2020版高考生物总复习第41讲生态工程训练（含解析）新人教版

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第41讲　生态工程测控导航表知识点题号1.生态工程的特点、原理及应用1,22.生态工程的实例分析3,4,5,6,7,81.(2019·湖北黄冈月考)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。 解析:(1)t0→t1,植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的分解者分解成无机物,使土壤条件得到改善。改造的废弃采石场中的土壤中存在一些种子或其他繁殖体,所以在群落演替过程中植物物种数会增加。t1→t3,由于人工林中的植物物种数增加,所以人工林的自我调节能力逐渐增强,导致人工林的抵抗力稳定性也逐渐增加。在一个群落中,植物之间因光照、土壤中的水分和无机盐等因素而具有竞争关系。(2)生态工程的整体性原理是指进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,更重要的是,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。答案:(1)分解者　种子或繁殖体　增强　竞争　(2)整体性2.污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分,可用作肥料,但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含量通常较高,施入土壤会带来二次污染。生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成。将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验,研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响,结果见下表。测定项目红壤红壤+污泥红壤+含7%生物质炭的污泥土壤PAHs含量(μg/kg)5271079765黑麦草叶绿素含量(mg/g)2.02.12.3黑麦草每盆干重(g)1.72.32.7黑麦草PAHs含量(μg/kg)401651428n(1)生物质炭孔隙结构发达,能改善土壤的通气状况,使根系细胞　　　　加强,　　　　合成增加,从而促进根系对土壤养分的吸收。 (2)由表可知,施用含生物质炭的污泥　　　　　　　　　　　　,从而促进黑麦草生长;污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量　　　　,但生物质炭的输入　　　　　　　　　　　,从而降低PAHs污染的风险。由此可见,生物质炭有望用作污泥改良剂,促进污泥的推广应用。污泥的应用符合生态工程的　　　　　　　　　　　原理。 解析:(1)生物质炭能改善土壤的通气状况,增加土壤中的氧气量,使根系细胞的有氧呼吸加强,ATP的产生量增加,为根系主动运输吸收养分提供能量。(2)由表可知,施用含生物质炭的污泥时,黑麦草叶绿素含量增加,从而促进黑麦草的生长。与只施用污泥相比,施用含生物质炭的污泥能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量,说明生物质炭的输入能降低污泥中PAHs的含量,从而降低PAHs污染的风险。污泥中含有大量的有机质和无机成分,施用污泥的目的是使其中的养分直接或间接地被植物吸收利用,因此利用了物质循环再生的生态工程原理。答案:(1)有氧呼吸　ATP(2)能增加黑麦草叶绿素含量　升高　能降低污泥中PAHs的含量　物质循环再生3.(2018·湖南长郡中学模拟)生物量是指某一调查时刻单位面积内现存生物的有机物总量。科研人员对我国某矿区开展生态恢复工作20年后形成的人工恢复群落和未受干扰的原始林群落不同植被类型的生物量进行了研究。(1)由于采矿作业对环境具有极大的破坏作用,不仅使得原有植被完全破坏,而且可能丧失基本的土壤条件,在这一基础上自然恢复群落的过程为　　　　　演替,伴随这一演替过程,群落的物种数目即　　　　　　逐渐增加。 (2)若要加速矿区的恢复,可以采用生态工程手段,生态工程需要遵循的基本原理包括物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、　　　　　　原理和　　　　　　　　　原理。 (3)矿区恢复的第一步要使用机械方法压实平整土地,人工制造　　　　　　,为植被的恢复提供基本条件。 解析:(1)采矿作业使得环境中原有植被完全破坏,而且可能丧失基本的土壤条件,所以在此基础上的自然恢复群落的过程为初生演替。伴随这一演替过程的进行,群落的物种数目即丰富度(或“物种多样性”)逐渐增加。(2)建设生态工程需要遵循的基本原理包括:物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理、系统学和工程学原理。(3)矿区废弃地可能丧失了基本的土壤条件,因此,矿区恢复的第一步要使用机械方法压实平整土地,人工制造表土,为植被的恢复提供基本条件。答案:(1)初生　丰富度(或“物种多样性”)(2)协调与平衡　系统学和工程学(3)表土4.某地以前是个农业结构单一、生态环境恶劣的地方,现在已经改造成如下的农、林、牧、渔综合发展的农业生态村,据相关资料和所学知识回答下面的问题:n(1)该生态工程建设遵循了　　　　　　　　　、　　　　　　等原理,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,实现了　　　　　效益和　　　　效益的同步发展。 (2)与单一作物的农田相比,该生态系统的自我调节能力较　　　(填“强”或“弱”)。 (3)桑园设计成立体农业,树上养蚕,地面养鸡,这是体现了群落的　　　　　　　　　结构。 (4)池塘内营养级最高的生物为　　　　　　,其中鱼和虾的种间关系是　　　　　　　　。 解析:(1)生态工程建设的目的就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;其遵循的基本原理有物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、物种多样性原理等。(2)该农业生态工程实现了物质和能量的多级利用,其自我调节能力比单一的农业生态系统强。(3)将桑园设计成立体农业,树上养蚕,地面养鸡,体现了群落的垂直结构。(4)鱼和虾处于最高营养级,它们都可以以微藻为食,所以两者之间存在竞争关系,且鱼还可以以虾的幼体为食,说明两者之间还存在捕食关系。答案:(1)物质循环再生　协调与平衡　经济　生态(2)强(3)空间(垂直;垂直结构和水平)(4)虾、鱼　捕食和竞争5.长江的水体污染是由于流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的,某研究小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究,实验装置如图所示。污水中TN、TP去除率的比较(%)处理总氮TN总磷TP对照42.638.8茭白92.883.3菖蒲92.794.3混合94.984.7(1)图中植物的作用是　　　　　　　　　　　　。该植物采收后,可干燥处理后用来提取Cu、Zn、Hg、Pb等金属,则该植物　　　　(填“适合”或“不适合”)做家畜饲料。 (2)此案例属于　　　　生态工程的实例。人类对城市生活污水的治理应用了生态工程的哪些原理?　　　　　　　　　　。(写一个即可) n(3)该小组利用人工浮床开展了“茭白和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差,你认为每个实验装置中的植物株数应　　　　　　　　　。 (4)该小组实验结果如上表所示,从此表中看出,该小组研究的因变量为　　　　　　　　　　　,你从表中得出的结论是　 　。 解析:(1)人工浮床的原理就是利用浮床植物发达的根系吸附大量悬浮物,靠其中的微生物降解和吞噬作用净化水中的污染物,其次浮床植物在生长过程中还能利用水中的氮、磷污染物;另外人工浮床通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖,可有效防止“水华”发生,提高水的透明度;可干燥处理后用来提取Cu、Zn、Hg、Pb等金属,则该植物不适合做家畜饲料,防止随着食物链进行生物富集,对人体造成伤害。(2)人类对城市生活污水的治理应用了生态工程的协调与平衡、整体性等原理。(3)每一实验组的植物数量应该相同,而且具有一定的数量,避免因统计误差对实验的影响。(4)据表分析:自变量是种植的植物种类,因变量是污水中的N、P含量,结论是两种植物不论单独种植还是等量混合种植,净化效果均明显高于对照组。答案:(1)吸收水中的化学元素　不适合(2)城市环境　协调与平衡、整体性原理等(答出一点即可)(3)多株且相等　(4)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于茭白和混合菖蒲种植)6.(2018·河北邯郸二模)2017年12月5日,第三届联合国环境大会上,我国大力推进生态文明建设的一个生动范例——河北塞罕坝林场被授予“地球卫士奖”。1962年建场以来,塞罕坝三代林场建设者们在“黄沙遮天日,飞鸟无栖树”的荒漠地上艰苦奋斗,营造出112万亩的世界上面积最大的一片人工林。(1)塞罕坝森林覆盖率从11.4%提高到80%,每年可涵养水源、净化水质1.37亿立方米,固碳74.7万吨,释放氧气54.5万吨,这体现了生物多样性的　　　　价值。 (2)塞罕坝荒漠沙地变林海,这属于群落的　　　　　演替,此过程群落的物种丰富度会　　　　,从而提高了生态系统的　　　　　稳定性。 (3)塞罕坝的成功,除了依靠持之以恒的信念,也少不了科学求实的管理理念。塞罕坝人注重“多品种种植”,这体现了生态工程的　　　　　　原理,提出“一边抓造林,一边抓营林”的理念,这体现了生态工程的　　　　　　原理。 (4)塞罕坝人践行了“绿水青山就是金山银山”的科学论断,结合塞罕坝成功的事例,举两点说明　　　　　　　　　　　　　　　。 解析:(1)塞罕坝森林可涵养水源、净化水质等,这体现了生物多样性的生态功能,即间接价值。(2)塞罕坝由荒漠沙地变成林海,这属于群落的初生演替。此演替过程中群落的物种丰富度会增加,生态系统的营养结构复杂,从而提高了生态系统的抵抗力稳定性。(3)“多品种种植”体现了生态工程的物种多样性原理。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的农民生活问题,否则容易造成“前面造林,后面砍林”的现象,即生态工程设计时要遵循整体性原理。(4)三代塞罕坝人以坚韧不拔的斗志和永不言败的担当,将昔日黄沙遮天、飞鸟不栖的荒原,建设成百万亩的人工林海,同时提出“一手抓造林,一手抓营林”的理念,这些均体现了“绿水青山就是金山银山”的科学论断。答案:(1)间接(2)初生　增加　抵抗力n(3)物种多样性　整体性(4)塞罕坝三代林场建设者们在“黄沙遮天日,飞鸟无栖树”的荒漠地上营造出112万亩的世界上面积最大的一片人工林,同时提出“一手抓造林,一手抓营林”的理念,注重“多品种种植”等7.以前某地农村农作物秸秆都是作为燃料燃烧,而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田,后来逐步开始进行农村产业结构调整,下图是现在当地生态工程示意图。(1)试分析以前生产方式的主要不利影响: 　。 (2)该生态工程的建设遵循了　　　　　　　　　　　　　　　　等基本原理。生态工程与传统工程相比较,具有　　　　　　　　　　　　等特点。 (3)当地人希望进一步提高该系统的经济效益和生态效益。专家经过考察后,建议他们增加一个奶牛养殖项目。村民接受了专家的建议,并对原有的生产项目做了一些调整。他们需要调整的项目主要是 　。 (4)现代生物技术可应用于生态建设,例如　　　　工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用;　　　　工程中组织培养技术的应用,可对城市环境进行综合治理。又如　　　　工程中胚胎移植可以用于保护濒危野生动物,保护生物多样性等。 (5)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用,原因是　。 解析:(1)农作物秸秆作为燃料燃烧造成环境污染,农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田,造成能源和物质的浪费。(2)生态农业依据的生态学原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理。(3)增加奶牛养殖项目,应对农作物种类和数量以及原养殖家畜的数量作出相应的调整。(4)抗虫、抗病转基因植物的获得属于基因工程,组织培养技术属于细胞工程,胚胎移植属于胚胎工程。(5)由于该生态系统充分利用了废弃物中的能量,实现了能量的多级利用,所以能量能够更多地被人类利用。答案:(1)能源和物质资源的浪费,造成环境污染,农业成本高等(2)物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理(选填两个)　少消耗、多效益、可持续(3)种植的农作物的种类和数量(或原养殖家畜的数量等)(4)基因　细胞　胚胎(5)充分利用了废弃物中的能量,实现了能量的多级利用(废弃物资源化)8.英国的一位生态学家曾指出,生态农业必须具备以下条件:①它必须是一个自我维持系统,一切副产品都要再循环,尽量减少损失,提倡使用固氮植物、作物轮作以及正确处理和使用农家肥料等方法来保持土壤肥力。②它必须实行多种经营,种植业用地与畜牧业用地的比例要恰当,这样才能使系统自我维持,并增加农业生态系统的稳定性和生产出最大的生物量。请回答下列问题:(1)上述条件①强调的是生态农业应遵循　　　　　　原理,这是借鉴了　　　　　　模式,这种模式的突出特点是　。 (2)上述条件②强调的是　　　　原理和　　　　　　　　　　原理,这有利于　 n　。 (3)生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在调查分析当地农业生产实际情况的基础上,设计了一个良性循环的农业生态系统。假如你是该小组的成员,你认为这个设计应包括哪些方面的内容?      　。 解析:(1)条件①通过农家肥料等改善土壤结构,培育土壤微生物,实现土壤养分的循环利用,体现了物质在生态系统中循环往复,分层分级利用,从而达到取之不尽、用之不竭的效果。借鉴了无废弃物农业模式。(2)条件②中“多种经营”等体现了生态工程中的物种多样性原理,“种植业用地与畜牧业用地的比例要恰当”等体现了系统的结构决定功能原理。这样有利于维持系统较高的抵抗力稳定性,优化结构,完善功能,增加生物量的产出。(3)生态农业的设计要考虑合理巧接食物链、物质的循环再生和能量的多级利用、增强生态系统的稳定性等方面。答案:(1)物质循环再生　无废弃物农业　物质循环利用,无废弃物,无环境污染(2)物种多样性　系统的结构决定功能　维持系统较高的抵抗力稳定性,优化结构,完善功能,增加生物量的产出(3)①研究设计合理的食物链组成或合理巧接食物链;②实现生态系统中能量的多级利用;③实现生态系统中物质循环再生或实现可持续发展或实现“原料—产品—原料—产品”的无废弃物生产模式;④设计合理的生态系统营养结构或物质循环和能量流动,提高生态系统的抵抗力稳定性;⑤提高整个系统的总体功能和综合效益;⑥绘制出生态系统的结构模式图;⑦写出设计报告