【生物】2018届一轮复习人教版专题29-4生态工程的基本原理学案

【生物】2018届一轮复习人教版专题29-4生态工程的基本原理学案

专题二十九《现代生物科技专题》专题4生物技术的安全性和伦理问题、‎ 专题5生态工程 第4课 生态工程的基本原理 ‎【学案导航】---明方向！‎ ‎【课程学习目标】‎ ‎1.简述生态工程的概念,关注生态工程的建设。‎ ‎2.简述生态工程的原理,举例说出各原理的内容。‎ 第一层级：预学区.不看不讲 ‎【知识体系梳理】‎ ‎　一、关注生态工程建设 ‎1.目的:遵循自然界①　 　的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到②　 　和③　 　的同步发展。 ‎ ‎2.特点:与传统的工程相比,生态工程是一类④　 　、多效益、⑤　 　的工程体系。 ‎ ‎3.原因:传统经济模式正在毁坏水、⑥　 　、土壤和⑦　 　,消耗地球赠给我们的自然资本。 ‎ ‎4.生态经济 ‎(1)原则:⑧　 　。 ‎ ‎(2)特点:一个系统产出的⑨　 　,能够成为本系统或另一个系统的⑩　 　,从而实现废弃物的资源化。 ‎ ‎(3)手段:　 　。 ‎ ‎　　二、生态工程所遵循的基本原理 ‎1.物质循环再生原理:物质能在各类生态系统中　 　,分层分级利用。 ‎ ‎2.　 　原理:物种繁多而复杂的生态系统具有较高的　 　稳定性。 ‎ ‎3.协调与平衡原理:生态系统的生物数量不能超过　 　(环境容纳量)的限度。 ‎ ‎4.整体性原理:生态系统建设要考虑　 　的整体影响。 ‎ ‎5.系统学和工程学原理 ‎(1)　 　原理:要通过改变和优化结构改善系统功能。 ‎ ‎(2)系统整体性原理:系统各组分间要有适当的　 　关系,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　 　各部分之和的效果,即“　 ”。 ‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1.樟子松林的松毛虫会肆虐,而珊瑚礁区却能够保持较高的稳定性,这主要体现了生态工程的什么原理?‎ ‎2.豆科植物和固氮菌互利共生,当把它们分开时,两者的生长都会受到损害,这体现了生态工程的什么原理?‎ ‎3.生态工程涉及哪些学科?‎ 第二层级：导学区.不议不讲 ‎【重点难点探究】‎ ‎　知识点一:关注生态工程建设 ‎1.1998年,长江洪灾发生的根本原因和直接原因分别是什么?反映出了经济发展模式存在什么问题?‎ ‎2.你对“石油农业”是如何理解的?‎ ‎3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话?‎ ‎　　知识点二:生态工程的基本原理 ‎1.从生态工程的理论基础、意义、实例三方面对生态工程的基本原理进行比较。‎ ‎2.你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗?‎ ‎3.我国某地土地沙化和盐渍化非常严重,其中一个主要原因是超载放牧。请分析其主要违背了生态工程的什么原理?‎ ‎4.比较生态工程与传统农业的区别,补充完成下表。‎ 项目 生态工程 传统农业 基本原理 调节机制 与环境的关系 主要能源 生物多样性 ‎【思维拓展应用】‎ 例1　埃及的阿斯旺大坝建成后，尽管改善了电力和灌溉条件，取得了明显的经济效益，但巨大的水库沿岸水草丛生，使血吸虫病发病率高达80%～100%。尼罗河下游农田失去了肥源等，这说明该工程( )。‎ A.经济效益和生态效益良好 B.在一定程度上破坏了生态平衡 C.维持了原来的生态平衡 D.使生态系统的结构变得复杂 例2　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,沼气的制作如上图所示:‎ ‎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)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?‎ 第三层级：固学区.不练不讲 ‎【基础智能检测】‎ ‎1.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的(　　)。‎ 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 ‎2.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 ‎3.下列有关生态工程的原理和实例中,错误的是(　　)。‎ 选项 有关实例 相关的生态工程原理 A 无废弃物农业 遵循物质循环再生原理 B 在人工林中增加植被的层次 遵循物种多样性原理 C 无锡太湖水体富营养化引起大面积水华 违反协调与平衡原理 D 前面造林,后面砍林 违反系统学和工程学原理 ‎【全新视角拓展】‎ ‎4.下面一段资料描述了“石油农业”的发展对农业生产效率和人类生活所产生的影响。‎ 商品能量的大量投入以及相应农业技术革新成果的采用,使土地生产率有了飞跃的增长,在1952~1979年,法国小麦每公顷产量净增1812.5千克,日本水稻净增2115千克,美国玉米净增4327.5千克。在畜牧业,饲养周期缩短,畜产品产量提高。如肥猪的饲养周期已缩至5个月,生产每千克活重仅需饲料3.5千克;肉鸡的饲养期已不足8周,生产每千克活重仅需饲料2千克。美国在1979年每个农业劳动力生产粮食达9.3万千克,能供养的人数为56人。美国农产品商品率在1910年仅为70%,而1979年为99.1%。‎ 请完成下列问题:‎ ‎(1)简要总结出“石油农业”的优点。‎ ‎(2)与传统的“有机农业”相比,“石油农业”的弊端有哪些?‎ 第四层级：思学区.不思不复 ‎【思维导图构建】‎ ‎【答案】‎ ‎【知识体系梳理】‎ ‎①物质循环 ②经济效益 ③生态效益 ④少消耗 ⑤可持续 ⑥大气 ‎⑦生物资源 ⑧循环经济 ⑨污染物 ⑩生产原料 生态工程 循环往复 物种多样性 抵抗力 环境承载力 自然、经济、社会) ‎ 系统的结构决定功能 比例 大于 1+1>2 ‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1. 主要体现了生态工程的物种多样性原理。‎ ‎2. 系统整体性原理。‎ ‎3. 涉及生态学、工程学、系统学和经济学等学科。‎ ‎【重点难点探究】‎ ‎　知识点一:关注生态工程建设 ‎1.根本原因: 长江上游乱砍滥伐森林,水源涵养和水土保持功能急剧降低,造成大量泥沙淤积河道;中游围湖造田、乱占河道,造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。‎ 直接原因: 1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。‎ 反映出了传统的经济发展模式不注重生态环境的保护,没有考虑生态成本,经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。‎ ‎2. “石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式,因对石油、煤、天然气等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高,产出也高,对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用,但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大,大大削弱了农业生态系统的稳定性和可持续生产力,并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。‎ ‎3.对环境造成危害的污染物,采用一定的措施和技术,就能够进行回收和循环利用,这样不但能够减少环境污染,而且提高了资源的利用效率,减少了资源的浪费。例如,经处理后废水、污水中的重金属或氮、磷等养分就可以回收再利用。因此说污染物是放错了地方、没有被利用的资源。‎ 知识点二:生态工程的基本原理 ‎1.‎ ‎2. 豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素,而豆科作物为其提供能量和其他营养,两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长;当把它们分开时,两者的生长都要受到损害。‎ ‎3. 其主要违背了协调与平衡原理。‎ ‎4.‎ ‎【思维拓展应用】‎ 例1　 B ‎【解析】虽然该工程取得了明显的经济效益，但使库区的生态系统遭到破坏。‎ 例2 （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) 不正确。因为食物链长,各食物链中的生物数量难以达到一定规模,影响经济效益;营养级多,高层次营养级生物获得的能量较少,该营养级生物数量也较少。学*科网 ‎【基础智能检测】‎ ‎1.A 2.C 3.D ‎4. (1)投入高,产出大,提高了农业生产效率,能够满足日益增长的人口需求。　(2)依赖天然资源,如石油,造成严重的资源破坏;依赖大量的农药、化肥,造成严重的环境污染;破坏了土壤结构,影响可持续发展。‎ ‎【思维导图构建】‎ ‎①少消耗、多效益、可持续 ②物种多样性 ③系统学和工程学 ‎【典例指津】---授技法！‎ 热点题型一 生态工程的特点 例1、生态工程的优点（ ）‎ A．遵循自然界物质循环的规律 B．防止污染 C．少消耗、多效益、可持续 D．经济效益高 ‎【答案】C ‎【解析】生态工程的优点是少消耗、多效益、可持续．‎ ‎【提分秘籍】‎ 生态工程的目的:遵循自然界物质循环规律,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。‎ 生态工程的特点:①少消耗;②多效益;③可持续。‎ 生态工程所涉及的学科:生态学、工程学、系统学和经济学等学科。‎ ‎【举一反三】 ‎ 与一般的传统工程相比,生态工程不具备的特点是(　　)。‎ A.主要利用化石能(如煤、石油等)　　　　　　B.人为辅助下的自我调节 C.防止环境污染 D.能保持生物的多样性 ‎ ‎【答案】A ‎【解析】生态工程一般在人工设计和人为参与调控下,调整生态系统的能量流动,最终使生态系统物种多样性增强,促进自然界良性循环,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到生态效益与经济效益同步发展。学@科网 热点题型二 生态工程的原理 例2、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。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理 （ ）‎ 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 ‎【答案】B ‎【提分秘籍】‎ 生态工程原理：‎ 系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，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”； ‎ 协调与平衡原理：生态系统的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度；‎ 物种多样性原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性；‎ 整体性原理：生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响。‎ ‎【举一反三】 ‎ ‎“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，这种生态工程模式遵循的生态学原理是 A. 物种多样性原理 B. 协调和平衡原理 C. 物质循环再生原理 D. 系统学和工程学原理 ‎【答案】C ‎【真题回眸】---知难易！‎ ‎1.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“超级微生物”,理论上可以采用　　　　　　    技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是　　　　　　　    。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是　　    　　　    。‎ ‎【答案】　(1)无氧和有氧(或细胞)‎ ‎(2)物质循环再生原理　物种多样性原理 ‎(3)生态环境　生态(或自然生态)‎ ‎(4)基因工程(或基因拼接、转基因)　基因表达载体的构建　用不同种有机物分别培养改造后的微生物,观察其分解能力 ‎【解析】‎ ‎　(1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解,曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解,兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。(2)生态工程中所遵循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生态环境进行修复、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,追求生态(或自然生态)、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“超级微生物”,理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造,该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求,可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物,观察其分解能力。‎ ‎3.(2017江苏苏州期初调研,33)如图是江南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　　　　　　　　　　　。(至少2个) ‎ ‎(2)输入该生态农业园的总能量有　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)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　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,又减轻了　　　　。防治农田虫害时,可利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配,这体现了生态系统具有　　　　功能。 ‎ ‎(5)该生态农业园的“食用菌种植”进一步提高了能量利用效率。请根据图示,在相应位置用箭头表示该生态农业园三类生物成分之间的能量流动关系。‎ ‎【答案】(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理等 ‎(2)稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能　人工输入的种子、鱼苗、树苗、鱼饵等物质中的能量 ‎(3)充分利用了生态系统的空间、食物等自然资源 ‎(4)环境污染　信息传递 ‎(5)如下图 ‎【解析】　(1)分析图示可知,该生态农业园涵盖了种植业、养殖场、沼气池等,充分利用了废弃物中的能量,而且有产品的输出,据此可推知,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、协调与平衡原理等。(2)流入该生态农业园的总能量有稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。(3)池塘养鱼时,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,其优点是充分利用了生态系统的空间和食物资源。(4)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,又减轻了环境污染。性引诱剂是一种挥发性的化学物质,利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰交配,这属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。(5)图中的稻、麦、蔬菜等生产者固定的太阳能可输入到消费者体内;生产者和消费者的残枝败叶、遗体残骸中的能量可被分解者所利用。食用菌(分解者)的能量消费者可利用,三类生物成分之间的能量流动关系见下图:‎ ‎【能力提升】---长士气！ ‎ 一、选择题（6小题）‎ ‎1．“1＋1>2”是生态工程基本原理的哪一个 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 ‎【答案】D ‎2．为了改善环境，向某降雨量少的地区强行移栽大量的杨树，结果造成了杨树生长不适，这种做法违背了生态工程的 A. 物种多样性原理 B. 物质循环再生原理 C. 协调与平衡原理 D. 整体性原理 ‎【答案】C ‎【解析】向某降雨量少的地区强行移栽大量的杨树，没有考虑树种的适应性问题，违背了生态工程的协调与平衡原理。‎ ‎3．单一的人工林比天然混合林更容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的什么原理 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 ‎【答案】B ‎【解析】本题考查生态工程的原理，要求考生理解生态工程的原理，并能利用这些原理解释生产和生活实际中的生物学问题。‎ 单一的人工林比天然混合林更容易遭受害虫危害，是因为与天然混合林相比，单一的人工林物种数量较少，营养结构简单，故其自我调节能力较弱，抵抗力稳定性较低，更容易遭受害虫危害，体现了生态工程的物种多样性原理，所以B正确，ACD错误。‎ ‎4．下列关于生态工程的叙述，正确的是 (　　)‎ A. “1＋1>2”体现了生态工程的整体性原理 B. 为促进矿区生态环境的恢复，可采用人工制造表土，种植农作物的措施 C. 生态农业的建立，实现了物质和能量的多级循环利用 D. 太湖大面积水华，违反了协调与平衡原理 ‎【答案】D ‎5．下列有关生态工程的原理和实例中，错误的是（　　）‎ 选项 有关事例 相关的生态工程原理 ‎①‎ 无废弃物农业 遵循物质循环再生原理 ‎②‎ 在人工林中增加植被的层次 遵循物种多样性原理 ‎③‎ 无锡太湖水体富营养化引起大面积水华 违反协调与平衡原理 ‎④‎ 前面造林，后面砍林 违反系统学和工程学原理 A. ① B. ② C. ③ D. ④‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 无废弃物农业，遵循物质循环再生原理，A正确。在人工林中增加植被的层次，遵循物种多样性原理，B正确。水体富营养化引起大面积水华，违反协调与平衡原理，C正确。前面造林，后面砍林，违反整体性原理，D错误。‎ ‎6．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 (　　)‎ ‎①物质循环再生原理　‎ ‎②物种多样性原理 ‎③协调与平衡原理　‎ ‎④整体性原理 ‎⑤系统整体性原理　‎ ‎⑥系统的结构决定功能原理 A. ①⑤④ B. ②④⑥ C. ③④⑤ D. ①③④‎ ‎【答案】A 二、非选择题（2小题）‎ ‎7. 请回答下列关于生态工程的问题:‎ ‎（1）生态经济主要是通过实行“____________ ”的原则，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，从而实现废弃物的资源化。‎ ‎（2）随着转基因技术的不断完善和发展，转基因技术在农业、畜牧业和医学等领域得到越来越广泛的应用。于此同时，人们对转基因生物的安全性提出了质疑，主要体现在生物安全、___________和___________等方面。面对转基因技术的利弊，正确的做法应是_______________________。‎ ‎（3）桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的_____‎ 原理。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，这又体现了生态工程的____________原理。我国西北一些地区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了____________原理。矿区生态环境的恢复的关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的____________。‎ ‎【答案】 循环经济 环境安全 食物安全 趋利避害，而不能因噎废食 物质循环再生 整体性 协调与平衡 土壤微生物群落的重建 ‎8. 某研究性学习小组参观长沙市郊建立的以沼气为中心、以保护生态环境为目标的“四位一体”生态农业（人居﹣种植﹣养殖﹣沼气）时绘出了模式图，请分析回答： ‎ ‎（1）构建以沼气为中心的“四位一体”生态农业时所依据的主要生态学原理是__________．‎ ‎（2）该生态农业最大的优点是____．‎ ‎（3）秸秆在沼气池中处理成沼渣后有利于植物的吸收利用，原因是_____．‎ ‎【答案】 物质循环再生 提高物质和能量利用率，减轻环境污染 微生物将秸秆中的有机物分解为无机物 ‎【解析】试题分析：分析题图，图示为当地生态工程示意图。其中农作物为生产者，是生态系统的主要成分；家禽和人为消费者；食用菌、沼气池中的微生物为分解者。‎ ‎（1）构建以沼气为中心的“四位一体”生态农业时所依据的主要生态学原理是生态系统的物质循环再生。‎ ‎（2）该生态农业最大的优点是提高物质和能量利用率，减轻环境污染。‎ ‎（3）秸秆在沼气池中处理成沼渣后，微生物将秸秆中的有机物分解为无机物，有利于植物的吸收利用。‎