高中生物选修3专题.ppt

专题5 生态工程,一、生态工程的基本原理 1.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。 2.特点 _、多效益、_的工程体系。,物质循环,环境污染,经济效益,生态效益,少消耗,可持续,3.基本原理 (1)物质_原理:物质在生态系统中_、分层分 级利用。 (2)物种_原理:物种繁多而复杂的生态系统具有较高的 _。 (3)协调与平衡原理:处理好生物与环境的协调与平衡,需要考 虑_。,循环再生,循环往复,多样性,抵抗力稳定性,环境承载力,(4)整体性原理:进行生态工程建设时,不但要考虑_ _的规律,还要考虑到_等系统的影响力。 (5)_和_原理:包括系统的结构决定功能原理和系 统整体性原理。,自然生态系,统,经济和社会,系统学,工程学,二、生态工程的实例(连线),1.建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长, 消耗能量环节增多,系统总能量利用率降低。( ) 【分析】生态农业中巧设食物链,提高了生态系统的抵抗力稳 定性,实现了能量的多级利用,使能量尽可能多地流向对人类有 益的地方,系统总能量利用率并没有降低。 2.农业生态系统的抵抗力稳定性比自然生态系统高。( ) 【分析】农业生态系统的物种少,食物网简单,抵抗力稳定性比 自然生态系统低。,3.生态农业的指导思想是环境与经济协调发展。( ) 【分析】生态农业是基于生态效益、经济效益与社会效益一体 的生态工程,而并非只强调经济效益。 4.(2008广东T16A)要实现人与自然的和谐发展,可以通过生物 技术手段,转化淀粉生产可再生能源。( ) 【分析】要实现人与自然的和谐发展,就要发展生态农业,实现 物质和能量的多级利用。转化淀粉生产可再生能源,能量利用 率不高。,5.设计良性循环的农业生态系统时,应遵循的基本原则是追求 经济效益的最大化。( ) 【分析】良性生态农业能最大限度提高物质和能量利用率,减 少环境污染,增加生态系统稳定性。当追求经济效益最大化的 时候,环境的污染情况不能保证。,6.某草原牧区,在进行草场建设时,既注重不同牧草种类的搭配 种植,又对单位面积内的放牧量做了一定控制,体现了遵循物种 多样性和协调与平衡原理。( ) 【分析】遵循物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设 应当遵循的原理。进行牧区草场建设时,既要考虑系统结构和 功能的复杂性,又要考虑生物与环境的协调平衡,才能保证生态 系统的稳定。,考点一 生态工程的基本原理 1.传统经济与生态经济 (1)传统经济: 方式:大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。 特点:不注重生态环境的保护、经济的发展,以巨大的生态环境破坏为代价。,(2)生态经济: 方式:实现了原料产品原料产品的生产体系,实现了废弃物资源化的循环经济。 特点:少消耗、多效益、可持续。,2.生态工程所遵循的基本原理 (1)基本原理:,(2)常见类型: 桑基鱼塘模式: a.特点:人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收。 b.图示:,沼气农田立体养殖模式: a.特点:通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素,缩短生产周期,大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。 b.图示:,【高考警示】 (1)不同的生态工程所依据的原理可能不同。建立不同的生态工程时要依据不同的原理,因地制宜,不能相互照搬。 (2)实现生态经济一定要遵循生态学的基本原理,如果违背这个原理,就一定会由盛转衰,最终导致崩溃。,【典例1】在社会主义新农村建设中,某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时,该县坚持在发展中解决环境问题,优化生态环境,实现资源的最大化利用,走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请分析图回答问题:,(1)该生态工程所遵循的基本原理有 。 (2)该生态系统的能量流动从 开始,图中属于消费者的生物有 。 (3)与传统农业生态系统相比,该生态系统更能净化环境,其主要原因是 。 (4)该生态系统为何能提高经济效益? 。 (5)根据该县地处水乡这一资源优势,请就该生态系统提出你的一条合理化建议: 。,【解析】(1)生态工程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、整体性原理及系统学和工程学原理。该生态工程依据的是物质循环再生、物种多样性和协调与平衡原理。 (2)生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,因而该生态系统能量流动是从桑、油菜等生产者固定的太阳能开始,消费者是蚕、禽、畜等。,(3)由图可知,该生态系统实现了废弃物再利用及无害化处理,因此更能净化环境。 (4)该生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用,降低了生产成本,提高了农产品的产量。 (5)该生态系统中,蚕沙碎屑未被利用,可利用蚕沙碎屑养鱼,鱼塘的塘泥还可用作肥料。,答案:(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理 (2)桑、油菜等生产者固定的太阳能 蚕、禽、畜 (3)粪便等“废弃物”被及时利用 (4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用,提高了农产品的产量;减少了化肥、农药的使用(降低了农业成本投入) (5)蚕沙碎屑用来养鱼;鱼塘塘泥用来肥田,【互动探究】 (1)该生态系统是否延长了食物链? 提示:没有,只是实现了物质的循环再生。 (2)该生态系统通过什么生理过程获得能量? 提示:光合作用。,【变式训练】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 呼吸将有机物分解。,(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 (生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中,植物位于第 营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于 所固定的 能。 (3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_和 等原理。 (4)一般来说,生态工程的主要任务是对 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)厌氧沉淀池主要是无氧呼吸,曝气池为有氧呼吸,兼氧池两种方式均有。 (2)生物群落是指生活在一定区域内所有生物个体的总称,生态系统还包含有无机环境。植物池是水生环境,固定光能的是水生植物,从食物链考虑,第一营养级是水生植物,其次是初级消费者。 (3)生态系统的原理包括:整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。,(4)生态工程对恢复和重建受损生态环境的作用非常重要和有效。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。 答案:(1)无氧和有氧 (2)群落 一 水生植物 太阳 (3)物质循环再生 物种多样性 系统学和工程学(任选两个即可) (4)已破坏的生态环境,考点二 生态工程的起因和注意问题 1.起因 (1)环境污染问题; (2)人口激增、资源破坏、能源短缺等问题。 2.不同生态工程中的注意问题 (1)农村综合发展型生态工程:核心是沼气工程,优点是开发可更新资源,减少环境污染。,(2)小流域综合治理生态工程:“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,各具特色。 (3)大区域生态系统恢复工程:考虑树种生态适应性问题,种植适宜品种;考虑树种多样性,保证防护林体系稳定性。 (4)湿地生态恢复工程:主要措施:退耕还湖;主要困难:解决迁出湖区居民的生计问题。,(5)矿区废弃地的生态恢复工程:种植耐旱的灌木、草和树;确定合理载牧量;改良表土。 (6)城市环境生态工程:解决大气污染措施: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。,【高考警示】 污染物并不是不能利用的资源 对环境造成危害的污染物,采取一定的措施和技术,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。,【典例2】如图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答:,(1)该工程主要运用了生态工程的哪些基本原理? 。 (2)蓝绿萍的代谢类型是 ,在生态系统中的地位是 。,(3)如图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案,请据图回答问题:,此方案中a、b过程需每一位居民的参与,参与的行动方式是 。 过程d、e利用的生物属于生态系统的何种成分? 。 从对资源的充分利用角度看,d、e途径比c途径突出的优点是 。,【解析】(1)该农业生态工程实现了物质的循环利用:作物秸秆用来生产食用菌和饲料;饲料喂养畜禽;人、畜粪尿作为原料生产沼气;沼液用于水产养殖业;沼渣为蔬菜施肥和喂养畜禽,从而达到了物质利用的良性循环,缓解了农村饲料、肥料的缺乏问题,同时一些加工品和农产品可以输出到市场出售。因此该生态工程主要运用了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。,(2)蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型,属于生产者。 (3)过程a、b是对垃圾的分类处理;过程d、e是利用分解者的分解作用处理有机废弃物,此过程既充分利用了废弃有机物中的物质和能量,又减少了因燃烧带来的污染。 答案:(1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理 (2)自养需氧型 生产者 (3)将生活垃圾分类处理 分解者 除利用了有机垃圾中的能量外,还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质,并且减少了因燃烧带来的污染,【互动探究】 (1)除了题中所涉及的生态工程的原理外,还有哪些原理? 提示:协调与平衡原理、系统学和工程学原理。 (2)题中生态工程所涉及的原理与豆科植物和固氮菌互利共生所涉及的原理在哪方面相同? 提示:都遵循系统整体性原理。,【变式训练】农村都是将农作物秸秆当作燃料,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,如图是调整后当地生态工程示意图。,(1)试分析调整前生产形式的不利影响(至少列举两个方面) 。 (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进行了一些调整。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,举例说明 。,【解析】(1)燃烧秸秆、家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田,农作物不能利用其中的能量,造成了环境污染和能量的浪费。 (2)该生态工程所遵循的原理有物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。与传统生态工程比较,生态工程具有少消耗、多效益、可持续等特点。 (3)若增加奶牛养殖,奶牛食用大量牧草或农作物秸秆,种植的农作物种类和数量要进行调整。 (4)举例要恰当,要与生态建设有联系。,答案:(1)能源和物质资源的浪费、引起环境污染、农业成本高等 (2)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理 少消耗、多效益、可持续 (3)种植的农作物种类和数量(或原养殖家畜的数量,只要求答出一项) (4)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;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;胚胎工程中胚胎移植可以用于保护濒危野生动物,保护生物多样性等,1.利用植物修复技术治理重金属污染的实质是将某种特定的植物种植在被重金属污染的土壤中,植物收获后进行妥善处理,就可以将重金属移出土壤。目前科学家尝试应用生物工程技术培育符合植物修复技术要求的转基因植物。 请根据以上材料回答下列问题: (1)获得目的基因后可采用 技术进行扩增。检测目的基因是否成功导入植物细胞,可采用的生物技术是_。,(2)将含有目的基因的植物细胞培养成植株需要应用 技术,该技术的理论依据是 。 (3)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时,需选择符合要求的植物,这遵循了以下生态工程原理中的 。 A.物质循环再生原理 B.物种多样性原理 C.协调与平衡原理 D.整体性原理,【解析】(1)PCR扩增技术是利用DNA双链复制的原理,将基因的核苷酸序列不断地加以复制,因此目的基因的大量扩增可采用PCR技术。基因工程中检测目的基因是否成功导入受体细胞主要是利用DNA分子杂交技术。 (2)离体的植物细胞、组织或器官培养成完整的植物体需利用植物组织培养技术,该技术的原理是植物细胞的全能性。 (3)利用转基因植物清除土壤中的重金属,最终达到生物与环境的协调与平衡,因此该项技术遵循了协调与平衡原理。 答案:(1)PCR DNA分子杂交技术 (2)植物组织培养 植物细胞的全能性 (3)C,2.(2013西安模拟)研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心,以保护生态环境为目标的“猪-沼-鱼-肥-果蔬”生态模式时绘出了如下模式图,请分析回答:,(1)构建以沼气为中心的“猪-沼-鱼-肥-果蔬”生态模式时所依据的生态学原理是 ,该生态系统最大的优点是 。 (2)该生态系统的“基石”是 ,若要生产3 kg鸡肉最少需要水稻和大豆共 kg。 (3)沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物,其生态学作用主要是 。,(4)若农田内有虫害发生,采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫? 。 (5)水稻、大豆的秸秆除了图中所示的用途外,还有哪些用途?(写出2个) 。,【解析】(1)构建生态农业所依据的生物学原理是物质循环和再生原理,构建农业生态系统的目的是实现物质和能量的多级利用,减少环境污染。(2)生态系统中生产者是基础,当能量以最高效率沿最短食物链传递时,需生产者最少,故生产3 kg鸡肉需要水稻和大豆最少320%=15 kg。(3)沼气池中的微生物的作用是完成有机物的分解、产生沼气。(4)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。,答案:(1)物质循环和再生原理 提高物质和能量利用率,减轻环境污染(或实现物质和能量的多级利用,减轻环境污染) (2)水稻和大豆 15 (3)分解有机物,产生沼气 (4)引入害虫天敌防治、激素防治、培育转基因抗害虫农作物等 (5)作为饲料养猪;作为工业原料,广泛用于造纸、制造建材、酒精和一次性包装盒等;在直燃锅炉中进行充分彻底的燃烧,最大限度地转换成电能(写出2个合理答案即可),3.(2013衡阳模拟)依据生态学原理对农村家庭生活用燃料、厨余垃圾和庭院养殖进行整体设计,构建的庭院生态系统如下图。请回答下列问题:,(1)该生态工程设计将猪圈养在温室内的目的是:农作物在生长过程中能为猪提供 ;温室给猪的生长提供了适宜的_环境。 (2)该生态系统中的 都可以作为沼气池中发酵的原料。经过发酵产生的沼渣、沼液可以 。沼气池中菌群属于该生态系统成分中的 。 (3)该生态工程设计的优点是 。,【解析】农作物光合作用产生氧气供猪利用,温室温度高,给猪提供了热量维持体温,减少了猪自身的能量消耗。人畜粪便、秸秆、厨余垃圾等可进入沼气池发酵产生沼气,沼渣、沼液作为肥(饲)料。沼气池中菌群属于分解者。该生态工程减少了废弃物产生,实现了物质的多级循环利用,提高了能量的利用效率。 答案:(1)氧气 温度 (2)人畜粪便、秸秆、厨余垃圾 作为肥(饲)料 分解者 (3)节约能源,减少废弃物产生,物质(废物)再利用,提高能量利用效率,物质循环利用,4.(能力挑战题)南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、种蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来,成为一种高效良性的循环,生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点,完成下列问题:,(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的 、 和 。 (2)该系统工程的核心之一是沼气池,沼气的制作如图所示: 在图中标出箭头,表示生产过程中的物质循环。 如果将“无机物农田”这一环节去掉,对生态农业系