2020版高考新创新一轮复习生物通用版学案：选修3第4讲生态工程

第4讲 生态工程

一、生态工程的基本原理
1．关注生态工程建设

2．生态工程的基本原理

二、生态工程的实例和发展前景
1．生态工程的类型与实例(连线)

2．生态工程的发展前景


[基础微点全练]
1．判断正误
(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理(×)
(2)在建设生态农业时，沼气池的建立遵循的是物质循环再生原理(√)
(3) 在建设生态农业时，沼气池的建立遵循的是物质循环再生原理(√)
(4)“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理(√)
(5)依据协调与平衡原理，进行引种工程时，应考虑被引物种与环境的关系(√)
(6)湿地的恢复除利用生物工程外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能(√)
(7)建立不同的生态工程要依据不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套(√)
(8)在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资(√)
2．如图是桑基鱼塘生产模式图，下列对桑基鱼塘的说法正确的是(　　)

A．实现了物质和能量的良性循环
B．提高了各营养级之间的能量传递效率
C．需要不断得到外部的能量补给
D．其中鱼的摄入量来自蚕和猪的同化量
解析：选C　生态系统的能量流动是单向的，不能循环使用，A错误；桑基鱼塘提高了能量的利用率，但是不能提高营养级之间的传递效率，B错误；能量流动是单向传递、逐级递减的，所以需要不断得到外部的能量补给，C正确；鱼的摄入量来自蚕和猪的粪便，而粪便不属于蚕和猪的同化量，D错误。
3．(2019·邯郸摸底)下列有关生态学的基本原理在生产实践中的应用的叙述，错误的是(　　)
A．合理的规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分
B．生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用
C．大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，提高稳定性
D．合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染
解析：选C　合理的规划载牧量，能使能量持续地流向对人类有益的部分，A正确；生态农业系统中，将秸秆作饲料喂牲畜能实现能量的多级利用，B正确；大量引入外来物种，能增加当地生态系统的物种多样性，可能会提高稳定性，也有可能导致生态入侵，使得本地物种的生存受到威胁，C错误；合理地引入天敌治理害虫，能避免因化学农药的大量施用而带来的二次污染，D正确。
4．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、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程有机结合起来，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________原理。
(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图1所示。
①在图1中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。
②如果将图1中“无机物—农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在该生态农场中存在如图2所示的物质循环过程，据图分析下列叙述错误的是(　　)
A．物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低
D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
(4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，食物链越长越好。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生、物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)如果把“无机物—农田”这一环节去掉，势必会使物质循环受到破坏，土壤中的无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)由于系统各生产环节上都能输出产品和能量，因此这个系统总能量利用率有所增加。(4)从能量流动逐级递减的特点分析，详见答案。
答案：(1)物质循环再生　物种多样性　整体性
(2)①如图所示　②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降　(3)C　(4)不正确。因为食物链越长，营养级越多，各食物链中的生物数量难以达到一定规模，影响经济效益；同时高层次营养级生物获得的能量较少，该营养级生物数量也较少
5．珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。根据下图回答有关问题：

(1)这种人工生态系统最基本的因素是图中的__________，要使这种生态系统长期稳定发展，除了有稳定的________来源外，各类生物要______________。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量__________________________，其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有____________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过__________________作用又被桑基、蔗基所利用，蚕粪中的氨经过________的作用，形成__________________被植物利用。
(4)根据图示，该生态系统功能的维持取决于它的________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)这一模式优化了系统结构，体现了__________________的原理。
答案：(1)桑基、蔗基　能量　保持相对稳定　(2)最大限度地流向对人类有益的部分　食物链短　(3)微生物的分解　硝化细菌　NO、NO　(4)生产者、消费者、分解者之间的能量流动和物质循环在较长时间内保持动态平衡
(5)系统的结构决定功能



一、生态工程的原理　
[试考题·查欠缺]
1．(2014·重庆高考)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_____________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________________，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________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。
(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________原理。
解析：(1)生态系统成分中的分解者可将有机物转化为无机物，供生产者利用。在群落次生演替过程中，土壤中原有的植物种子或繁殖体增加了人工林生态系统中的植物物种数。图示t1→t3阶段，植物物种数增加，该生态系统的抵抗力稳定性增强。植物物种数逐渐增加，物种之间竞争加剧。(2)人工林的建设和园林景观的构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，主要体现了生态工程的整体性原理。
答案：(1)分解者　种子或繁殖体　增强　竞争
(2)整体性(系统论)
2．(2019·台州质检)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。请分析下图回答问题：

(1)该生态工程所遵循的基本原理是______________________________________。(至少写两种)
(2)该生态系统的能量流动从________________________________________________
开始，图中属于消费者的有________________________________________________。
(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，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、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开始的，即桑、粮、油、菜等，消费者是蚕、畜、禽等。(3)由题图可知，该生态系统实现了废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，可利用蚕沙养鱼，鱼塘的塘泥还可作肥料。
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(任选两种)　(2)桑、粮、油、菜等生产者固定的太阳能　蚕、畜、禽　(3)粪便等“废弃物”被及时利用　(4)实现了物质和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)　(5)蚕沙碎屑养鱼，鱼塘塘泥肥田
[强知能·补欠缺]
1．比较生态工程的五大基本原理
物质循环
再生原理
物质在生态系统中循环往复、分层分级利用
物种多样
性原理
物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性
协调与平
衡原理
处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力
整体性
原理
工程建设时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力
系统学
和工程
学原理
系统的结构决定功能原理：生态工程通过改善和优化系统的结构达到功能改善的效果
系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，实现总体功能大于各部分之和的效果
2.理清生态经济、循环经济、生态工程之间的关系

3．传统经济≠生态经济
(1)传统经济
①方式：大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。
②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
①模式和原则：遵循原料→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。
②特点：少消耗、多效益、可持续。
[练题点·全过关]

1．(2019·抚州模拟)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。为实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律，改变“人类能征服自然”的错误观念，走生态经济之路。2016年11月，南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题，还要打造海绵城市。海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”，也可称之为“水弹性城市”。
(1)人类要实现可持续发展，必须走生态经济之路，生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是__________和________________。
(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用，城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统，还种植了许多水生植被辅助净化，这些植物的引种需遵循________原理；建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展”，体现了________原理。
(3)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。如小流域存在的主要问题是__________，针对这种问题我国甘肃陇南地区总结出了“九子登科”的治理模式，而矿山废弃地生态修复工程的关键是____________________和土壤微生物群落的重建。
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，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。(2)引种植物时需考虑与当地气候等条件相适应，应遵循协调与平衡原理；促进经济、社会、生态协调发展，应遵循整体性原理。(3)小流域存在的主要问题是水土流失比较严重；而矿山废弃地生态修复工程的关键是植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
答案：(1)循环经济　生态工程　(2)协调与平衡　整体性　(3)水土流失比较严重　植被恢复
2．(2019·长沙模拟)回答下列与生态工程有关的问题：
(1)与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、______等特点。
(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________、物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合______________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了______________原理。
(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少______________，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
(4)“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了________(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的________。
解析：(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(2)生态工程所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。(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物的集合。该生态农业模式实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。
答案：(1)可持续　(2)整体性　物质循环再生　物种多样性　(3)人类的干扰　(4)群落　多级利用
二、生态工程的实例　
[试考题·查欠缺]

1．(2019·烟台模拟)生态农业是建设社会主义新农村的重要内容之一。下面是两种生态农业模式：
模式1：鸡—猪—鱼立体养殖模式：一亩鱼池配6～8头猪，100～120只鸡，鱼池中各种鱼的比例大致为：花白鲢占20%，草鱼占40%，鲤鱼、鳙鱼占40%，每亩投放鱼苗4 500尾。每天从鸡舍中收集新鲜的鸡粪晒干，经初步发酵后混入一定量饲料喂猪，猪粪喂鱼。
模式2：“四位一体”生态模式：以太阳能为动力，以沼气为纽带，将日光温室、沼气池、蔬菜种植和温室养猪相结合的一种新的农业生产模式。
请分析回答有关问题：
(1)在模式1中，必须注意某种鱼的投入数量，不宜超过该鱼在生态系统中的____________________，这体现了生态工程的__________________原理。鱼塘中不同鱼类生活在不同水层，体现了生物群落在垂直结构上具有________的现象。
(2)模式2中，光能输入生态系统的途径是________________________，沼气池中的产甲烷杆菌在生态系统中属于____________(成分)。
(3)模式2中建立以沼气为中心的“四位一体”生态工程主要遵循的生态工程原理是____________原理。
解析：(1)在一个生态系统中，某生物的数量不能超过其环境容纳量。不同鱼类生活的水层不同，体现了生物群落在垂直结构上具有分层现象。(2)光能通过生产者的光合作用进入生态系统；产甲烷杆菌为分解者。(3)“四位一体”模式主要遵循的生态工程原理是物质循环再生原理。
答案：(1)环境容纳量　协调与平衡　分层　(2)通过生产者的光合作用　分解者　(3)物质循环再生
2．(2019·温州检测)下面是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪粪、鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：

(1)从生态学角度分析，人们建立图示农业生态系统的主要目的是__________________________________。该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，这体现了生态工程的________________原理。
(2)该系统将多个生产系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，这体现了生态工程中的______________________________________原理。生产的大米无公害的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的__________________原理。
解析：(1)图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，其遵循的是物质循环再生原理。(2)图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。(3)蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，供蔬菜进行光合作用，提高蔬菜产量。
答案：(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用　物质循环再生　(2)系统的结构决定功能　减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染　(3)蘑菇呼吸产生的CO2可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强　系统整体性
[强知能·补欠缺]
1．判断不同生态工程中的基本原理
(1)在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及整体性原理。涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→整体性原理。
(2)除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及协调与平衡原理。强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调与平衡原理。
(3)只有“农村综合发展型生态工程”涉及物质循环再生原理。强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。
(4)只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及物种多样性原理。体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。
(5)只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及系统学和工程学原理。涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理。涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和，指系统内部，如互利共生→系统整体性原理。
2．六大生态工程实例中的“关键点”
生态工程实例
关键点
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
小流域综合治理生态工程
“综合”表现在同时考虑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
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
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
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
城市环境生态工程
解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油；解决水污染措施：减少或禁止污水排放，进行污水净化

3．设计实施生态工程坚持的原则
(1)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)重视大自然固有的强大的生态恢复力量，不能误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。
[练题点·全过关]
1．(2019·北京海淀区模拟)1985年前，某地农村作物秸秆都是当作燃料，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，下图是2006年时当地生态工程示意图。据图回答下列问题：

(1)试分析1985年前生产形式的不利影响(至少举两个方面)_______________ _________________________。
(2)该生态工程的建设遵循了________________________等基本原理。建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量___________________________________________。
(3)图中的农作物在生态系统的营养结构中属于________，蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统组成成分中的________，各种生物所利用的能量最终来源于________。
(4)在沼气池中起重要作用(产甲烷)的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)利用植物秸秆中的原料生产的燃料乙醇，是一种“绿色能源”。应该利用微生物A所产生的________酶进行水解，使之转化成发酵所需的葡萄糖。发酵阶段常用的微生物B是______________，产生乙醇时的细胞呼吸类型是_______________________________________________________。
解析：(1)1985年前，某地农村作物秸秆都是当作燃料，而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接施入农田，这样会造成环境污染，并且还有能量和物质资源的浪费、农业成本高等缺点。(2)该生态工程中遵循了物质循环再生原理，因为秸秆中的物质和能量，猪、鸡粪便中的物质也被重新利用，从而实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。这样该生态系统可以使生产者固定的能量流向对人类最有益的部分。(3)农作物是生产者，是第一营养级。蘑菇、蚯蚓及沼气池中的微生物属于生态系统组成成分中的分解者。各种生物利用的能量最终都是来自光能，因为都是直接或间接利用的生产者中的能量，而生产者利用的是太阳能。(4)产生甲烷的微生物主要是产甲烷杆菌，属于原核生物，而水稻细胞是真核细胞，所以它们最大的区别是产甲烷杆菌没有核膜包被的细胞核。(5)植物秸秆主要是纤维素，微生物A能将秸秆水解为葡萄糖，所以微生物A能产生水解纤维素的纤维素酶。能将葡萄糖发酵成酒精的是酵母菌，利用的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。
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)物质的循环再生　流向对人类最有益的部分　(3)第一营养级　分解者　光能　(4)无核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核)　(5)纤维素　酵母菌　无氧呼吸
2．在政府的大力支持下，部分村镇的农民率先建起了以沼气池为中心的生态工程。如图是某同学绘制的一个庭院生态工程的示意图，分析并回答下列问题：

(1)该生态系统的“基石”是____________________。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作为________。
(2)构建这种以沼气池为中心的生态模式所依据的最主要的生态学原理是______________________________。在沼气发酵的过程中，有一种微生物有除臭作用，这种微生物是__________，它的除臭过程是_____________________________________。
解析：(1)生产者是生态系统的“基石”，该生态系统中黄瓜、番茄等蔬菜是生产者。沼气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统中的分解者。(2)该生态系统依据的主要原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中的臭气是氨气，常利用硝化细菌的硝化作用除去氨气。
答案：(1)黄瓜、番茄等蔬菜　分解者　(2)物质循环再生原理　硝化细菌　将氨气转化为亚硝酸盐和硝酸盐


1．如图所示为我国南方某地比较常见的桑基鱼塘农业生态系统。请分析下列说法正确的是(　　)

A．在不考虑人工投入时，流经该生态系统的总能量是全部桑植株有机物中所有的能量
B．蚕沙(蚕的粪便)中所含的能量属于第二营养级所同化的能量
C．蚕茧的产量归根结底要依靠桑叶在光合作用中所产生的有机物质
D．建立该生态系统的目的是实现物质和能量的多级循环利用
解析：选C　流经生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，但是这部分能量有一部分经呼吸作用散失，一部分储存在植物有机物中，A错误。蚕沙(蚕的粪便)中所含的能量不属于第二营养级所同化的能量，它是消化不了的食物残渣，B错误。蚕以桑叶为食物，所以蚕茧的产量归根结底要依靠桑叶在光合作用中所产生的有机物质，C正确。建立该生态系统的目的是实现物质多级循环利用，能量是单向流动，逐级递减的，D错误。
2．(2019·哈尔滨第六中学高三考试)如图为利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)。请据图分析下列叙述错误的是(　　)

A．图中甲可以表示氧气，乙可以表示二氧化碳、无机盐等
B．由图示看，氧化塘净化污水的途径有物理沉降和微生物的分解作用
C．氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的分解作用来分解有机污染物
D．随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的呼吸作用类型变化顺序可能是需氧型、兼性厌氧型、厌氧型
解析：选C　藻类属于生产者，可以吸收二氧化碳和无机盐，释放氧气，细菌属于分解者，需要消耗氧气，分解有机物可以产生二氧化碳和无机盐，因此图中甲可以表示氧气，乙可以表示二氧化碳、无机盐等；净化污水的途径有物理沉降和微生物的分解作用，其原理主要是利用细菌和藻类互利共生的关系来分解有机污染物；浅层的水中氧气比较充足，适合需氧型微生物的生存，中层的水中氧气比较稀少，适合兼性厌氧型微生物的生存，底层无氧适合厌氧型微生物生存。
3．(2019·湖南师范大学附属中学模拟)如图是某地建立的人工生态系统示意图。请据图分析并回答下列问题：

(1)建立该人工生态系统的基石是________________________________________。
(2)食用菌在该人工生态系统的成分中属于________；沼气池中的细菌的代谢类型属于________型。
(3)建立人工生态系统，要选择可持续发展理念。该理念追求的是________________________的持久而协调的发展。该人工生态系统实现了对能量的多级利用，从而大大提高了____________________________。
解析：图中是人工建立的生态系统，目的是实现能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量最大限度的流向对人类最有益的部分。(1)建立该人工生态系统的基石是生产者，即图中的果树和牧草。(2)食用菌在该人工生态系统的成分中属于分解者；沼气池中缺少氧气，且含有有机物，因此沼气池中细菌的代谢类型属于异养厌氧型。(3)建立人工生态系统，要选择可持续发展理念，该理念追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。该人工生态系统实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。
答案：(1)果树、牧草　(2)分解者　异养厌氧　(3)自然、经济、社会　能量的利用率
4．如图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请据图回答下列问题：

(1)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)。从群落结构分析，这种养殖模式的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的________信息传递在农业生产中的应用。
(3)流入该生态农业园的总能量有____________________和人工输入的能量，人工输入的能量有________________________________________________________________________
________________________(至少2项)等。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是______________________________________________。
(4)根据图示，用箭头表示生态系统三类生物成分之间的能量流动关系。

解析：(1)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式，这种养殖模式充分利用了生态系统的空间和食物资源，缓解了生物间的竞争。(2)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度，其中性引诱剂的使用属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。(3)流入该生态农业园的总能量是稻麦蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能和人工输入的能量；人工输入的能量有种子、幼苗、鸡苗、鸭苗、牛犊、电力、石油等。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，实现了生态系统物质和能量的多级利用，减少了环境污染。(4)生产者的能量可以流向消费者和分解者，消费者的能量可以流向分解者，图中分解者的能量还可以流向消费者(如蝇蛆养殖→鸡鸭养殖)。
答案：(1)充分利用了生态系统的空间和食物资源　(2)化学　(3)稻麦蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能　种子、幼苗、鸡苗、鸭苗、牛犊、电力、石油(至少2项)　实现了生态系统物质和能量的多级利用、减少了环境污染
(4)如图所示

5．(2019·保定模拟)英国的一位生态学家曾指出，生态农业必须具备以下条件：①它必须是一个自我维持系统，一切副产品都要再循环，尽量减少损失，提倡使用固氮植物、作物轮作以及正确处理和使用农家肥料等方法来保持土壤肥力。②它必须实行多种经营，种植业用地与畜牧业用地的比例要恰当，这样才能使系统自我维持，并增加农业生态系统的稳定性和生产出最大的生物量。请回答下列问题：
(1)上述条件①强调的是生态农业应遵循______________原理，这是借鉴了____________模式，这种模式的突出特点是__________________________。
(2)上述条件②强调的是________原理和______________原理，这有利于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在调查分析当地农业生产实际情况的基础上，设计了一个良性循环的农业生态系统。假如你是该小组的成员，你认为这个设计应包括哪些方面的内容？_________________________________________。
解析：(1)条件①通过农家肥料等改善土壤结构，培育土壤微生物，实现土壤养分的循环利用，体现了物质在生态系统中循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。(2)条件②中“多种经营”等体现了生态工程中的物种多样性原理，“种植业用地与畜牧业用地的比例要恰当”等体现了系统的结构决定功能原理。(3)生态农业的设计要考虑合理巧接食物链、物质的循环再生和能量的多级利用、增强生态系统的稳定性等方面。
答案：(1)物质循环再生　无废弃物农业　物质循环利用，无废弃物，无环境污染　(2)物种多样性　系统的结构决定功能　维持系统较高的抵抗力稳定性，优化结构，完善功能，增加生物量的产出　(3)①研究设计合理的食物链组成或合理巧接食物链；②实现生态系统中能量的多级利用；③实现生态系统中物质循环再生或实现可持续发展或实现“原料→产品→原料→产品”的无废弃物生产模式；④设计合理的生态系统营养结构或物质循环和能量流动，提高生态系统的抵抗力稳定性；⑤提高整个系统的总体功能和综合效益；⑥绘制出生态系统的结构模式图；⑦写出设计报告(合理即可)
6．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。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。
测定项目
红壤
红壤＋污泥
红壤＋含7%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____________加强，________合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。
(2)由表可知，施用含生物质炭的污泥____________________________，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________，但生物质炭的输入____________________，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______________原理。
解析：(1)土壤的通气状况改善，细胞有氧呼吸增强，合成更多的ATP，为根吸收矿质元素提供大量的能量。(2)由表可知，施用含7%生物质炭的污泥的黑麦草叶绿素含量增加，从而使黑麦草的光合作用增强，促进黑麦草生长。污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量都增加，但生物质炭可以吸附PAHs，从而降低PAHs污染的风险。
答案：(1)有氧呼吸　ATP　(2)能增加黑麦草的叶绿素含量，使光合作用增强　升高　能吸附PAHs　物质循环再生
7．(2019·石家庄模拟)某城市在建设过程中，更加注重生态文明的建设，如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等获得良好的经济效益。下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题：

(1)输入人工湿地的能量为__________________________________。
(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有__________结构。该人工湿地的建立体现了生态工程的基本原理有________________________。
(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是______________________。
(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是________________________________________________________。
(5)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地的碳循环图解。

解析：(1)输入人工湿地的能量有各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水中有机物中的化学能。(2)不同的生物生活在不同的层次，体现了群落的垂直结构。人工湿地的建立需要考虑引进合适的生物类群，以促进污水的处理，体现了物质循环再生原理、协调与平衡原理。(3)人工湿地中的细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物产生了大量的氮、磷和CO2，被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收，使其迅速生长。(4)湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物，为提高其分解效率，可向水体中通入一定量的空气。(5)各类生物的呼吸作用均可以把有机物分解为CO2。分解者可以利用的有机物包括植物的残枝落叶、动物的遗体、排泄物和生活污水中的有机物。
答案：(1)各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水中有机物中的化学能　(2)垂直　物质循环再生原理、协调与平衡原理　(3)细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质养料和光合作用所需的CO2　(4)向水体中适当通入空气
(5)如图所示

8．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”。如图是垃圾资源化、无害化处理的一种方案：

(1)列出该生态系统中三种分解者的名称_______________________。
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)进行⑦过程的甲烷杆菌与酵母菌在细胞结构上的主要区别是_______________。
(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，具体的做法是
________________________________________________________________________。
(5)该生态工程突出体现了______________________________________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、苍蝇、进行发酵的细菌或真菌。(2)④⑤途径运用生态学原理可充分地利用垃圾中的有机物质，实现了物质的多级利用，减少了环境污染，明显优于③途径的燃烧。(3)甲烷杆菌为原核生物，而酵母菌为真核生物，两者的主要区别是甲烷杆菌无核膜包被的细胞核。(4)每一位市民都应该积极参与①②过程，将生活垃圾分类放置，以实现能量和物质的多级利用。(5)从图示可看出该生态工程突出体现了物质循环再生原理。
答案：(1)蚯蚓、苍蝇、细菌或真菌(微生物)　(2)④⑤途径可以充分地利用垃圾中的有机物质，实现了物质的多级利用，减少了环境污染　(3)甲烷杆菌无核膜包被的细胞核
(4)将生活垃圾分类放置　(5)物质循环再生
9．池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如图)。请回答下列问题：

(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性______________。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为__________。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有____________________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的__________，有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有____________________________、______________________________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为____________________。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以通过__________________、______________________进行调控。
答案：(1)较高　正反馈　(2)生态塘和潜流湿地　净化作用　(3)增加水中的溶氧量　提高饵料的利用率　(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高　(5)补水和排水　水泵控制水的流量(循环频次)
10．请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有关的生物学问题：
(1)基因工程技术中获得目的基因后，利用PCR技术将该基因扩增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________。培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是________基因和病毒复制酶基因。
(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到____________阶段即可移植到代孕母体子宫中，移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是____________________________________。
(3)与传统方法生成的抗体相比，单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或__________________相结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的______________作用，将药物带到癌细胞位置，将其在原位杀死。单克隆抗体的制备过程应用了__________________技术。
(4)我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种灌木和草，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，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了______________原理。
解析：(1)基因工程技术中利用PCR技术对目的基因进行扩增，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，培育抗病转基因植物时，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因。(2)在胚胎工程中，早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段即可移植到代孕母体子宫中，移植后的胚胎能在受体子宫内存活的生理基础是受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。(3)在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的导向作用，将药物带到癌细胞位置，将其在原位杀死。单克隆抗体的制备过程应用了动物细胞融合和动物细胞培养技术。(4)我国西北一些地区年降雨量较少，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，结果防护林成为残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了协调与平衡原理。
答案：(1)引物　病毒外壳蛋白　(2)桑椹胚或囊胚　受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　(3)细胞毒素　导向　动物细胞融合和动物细胞培养　(4)协调与平衡