2019-2020年高中生物 专题五 生态工程 第16课时 生态工程的实例和发展前景学案 新人教版选修3.doc

2019-2020年高中生物 专题五 生态工程 第16课时 生态工程的实例和发展前景学案 新人教版选修3目标导读1.阅读教材P116124内容，列举生态工程的实例，分析这些实例所运用的生态工程原理。2.阅读教材P124126内容，评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。重难点击生态工程的实例。1列表比较生态工程与传统工程生态工程传统工程基本理论生态学、工程学工程学调控机制人为辅助下的自我调节人为调控与自然环境的关系协调破坏主要能源太阳能化石能生物多样性保持减少2.生态工程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、系统学和工程学原理。3实现可持续发展的措施有哪些？答案实现原料产品原料产品的无废弃物生产体系，实现了废弃物的资源化。实现自然资源的可持续发展，符合生态学规律。保护了生物多样性，做到了生物与环境、经济发展与保护的协调平衡。课堂导入传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本，“地球母亲”已千疮百孔，“地球母亲”已不堪重负。我们应注重生态工程建设，保护“地球母亲”。现选取六个实例与同学们共同分析讨论。探究点一生态工程的实例在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。以下介绍的生态工程实例，都是我国生态科学工作者和群众在长期的生态工程建设实践中，不断完善而形成的。结合教材P116124内容回答下面的问题。1农村综合发展型生态工程(1)问题：资源有限，人多地少，产出不足。(2)对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用。(3)案例：北京窦店村以沼气工程为中心的生态工程。(4)意义：创造多种劳动力就业机会，增加农民收入，开发可以更新的资源，减少环境污染。2小流域综合治理生态工程(1)小流域的定义：小流域是指河流各级支流的集水区域，面积一般在350 km2。(2)问题：小流域水土流失问题严重。(3)对策：应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理，以及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施进行综合治理。(4)案例：我国甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式。3大区域生态系统恢复工程(1)问题及原因：土地荒漠化严重。主要原因是过度樵采、过度放牧、盲目开垦、不合理利用水资源等。(2)对策：实施森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程等。(3)案例：“三北防护林”生态工程。(4)意义：减轻了风沙、干热风、寒露风、昆虫等对农作物的危害，改善了农业生产条件，加快了地方经济发展和人们脱贫致富奔小康的步伐。4湿地生态恢复工程(1)湿地的作用：具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和多种动、植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。(2)问题：由于人们对湿地的排水和围垦，导致了地球上80%的湿地资源被破坏。湿地的缩小会导致局部气候变劣、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。(3)对策：采用工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地周围建立缓冲带，以减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)案例：鄱阳湖生态恢复工程。治理方针：平堤行洪、退田还湖、移民建镇。注意事项：不仅要退耕还湿地或建立自然保护区，还要注意湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题。5矿区废弃地的生态恢复工程(1)问题：采矿业对环境造成严重的破坏，因为矿藏开采后往往会造成土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。(2)对策：采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。6城市环境生态工程(1)问题：在城市繁荣的同时，带来了环境污染等问题，包括过量的垃圾污染、大气污染和噪声污染等。(2)对策在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等。推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出。采用各种手段治理污染，进行废弃物的资源化利用。建立健全法制进行监督。(3)案例：张家港、大连、厦门等环境保护模范城市。小贴士(1)任何一个生态系统都必须包含非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，各组分之间要有恰当比例，否则结构和功能失调。(2)在建立不同的生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应因地制宜。(3)在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的自我恢复力，节省投资。(4)生态恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染后治理。归纳提炼生态工程实例中运用的原理及注意的问题类型主要原理注意问题农村综合发展型生态工程物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理核心：沼气工程为中心优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染小流域综合治理生态工程整体性原理、协调与平衡原理“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色大区域生态系统恢复工程物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理“三北”防护林工程建设中应注意的问题考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种考虑树种多样性，保护防护林体系的稳定性不同地区应根据当地情况采取不同策略湿地生态恢复工程协调与平衡原理、整体性原理主要措施：退耕还湖主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题矿区废弃地的生态恢复工程系统学和工程学原理种植耐旱的灌木、草和树合理确定载牧量改良表土城市环境生态工程协调与平衡原理、整体性原理等大气污染解决措施：禁止使用有铅汽油水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化活学活用1农村综合发展型生态工程的优点包括()物质和能量的多级利用物质循环再生废物资源化生物相互依存，体现了整体性做到了生态、经济和社会效益三结合A BC D答案D解析农村综合发展型生态工程是在怎样实现物质的多级循环利用，用有限资源、取得经济、社会、生态效益全面提高的背景下提出和发展出的生态工程，典型代表是北京郊区窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。农村综合发展型生态工程实现了物质和能量的综合利用，物质循环再生实现了废物的资源化，各种生物资源相互依存，把生态效益、经济效益和社会效益紧密地结合为一个整体。探究点二生态工程发展的前景有关生物圈2号生态工程的实验及其启示。阅读教材P124126内容，思考下列问题。1名称由来：因为地球本身被称做“生物圈1号”而得名。2目的：制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。3组成：密封的立体钢架构型7种模拟生态群落区两个大气扩张室阳光。4性质：是一座微型人工生态系统。5与外界的联系：通过电力传输、电信和计算机同外界联系，太阳光通过玻璃不断射入。6物质循环途径7失败的原因：主要是温度失调，以及“大气与海洋”比例与地球相差甚远，导致空气中CO2的含量猛增，O2量减少，不足以维持人及动物的生存。8启示：使人们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识。尽管科学技术已经如此发达了，但是，人类仍然没有能力去完全模拟出自然生态系统。归纳提炼1“生物圈2号”是一个人工生态循环系统，但它不是与外界环境完全隔离的系统，太阳光是生物圈2号内植物光合作用的能量来源。“生物圈2号”实验没有达到预期结果，说明人类必须与自然和谐相处，人类现阶段还没有能力完全模拟出自然生态系统，但不意味着人类没有能力模拟自然生态系统。2我国与西方发达国家在生态工程建设方面的区别 国家项目我国西方国家重点注重生态与经济、社会效益的结合注重生态恢复，不重视经济效益原因人口较多，环境与资源破坏较重，资源、能源短缺经济发展水平高，人均土地、水资源占有量较高范围大小特点难以设计出标准化、易操作的生态工程样板，设计缺乏高科技含量，调控缺乏及时准确的监测技术，缺乏理论性指导“精确农业”，可设计出标准化、易操作的生态工程样板活学活用2目前在我国农村，农作物秸秆大多被直接燃烧，还有一部分被随意堆放，浪费严重，利用率低。下图是某科技小组的同学，针对农作物秸秆浪费和闲置情况，设计出的以沼气为纽带，联动农作物种植、养鱼、养鸡等产业的生态农业良性循环系统。请据图分析回答下列问题：(1)该系统中生产者是_；沼渣能为生产者提供_。(2)农田生态系统的稳定性较低，原因是_；其群落在空间结构上包括_和水平结构。(3)燃烧沼气为鸡舍增加照明时间，可以明显增加产蛋量，这属于_调节方式。(4)图中右侧是能量流经鸡种群的示意图，其中A表示鸡的摄入量，D表示鸡自身的呼吸消耗量，那么B中的能量表示_；此生态系统能量流动的特点是_。(5)此生态农业比传统农业有哪些明显的优势？_。答案(1)农作物无机盐(或矿质元素)(2)生物种类少(或营养结构简单)垂直结构(3)神经体液(4)鸡的同化量单向流动、逐级递减(5)实现了废物资源化和能量多级利用，减轻了对环境的污染等(任答一条即可)解析由题图可知，该生态系统的生产者是农作物，沼渣是微生物分解后产生的无机物，它可为生产者提供无机盐。农田生态系统品种单一，因而稳定性较低，农田中包括农作物和杂草等，因而构成的群落有垂直结构和水平结构。光照刺激鸡产卵，是神经体液调节的结果。如果A表示鸡的摄入量，则B表示鸡的同化量，其中一部分通过鸡的自身呼吸消耗了，另一部分可流入下一营养级(C)。生态农业与传统农业相比，可实现废物资源化和能量多级利用，减轻了对环境的污染等。1微山湖是山东境内的一个面积较大的湖泊，二十年前这里是碧波万顷、鱼儿满湖、野鸭成群，还有“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的美丽景象。二十年来，湖区四周县市的工业快速发展，城市居民急增，大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻。据有关专家说，近几年来，微山湖中已消失了一些物种，如四鼻孔鲤鱼、野鸭、水螅等。上述现象说明的道理主要是()A掠夺式的开发是破坏生物多样性的主要原因B环境污染是破坏生物多样性的重要原因C外来物种入侵破坏了生物多样性D环境教育缺乏是破坏生物多样性的根本原因 答案B解析由材料分析，由于城市居民急增，因而大量的工业废水、生活污水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅浑浊，而且腥臭难闻，微山湖中已消失了一些物种。可见，环境污染是破坏生物多样性的重要原因。2“退耕还林还草”是哪种生态工程建设的措施()A小流域综合治理B城市环境工程C草原生态恢复工程D湿地生态恢复工程答案C解析小流域综合治理的主要目的是防治水土流失，退耕还林还草是草原生态恢复工程的措施之一。3美国的“生物圈2号”(模拟地球自然生态系统)历经四年的试验终告失败，与生物圈1号(地球)相比，下列哪项不属于两者的主要差别()A能量来源不同B空间和资源有限C物质循环的深度和广度D自我调节能力答案A4下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答下列问题：(1)该恢复工程中，是指_。(写出具体措施)(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_。(3)该生态工程所遵循的主要原理是_。答案(1)采取机械方法平整压实土地、人工制造表土(2)矿区土质条件恶劣，不适宜农作物的生长(3)整体性原理、协调与平衡原理解析(1)由于矿区废弃地水分状况很差，特别是养分极其贫瘠，导致植被很难恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。(2)矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树。(3)图中体现了生态与经济效益的结合，是整体性原理；植被恢复时，考虑与之相适应的树种、草等，为协调与平衡原理。基础过关知识点一生态工程的实例1下列生态工程中，哪项工程被誉为“世界生态工程之最”()A沿海防护林工程 B“三北”防护林生态工程C退耕还林还草生态工程 D防沙治沙生态工程答案B2下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是()A城市规划，分区建设工业区、居住区、生态绿地等B大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺C采用浮床工艺法等手段治理水污染D用法律手段严禁汽车上路，造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头答案D解析应该控制污染，而不是因怕污染而放弃发展。3下列措施不适用于矿区生态环境恢复的是()A机械法整平压实土地B人工制造表土，植树种草C排石整地，改良优化土壤D开发农田，广种农作物，增加农民收入答案D解析废弃矿区生态环境受到严重破坏，植被恢复是关键环节，因而应选择抗逆性强的苗木，农作物等不适宜在此处种植。4下列选项中不属于大区域生态系统恢复工程的是()A退耕还林还草工程 B南水北调工程C防沙治沙工程 D“三北”防护林生态工程答案B解析大区域生态系统恢复工程是我国为了控制荒漠化的发展和水土流失，改善生态环境，提高人民生活水平而实施的一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持生态工程等。很明显，南水北调工程不属于此类工程，它是我国政府为解决北方地区水资源缺乏而实施的一项工程。5下列关于小流域综合治理生态工程的叙述，错误的是()A该工程的主要目的是治理小流域的水土流失问题B该生态工程运用了整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理以及系统学和工程学原理C该生态工程针对不同的地形采取不同的措施D该生态工程做到了经济效益与生态效益相统一答案B解析小流域综合治理生态工程中主要解决的问题为水土流失，要针对不同的地形采取不同的措施，遵循协调与平衡原理，同时要注重种树与当地居民的经济、社会、生活联系起来，遵循了整体性原理，而并未充分体现物质循环再生原理以及系统学和工程学原理。知识点二生态工程发展的前景及展望6下列描述中不符合“生物圈2号”实验给人的启示的是()A人要与自然和谐共处B加深对自然规律的认识，按自然规律办事C人类早晚会建立第2个“生物圈”，无须担心地球恶化D大自然给人类提供的支持与服务可谓无价之宝答案C解析“生物圈2号”工程使我们认识到与自然和谐共处的重要性，迄今为止，人类仍然没有能力去完全模拟出自然生态系统，自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。能力提升7下列有关生态工程的相关内容的叙述中，不正确的是()A农村综合发展型生态工程遵循物质循环再生和整体性原理等生态工程的基本原理B我国南方的桑基鱼塘通过将单个生产系统优化组合成一个有机整体，大大提高了系统生产力，这是运用生态工程的整体性原理的典型实例C小流域综合治理的目标是建立稳定高效的复合系统，获得最大的生态和经济效益D矿区废弃地的生态工程恢复关键在于植被的恢复以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建答案B解析桑基鱼塘通过将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机整体，故运用了系统的结构决定功能原理。8下列有关湿地生态系统和湿地生态系统恢复工程的叙述，正确的是()A湿地生态系统是指一切以水作为主要环境因素的生态系统，如江、海、湖泊等B地球上80%的湿地生态系统遭到破坏，破坏湿地生态系统的主要因素是自然灾害C湿地生态系统具有多种生态功能，如蓄洪防旱、调节区域气候、控制土壤侵蚀、自然净化污水等D湿地生态恢复工程最关键的是人类干预，以促进湿地生态系统快速有效演替答案C解析湿地生态系统是水域和陆地的自然过渡形态，而不是水域生态系统；破坏湿地生态系统的主要因素是人为因素而不是自然灾害；湿地生态系统恢复过程中，要尽量减少人类干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。9下图是我国南京古泉生态农场的以沼气为纽带，联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的物质循环利用示意图。请据图回答下列问题：(1)图中蘑菇房中的蘑菇属于生态系统成分中的_。(2)某同学据图写出一条捕食食物链：果树蚯蚓鸡，该食物链_(填“正确”或“不正确”)。(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间，提高产蛋率；利用性外激素诱捕果园中的害虫，这些实例体现了生态系统的_在农业生产中的应用。(4)果园与森林相比，其抵抗力稳定性_(填“高”或“低”)，原因是_。(5)此生态农业与传统农业相比，明显的优势有_和_。答案(1)分解者(2)不正确(3)信息传递(4)低生物种类少，营养结构简单(5)实现了物质和能量的多级利用减轻了对环境的污染(或实现了废物资源化等)(顺序可以颠倒，答出两点即可)解析(1)蘑菇不能利用无机物合成有机物，其利用的是有机物，属于分解者。(2)蚯蚓属于分解者，不参与捕食食物链的构成。(3)光照、性外激素分别为物理、化学信息。这是信息传递在农业生产中的具体应用。(4)与果园相比，森林的生物种类更多、营养结构更复杂，其抵抗力稳定性更高。(5)生态农业的优点在于实现了物质和能量的多级利用，从而降低了环境污染。10下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，其中利用植物秸秆为原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”，可减少对石油资源的依赖，请据图回答下列问题：(1)该生态系统的主要成分是_。(2)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，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_。建立该生态工程所遵循的基本原理主要是_(至少答两个)等。(3)植物秸秆经预处理后，应该利用微生物A所产生的纤维素酶进行水解，使之转化成发酵所需的葡萄糖。若从土壤中分离获取微生物A，应采用具有选择功能的培养基，培养基中的碳源为_。(4)为了提高植物秸秆的利用率，可以利用基因工程对微生物A进行改造，其基本方法是：先用_同时切割_和_，然后用DNA连接酶将上述切割产物连接，构成_，并将其导入到受体菌中。答案(1)水稻、杂草(2)实现生态系统内物质和能量的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染(合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理(3)纤维素(4)同种限制性核酸内切酶目的基因运载体基因表达载体解析(1)生态系统中的主要成分是生产者。(2)图示的农业生态系统实现了物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，从而取得经济效益、社会效益和生态效益，所以其遵循的原理有整体性原理、物质循环再生原理，由于增加了营养结构的复杂程度，所以也遵循物种多样性原理。(3)因为只有能产生纤维素酶的微生物A才能够分解纤维素，所以在只含纤维素的培养基上只有微生物A能够生存和增殖。(4)构建重组载体时，目的基因和载体必须使用相同的限制性核酸内切酶切割产生相同黏性末端，然后使用DNA连接酶将两者的黏性末端连接起来。