了的供给。
6．模拟自然生态系统，经与而建立的生态工程，在高效利用自然资源时应重视，把自然生态系统中的原理等应用到农业生产、环境保护等方面，以促进生态系统内物质的和能量的，保护我们的生存环境。
【典例解析】阅读下列资料，回答下列问题：
◎新闻材料一：
“黄龙”再降西安。
据新华社讯：
3月27日，西安市区黄尘弥漫，这是继3月22日西安一场泥雨后，“黄龙”再次降临西安。
（1）从生态因素分析，导致“黄龙”再降西安的主要原因是我国西北地区植被____________；引起“黄龙”再降的人为因素可以归纳为：
。
◎新闻材料二：
专家调查表明：
黑土地土壤严重恶化。
据《华北信息报》1月27日报道，黑龙江省一些专家、学者日前根据新近的调查结果发出警告：
黑土地已严重恶化。
分布在松嫩平原的10.8万km2的东北黑土地，是世界著名的高产土壤。
然而，这片黑土地由于严重的水土流失和掠夺式的经营方式，土壤生产能力正呈下降趋势。
黑土层已由50年前平均厚度40-100cm，下降到如今的20-40cm，有的地方已经裸露出有机质含量极低的泛黄母质层。
专家们的调查显示：
东北地区水土流失面积已达1/3以上，成为我国商品粮基地中水土流失最严重的地区之一。
（2）黑土地土壤流失严重，说明森林具有_________________________的作用。
◎新闻材料三：
我国西部174个县在2000年先行退耕34.33万公顷。
（3）科学家研究认为，沙尘暴的发生必须具有风和沙源两个条件，退耕还林、还草是西部生态建设的一项紧迫任务。
从治理沙尘暴的角度思考，“还林”的作用是______________，“还草”的作用是_______________。
◎新闻材料四：
我国将实施6大林业重点工程：
①天然林保护，②“三北”和长江中下游地区等重点防护林的建设，③退耕还林、还草，④环北京地区防沙治沙，⑤野生动植物保护及自然保护区的建设，⑥速生丰产材林的林业产业基地建设
（4）从根本上说，我国实施林业生态工程的目标就是要提高________，搞好生态环境建设。
【反馈练习】
（）10、下列观点不符合生态农业建设思路的是
A.调整产业结构，开发多种经营B.保持生态系统内的生态平衡
C.以高能量获得农业的高产量D.循环利用农业有机废弃物
1．下列关于湿地生态系统的作用的说法，错误的是
A．涵养水源、蓄洪防旱B.调节区域气候，自然净化污水
C．为迁飞鸟类和多种动植物提供栖息地，保护生物多样性
D．大量种植高产农作物，解决粮食物问题
2．湿地是地球上独特的生态系统，被誉为
A．“鸟类天堂”B．地球的“肾脏”C．地球的“心脏”D．“污水净化器”
3．下列关于“人工湿地”的说法中，错误的是
A．浮水植物、挺水植物可为根际提供氧化的微环境，促进好氧细菌
对废水中有机物的分解
B．沉水植物的根际保持厌氧状态，利于厌氧细菌的活动
C.“人工湿地”对污水的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
D．水生植物能吸收、转化污水中的氮、磷、铜等物质
4．在“人工湿地”生态系统中，对废水净化起主要作用的是
A．微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
B．微生物的分解和转化作用
C．相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
D．微生物的分解和转化作用以及化学作用，如沉淀、吸附、过滤等
5.下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误的是
A．该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C．湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以
D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
6．下列有关矿区废弃地的危害的叙述错误的是
A．造成了土地、土壤的破坏B．阻碍植被的生长
C．可能产生严重的重金属污染D．对现今生存的生物无多大影响
7．在矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是
A．人工制造表土B．特殊隔离
C．土壤侵蚀控制D．植被恢复
8．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
9．经过十年努力，我国西北防护林带已经初步建立，建立了新的生态平衡，其重要意义是
A．解决了环境污染问题B．使生态系统朝着更有益于人类的方向发展
C．建立了畜牧业的生产基地D．建立了自然保护区
10．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
11．（多选）下列属于以生态环境保护为目标而建立的林业生态工程的是
A．水土保持生态工程B．防风固沙生态工程
C．水源涵养生态工程D．城市垃圾处理生态工程
（）20、（多选）下列关于生态农业叙述，正确的是
A.生态农业实现了对能量和物质的多级利用
B.生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础
C.生态农业使废物资源化，提高能量的转化效率，减少环境污染
D.在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可减轻有害生物的危害
12．阅读以下资料，回答下列问题：
上海市化工区与联合国环境署合作建设人工湿地生态化废水工程，实现区内污水零排放。
从侧算时的日排废水15万吨，到目前实际日排废水1.5万吨，再到几年后的零排放。
这是人工湿地用于污水处理的一个实例。
（1）湿地是开放水域与陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是____________。
湿地处于水、陆生态系统之间，对于水的运动和滞留等变化非常敏感，水的流入能给湿地注入________，水的流出又经常从湿地带走_________。
（2）湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为____________________。
（3）人工湿地的组成成分包括土壤、各类水生植物（包括______________、______________和______________）和水等。
（4）人工湿地对污水的净化作用是通过_____________________作用的综合效应实现的。
13.某地区的农民充分利用自然条件建立了特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。
如右图，请根据此图回答：
（1）这种人工生态系统最基本的生物因素是；要使它长期稳定发展，除了有稳定的能量，各类生物还要___________________。
（2）建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量；其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有_________的特点。
（3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_______的作用又被桑和蔗所利用。
蚕粪中的氨经过________的作用，形成_______被植物吸收。
（4）概括地说，生态系统功能的维持取决于它的。
1．
（1）物质循环再生原理、协调与平衡原理、整体性原理、系
统学和工程学原理、物种多样性原理
（2）人为辅助下的自我调节，太阳能（3）自我调节理论，回归自然，人为调控，人为调控（4）建造和调控人工生态系统，使生物与环境之间变得高效和谐。
2.
（1）覆盖率低，植被破坏，地表裸露等不合理开垦、过度砍伐、过度放牧
（2）涵养水源，保持水土（3）防风固沙（4）森林覆盖率
13.
（1）生产者和分解者保持相对稳定
（2）流向对人类最有益的方向，食物链短
（3）分解者，硝化细菌，亚硝酸盐、硝酸盐，
（4）生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长时间内保持动态平衡。
2011高考生物一轮复习作业：
选修3专题5生态工程
一、选择题
1．下列不属于生态工程的是（ ）
A．沼气工程B．桑基鱼塘
C．长江两岸加固河堤D．退耕还林还草
解析：
A、B、D都是利用生态工程原理，实行生态系统的可持续发展，C与生态工程无关。
2．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。
以上做法依据的生态工程原理是（ ）
A．系统整体性原理B．整体性原理
C．系统结构决定功能原理D．以上都不是
解析：
从本题中可以看出在生态恢复的过程中不但要考虑到生态效益，还要考虑与
经济、社会的关系，应属于整体性原理。
答案：
B
（）5、在植被的恢复初期，不应选择的植物是
A．引进的新树种B．固氮树种
C．先锋树种D．适应性强的树种
3．下列措施不适合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
解析：
矿区废弃地的土地条件极端恶劣，甚至有严重金属污染，植被难以恢复而农作物更难以生长，大力发展农田，收效难以保证，不符合生态工程整体性原理。
答案：
D
4．农村综合发展型生态工程的优点包括（ ）
①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．①②B．①②③C．①②③④⑤
D．①②④⑤
解析：
农村综合发展型生态工程遵循物质循环再生原理和整体性原理。
答案：
C
5．下列关于湿地生态恢复工程的叙述错误
的是（ ）
A．该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C．对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就可以
D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
解析：
湿地生态恢复工程就是采用工程和生物措施相结合的方法，如
升级会员 