第38講生態工程[考綱明細]1.簡述生態工程的原理(Ⅱ)2.生態工程的實例(Ⅰ)板塊一知識·自主梳理一、生態工程和生態經濟1．生態工程(1)生態工程的概念：指人類應用生態學和系統學等學科的基本原理和方法，通過系統設計、調控和技術組裝，對已被破壞的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善并提高生態系統的生產力，從而促進人類社會和自然環境的和諧發展。(2)生態工程建設的目的：遵循自然界物質循環的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益和生態效益的同步發展。(3)生態工程的特點：與傳統的工程相比，生態工程是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系。2．生態經濟(1)原則：實行“循環經濟”，使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料，從而實現廢物的資源化。(2)手段：建設生態工程。(3)模式：實現“原料→產品→原料→產品”的無廢棄物生產體系。二、生態工程所遵循的基本原理1．物質循環再生原理物質在生態系統中循環往復，分層分級利用。(如無廢棄物農業)2．物種多樣性原理物種繁多而復雜的生態系統具有較高的抵抗力穩定性。(“三北防護林”建設中的問題，珊瑚礁生態系統的生物多樣性的問題)3．協調與平衡原理生物與環境的協調與平衡，需要考慮環境承載力。(太湖富營養化問題)4．整體性原理人類處于社會—經濟—自然復合而成的巨大系統中。進行生態工程建設時，不但要考慮自然生態系統的規律，還要考慮到經濟和社會等系統的影響力。(林業建設中自然生態系統與社會、經濟系統的關系問題)5．系統學和工程學原理包括系統的結構決定功能原理和系統整體性原理。(桑基魚塘、珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關系)三、生態工程的實例及發展前景1．生態工程的實例2．生態工程的發展前景(1)“生物圈2號”生態工程實驗的啟示：使我們認識到人與自然和諧共處的重要性，深化了我們對自然規律的認識。(2)發展前景：我們需要走有中國特色的道路，即不但要重視對生態環境的保護，更要注重與經濟、社會效益的結合。四、我國生態工程發展前景的分析與展望1．西方發達國家生態工程的特點：目標是治理環境污染，集中于對破壞的生態系統進行生態恢復。2．我國目前的生態危機不單純是環境污染問題，而是與人口激增、環境與資源破壞、能源短缺等問題結合在一起的“并發癥”。3．我國生態工程的特點：不但要重視對生態環境的保護，更要注重與經濟、社會效益的結合，遵循整體、協調、再生、循環的基本原理，建立適合中國農業和農村特點的生態工程。◆深入思考生態工程的整體性原理與系統整體性原理的比較。提示整體性原理指社會、經濟、自然三方面協調統一，保障整個系統的穩定與平衡，例如林業建設中自然系統、社會系統與經濟系統的關系問題，即種樹的同時考慮經濟收入、糧食、燃料等問題；系統整體性原理強調整體大于部分之和，即“1＋1>2”，目的是保持系統有很高的生產力，互利共生的生物能體現系統整體性原理，如藻類和珊瑚蟲、大豆和根瘤菌、地衣中藻類和真菌等。◆自查診斷1．生態工程是無消耗、多效益的工程。()答案×2．根據協調與平衡原理，一個生態系統中種群數量不應超環境容納量。()答案√3．“無廢棄物農業”遵循的是物種多樣性原理。()答案×4．建立生態農業時巧設、增設食物鏈會使食物鏈延長，消耗能量環節增多，系統總能量利用率降低。()答案×5．設計良性循環的農業生態系統時，應遵循的基本原則是追求經濟效益的最大化。()答案×板塊二考點·題型突破考點生態工程的原理和實例分析題型一生態工程的原理1．下列有關生態工程原理的說法，正確的是()A．農作物合理密植，遵循的是協調與平衡原理B．農作物間作套種，遵循的是整體性原理C．前面造林，后面砍樹，違反的是系統學與工程學原理D．某湖泊中水體富營養化，引起大面積水華，違反的是物種多樣性原理答案A解析農作物間作套種，遵循的是物種多樣性原理，B錯誤；前面造林，后面砍樹，違反的是整體性原理，C錯誤；某湖泊中水體富營養化，引起大面積水華，違反的是協調與平衡原理，D錯誤。2．俗話說：“靠山吃山，靠水吃水。”隨著人口和經濟的增長，靠山的人對山上的林木亂砍濫伐，靠水的人則對水中的生物亂捕濫獵，都對各自的生態系統造成了巨大的破壞，那么，在治理和恢復生態系統的過程中，我們應遵循的原理是()A．物質循環再生原理 B．物種多樣性原理C．整體性原理 D．協調和平衡原理答案C解析自然生態系統是通過生物與環境、生物與生物之間的協調作用而形成的一個不可分割的有機整體。人類也處在一個社會—經濟—自然復合而成的巨大系統中，亂砍濫伐和亂捕濫獵是對自然生態系統的破壞。進行生態工程重建時，不但要考慮到自然生態系統的規律，更重要的是還要考慮到經濟與社會等系統的影響力。只有把生態與經濟結合起來，即遵循整體性原理，才能從根本上達到治理和恢復生態系統的目的。題型二生態工程的實例3．目前我國在礦產資源開發中，堅持“誰污染、誰治理”“誰破壞、誰恢復”的原則，建立健全礦區生態環境恢復治理的責任機制。下列關于礦區廢棄地生態恢復的敘述合理的是()A．礦區廢棄地生態恢復的關鍵是盡可能依靠自然演替恢復其生態功能B．適用于礦區生態環境恢復的措施是開發農田，增加農民收入C．該生態工程恢復所遵循的主要原理是系統學和工程學原理D．礦石的開采只是破壞生態環境，不會產生其他危害答案C解析礦區廢棄地生態恢復工程的關鍵是植被恢復和土壤微生物群落的重建，這主要依靠人類的活動，A不合理；礦區的土壤條件惡劣，不適宜農作物的生長，B不合理；礦山開發形成大量巖質陡邊坡及礦渣廢棄地，邊坡的不穩定性導致許多不良地質災害，D不合理。4．生態工程是人類學習自然生態系統“智慧”的結晶。請回答下列關于生態工程的問題：(1)生態工程建設的目的就是遵循自然界________________的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止________________，達到經濟效益與生態效益的同步發展。(2)在農業和林業生產中，連年種植單一品種會造成病蟲害增加，其主要原因是生態系統的________________穩定性降低，這主要違反了生態工程的________________原理。(3)在濕地生態恢復工程中，應在濕地周圍建立緩沖帶，以盡量減少________________，使濕地依靠________________等機制恢復其生態功能。(4)在城市環境治理中，要進行城市生態分區，合理分布工業區、居住區、生態綠地等，這主要體現了生態工程的________________原理。(5)根據生態工程方面的內容，請你列舉出一種對城市垃圾的處理辦法：_____________________________________________________。答案(1)物質循環'環境污染(2)抵抗力物種多樣性(3)人類的干擾自然演替'(4)整體性'(5)對垃圾進行分類處理，并實現垃圾資源化利用；改露天放置為掩埋處理，地表種植植物等(合理即可)技法提升不同生態工程中的關鍵點和基本原理(1)不同生態工程中的關鍵點①農村綜合發展型生態工程：核心是沼氣工程，優點是開發可更新資源，減少環境污染。②小流域綜合治理生態工程：“綜合”表現在同時考慮到生態效益和經濟效益，不同氣候帶、不同自然條件和不同經濟發展水平的地區，各具特色。③大區域生態系統恢復工程：考慮樹種生態適應性問題，種植適宜品種；考慮物種多樣性，保證防護林體系穩定性。④濕地生態恢復工程：主要措施是退耕還湖；主要困難是解決遷出湖區居民的生計問題。⑤礦區廢棄地的生態恢復工程：種植耐旱的灌木、草和樹；改良表土。⑥城市環境生態工程：解決大氣污染，禁止使用有鉛汽油；解決水污染，減少或禁止污水排放，進行污水凈化。(2)不同生態工程中的基本原理①在六類生態工程實例中除“礦區廢棄地的生態恢復工程”外，其余五大生態工程均涉及整體性原理。②除“礦區廢棄地生態恢復工程”及“農村綜合發展型生態工程”外，均涉及協調與平衡原理。③只有“農村綜合發展型生態工程”涉及物質循環再生原理。④只有“農村綜合發展型生態工程”及“大區域生態系統恢復工程”涉及物種多樣性原理。⑤只有“小流域綜合治理生態工程”及“礦區廢棄地生態恢復工程”涉及工程學原理。板塊三方向·真題體驗1．[2017·江蘇高考]江蘇省徐州市多年來圍繞“一城青山半城湖”理念，實施了一系列生態建設工程，生態效應逐漸顯現。下列有關該生態工程的分析評價不合理的是()A．使物種多樣性程度顯著提高B．使生物群落的組成更為復雜C．使生態系統的類型更為多樣D．其主要目的是提高生物多樣性的直接價值答案D解析生態建設工程的主要目的是提高生物多樣性的生態價值(間接價值)，而不是直接價值。2．[2014·重慶高考]為治理某廢棄采石場的生態環境，對其進行了公園化建設。(1)對其進行整理和覆土，并選擇適生植物進行人工造林，不同恢復時期的植物物種數如圖所示。t0→t1，植物殘體及凋落物中的有機物被生態系統中的________轉化為無機物，使土壤條件得到改善；同時由于人工林土壤中存在________，導致群落中植物物種數增加；t1→t3，人工林抵抗力穩定性的變化是________；群落中植物物種數逐漸增加，物種之間________加劇。(2)通過人工林建設和園林景觀構建，既改善了生態環境，又可提高社會和經濟效益，這主要體現了生態工程的________原理。答案(1)分解者種子或繁殖體增強競爭(2)整體性3．[全國卷]現有一生活污水凈化處理系統，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經凈化處理后，可用于澆灌綠地。回答問題：(1)污水流經厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中，微生物通過________呼吸將有機物分解。(2)植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了________(生態系統、群落、種群)。在植物池的食物網中，植物位于第________營養級。植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于________所固定的________能。(3)生態工程所遵循的基本原理有整體性、協調與平衡、________和________等原理。(4)一般來說，生態工程的主要任務是對________進行修復，對造成環境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力。答案(1)無氧和有氧(或細胞)(2)群落'一'生產者'太陽(3)物質循環再生'物種多樣性系統學和工程學(答出兩點即可)(4)已被破壞的生態環境(或受損的生態系統)解析(1)依據題干提供的信息分析，污水流經厭氧沉淀池時，有些微生物能通過無氧呼吸分解有機物；流經曝氣池時，有些微生物能通過有氧呼吸分解有機物；流經兼氧池時，微生物能通過有氧呼吸和無氧呼吸分解有機物。(2)據本小題提供的信息可推知植物池中所有的生物構成了群落。植物處于食物鏈的第一營養級；植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于生產者所固定的太陽能。(3)生態工程所遵循的基本原理有整體性原理、協調與平衡原理、物質循環再生原理、物種多樣性原理、系統學和工程學原理等。(4)根據題中提供的信息可推測出，生態工程的主要任務是對已被破壞的生態環境或受損的生態系統進行修復，對造成環境污染和破壞的生產方式進行改善。限時規范特訓一、選擇題1．下列實例與主要體現的生態工程基本原理，匹配最恰當的是()A．中國傳統農業——物種多樣性原理B．在養分稀少的深海有物種豐富的珊瑚礁——物質循環再生原理C．包孕吳越的太湖中水葫蘆泛濫——違反了協調與平衡原理D．水鄉的桑基魚塘——整體性原理答案C解析中國傳統農業主要是應用了物質循環再生原理，A錯誤；在養分稀少的深海有物種豐富的珊瑚礁主要是體現了物種多樣性原理，B錯誤；包孕吳越的太湖中水葫蘆泛濫主要是違反了協調與平衡原理，C正確；桑基魚塘主要是應用了系統的結構決定功能原理，D錯誤。2．如圖所示是一個農業生態系統模式圖。關于該系統的敘述錯誤的是()A．微生物也能利用農作物通過光合作用儲存的能量B．多途徑利用農作物可提高該系統的能量利用效率C．沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用D．沼氣池中的微生物也是該生態系統的分解者答案C解析在該農業生態系統中，農作物可以成為家畜的飼料和人的食物，家畜也能成為人的食物，沼氣池中的微生物可以利用農作物秸稈、人和家畜糞便中的有機物，而沼液和沼渣又可以為農作物提供肥料，沼氣池發酵產生的沼氣又能成為人類的能源物質，實現了能量的多級利用，提高了該生態系統的能量利用效率，A、B正確，C錯誤；沼氣池中的微生物利用的是植物秸稈、動物糞便等中的有機物，在生態系統中的地位屬于分解者，D正確。3．下圖是一個庭院生態工程的模式圖，對該生態系統的分析，正確的是()A．該生態工程的目的是實現物質的循環利用，提高經濟效益B．該生態工程遵循了物質與能量多級循環利用等原理C．飼養雞鴨能提高生態系統中物質的利用效率，增加產量，但由于食物鏈延長，生態系統中能量傳遞效率會降低D．建沼氣池和制作生態缸需要考慮的因素是一樣的答案A解析題圖生態工程實現了物質的循環利用，提高了經濟效益，A正確；該生態工程遵循了物質循環利用和能量多級利用等原理，能量不能循環利用，B錯誤；食物鏈延長不會改變生態系統中能量傳遞效率，但是隨著食物鏈延長，最高營養級的生物獲得的能量會降低，C錯誤；建沼氣池和制作生態缸需要考慮的因素不完全一樣，如沼氣池中的生物不能進行光合作用，而生態缸中有進行光合作用的生產者，所以生態缸需要提供適宜的光照，D錯誤。4．下列關于農業生態系統設計的說法，不合理的是()A．依據生態系統的相關原理，合理巧接食物鏈，實現物質和能量多級利用B．設計良性循環的農業生態系統，可以提高農產品的產量，減少環境污染C．合理設計農業生態系統的結構是為了提高農業生態系統的恢復力穩定性D．基因工程、細胞工程、發酵工程等生物技術可以廣泛應用于生態農業中答案C解析農業生態工程以生態學原理為依據，利用物質良性循環等技術手段，可以減少環境污染，增加農作物產量和畜牧業產品的產量；合理設計農業生態系統的結構是為了提高農業生態系統的抵抗力穩定性。5．“糧桑漁畜”農業生態系統是江浙平原水網地區典型的高效農業系統，下圖表示這一農業生態系統的基本模式。據圖示判斷下列說法錯誤的是()A．沼氣池的建立既充分發揮了資源的生產潛力，又減少了環境污染B．通過巧接食物鏈使原本流向分解者的能量更多地流向了人，提高了能量的傳遞效率C．這一生態工程模式主要適用于江浙平原而不適用于我國西北地區，這是因為在建立生態工程時還需要遵循“整體、協調、循環、再生”的原理D．上述生態農業系統通過改善和優化系統的結構達到改善系統功能的效果答案B解析沼氣池的建立使物質得以充分利用，實現了能量的多級利用，同時減少了環境污染，A正確；該生態農業調整食物鏈實現了物質的循環利用，提高了能量利用率，沒有改變能量傳遞效率，B錯誤。二、非選擇題6．[2017·開封模擬]下圖是江蘇某農村因地制宜建設的生態農業園示意圖，請分析回答：(1)該生態農業園建設主要依據的生態工程原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理和______________等。(2)池塘養魚時，通常采用多魚種混合放養模式(上層為食浮游生物的鳙魚，中層為食草的草魚，下層為雜食性的鯽魚等)。從群落結構分析，這種養殖模式的優點是______________________。(3)防治果樹蟲害時，常利用性引誘劑來誘捕害蟲或干擾其交配，從而降低害蟲種群密度。這屬于生態系統中的________(信息類型)傳遞在農業生產中的應用。(4)流入該生態農業園的總能量有________________________和人工輸入的能量。生態農業園增加了“蠅蛆養殖、食用菌種植”等項目，其意義是______________________________________。(5)根據圖示，用箭頭表示生態系統三類生物成分之間的能量流動關系。eq\x(生產者)eq\x(消費者)eq\x(分解者)答案(1)協調與平衡原理、系統的結構決定功能原理(答出一點即可)(2)充分利用了生態系統的空間和食物資源(3)化學信息(4)稻、麥、蔬菜、草莓、梨等生產者固定的太陽能實現了生態系統物質的循環利用和能量的多級利用、減少了環境污染(5)解析(1)該生態農業園建設主要依據的生態工程原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、系統的結構決定功能原理等。(2)池塘養魚時，通常采用多魚種混合放養模式(上層為食浮游生物的鳙魚，中層為食草的草魚，下層為雜食性的鯽魚等)，這種養殖模式充分利用了生態系統的空間和食物資源，緩解生物間的競爭。(3)防治果樹蟲害時，常利用性引誘劑來誘捕害蟲或干擾其交配，從而降低害蟲種群密度，其中性引誘劑屬于生態系統中的化學信息傳遞在農業生產中的應用。(4)流入該生態農業園的總能量是稻、麥、蔬菜、草莓、梨等生產者固定的太陽能和人工輸入的能量。該生態農業園增加了“蠅蛆養殖、食用菌種植”等項目，該項目實現了生態系統物質和能量的多級利用、減少了環境污染。(5)生產者的能量可以流向消費者和分解者，消費者的能量可以流向分解者，圖中分解者的能量還可以流向消費者(如蠅蛆養殖→雞鴨養殖)。7．[2017·山西模擬]柴靜的紀錄片《穹頂之下》引發了全國人民對霧霾的關注和討論，而天津港火災爆炸事故遺址將在徹底清理后建設海港生態公園，這再次將生態環境與生態經濟推上輿論的焦點。生態工程的建設已經成為社會關注的熱點。請回答下列問題：(1)山西省為產煤大省，生態環境破壞嚴重，礦區廢棄地的生態恢復工程的關鍵在于______________________，具體實施的措施有__________________________________________(答兩點)。(2)某生態工程以沼氣工程為中心，各類植物的秸桿、枝葉用來生產飼料喂養畜、禽、魚，人、畜、禽糞便作為原料生產沼氣，沼渣水返還農田、菜園、果園、苗圃、漁塘，主要體現了生態工程的______________原理。該生態工程建設中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其________________。該生態系統把魚塘、農田、果園等有機地組合在一起，優化了系統結構，遵循________________原理。(3)在上述的生態工程中，種植不同的農作物、果樹，飼養多種畜禽，這體現了生態工程的________________原理。(4)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態工程的________________原理。答案(1)植被恢復與土壤微生物群落的重建人工制造表土、土壤侵蝕控制、植被恢復工程(2)物質循環再生環境容納量系統的結構決定功能(3)物種多樣性(4)協調與平衡解析(1)在礦區生態環境的恢復工程中，關鍵的措施是植被的恢復及其所必需的土壤微生物群落的重建。具體措施有：人工制造表土、多層覆蓋、特殊隔離、土壤侵蝕控制、植被恢復工程。(2)該生態工程以沼氣工程為中心，實現了廢物的循環利用，體現了生態工程的物質循環再生原理。該生態工程建設中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其環境容納量(K值)。生態系統把魚塘、農田、果園等有機地組合在一起，優化了系統結構，遵循系統的結構決定功能的原理。(3)該生態工程種植不同的農作物、果樹，飼養多種畜禽，這體現了生態工程的物種多樣性原理。(4)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態工程的協調與平衡原理。8．回答下列與生態工程有關的問題：(1)一般來說，生態工程的主要任務是對__________________進行修復，對造成環境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力，與傳統的工程相比，生態工程具有少消耗、多效益、____________等特點。(2)生態工程所遵循的基本原理有物質循環再生、協調與平衡、________、________和物種多樣性等原理。人畜糞便用于農作物的生產主要符合________原理；連年種植單一品種造成病蟲害增加主要違反了________原理。(3)“豬—沼—果”是我國一種常見的生態農業模式，以沼氣為紐帶，帶動畜牧業、林果業等相關農業產業共同發展。該生態農業中的所有生物共同組成了____________(填“生態系統”“群落”或“種群”)；該生態農業模式能實現能量的____________。答案(1)已被破壞的生態系統(或受損的生態系統)可持續(2)整體性'系統學與工程學'物質循環再生'物種多樣性(3)群落多級利用(多途徑利用)9．我國珠江三角洲地區，為了充分利用土地，創造了一種挖深魚塘、墊高基田、塘基植桑、塘內養魚的高效人工生態系統——桑基魚塘，如圖所示。據圖回答有關問題：(1)生態工程遵循的基本原理有________、________、________、整體性原理、系統學和工程學原理等。(2)該生態工程能將蠶沙、蔗葉、濾泥等變成魚類的餌料，塘泥中的微生物能將有機物轉化成無機物，為甘蔗、桑樹的光合作用提供無機營養，這一過程不但實現了廢棄物的__________________，而且體現了__________________的“循環經濟”原則。(3)該生態系統向外輸出的物質主要有____________________。(4)該生態系統與一般的自然生態系統相比較，________穩定性較低，所以需要人們不斷輸入物質與能量。(5)桑基魚塘的生產方式與改造前的傳統耕作方式比較，主要的優點有_______________________________________(至少答兩點)。答案(1)物質循環再生原理'物種多樣性原理'協調與平衡原理'(2)資源化'生態經濟'(3)蠶絲、魚、糖等'(4)抵抗力'(5)減輕水患、提高經濟效益、減少環境污染等(合理即可)10．[2017·湖南長沙長郡中學周測]在繽彩紛呈的生物世界，