河北省唐山市迁西县新集中学高中生物 生态工程学案 新人教版选修3

河北省唐山市迁西县新集中学高中生物生态工程学案新人教版选修
3
课前小测：
胚胎工程的应用及前景
（一）胚胎移植
1、提供胚胎的个体称为，接受胚胎的个体叫做。

2、胚胎移植的基本程序
以牛的胚胎移植为例，基本程序主要包括：①对供受体的选择和处理。

并用激素进行同期___ __处理，用____ __激素对供体母牛做____ _____处理。

②配种或人工受精。

③对胚胎的收集、检查、培养或保存。

受精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫_______)。

对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到______或________阶段。

直接向受体移植或放入液氮中保存。

④对胚胎进行移植。

常采用的方法可以用____ ___法和___ _______法。

⑤移植后的检查。

对受体母牛进行妊娠检查
（二）胚胎分割
下图是牛胚胎分割示意图。

请据图回答下列问题：
(1)进行胚胎分割时，应选择发育到___________或
___________时期的胚进行操作。

(2)①指的是___________，②指的是___________。

(3)胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是具有
相同遗传物质，因此胚胎分割可看做_________生殖。

(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意对_____________均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育
（三）胚胎干细胞
2、特点
形态上：体积、大、核仁明显
功能上：具有性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造
专题5生态工程
5.1生态工程的基本原理
【学习目标】
简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。

简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。

尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。

【学习重点】生态工程的基本原理。

【教学难点】生态工程的系统学和工程学原理。

【学习过程】
第一步：自主预习、梳理基础知识
知识点一生态工程
概念：生态工程是指人类应用______________________等学科的基本原理和方法，通过系统
设计、调控和技术组装，对的生态环境进行_________________，对造成___________________的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进_____________________________的和谐发展。

目的：遵循自然界___________________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止_________________,达到
___________________________________的同步发展。

特点：生态工程是一类___________________、 __________________ 、___________________的工程体系。

知识点二关注生态工程的建设
传统经济：毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本，并造成环境污染。

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，能够成为本系统或另一个系统的，从而实现，而
实行循环经济最重要的手段之一是。

知识点三生态工程所遵循的基本原理
提醒：生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。

（一）物质循环再生原理
1、解释：地球以有限的空间和资源，长久维持着众多生物的生存、
繁衍和发展，奥秘就在于物质实现了循环往复、分层分级利用，从
而达到取之不尽，用之不竭的效果。

而在没有物质循环的系统，就
会产生废弃物，造成环境污染，并最终影响到系统的稳定和发展。

2、举例：“无废弃物农业”
“无废弃物农业”（如右图）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。

（二）物种多样性原理
1、解释：
一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。

农业和林业生产为追求最大产量，常常忽略生物多样性而连年种植单一品种，这往往会造成病虫害增加，环境恶化。

生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多样的机会和条件。

众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。

既使某个物种由于某种原因而死亡，也会有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。

2、举例：
人工单一樟子松林常常会遭到松林松毛虫的肆虐，一种小小的杨树天牛曾经将几十亿株杨树毁于一旦；而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。

（三）协调与平衡原理
1、解释：
在进行生态工程建设时，生物与环境的协调与平衡也是需要考虑的问题之一。

处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。

环境承载力（又称环境容纳量）是指某种环境所能养活的生物种群的数量，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。

2、举例：
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”。

（四）整体性原理
1、解释：
人类是处在一个社会-经济-自然复合成的巨大系统中。

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，还要考
虑到经济和社会等系统的影响力。

此外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。

2、举例：
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。

（五）系统学和工程学原理
1、系统的结构决定功能原理
（1）解释：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。

例如：把生态系统比作计算机网络（如右图），在计算机台数和功
能相同的情况下，右图中在采用分布式的结构，网络工作的可靠性最
高。

（2）举例：
我国南方水网地区的桑基鱼塘模式，就是把单个生产系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个新的高效生态系统，大大提高了系统生产力。

2、系统整体性原理
（1）解释：
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，即“1+1>2”。

（2）举例：
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。

第二步课内探究，突破重点难点
1、阅读“关注生态工程建设”的资料分析1，完成以下讨论题：
（1）导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？（A级）
（2）洪灾反映出经济发展模式存在什么问题？（B级）
2、阅读“关注生态工程建设”的资料分析2，完成以下讨论题：
（1）如何理解和看待“石油农业”？（B级）
（2）如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？（B级）
（3）“石油农业”的生产模式应当怎样改进？（B级）
3、阅读关于“物种多样性原理”的资料分析，完成以下问题：（B级）
（1）．2005内蒙古巴彦淖尔市的天牛泛滥，形势十分严峻，危害面积达56.9万亩，特别是临河区及杭锦后旗附近地区，这些区域几乎所有的树杆都被天牛浸染，导致杨树几乎毁于一旦；而珊瑚礁却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性。

请帮忙分析原因。

（B级）
（2）．从上述正面和反面地实例，能得出怎样的启示？生物多样性的破坏有人为因素吗？（B 级）
4、桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程（参考P113思考与探究第3题）。

试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径，并用示意图表示出桑基鱼塘系统物质循环和能量流动途径。

（C级）
第三步创新思维、知识活学活用（此板块可以课后搜集资料，课上与同学们交流学习）
1、阅读课后拓展视野板块的“前景广阔的沼气工程”，思考下列问题：
（1）我国为什么要大力发展沼气工程？
（2）目前沼气工程有那些亟待解决的问题？
第四步课堂小结，知识网络构建
生态工程建设目的：遵循自然界的规律，充分发挥资源的生产潜力，防到和的同步发展。

（少消耗、多效生态经济：主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为
系统的，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是。

1）原理：物质能在生态系统中循环往复，
2）原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的
生态工程原理 3）原理：生态系统的生物数量不能超过（环境容纳量）的限度
4）原理：生态系统建设要考虑自然、、的整体影响
5系统的结构决定原理：要通过改善和优化
系统结构改善功能
系统整体性原理：系统各组分间要有适当的，使得能量、
物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总
体功能大于各部分的效果，即“1+1>2”
一、基础训练：
1、我国“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。

例如，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
2、人类设计生态工程的根本目标是（）
A．促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展
B．促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益
C．防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展
D．促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展
3、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
4、下列关于生态工程的叙述中，错误的是（）
A.生态工程是生态学和工程学的结合
B.生态工程追求经济和生态的双赢
C.应用物种多样性原理和物质循环再生原理
D.生态工程是无消耗、多效益的工程
5、生态工程的调控机制是（）
A．人为调控 B．自我调控 C．人为辅助下的自我调节 D．不需要调控
6、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
7、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
8、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
9、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
10、人类对生物圈中绿色植物的严重破坏，也是造成大气表层的臭氧层减少的原因，这是因为在绿色植物的光合作用过程中（）
A．吸收C02 B．吸收太阳能 C．产生化学能 D．产生02
11、环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是（）
①酸雨②臭氧空洞③“白色污染”④温室效应⑤赤潮⑥光化学污染⑦噪声
A.①③④⑤
B.①②③④⑥⑦
C. ③④⑤⑥⑦
D.①②③④⑤⑥⑦
12、在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林（草）”是两项重要内容。

采取这两项措施的首要目标是（）
A．开展生态旅游 B．发展畜牧业 C．增加木材产量 D．改善生态环境
13、（多选）生态工程是（）等学科交叉而产生的新兴学科。

A．生态学 B．工程学 C．系统学 D．经济学
14、（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
15、（多选）进行生态工程建设时要考虑到以下哪些问题（）
A．宗教信仰 B．经济和社会的影响力
C．社会习惯和法律制度 D．自然生态系统规律
16、（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
17、（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
18、（多选）下列各项中属于世界公认的三大环境问题的是（）
A．酸雨 B．臭氧层衰竭 C．人口急剧增长 D．温室效应
19、（多选）生态工程所遵循的基本原理有（）
A. 物质循环再生原理
B. 单一调控原理
C. 协调与平衡原理
D. 整体性原理
E. 系统学和工程学原理
F. 物种多样性原理
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
二、能力提高：
1、下列叙述违背生态工程中生态学原理的是（）
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
2、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
3、（多选）现代生物技术可应用于生态建设，正确的是（）
A．基因工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用
B．细胞工程中组织培养技术的应用，可对城市环境进行综合治理
C．酶工程的原理可以用于沼气工程中对菌群的控制
D．胚胎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
三、创新设计：
1、阅读以下资料，回答下列问题：
自2000年10月开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群落。

试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，
有效地改善了水质。

（1）此项生态工程依据的生态学原理有______________________、
______________________、_______________________、________________________和
_____________________________。

（2）生态工程的调控机制是_________________________，主要利用的能源是
____________。

（3）一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的_______________________，达到
了以________________为主，________________为辅的程度。

而在我国的生态工程建设中，______________仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构
和功能。

（4）生态工程的主要目的在于
_______________________________________________________。

『答案』
一、基础训练
1.C
2. D
3.A
4.D
5.C
6.B
7.A
8.B
9.D 10.A 11.D 12.D 13.ABCD 14.ABD
15.BCD 16.ABC 17.ABC 18.BCD 19.ACDEF 20.ABCD
二、能力提高
1.C
2.C
3.ABCD
三、创新应用
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。