（全國版）2019版高考生物一輪復習 現(xiàn)代生物科技專題 第4講 生態(tài)工程學案

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1、 第4講　生態(tài)工程 考綱要求 全國卷五年考情 1.簡述生態(tài)工程的原理(Ⅱ) 無考題 2.生態(tài)工程的實例(Ⅰ) 無考題 考點一| 生態(tài)工程的基本原理 (對應學生用書第262頁) [識記—基礎梳理] 1．生態(tài)工程 (1)目的：遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。 (2)特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。 2．生態(tài)經濟 (1)原則：循環(huán)經濟。 (2)結果：使一個系統(tǒng)產出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產原料。 (3)目的：實現(xiàn)廢棄物的資源化。 (4)重要手段：生態(tài)工程。 3．生態(tài)

2、工程的基本原理 (1)物質循環(huán)再生原理：物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復、分層分級利用。如無廢棄物農業(yè)。 (2)物種多樣性原理：物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。如“三北”防護林建設中的問題。 (3)協(xié)調與平衡原理：生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡問題；環(huán)境承載力問題。如過度放牧等。 (4)整體性原理：綜合考慮社會—經濟—自然復合系統(tǒng)。 (5)系統(tǒng)學和工程學原理： ①系統(tǒng)的結構決定功能原理：通過改變和優(yōu)化結構，達到改善系統(tǒng)功能的目的。 ②系統(tǒng)整體性原理：系統(tǒng)各組分之間要有適當?shù)谋壤P系，完成能量、物質、信息等的轉換和流通，實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果。 [教材邊

3、角知識]　選修3　P109 根據(jù)“‘無廢棄物農業(yè)’物質和能量流動圖”分析： 把牲畜糞便、人糞尿和作物殘留施用到農田中，有什么好處？ 【提示】　改善土壤結構；培育土壤微生物；實現(xiàn)土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。 [運用—考向對練] 考向　考查生態(tài)工程的基本原理及應用 柴靜的紀錄片《穹頂之下》引發(fā)了全國人民對霧霾的關注和討論，而天津港火災爆炸事故遺址將在徹底清理后建設海港生態(tài)公園，這再次將生態(tài)環(huán)境與生態(tài)經濟推上輿論的焦點，生態(tài)工程的建設已經成為社會關注的熱點，請回答下列問題： (1)山西省為產煤大省，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程的關鍵在于____

4、________________，具體實施的措施有______________________ (答兩點)。 (2)某生態(tài)工程以沼氣工程為中心，各類植物的秸稈、枝葉用來生產飼料喂養(yǎng)畜、禽、魚，人、畜、禽糞便作為原料生產沼氣，沼渣水返還農田、菜園、果園、苗圃、魚塘，主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的____________原理，該生態(tài)工程建設中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其__________，該生態(tài)系統(tǒng)把魚塘、農田、果園等有機地組合在一起，優(yōu)化了系統(tǒng)結構，遵循___________原理。 (3)在上述的生態(tài)工程中，種植不同的農作物、果樹，飼養(yǎng)多種畜禽，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的___________

5、_原理。 (4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務是對____________進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。 (5)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態(tài)工程的____________原理。 [解析]　(1)礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程的關鍵在于植被恢復與土壤微生物群落的重建，具體實施的措施有人工制造表土、土壤侵蝕控制、植被恢復工程等。(2)該生態(tài)工程以沼氣工程為中心，各類植物的秸稈、枝葉用來生產飼料喂養(yǎng)畜、禽、魚，人、畜、禽糞便作為原料生產沼氣，沼渣水返還農田、菜園、果園、苗圃、魚塘，體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質循環(huán)

6、再生原理。該生態(tài)工程建設中，魚塘中每一種魚苗的投放量都不宜超過其環(huán)境容納量。該生態(tài)系統(tǒng) 把魚塘、農田、果園等有機地組合在一起，優(yōu)化了系統(tǒng)結構，遵循系統(tǒng)的結構決定功能原理。(3)該生態(tài)工程種植不同的農作物、果樹、飼養(yǎng)多種畜禽，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的物種多樣性原理。(4)生態(tài)工程的主要任務是對已破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。(5)在應用植物修復技術治理重金屬污染的土壤時，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態(tài)工程的協(xié)調與平衡原理。 [答案]　(1)植被恢復與土壤微生物群落的重建　人工制造表土、土壤侵蝕控制、植被恢復工程等(任選兩點)　(2)

7、物質循環(huán)再生　環(huán)境容納量　系統(tǒng)的結構決定功能　(3)物種多樣性　(4)已破壞的生態(tài)系統(tǒng)　(5)協(xié)調與平衡 1．單一人工林比天然混交林穩(wěn)定性低，易爆發(fā)蟲害——物種多樣性原理。 2．草原確定合理載畜量，不能過度放牧——協(xié)調與平衡原理。 3．引種考慮適應環(huán)境——協(xié)調與平衡原理。 4．林業(yè)生態(tài)工程建設，既考慮種樹又考慮人類的生活問題——整體性原理。 北京郊區(qū)的竇店村實施了以沼氣工程為中心的農村綜合發(fā)展性生態(tài)工程。據(jù)圖回答問題： (1)沼氣池的建立在有效地解決農村燃料問題的同時，還可以節(jié)省林木、保護植被、減輕____________。同時，沼渣用作畜禽飼料和農作物肥料，體現(xiàn)了

8、生態(tài)工程的____________原理。 (2)從生態(tài)系統(tǒng)的組成成分看，藍綠萍屬于____________。除了生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，生態(tài)系統(tǒng)的結構還包括____________。魚等消費者通過自身代謝，將有機物轉化為無機物，加快了生態(tài)系統(tǒng)的____________。 (3)進行生態(tài)工程建設時，要處理好生態(tài)與環(huán)境的協(xié)調與平衡，需要考慮____________，若超過相應的限度，會引起系統(tǒng)的失衡與破壞。 (4)與農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比較，自然生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性通常較高，主要原因是____________________________________。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎是生態(tài)系統(tǒng)普遍存

9、在的____________機制。 [解析]　(1)沼氣池的建立在有效地解決農村燃料問題的同時，還可以節(jié)省林木、保護植被、減輕環(huán)境污染。同時，沼渣用作畜禽飼料和農作物肥料，體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質循環(huán)再生原理。 (2)藍綠萍是植物，在生態(tài)系統(tǒng)的組成成分中，屬于生產者。除了生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，生態(tài)系統(tǒng)的結構還包括營養(yǎng)結構(食物鏈和食物網)。魚等消費者通過自身代謝，將有機物轉化為無機物，加快了生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)。 (3)進行生態(tài)工程建設時，要處理好生態(tài)與環(huán)境的協(xié)調與平衡，需要考慮環(huán)境承載力，若超過相應的限度，會引起系統(tǒng)的失衡與破壞。 (4)與農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)相比較，自然生態(tài)系統(tǒng)的抵

10、抗力穩(wěn)定性通常較高，主要原因是生態(tài)系統(tǒng)組分多，食物網復雜，自我調節(jié)能力強。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎是生態(tài)系統(tǒng)普遍存在的負反饋調節(jié)機制。 [答案]　(1)環(huán)境污染　物質循環(huán)再生　(2)生產者　食物鏈和食物網　物質循環(huán)　(3)環(huán)境承載力　(4)生態(tài)系統(tǒng)組分多，食物網復雜，自我調節(jié)能力強　負反饋調節(jié) 考點二| 生態(tài)工程的實例分析及發(fā)展前景 (對應學生用書第263頁) [識記—基礎梳理] 1．生態(tài)工程的實例(連線) 類型　　　　　　　　　　 實例 ①農村綜合發(fā)展 a．“三北”防護林，退 型生態(tài)工程　　　　 耕還林還草 ②小流域綜合治 b．竇店村以沼氣工程為中心 理生態(tài)工程

11、 的物質多級循環(huán)利用工程 ③大區(qū)域生態(tài)系 c．甘肅隴南“九子登科” 統(tǒng)恢復工程 治理模式 ④濕地生態(tài) d．張家港、大連等國家 恢復工程 環(huán)境保護模范城市 ⑤礦區(qū)廢棄地的 生態(tài)恢復工程 e．鄱陽湖綜合治理 ⑥城市環(huán)境 f．赤峰市元寶山礦區(qū) 生態(tài)工程 生態(tài)恢復工程 【提示】?、伲璪　②－c?、郏璦　④－e?、荩璮　⑥－d 2．生態(tài)工程的發(fā)展前景 (1)“生物圈2號”生態(tài)工程實驗的啟示：使我們認識到人與自然和諧共處的重要性，深化了我們對自然規(guī)律的認識。 (2)發(fā)展前景：我們需要走有中國特色的道路，即不但要重視對生態(tài)環(huán)境的保護，更要注重與經濟

12、、社會效益的結合。 [運用—考向對練] 考向　生態(tài)工程實例的分析 在我國，生物氧化塘是實施城市生活污水資源化利用的有效方法，是我國著力推廣的一項生態(tài)工程技術。該技術利用細菌和真菌等微生物對進入氧化塘的有機物進行處理，同時塘中種植水生植物，進行水產和水禽養(yǎng)殖，既實現(xiàn)了對生活污水的有效地處理，又能獲得經濟效益。請分析回答： 【導學號：67110100】 (1)該技術的應用屬于____________生態(tài)工程的實例。 (2)流入氧化塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量是__________________________；該生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、鴨、鵝等能形成多條食物鏈，體現(xiàn)了生態(tài)工程

13、的____________原理。 (3)在氧化塘的建設中，每種生物的種植或投放量都不宜超過____________，各種生物間還要有適當?shù)腳___________關系，這遵循了生態(tài)工程的____________和____________原理。 (4)流出氧化塘的水與流入污水相比，明顯減少的元素主要有____________；氧化塘每天處理污水的量是一定的，說明生態(tài)系統(tǒng)的____________是有限的。 (5)氧化塘技術在處理污水的同時，能使人們獲取經濟效益，原因是____________；該技術是人類學習自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧”的結晶，它體現(xiàn)了研究自然生態(tài)系統(tǒng)結構與功能具有_____

14、______________________________ ____________的意義。 [解析]　(1)據(jù)題干信息“生物氧化塘是實施城市生活污水資源化利用的有效方法”可知，該技術的應用屬于城市環(huán)境生態(tài)工程的實例。 (2)流經該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生活污水中有機物含有的能量和植物固定的太陽能。該生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、鴨、鵝等能形成多條食物鏈，體現(xiàn)了生態(tài)工程的物種多樣性原理。 (3)協(xié)調與平衡原理是指生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力(環(huán)境容納量)的限度，每種生物的種植或投放量都會考慮自然、經濟、社會的整體影響，即遵循了整體性原理。 (4)氧化塘凈化污水的途徑

15、有物理沉降、微生物的分解、化學分解和藻類植物的光合作用進行的。細菌和藻類生活在一起彼此有利，細菌通過分解有機物，為藻類生長提供二氧化碳，N、P礦物質等；藻類的光合作用為細菌的分解作用提供氧氣和有機物，生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有限的。 (5)生物氧化塘是以太陽能為初始能量，通過在塘中種植水生植物，進行水產和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)，在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能量的推動下，通過生物氧化塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化，將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉化，最后不僅去除了污染物，而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收，凈化的污水也可作為再生資源予以回收再

16、用，使污水處理與利用結合起來，實現(xiàn)污水處理資源化，生物氧化塘具有能充分利用地形，結構簡單，建設費用低；可實現(xiàn)污水資源化和污水回收及再用，實現(xiàn)水循環(huán)，既節(jié)省了水資源，又獲得了經濟收益；處理能耗低，運行維護方便，成本低；美化環(huán)境，形成生態(tài)景觀、污泥產量少等優(yōu)點。 [答案]　(1)城市環(huán)境 (2)植物同化的太陽能總量及有機物中的能量　物種多樣性 (3)環(huán)境承載力(環(huán)境容納量)　比例　協(xié)調與平衡　整體性 (4)N、P等　自我調節(jié)能力 (5)提高了能量利用率(廢物資源化)　幫助人們科學規(guī)劃、設計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用 1．應當能夠體現(xiàn)生態(tài)學原理與現(xiàn)代農業(yè)技術相結合

17、的原則。 2．應當能夠構成一個合理的生產結構。 3．應當體現(xiàn)充分利用自然界的物質和能量資源的原則。 4．應當體現(xiàn)減少環(huán)境污染的原則。 5．應當充分考慮經濟、社會和生態(tài)的綜合效益。 6．所設計的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從理論上看應當能夠實現(xiàn)良性循環(huán)。 真題驗收| 感悟高考　淬煉考能 (對應學生用書第264頁) 1．(2013·廣東高考)污水處理廠的污泥富含有機質和無機成分，可用作肥料，但其多環(huán)芳烴(PAHs)等有機污染物含量通常較高，施入土壤會帶來二次污染。生物質炭是由作物廢棄秸稈等炭化而成。將污泥、含7%生物質炭的污泥均堆放一段時間后用于盆栽實驗，研究它們對黑麥草生長及PAHs遷移的影

18、響，結果見下表。 測定項目 紅壤 紅壤＋污泥 紅壤＋含7%生 物質炭的污泥 土壤PAHs含量(μg/kg) 527 1 079 765 黑麥草葉綠素含量(mg/g) 2.0 2.1 2.3 黑麥草每盆干重(g) 1.7 2.3 2.7 黑麥草PAHs含量(μg/kg) 401 651 428 (1)生物質炭孔隙結構發(fā)達，能改善土壤的通氣狀況，使根系細胞________加強，________合成增加，從而促進根系對土壤養(yǎng)分的吸收。 (2)由表可知，施用含生物質炭的污泥________________________，從而促進黑麥草生長；污泥的施用

19、使土壤和黑麥草的PAHs含量________，但生物質炭的輸入____________________，從而降低PAHs污染的風險。由此可見，生物質炭有望用作污泥改良劑，促進污泥的推廣應用。污泥的應用符合生態(tài)工程的________原理。 [解析]　(1)生物質炭能改善土壤的通氣狀況，增加土壤中的氧氣量，使根系細胞的有氧呼吸加強，ATP的產生量增加，為根系主動運輸吸收養(yǎng)分提供能量。(2)由表可知，施用含生物質炭的污泥時，黑麥草葉綠素含量增加，從而促進黑麥草的生長。與只施用污泥相比，施用含生物質炭的污泥能降低土壤和黑麥草中PAHs的含量，說明生物質炭的輸入能降低污泥中PAHs的含量，從而降低P

20、AHs污染的風險。污泥中含有大量的有機質和無機成分，施用污泥的目的是使其中的養(yǎng)分直接或間接地被植物吸收利用，因此利用了物質循環(huán)再生的生態(tài)工程原理。 [答案]　(1)有氧呼吸　ATP　(2)能增加黑麥草葉綠素含量　升高　能降低污泥中PAHs的含量　物質循環(huán)再生 2．(2014·重慶高考節(jié)選)為治理某廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境，對其進行了公園化建設。 (1)對其進行整理和覆土，并選擇適生植物進行人工造林，不同恢復時期的植物物種數(shù)如圖所示。t0→t1，植物殘體及凋落物中的有機物被生態(tài)系統(tǒng)中的________轉化為無機物，使土壤條件得到改善；同時由于人工林土壤中存在________，導致群落中植物

21、物種數(shù)增加；t1→t3，人工林抵抗力穩(wěn)定性的變化是________；群落中植物物種數(shù)逐漸增加，物種之間________加劇。 (2)通過人工林建設和園林景觀構建，既改善了生態(tài)環(huán)境，又可提高社會和經濟效益，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的________________原理。 [解析]　(1)t0→t1，植物殘體及凋落物中的有機物被生態(tài)系統(tǒng)中的分解者分解成無機物，使土壤條件得到改善。改造的廢棄采石場中的土壤中存在一些種子或其他繁殖體，所以在群落演替過程中植物物種數(shù)會增加。t1→t3，由于人工林中的植物物種數(shù)增加，所以人工林的自我調節(jié)能力逐漸增強，導致人工林的抵抗力穩(wěn)定性也逐漸增加。在一個群落中，植物之間因光照、土壤中的水分和無機鹽等因素而具有競爭關系。(2)生態(tài)工程的整體性原理是指進行生態(tài)工程建設時，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經濟和社會等系統(tǒng)的影響力。 [答案]　(1)分解者　種子或繁殖體　增強　競爭　(2)整體性 7