第四章 生态工程 章末总结 学案（含答案）

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1、章末总结章末总结 知识建网 要语必背 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，从而实现废物资源化。 2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、系统学与工程学原理。 3治污生态工程主要涉及的方面包括固体、液体和有机废弃物的处理，生物肥料的研制、湖 区污染的治理、塑料的再生利用等。 4生态恢复工程的功能是恢复生物群落，形成合理、高效的食物链，并在演替过程中保持长 期的稳定与平衡。 5生态城市的特点是社会、经济、自然三个系统高度统一，注重高效和谐性、保持整体性和 实现可持续性。 一、生态

2、工程所遵循的基本原理 1物质循环再生原理 物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球大循环，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。生物多样性程度高，可以为各类生物 的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过复杂的食物链和食物网联系起来，就可以在有 限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高生态系统的生产力。 实例：(1)反面：辽宁西部的章古台地区，单一种植樟子松，由于缺少昆虫天敌相生相克的食 物链，而成为一片不毛之地。 (2)正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。 3协调与平

3、衡原理 指生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力，即某种环境所能养活的生物种群的最大 数量。协调主要指根据当地的环境条件引种或栽种适应当地环境的生物，因此在建设生态工 程时，不要盲目引种或栽种；平衡是指某环境条件下生物种群的数量与环境承载力要平衡， 如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。 4整体性原理 所谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大 复合系统，三者相互影响而形成的统一整体。它既包括自然系统的生物与环境、生物与生物 之间的相互影响，又包括经济和社会等系统的影响力，只有把生态与经济和社会有机地结合 起来，才能从根本上达

4、到建设生态工程的目的。 实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生 活问题，如粮食、烧柴及收入等。 5系统学与工程学原理 (1)系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑系统内部不同成分之间的结构，通过改变和 优化结构，达到改善系统功能的目的。 实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。 (2)系统整体性原理：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的效果，即“112”。 在生态工程原理的基础上， 通过系统设计和调控技术组装， 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

5、坏的传统生产方式进行改善， 追求生态、 经济、 社会效益的统一。 在生态系统建设中，往往同时遵循多个生态工程的原理，而不能把它们割裂开来。 例 1 下列有关生态工程的原理和事例，错误的是( ) 选项 有关事例 相关的生态工程原理 A 农作物秸秆的多级利用 遵循物质循环再生原理 B 在人工林中增加植被的层次 遵循物种多样性原理 C 无锡太湖水体富营养化引起大面积水华 违反协调与平衡原理 D 前面造林，后面砍树 违反系统学与工程学原理 答案 D 解析 “前面造林，后面砍树”这违背了整体性原理。 二、生态农业的设计 1生态农业的概念 生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济的协调发展为前提，在一定

6、区域内，因地制 宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。 2生态农业的基本原理 生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和 物质循环再生是生态学的一条基本原理。而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主要 渠道， 因此食物链既是一条能量转换链， 又是一条物质传递链， 从经济上看还是一条增值链。 因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，充分利用当地自然资源，利用动物、植物和 微生物之间的相互依存关系，使生态系统中的物质和能量被分层次地充分利用，使生产一种 产品时产生的有机废物成为生产另一种产品的投入，也就是实行无废物生产，提供尽可能多 的洁净产品。既

7、充分利用机械设备、化肥、农药，又减少环境污染。 3生态农业的特点 生态农业可以实现对物质和能量的多级利用；减少对能源和资源的消耗，减少环境污染。具 体优点突出表现在： (1)减少化肥使用量，降低农业投入。 (2)收获多种产品，增加经济效益。 (3)净化环境，降低人和家畜的发病率。 4生态农业空间方面的设计 包括“平面空间”和“垂直空间” (1)“平面空间”：在一定的区域内，确定各种农作物的种类和各种农业产业所占的比例及分 布区域，是比较宏观的，即农业区规划或农业规划布局。 (2)“垂直空间”：利用生态学的原理，将不同的种群科学地组合成复合生产系统，达到最充 分、最合理地利用环境资源的目的。可以

8、微观地解决一个比较小的范围内的生态组合，例如 一片稻田、一个庭院、一座小山、一个池塘等。在一片农田中应该从地上和地下两个方面科 学搭配。地上部分包括不同作物在不同层次空间上茎、叶的配置，最大限度地利用光、热、 水、气等自然资源。地下部分是要使不同农作物的根系分布在不同的土层中，以便更好地利 用土壤中的矿质元素。我国南方的桑基鱼塘就是人工建立的高产、稳产的生态农业系统。 例 2 有位农民在自家庭院里搞了一个小型生态农业， 使 0.25 亩的庭院创收达几万元。 其物 质和能量流动如下图所示，下列对该系统的叙述中不正确的是( ) A该系统中，人的因素非常关键，其中生产者是葡萄 B该系统体现了物质、能

9、量多级利用和高效转化 C该系统内蚯蚓和甲烷菌为分解者 D猪在其中为三级消费者 答案 D 解析 从生态系统的角度看，一个家庭庭院也是一个人工生态系统，在这个生态系统中有生 产者、 消费者和分解者， 并且人的作用非常突出； 该生态系统属于一种小型的农业生态工程， 体现了物质和能量的多级利用和高效转化；猪以鸡粪为食，猪从鸡中获得的能量为零，猪不 属于三级消费者。 1材料 1 实施沼气工程，是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态 工程。 材料 2 地衣中的真菌和苔藓互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。 材料 3 居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程

10、建设时，一 方面号召农民种树，另一方面考虑林区农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来， 才能真正做到造林护林。 上述材料所依据的生态工程主要原理依次是( ) 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 系统整体 性原理 系统的结构决定功能原理 A B C D 答案 A 解析 物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球大循环，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。单独存在时，两种生物都不能 很好地生活，但是在一起的时候就出现了一种 112 的效果，体现了系统整体性原理。所 谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和

11、社会系统所构成的巨大复 合系统，三者相互影响而形成统一整体。 2 为了解决粮食生产和环境保护问题， 实现农业可持续发展， 当前科学、 有效的途径是( ) 合理开发海洋，寻找新的粮食资源 控制人口增长，协调人与自然和谐发展 增加化 肥和农药的使用，提高作物产量 开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积 利用现代 生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种 A B C D 答案 A 解析 实现农业可持续发展，要防止片面追求当前和局部的利益，而忽视长远和整体利益， 而就属于获得当前的、局部的利益而忽视了长远和整体利益的实例。 3如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( ) A微生物能利用

12、农作物通过光合作用储存的能量 B多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率 C沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用 D沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 答案 C 解析 在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食 物，沼气池中的微生物可以利用农作物的秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又 可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多 级利用，提高了该生态系统的能量利用率；沼气池中的微生物在该生态系统中的地位属于分 解者；能量不能循环利用，所以 C 项错误。 4下图表示利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污

13、水处理池塘(即氧化塘)，请 据图分析，下列叙述错误的是( ) A由图示看，氧化塘净化污水的途径有物理沉降和生物分解 B图中 A 表示的物质是氧气和有机物，B 表示的物质是二氧化碳和矿物质等 C随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它 们的异化作用类型的变化是需氧型兼性厌氧型厌氧型 D氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的寄生关系来分解有机污染物 答案 D 解析 从图中可以看出，对流入的污水进行处理主要是利用物理沉降、微生物的分解和藻类 植物的光合作用进行的。 由图可知， 细菌和藻类生活在一起彼此有利， 细菌通过分解有机物， 为藻类生长提供二氧化碳、水

14、、矿物养料；藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气和有 机物。不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响，水中溶氧量随水深度的增加而 减少，其中生存的生物类群也会因此而变化。 5下图为我国长江三角洲、珠江三角洲一带的桑基鱼塘模式图，该模式把很多单个生产系统 通过优化组合， 有机地整合在一起， 成为一个新的高效生态系统， 大大提高了系统的生产力。 这种模式所依赖的主要原理是( ) A整体性原理 B协调与平衡原理 C系统的结构决定功能原理 D物种多样性原理 答案 C 解析 桑基鱼塘模式中各系统内部都有产品产出，系统间通过中间产品和废弃物的相互交换 而衔接，从而形成一个完整、闭合的生态工业园，使

15、园区内的资源达到最佳配置，废弃物得 到有效利用，环境污染降到最低水平。这种模式所依赖的原理是系统的结构决定功能原理。 6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。请据图回 答下列的问题： (1)这种人工生态系统最基本的生物因素是_ _。要使它长期稳定发展，除了有稳定的_来源，各类生物要 _。 (2)建立此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在营养结构上具有_ 的特点。 (3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过_的分解作 用，又被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过_的作用，形成了 _被植物利用。 (4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的_ _ _

16、。 答案 (1)生产者和分解者 能量 保持相对稳定 (2)流向对人类最有益的部分 食物链短 (3)分解者 硝化细菌 硝酸盐和亚硝酸盐 (4)生产者、 消费者和分解者之间的能量流动和物 质循环在较长的时间内保持相对的稳定性 解析 建立该人工生态系统的目的是使能量最大限度地流向对人类最有益的部分，因其食物 链相对较短，能量损耗较少，故能量利用率较高；生态系统功能的维持依赖于它的各功能类 群(生产者、消费者及分解者)之间能量流动和物质循环的相对稳定。 7下图为“人工湿地”各环节生物组成示意图，请据图回答下列问题： (1)在人工湿地处理污水过程中，起净化作用的生物有_，不同生 物各起什么作用？ _。

17、(2)该人工湿地主要通过哪些途径去除污水中的污染物？ _ _。 (3)你知道哪些湿地生态系统？ _。 (4)湿地除了具有净化作用外，还有哪些作用？ _。 答案 (1)水生植物和微生物 水生植物吸收、转化污水中的 N、P 等无机物，促进好氧细菌 等微生物对水体中有机物的分解；微生物分解和转化污水中的有机物 (2)通过物理、化学作用沉淀、吸附、过滤，水生植物的吸收、转化，微生物的分解和转化 (3)河流、池塘、湖泊等 (4)提供水源，补充地下水，调节流量，蓄洪防旱，保护堤岸，防风，调节区域气候，保留营 养物质，防止盐水入侵，提供可利用的资源等 解析 湿地生态系统处于水、陆生态系统之间，对于水的变化非

18、常敏感，水的流入能给湿地 注入营养物质，水的流出又经常从湿地带走生物和无机物。“人工湿地”是模拟自然湿地的 人工生态系统。它的组成成分包括土壤、各类水生植物和水等。人工湿地的净化作用是通过 湿地环境中所发生的物理、化学和生物作用的综合效应实现的。 8图甲、图乙分别表示稻鱼蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质循环、能量 转化示意图。请据图分析回答下面的问题： (1)分析说明鱼和蛙在该生态系统物质和能量流动中的积极作用是什么？ _。 (2)分析说明稻鱼蛙共生农业生态系统的生态优势： _。 (3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖于_， 生命活动所需的能量归根到底都来自_。 (4)

19、甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是_， 原因是_。 (5)从能量流动的角度看，建立甲生态系统的目的是_ _ _。 (6)为了使水稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是 _。 (7)一般来说， 农田生态系统的_稳定性较低， 废弃农田上会发生群落的演替， 该演替的类型是_。 答案 (1)鱼、蛙是消费者，可加速生态系统的物质循环和能量流动 (2)在原有食物链中引入 新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质 循环再生和能量的多级利用，并减轻了环境污染 (3)绿色植物的光合作用 太阳光能 (4)甲 生物种类较多，营养结构较复杂，自我调节能力较强 (5)调整能量流动的关系，使能 量持续高效地流向对人类最有益的部分 (6)甲引入了害虫天敌蛙，有效控制了害虫数量 (7)抵抗力 次生演替 解析 图示稻鱼蛙共生生态系统可将人们不能直接利用的有机物转化为人类可直接利用 的农副产品，从而实现了物质循环再生与能量的多级利用；与乙相比，由于甲中系统内部物 种种类较多，营养结构较复杂，故甲的抵抗力稳定性高于乙，它可实现使能量持续高效地流 向对人类最有益部分的目标。一般来说，农田生态系统的物种种类单一，生态系统结构较简 单，其抵抗力稳定性较低，若农田废弃，则可发生次生演替。