2021届高考生物新人教版一轮复习学案：选修3现代生物科技专题第4讲生态工程

第4讲　生态工程

生态工程的原理

1．生态工程

(1)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。

(2)特点：少消耗、多效益、可持续。

2．生态经济

(1)原则：循环经济。

(2)结果：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。

(3)目的：实现废弃物的资源化。

(4)重要手段：生态工程。

3．生态工程的基本原理

(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。如“三北防护林”建设中的问题。

(3)协调与平衡原理：生物与环境的协调与平衡问题，环境承载力问题。如过度放牧等。

(4)整体性原理：综合考虑社会—经济—自然复合系统。

(5)系统学和工程学原理：

①系统的结构决定功能原理：通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。

②系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，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。

1．单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害。此材料依据的生态学原理是什么？并说明理由。

提示：物种多样性原理。单一的人工林生物多样性低，物种数目少，营养级简单，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，容易遭受害虫危害，因此体现了物种多样性原理。

2．整体性原理的理论基础是社会—经济—自然系统复合体，尝试画出三者之间的关系模型并表述该原理的重要意义。

提示：如图：

意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。

考查生态工程的原理及应用

(2019·河南省开封市高三模拟)党的十九大报告指出：“大力度推进生态文明建设，……全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利，森林覆盖率持续提高。生态环境治理明显加强，环境状况得到改善。”请回答下列与生态工程有关的问题：

(1)上述成就的取得与走生态经济之路有关，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就是生态工程。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，辽宁西部章古台地区的樟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，与该基本原理相对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)我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合，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？__________________。

[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成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济的最重要的手段之一就是生态工程。

(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“物质循环再生原理”有关。

(3)生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的稳定性越高。早期建设“三北防护林”的实例与生态工程所遵循的“物种多样性原理”不符，与该基本原理相对应的生态学理论基础是生态系统的稳定性。

(4)系统整体性原理强调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，并实现“1＋1＞2”的效果。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“系统整体性原理”。

(5)人类处在一个社会—经济—自然复合而成的系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要考虑到经济和社会等系统的影响力。如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“整体性原理”。

(6)系统的结构决定功能原理是指生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。我国南方水网地区的“桑基鱼塘”模式，把桑、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合，有机地整合到一起，成为高效生态系统，大大提高了系统的生产力。此与生态工程建设所遵循的“系统的结构决定功能原理”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，但生态系统的恢复力稳定性是具有一定限度的，从而导致生态工程的局限性，因而生态工程不能解决所有的污染、破坏问题。所以生态工程中不能走“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

生态工程的实例和发展前景

1．生态工程的实例(连线)

提示：①—b　②—c　③—a　④—e　⑤—f　⑥—d

2．生态工程的发展前景

(1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到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)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即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。

1．“三北”防护林工程建设中应考虑哪些问题？(至少答出两点)

提示：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的稳定性；不同地区应根据当地情况采取不同策略。

2．下列是某地农村生态工程示意图。据图回答问题：

(1)该生态工程建设遵循的基本原理有哪些？

(2)在该生态工程中，处理秸秆的主要方式是用作沼气发酵和培养食用菌，而不采用燃烧的方法，这样做主要有哪两方面的意义？

提示：(1)物质循环再生原理、整体性原理、协调与平衡原理、系统学和工程学原理　(2)使生态系统中的能量尽量多地流向对人类有益的部分　减轻对环境的污染

生态工程的实例分析

(2019·长沙市高三统考)如图为长沙郊区某农村生态农业系统的结构模式图，请回答下列问题：

(1)该生态农业系统实施了以________为中心的物质多级循环利用工程。

(2)在这个案例中，秸秆的多级利用充分体现了生态工程的________原理，在一定限度上减轻了燃烧秸秆造成的________效应。

(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物分解葡萄糖的过程中________(填“需要”或“不需要”)氧气。

(4)沼气液可以通入养鱼池，用于_______________________，沼液和沼渣还可作为________________。

(5)在农业生产上蘑菇房与蔬菜大棚相通可以提高蔬菜产量。试分析增产原因是____________________________________________

______________________________________________________。

[解析]　(1)实施沼气工程是生态农业系统的中心工程，在多个生产和生活环节产生的废物被充分利用。

(2)秸秆的多级利用充分体现了生态工程的物质循环再生原理，实现了物质的循环利用。若秸秆直接燃烧，会释放大量CO2，导致温室效应，所以秸秆的多级利用减少了温室效应。

(3)B为乳酸发酵，发酵装置应为无氧环境。

(4)沼气液里面含有较全面的养分和丰富的有机质，可促进浮游生物生长，是养鱼池极好的饵料。

(5)蘑菇在该生态系统中的成分属于分解者，通过蘑菇分解有机物，放出二氧化碳，提高了大棚中CO2浓度，为蔬菜的光合作用提供原料，并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产。

[答案]　(1)沼气池　(2)物质循环再生　温室　(3)不需要　(4)促进浮游生物生长，增加鱼的饵料　优良的作物肥料　(5)蘑菇细胞呼吸放出的二氧化碳可以促进蔬菜的光合作用并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产