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1、 第 四 章生态工程第一节生态工程及其原理自主学习自主学习 新知突破新知突破1生态工程是指应用生态系统中_与_原理、_原则，结合系统分析的最优化方法设计的促进_的生产工艺系统。它提供了既保护_，又解决难以处理的_的途径。一、生态工程的概念一、生态工程的概念物种共生物种共生物质循环再生物质循环再生结构与功能协调结构与功能协调物质被分层多级利用物质被分层多级利用自然环境自然环境环境污染问题环境污染问题2生态工程可以是_和_的一个群落、一个生态系统或一个更为宏观的地域性生态空间。为减缓和防止自然生态系统的退化，人们希望通过_建设，寻求解决环境危机的各种对策，修复或重建受损的生态系统。人工设计人工设计
2、人为参与人为参与调控生态工程调控生态工程1物种共生原理：任何一种生物都不能离开_而单独生存和繁衍。2生态位原理：生态系统中各种生物都占有一定的_。3物种多样性原理：生态系统中_越高，生态系统就越稳定。4食物链原理：食物关系对生态系统的稳态具有重要作用。二、生态学原理二、生态学原理其他生物其他生物生态位生态位生物多样性生物多样性1物质循环再生原理(1)实质：物质在生态系统中循环往复，分层分级利用。(2)物质循环再生生态系统的特点：生态系统中不产生废弃物，没有环境污染，生态系统稳定发展。(3)物质循环再生生态系统实例：无废弃物农业。生态工程所遵循的基本原理生态工程所遵循的基本原理2物种多样性原理(
3、1)实质：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。(2)物种多样性生态系统的特点：生物多样性程度高，食物链关系复杂，系统生产力高，系统稳定性强。(3)物种多样性生态系统实例：珊瑚礁区生态系统、原始森林等。3协调与平衡原理(1)实质：生态系统中生物与无机环境协调与平衡发展，不同生物之间协调与平衡发展。(2)影响生态系统协调与平衡的主要因素：环境承载力(又称环境容纳量)指某种环境所能养活的生物种群数量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。(3)协调与平衡生态系统实例：太湖的水体富营养化问题和西北地区的防护林建设。4整体性原理(1)实质：生态工程系统是由自然生态系
4、统、经济系统和社会系统等组成的统一整体。(2)生态工程的整体性建设原则：进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。(3)整体性生态系统实例：林业工程建设中，只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定，才能从根本上保证生态工程的整体效益。5物种共生原理自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系。在功能正常的生态系统中，这种关系构成了生态系统的自我调节和反馈机制。6生态位原理生态系统中各种生物都占有一定
5、的生态位。例如，生活在林冠层的鸟类与生活在林下层的鸟类，占据不同的空间，摄取不同的食物。在生态工程中，合理利用生态位原理，可以构建一个具有多层次、多种群的稳定而高效的生态系统。7食物链原理自然界中复杂的食物关系对生态系统的稳态具有重要作用，是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。生态系统内物种间的食物关系是生态工程设计的重要因素。8系统学和工程学原理(1)系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。(2)系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能
6、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之和的效果。归纳拓展自然系统、经济系统和社会系统之间的关系，可以用下图表示为：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工程学的结合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应用了物种共生和物质循环再生的原理答案：C记知识纲要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。生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。2生态经济主要通过实现“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废物
7、资源化。3生态工程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、系统和工程学原理。背关键语句背关键语句合作探究合作探究 课堂互动课堂互动下图是一个庭院生态工程的模式图，对该生态系统的分析中，正确的是()生态工程遵循的基本原理生态工程遵循的基本原理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自主解答_解析：A正确，题图生态工程实现了物质的循环利用，提高了经济效益。B错误，该生
8、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。C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。D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，而生态瓶中有进行光合作用的生产者，所以生态瓶需要提供适宜的光照。答案：A1材料1：实施沼气工程，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。材料2：地衣中的真菌和藻类互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。材料3：居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑林区
9、农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来，才能真正做到造林护林。上述材料依据下列哪些生态工程原理()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系统整体性原理系统的结构决定功能原理ABCD答案：A 典型生态工程分析典型生态工程分析(2)建立这一生态系统的目的是使生产者的能量_；其能量利用效率高的原因是其在营养结构上具有_特点。(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_的作用可被桑基蔗基所利用。蚕粪中的氨经过_的作用，形成_被植物利用。(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的_。自主解答 _解析：(1)上图所示的各种结构构成一个人工生态系统，生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者等生
10、物成分和非生物的物质和能量，生物成分中最基本的是生产者和分解者，要维持某生态系统的稳定和发展，要有源源不断的能量供应，因为能量是单向流动且逐级递减的，并且各种生物成分要保持相对稳定。(2)人工生态系统中的能量主要通过人类的活动使能量更多地流向对人类有益的部分，由于能量沿食物链逐级递减，所以要提高利用效率应实现多级利用。(3)主要考查了分解者的作用及硝化细菌除臭的作用机理。分解者能将有机物分解为无机物，硝化细菌能将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，被植物吸收利用。(4)在进行生态农业设计时，将桑基鱼塘和蔗基鱼塘进行优化组合，改善了系统的结构和功能，体现了系统结构决定功能的原理。答案：(1)生产者和分解者
11、能量保持相对稳定(2)尽量多地流向对人类最有益的部分食物链短(3)分解者硝化细菌硝酸盐和亚硝酸盐(4)生产者、消费者和分解者之间的能量流动和物质循环在较长时间保持相对的稳定性2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答案：C高效测评高效测评 知能提升知能提升1下列不属于生态工程建设目的的是()A对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善B防止环境污染C单纯追求粮食产量D促进人类社会和自然环境的和谐发
12、展解析：生态工程是指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，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，A、B、D正确，单纯追求粮食产量可能会影响人类社会和自然环境的和谐发展，C不正确。答案：C2在建设生态工程时，从我国传统农业的“无废弃物”模式中可借鉴的是()A物质的分层多级利用B能量的单向流动C培育良好的土壤结构D大力发展畜牧养殖业答案：A3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
13、态工程原理是()A系统整体性原理B整体性原理C系统的结构决定功能原理D以上都不是答案：B4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，大大提高了系统生产力，这种模式，主要应用了生态工程遵循的哪个原理()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物质循环再生原理答案：A5生态工程是在特定时代背景下产生和发展起来的一门科学，它要解决的问题是()A环境与经济发展的协调问题B环境污染和治理问题C不同生态系统的稳定性问题D生态安全和伦理问题解析：生态工程是近年来发展起来的一门着眼于社会经济自然复合生态系统持续发
14、展的整合工程技术。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，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同步发展。答案：A6下列关于生态工程的叙述，不正确的是()A当人类赖以生存的生态系统出现严重的问题时，生态工程应运而生B生态工程能够减少环境污染C生态工程以充分利用环境和资源为前提，生产出更多的产品D生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一答案：C7“三北防护林工程”建设中注意了以下两个问题。(1)考虑到树种的生态适应性问题；(2)考虑到树种多样性问题。这分别体现了生态工程的哪些原理()A系统学原理和物种多样性原理B协调与平衡原理和物种多样性原理C整体性原
15、理和物种多样性原理D物种多样性原理与整体性原理解析：系统学与工程学原理的意义：改善和优化系统的结构以改善功能、保持系统很高的生产力；物种多样性原理的意义：生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力；协调与平衡原理的意义：生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏；整体性原理的意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定；“三北工程”中考虑到树种的生态适应性问题是“避免系统的失衡和破坏”、考虑到树种多样性问题是为了“提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力”，故只有B才对应正确。答案：B8当前，我国农业的发展已由科技含量较低的传统农业向现代农业转变。现代农业虽然产量大大提高，
16、但由于大量施用化肥、农药，造成了严重的环境污染，因此我国政府正大力推广经济效益、社会效益和生态效益相统一的生态农业。下列关于生态农业的叙述不正确的是()A生态农业系统中食物链和营养级越多，在能量流动中消耗的能量越少B生态农业系统的抵抗力稳定性比现代农业高C生态农业系统设计的指导原则是实现生态系统的能量和物质的多级利用D生态农业系统属于人工生态系统，人的作用非常突出解析：能量的多级利用并不是食物链越长越好，还要考虑能量在传递过程中的生物呼吸所消耗的能量；但是生态农业实现了废物资源化，提高了能量的利用率。生态农业系统是遵循生态经济原理，在遵循“循环经济”的原则下，通过优化组合，使一个系统产出的污染
17、物资源化，实现物质和能量的多级利用，同时防止了环境污染；在生态农业系统中人的作用非常突出，一旦失去人的作用，该系统将受到破坏，因而生态农业系统又属于人工生态系统。答案：A9下图表示一种“甘薯奶牛沼气花木龙虾食用菌”的生态农业模式，下列有关描述正确的是()A图中可以组成的食物链是甘薯奶牛牛粪B该生态系统的设计遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理等生态学原理C图中只有生产者、消费者和分解者三种成分D青贮的目的是通过微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收解析：食物链是由生产者和消费者组成的，即甘薯奶牛。生态学原理很多，该生态系统的特点是物质循环利用，即主要利用了物质循环再生原理
18、和物种多样性原理。图中具有生态系统的四种成分：甘薯、花木等属于生产者，沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者，奶牛属于消费者，沼渣属于非生物的物质和能量。甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵(无氧呼吸)，将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物，提高物质和能量的利用率。答案：B(2)通过人工林建设的园林景观构建，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。解析：(1)在生态系统中，将有机物转化为无机物的生物是分解者。人工林土壤中存在种子或繁殖体，会导致群落物种数增多，进而使人工林自我调节能力增强，抵抗力稳定性增强。由于阳光等资源有限，群落中植物物种数增加，物种间竞争加剧。(2)人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又提高了社会和经济效益，这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)
