2021高三统考人教生物一轮（经典版）学案：选修3第10单元　第38讲　生态工程

第38讲　生态工程

[考纲明细]　1.简述生态工程的原理(Ⅱ)　2.生态工程的实例(Ⅰ)

知识自主梳理

一　　生态工程和生态经济

1．生态工程

(1)生态工程的概念：指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。

(2)生态工程建设的目的：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。

(3)生态工程的特点：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．生态经济

(1)原则：实行“循环经济”，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，从而实现废物的资源化。

(2)手段：生态工程。

(3)模式：实现“原料→产品→原料→产品”的无废弃物生产体系。

如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？

提示　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。

二　　生态工程所遵循的基本原理

1．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。(如无废弃物农业)

2．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。(“三北防护林”建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性的问题)

3．协调与平衡原理

生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。(太湖富营养化问题)

4．整体性原理

人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但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。(林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题)

5．系统学和工程学原理

包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。(桑基鱼塘、珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系)

生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较。

提示　整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡；系统整体性原理强调系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现整体功能大于各部分之和，即“1＋1>2”，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。

三　　生态工程的实例及发展前景

1．生态工程的实例

2．生态工程发展的前景

(1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。

(2)我国生态工程发展前景的分析与展望

①西方发达国家生态工程的特点：目标是治理环境污染，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复。

②我国目前的生态危机不单纯是环境污染问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。

③我国生态工程的特点：不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，遵循“整体、协调、再生、循环”的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的生态工程。

考点题型突破

考点　　生态工程的原理和实例分析

题型一 生态工程的原理

1．(2019·河南开封一模)请回答下列与生态工程有关的问题：

(1)生态经济主要是通过实行“________”的原则，而相关的最重要手段之一是生态工程。如人们对已被破坏的生态环境进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进了人和自然的和谐发展。

(2)“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“________原理”有关。

(3)早期建设“三北防护林”过程中，辽宁某地区的梓子松林由于生物种类过于单一，使得松毛虫肆虐，原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。这与生态工程所遵循的“________原理”不符，与该基本原理相应的生态学理论基础是________。

(4)珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区，众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高了系统生产力。珊瑚礁之所以能够保持如此高的生产力，得益于实现了“1＋1>2”的“________原理”。

(5)人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统之中，在植被贫瘠地区号召农民植树造林的同时，还应关注他们的生活问题，才能避免发生“前面造林，后面砍林”的现象，从根本上达到造林护林的目的。这遵循的是生态工程的“________原理”。

(6)我国南方地区的“桑基鱼塘”模式，把森、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组成，有机地整合到一起，成为高效生态系统。此与生态工程建设所遵循的“______________________原理”有关。

(7)生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但为什么不能走“先污染、破坏，后治理”的老路？

________________________________________________________________________。

答案　(1)循环经济

(2)物质循环再生

(3)物种多样性　生态系统的稳定性

(4)系统整体性

(5)整体性

(6)系统的结构决定功能

(7)生态系统的恢复力稳定性是有一定限度的，导致了生态工程的局限性，使生态工程并不能解决所有的污染、破坏问题

解析　(1)生态经济主要是通过实行“循环经济”原则，而相关的最重要的手段之一就是生态工程。

(2)实现废弃物的资源化在很大程度上与生态工程所遵循的“物质循环再生原理”有关。

(3)某生态系统物种过于单一，与生态工程所遵循的“物种多样性原理”不符，物种越少，抵抗力稳定性越低，越容易受到外界环境的干扰，与该基本原理相应的生态学理论基础是生态系统的稳定性。

(4)系统整体性是指系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质和信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果。

(5)整体性原理是指人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑对社会和经济等系统的影响力。

(6)“桑基鱼塘”的模式应用了生态工程的“系统的结构决定功能”的原理。

(7)生态系统的恢复力稳定性是有一定限度的，导致了生态工程的局限性，使生态工程并不能解决所有的污染、破坏问题。

2．(2019·常德模拟)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地结合起来，形成一种高效良性的循环，取得了良好的生态效益。请就此生态农场的特点，完成下列问题：

(1)该生态农场多个生产过程有机结合，体现了生态工程基本原理中的______________原理。形成一种高效良性的循环，取得了良好的生态效益，体现了________________原理。

(2)该系统工程的核心之一是沼气池，如图所示。

①在图中用箭头标出生产过程中物质循环的方向。

②如果将“无机物→农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？________________________________________________________________________。

(3)有人认为生态农业建设中使食物链越长、营养级越多越好。请你结合所学知识，分析该结论是否正确，为什么？________________________________________________________________________。

答案　(1)系统学和工程学　物质循环再生

(2)①如图所示：　②土壤中的无机物得不到及时补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降

(3)不正确，能量沿食物链单向流动、逐级递减，食物链越长，能量呼吸散失越多，流向人类的能量越少

解析　(1)该生态农场多个生产过程有机结合，体现了生态工程基本原理中的系统学和工程学原理，形成一种高效良性的循环，取得了良好的生态效益，体现了物质循环再生原理。

(2)①物质在生物群落与无机环境间可以反复出现，循环利用，环境中的无机物可以被植物利用，植物秸秆中的有机物也可以通过沼气池的发酵作用回归无机环境，再次被生产者利用，方向如图：。

②物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭，如果把“无机物―→农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤中无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。

题型二 生态工程的实例

3．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述合理的是(　　)

A．矿区废弃地生态恢复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能

B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入

C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是系统学和工程学原理

D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害

答案　C

解析　矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建，这主要依靠人类的活动，A不合理；矿区生态系统恢复的措施是平整压实土地，人工制造表土、植树种草，B不合理；矿山开发形成大量岩质陡边坡及矿渣废弃地，边坡的不稳定性导致许多不良地质灾害，D不合理。

4．生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶。请回答下列关于生态工程的问题：

(1)生态工程建设的目的就是遵循自然界________________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止________________，达到经济效益与生态效益的同步发展。

(2)在农业和林业生产中，连年种植单一品种会造成病虫害增加，其主要原因是生态系统的________________稳定性降低，这主要违反了生态工程的________________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________________等机制恢复其生态功能。

(4)在城市环境治理中，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等，这主要体现了生态工程的________________________原理。

(5)根据生态工程方面的内容，请你列举出一种对城市垃圾的处理办法：________________________________________________________________________。

答案　(1)物质循环　环境污染

(2)抵抗力　物种多样性

(3)人类的干扰　自然演替

(4)整体性

(5)对垃圾进行分类处理，并实现垃圾资源化利用；改露天放置为掩埋处理，地表种植植物等(合理即可)

解析　(1)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，达到经济效益与生态效益的同步发展。

(2)一般来说，生态系统的营养结构越简单，抵抗力稳定性越低，越容易遭到破坏。连年种植单一品种导致病虫害增加，主要违反了生态工程的物种多样性原理。

(4)工业区、居住区、生态绿地等分别相当于“经济”“社会““自然”，在城市生态工程建设中要把经济—社会—自然当作一个整体来考虑，这体现了生态工程的整体性原理。

 不同生态工程实例中的关键点

(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；考虑物种多样性，保证防护林体系稳定性。

(4)湿地生态恢复工程：主要措施是退耕还湖；主要困难是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；改良表土。

(6)城市环境生态工程：解决大气污染，禁止使用有铅汽油；解决水污染，减少或禁止污水排放，进行污水净化。

方向真题体验

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。

答案　(1)分解者　种子或繁殖体　增强　竞争

(2)整体性

解析　(1)在生态系统中，将有机物转化为无机物的生物是分解者。人工林土壤中存在种子或繁殖体，会导致群落物种数增多，进而使人工林自我调节能力增强，抵抗力稳定性增强。由于阳光等资源有限，群落中植物物种数增加，物种间竞争加剧。

2．(2016·浙江自选)某农户建立了小型的“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统。请回答：

(1)这一系统属于人工干预下的________生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和________，在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑________的投入。

(2)在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于________的生态工程。

  A．生物多样性保护和持续利用

  B．节水和废水处理与利用

  C．山区小流域综合治理与开发

  D．洁净及可再生能源系统组合利用

答案　(1)庭院　分解者　劳动者　(2)D

解析　(1)该小型人工系统属于庭院生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和分解者，在分析该系统的经济效益时，需要综合考虑这三者的投入和产出及劳动者的投入。

(2)该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的生态工程。