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“高中生物颖韬工作室”整理·1·2012江苏省怀仁中学高二生物学案：5.1《生态工程的基本原理》『课标解读』1、知识方面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。2、情感态度与价值观方面关注生态工程建设。初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。3、能力方面尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。『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，防止，达到和的同步发展。（少消耗、多效益、）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，能够成为本系统或者另一个系统的，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）原理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+12”“高中生物颖韬工作室”整理·2·答案：物质循环环境污染经济效益生态效益可持续循环经济生产原料生态工程物质循环再生分层分级利用物种多样性抵抗力稳定性协调与平衡环境承载力整体性经济社会系统学和工程学功能比例关系之和『重难点归纳』一、分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶喂蚕，蚕产蚕丝；桑树的凋落物和蚕粪落到鱼塘中，作为鱼饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可促进鱼生长；甘蔗可榨糖，糖渣喂猪，猪的排泄物进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经微生物的分解，又可作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。二、导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？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。解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。三、何谓“石油农业”？“石油农业”的生产模式应当怎样改进？“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油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。“石油农业”的生产模式在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体“高中生物颖韬工作室”整理·3·措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。四、如何理解“污染物是放错地方的资源”？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，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。五、为什么我国要大力发展沼气工程？21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促进了以农牧结合为中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。目前沼气工程存在的问题有：北方地区沼气产气在冬天不稳定，需要加热；沼气的一次性投资较大，相当部分的农民财力有困难；对沼气的研究较薄弱，例如，对发酵过程中有关微生物及一些酶的研究。应当加强这方面的研究，以促进沼气工程的推广。『复习策略』本节内容需重点掌握生态工程遵循的五项基本原理，应结合课本给出的案例，通过案例理解原理，通过原理分析讨论案例。生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。其中前四个原理可结合必修模块第五章《生态系统及其稳定性》中的内容来学习，而系统学和工程学原理，应计算机网络结构示意图，重在理解“结构决定功能”，“总体功能大于部分之和”。『限时训练』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（）“高中生物颖韬工作室”整理·4·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（）“高中生物颖韬工作室”整理·5·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C02B．吸收太阳能C．产生化学能D．产生0211、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.①③④⑤B.①②③④⑥⑦C.③④⑤⑥⑦D.①②③④⑤⑥⑦12、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（）“高中生物颖韬工作室”整理·6·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“高中生物颖韬工作室”整理·7·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