2021新高考生物一轮复习(山东专用)课件：第39讲 生态工程

(2)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视 对生态环境的保护，更要注重与 经济、社会 效益的结合。
(选修 3P122“讨论题”T1)在“矿区废弃地的生态恢复工程” 案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？
提示：矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之 以适应性强，耐旱的灌木、草和树。
●考向突破 生态工程的实例和发展前景 绿色城市的重要标志之一是实现垃圾的“减量化、资源化
和无害化”。下图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案。回答 下列问题：
(1)列出该生态系统中的三种分解者的名称 蚯蚓、蝇蛆、 细菌(微生物) 。
(2)从资源与环境的角度来看，④⑤途径优于③途径的主要原 因是 ④⑤途径可以充分地利用垃圾中的物质(对物质的多级利用)、
作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡， 分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系 统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与 平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对 恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破 坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。
测定项目
红壤＋ 红壤＋含 7% 红壤
污泥 生物质炭的污泥
土壤 PAHs 含量(μg/kg) 527 1 079
765
黑麦草叶绿素含量(mg/g) 2.0 2.1
2.3
黑麦草每盆干重(g) 1.7 2.3
2.7
黑麦草 PAHs 含量(μg/kg) 401 651
428
(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 有氧呼吸 加强， ATP 合成增加，从而促进根系对土壤
改善和优 化系统的 结构以改 善功能
桑基鱼塘
学原理
系统整体性原理：总 体功能大于部分之和
保持系统 珊瑚礁、藻 很高的生 类和珊瑚虫 产力 的关系
●考向突破 请回答下列问题： (1)生态经济主要是通过实行“ 循环经济 ”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。
设计实施生态工程坚持的原则 (1)首先肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态 环境的重要作用。 (2)不忘大自然固有的强大的生态恢复能力，但也不能认为只 要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理” 的老路。
辨析传统农业中的间种和套种 间种和套种最大的区别在于是否同时播种，如果同时播种， 间行种植，则是间种；如果不同时播种，而且也不同时收获，则 为套种。
减少环境污染 。 (3)进行⑦过程的甲烷杆菌与酵母菌在细胞结构上的最主要
区别是 甲烷杆菌无成形的细胞核 。 (4) 每 一 位 市 民 都 应 该 积 极 参 与 ① ② 过 程 ， 具 体 做 法
是 将生活垃圾进行分类 。 (5)该生态工程突出体现了 物质循环再生 这个基本原理。
解析：(1)分解者是以分解有机物质为生的异养微生物或动物。 由图示可知，该生态系统中的三种分解者是蚯蚓、蝇蛆、细菌。
(2)该生态工程能生产出无公害大米的原因是减少了 化肥和农药 的使用量，减少了 环境污染 。
(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是蘑菇呼 吸产生的 二氧化碳 可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增 强。
3.生态工程发展的前景 (1)“生物圈 2 号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与 自然和谐共处 的重要性，深化了我们对自然规律的认识。
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，达到经济效益与生态效益 的同步发展。
2．物质循环再生原理的基础是物质循环；物种多样性原理的 基础是生态系统的稳定性；协调与平衡原理的基础是生物与环境 的协调和平衡；整体性原理的基础是社会、经济和自然构成复合 系统；系统学和工程学原理的基础是系统的结构决定功能。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对 已被破坏的生态环 境(或受损的生态系统) 进行修复，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。
解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧型微生物通过无氧 呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧型微生物通过有氧 呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸 和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥 中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机 环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属 于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于 生产者所固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然
解析：(1)生态经济主要是通过实行“循环经济”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)生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条 基本原理，能量流动和物质循环主要是通过食物链完成，可通过合 理设计食物链，使废物资源化，以便使能量多级利用，减少环境污 染。
考点 2
考点 2 生态工程的实例和发展前景 1．设计生态工程的五大原理及实例融合[连一连]
答案：
由此可见，除⑤外均涉及 整体性 原理，除①⑤外均涉及 协调与平衡 原理。
2．实例分析：如图是某生态工程示意图
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要 目的是 实现物质的循环再生和能量的多级利用 ；该系统中将植 物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工 程的 物质循环再生 原理。
养分的吸收。
(2)由表可知，施用含生物质炭的污泥黑麦草叶绿素含量较多， 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 升高 ，但生物质炭的输入能降低土壤和黑麦草中 PAHs 的含量， 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
2．(2014·重庆卷)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 分解者 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 种子或繁殖体 ，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 增强 ； 群落中植物物种数逐渐增加，物种之间 竞争 加剧。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生 物共同组成了 群落 (填“生态系统”“群落”或“种群”)。在 植物池的食物网中，植物位于第 一 营养级。植物池中所有蛙 类获得的能量最终来源于 生产者 所固定的 太阳 能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、 物质循环再生 和 物种多样性 等原理。
3．(2013·广东卷)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 成的，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；
(2)④⑤途径运用生态学原理可充分地利用垃圾中的物质，既实 现了物质的多级利用，又减少了环境污染，明显优于③途径燃烧。
(3)甲烷杆菌为原核生物，而酵母菌为真核生物，甲烷杆菌无成 形的细胞核。
(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，将生活垃圾进行分 类。
(5)从图示看出该生态工程突出体现了物质循环再生这个基本 原理。
3．农村综合发展型生态工程的主要原理是物质循环再生原 理、整体性原理和物种多样性原理；小流域综合治理生态工程的 主要原理是整体性原理和协调与平衡原理；大区域生态系统恢复 工程和城市环境生态工程的主要原理都是协调与平衡原理、整体 性原理。
整体性原理≠系统整体性原理 整体性原理是指社会、经济、自然的协调统一；系统整体性 原理是指总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”。
第十一单元
现代生物科技专题
第39讲 生态工程
最新考纲 高频考点
核心素养
1.简述生态工
遵循自然界物质循环的规律，充分
程的原理(Ⅱ) 简述生态工 发挥资源的生产潜力，防止环境污
2．生态工程的 程的原理 染，达到生态效益与经济效益的同
实例(Ⅰ)
步发展。
考点1
考点2
课时作业
考点 1
考点 1 生态工程的基本原理
意义
实例
协调与 平衡原
理
生物数量不超
生物与环境
太湖富营养化 过环境承载力，
的协调与平
问题、过度放
衡
可避免系统的 牧等
失衡和破坏
整体性 原理
统一协调各种 林业建设中自
社会、经济、
关系，保障生态 然系统与社
自然构成复
系统的平衡与 会、经济系统
合系统
稳定
的关系问题
项目
理论基础
意义
实例
系统学 和工程
系统的结构决定功能 原理：分布式优于集 中式和环式
(2)近年来大力推广的生态农业是一个自我维持的生态系统， 其特点是保持和完善系统内的生态平衡，其设计原则是能量的 多级利用 和物质的循环再生，以求得最大的生产力和可持续发 展。我国农民收集一切可能的有机物质使其转变为有机肥料；保 持土壤肥力的做法称为 无废弃物 农业。
(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 物质循环再生 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 整体性 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 性规定种植属于乔木的杨树，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 协调与平衡 原理。
(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 整体性
(系统论) 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 强。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。
(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物质循环再生原理；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整体性原理；我国西北一些地 区年降雨量少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的 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 违背了协调与平衡原理。
2．生态工程的基本原理
项目 理论基础
意义
实例
物质循
可避免环境污染
环再生 物质循环 及其对系统稳定 无废弃物农业
原理
和发展的影响
生物多样性程度 “三北防护林”建
物种多 样性原
生态系统 的稳定性
高可提高系统的
设中的问题，珊瑚
抵抗力稳定性，提 礁生态系统的生物
理
高系统的生产力 多样性的问题
项目 理论基础
1．(2011·新课标)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为 “厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活 着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可 用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、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 无氧和有氧(或细胞) 呼吸将有机物 分解。
1．生态工程与生态经济 (1)人类设计生态工程的根本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 生态效益 与经济效益 的同步发展。
(2)生态工程的特点： 少消耗、多效益、可持续 。 (3)生态经济：主要是通过实行“循环经济”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 ，而实现循环经济最重要的手段之 一就是 生态工程 。