高中生物 第二單元 生態(tài)工程與生物安全 第一章 生態(tài)工程章末整合課件 中圖版選修3

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1、章章 末末 整整 合合 物質(zhì)和能量的多級利用系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈，既是一條能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)傳遞鏈，從經(jīng)濟上看，還是一條價值增值鏈。盡管能量在逐級轉(zhuǎn)換傳遞過程中存在10 1的關(guān)系，食物鏈越短，凈生產(chǎn)量越高，但人類對產(chǎn)品的期望不同，產(chǎn)品價值也不同。在人類調(diào)控的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，為提高生產(chǎn)效益，可巧設(shè)食物鏈，用于生物食物選擇消費和排泄；而未能參與有效轉(zhuǎn)化的部分能得到利用和轉(zhuǎn)化，從而大大提高能量轉(zhuǎn)化效率。 如對秸稈的利用，如不經(jīng)處理直接返回土壤，要經(jīng)長期發(fā)幾種類型的生態(tài)工程幾種類型的生態(tài)工程1. 酵分解才能變?yōu)橛杏梅柿稀５缃?jīng)過糖化或氨化過程使之成為家畜喜食的飼料，則可增加家畜產(chǎn)量，再用家畜排泄物培養(yǎng)

2、食用菌，生產(chǎn)食用菌后的殘菌床又用于繁殖蚯蚓，最后將蚯蚓利用后的殘余物返回農(nóng)田做肥料。這樣秸稈的能量轉(zhuǎn)化效率就大大地提高了。 水陸交換的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng) 水陸交換的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)如?；~塘生產(chǎn)體系。2. 向稻田中加入原本不生活在其中的草食性(草魚)、濾食性(鰱魚)、雜食性(鯉魚)和底棲動物食性(青魚)的一定數(shù)量的魚苗，構(gòu)成稻魚共生網(wǎng)絡(luò)。一些資料表明，未養(yǎng)魚的稻田中的雜草可達每畝30 kg400 kg之多，水稻減產(chǎn) 10%30%，而放養(yǎng)了草魚的稻田中的雜草得到了有效控制，水稻增產(chǎn)。另外，其他食性的魚類將稻田中原本無經(jīng)濟價值的浮游生物、底棲生物等變成了漁產(chǎn)力，魚在稻田中排出的大量糞便富含氮磷，增加了稻田肥

3、力，從而使稻田單位面積收益大大提高。 生態(tài)系統(tǒng)中生物之間通過營養(yǎng)關(guān)系相互依存、相互制約。我們已知食物鏈有捕食食物鏈、碎屑食物鏈等，通常多條 食物鏈相互連接構(gòu)成復(fù)雜的食物網(wǎng)。生物間這種食物鏈關(guān)系包含著嚴格的量比關(guān)系，處于兩個相鄰鏈節(jié)的生物，無論個體數(shù)目、生物量或能量均有一定的比例。生態(tài)工程應(yīng)遵循該原理，在生產(chǎn)活動中充分考慮食物鏈關(guān)系，不要任意打亂食物鏈關(guān)系及其鏈節(jié)，破壞生態(tài)平衡。如用藥物殺滅有害生物時要充分考慮該過程對其相鄰鏈節(jié)上其他生物的影響。再就是要依具體情況注意不同營養(yǎng)級生物的合理生產(chǎn)與消費，提高能量與資源的利用效率。如5 kg適于人類食用的谷物蛋白喂牲畜后，只能變成1 kg人類食用的動物

4、蛋白。世界大量高質(zhì)量的魚蛋白用于制作魚粉來喂牲畜，造成資源的高度浪費和低效使用。 多功能農(nóng)工聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)3. 我國農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程具體的技術(shù)路線著重調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，進行優(yōu)化組合，提高系統(tǒng)本身的遷移、轉(zhuǎn)化、再生物質(zhì)和能量的能力，充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)潛力，盡量充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢物及時間、空間和營養(yǎng)生態(tài)位，提高整體的綜合效益。如人為聯(lián)結(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈，將原本不相聯(lián)結(jié)的物種連在一起形成互利共生網(wǎng)絡(luò)，提高效率。該類型生態(tài)工程是指在一定區(qū)域內(nèi)，人為地把多年生木本植物(如喬木、竹類)與其他栽培植物(農(nóng)作物、藥用植物等)和動物，在空間上或按一定的時序安排在一起而進行管理的土地利用和

5、經(jīng)營系統(tǒng)的綜合。在該系統(tǒng)中，不同的組分間具有生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟學(xué)上的聯(lián)系。 思路之一：在我國西部農(nóng)區(qū)和牧區(qū)交錯的地帶，有數(shù)千年漫長的農(nóng)牧區(qū)界線拉鋸式變動和農(nóng)進牧退的過程。這一地帶不適合將種植的糧食作物不斷向半干旱山坡地擴展，因為這會嚴重地破壞自然植被，誘發(fā)一系列破壞生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)。如濫墾兼撂荒，水土嚴重流失及土地肥力減退。但是如果在這一地帶采取斷然措施，全部或大部分退耕還草、還林，勢必同農(nóng)民的生存(糧食安全和收入保障)發(fā)生尖銳的矛盾。為此，生態(tài)學(xué)學(xué)者任繼周、程序等提出了“寓糧于草”“生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力”的概念和思路，即把耕地集中到十分有限的溝谷地區(qū)上，采用各種技術(shù)，如簡易西部生態(tài)治理的新思路西部生態(tài)治理

6、的新思路 日光溫室(以充分利用北方農(nóng)牧交錯地帶豐富的光能資源 )，推行節(jié)水灌溉，配合種植瓜果、養(yǎng)豬及沼氣池形成的“四位一體”，延長食物鏈，充分利用生物質(zhì)能，增加增值環(huán)節(jié)；其余的山坡地全部退耕，宜林則林，宜草則草，宜灌則灌；或?qū)嵭胁萏镙喿?，生產(chǎn)出的牧草、飼料用來發(fā)展畜牧業(yè)，生產(chǎn)肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品，增加動物性食物生產(chǎn)，促進農(nóng)牧系統(tǒng)的耦合，提高這一地區(qū)總的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，改善國民膳食結(jié)構(gòu)，使農(nóng)業(yè)產(chǎn)值成倍增長；此外，能很好地適應(yīng)惡劣條件的植物往往含有某種對人類具有特殊功能(如醫(yī)用)的次生代謝產(chǎn)物或活性物質(zhì)，提取這些以往未知或被看做是毒(廢)物的成分，可形成商品(即經(jīng) 濟生產(chǎn)力)。經(jīng)濟生產(chǎn)力同初、次

7、級生產(chǎn)力的耦合將形成可觀的“生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力”，從而為打破惡性循環(huán)提供足夠的“啟動”力。這將是一條解決發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟同改善、保持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間矛盾的途徑。 思路之二：目前我國每年都投入大量的資金用于西部生態(tài)退化的沙地和草地的植樹、飛播等，但是這些經(jīng)費支出的效果相對于大量的投資來說收效很小。為此，中國科學(xué)院植物研究所蔣高明提出了建設(shè)生態(tài)城鎮(zhèn)，以地養(yǎng)地，依靠自然力恢復(fù)草原生態(tài)系統(tǒng)的治理方略。將這部分經(jīng)費用于圍封，建立自然保護區(qū)及改善搬遷牧民的生活， 騰出土地“休養(yǎng)生息”，將會收到事半功倍的效果；在沙塵暴的治理方面，關(guān)鍵要解決自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)演替中牲畜及人口的壓力，生態(tài)系統(tǒng)的平衡可以借助自然力解決?？?/p>

8、見荒漠化治理更多的是管理問題。 我國內(nèi)蒙古某旗飛播了三百多公頃沙地，使植被覆蓋率提高了約30%；成本81萬元，每提高10%的覆蓋率合81元/公頃，這還不包括飛播不成功造成的各種浪費。而圍欄實驗證明，在2 600多公頃沙地里的實際投入只有16萬元圍欄費，沙地的草本覆蓋率可達到100%，流動沙丘的自然恢復(fù)率可達到30%；平均起來，每提高10%的覆蓋率的費 用合為2.6元/公頃，而且自然恢復(fù)的植被沒有外來種，為優(yōu)質(zhì)的禾本科牧草。因此，無論從經(jīng)濟上，還是從生態(tài)上來看，飛播都是不合算的。況且僅靠樹木并不能阻擋沙塵暴，在沙塵暴發(fā)生最嚴重的早春，現(xiàn)場觀察到的情況是，楊樹林里的沙子照樣在流動，林子外面的能見度

9、在5 m以下；而灌木地和草本層覆蓋較好的地段，能見度則能達到200 m以上。 簡析(1)食物鏈原理：通過調(diào)整食物鏈的長度，提高能量的利用率。 (2)生態(tài)位原理：通過引入適宜的物種，填充空白的生態(tài)位，減少資源的浪費。 (3)物種多樣性原理：通過增加適當(dāng)?shù)奈锓N，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (4)某個生態(tài)工程往往遵循多個基本原理，并且不同的生態(tài)工程可能遵循不同的原理。生態(tài)工程所遵循的基本原理生態(tài)工程所遵循的基本原理 糧桑漁畜生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是江浙平原水網(wǎng)地區(qū)典型的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，下圖表示這一農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本模式。試根據(jù)圖示判斷下列說法錯誤的是 ()?！镜淅淅?】 A.沼氣池的建立既充分發(fā)揮了資源的生產(chǎn)潛力，又

10、防止了 環(huán)境污染 B.通過巧接食物鏈使原本流向分解者的能量更多的流向了 人，提高了能量的傳遞效率 C.這一生態(tài)工程模式主要適用于江浙平原而不適用于我國 西北地區(qū)，這是因為在建立生態(tài)工程時還需要遵循協(xié)調(diào) 與平衡原理 D.上述生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)通過改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)達到改善 系統(tǒng)功能的效果 解析農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可以提高能量的利用率，使能量流向?qū)θ擞幸娴牟糠郑荒芨淖兡芰康膫鬟f效率。 答案B 簡析中國與西方國家生態(tài)工程建設(shè)的區(qū)別我國與西方國家生態(tài)工程建設(shè)我國與西方國家生態(tài)工程建設(shè)中國中國西方國家西方國家目標或思想目標或思想整體、協(xié)調(diào)、再生、整體、協(xié)調(diào)、再生、循環(huán)、天人合一循環(huán)、天人合一治理環(huán)境污染治理環(huán)境

11、污染重點重點生態(tài)效益與經(jīng)濟、生態(tài)效益與經(jīng)濟、社會效益相結(jié)合社會效益相結(jié)合集中對破壞的生態(tài)系統(tǒng)集中對破壞的生態(tài)系統(tǒng)( (特別是礦區(qū)廢棄地及田特別是礦區(qū)廢棄地及田地地) )的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)背景條背景條件件人多地少，人均土人多地少，人均土地、水資源占有量地、水資源占有量較少較少經(jīng)濟發(fā)展水平高，人均經(jīng)濟發(fā)展水平高，人均土地、水資源占有量較土地、水資源占有量較多多缺點缺點缺乏定量化模型的缺乏定量化模型的指導(dǎo)，難以設(shè)計出指導(dǎo)，難以設(shè)計出標準化、易操作的標準化、易操作的生態(tài)工程樣板生態(tài)工程樣板應(yīng)用范圍小，不重視經(jīng)應(yīng)用范圍小，不重視經(jīng)濟效益濟效益 下列關(guān)于我國生態(tài)工程與西方國家生態(tài)工程的比較，

12、正確的是 ()。 西方國家的生態(tài)工程以治理環(huán)境污染和恢復(fù)破壞的生態(tài)系統(tǒng)為主要目標，我國的生態(tài)工程則更注重生態(tài)經(jīng)濟和社會效益的結(jié)合西方國家的生態(tài)工程應(yīng)用范圍比我國小我國的生態(tài)工程難以像西方那樣設(shè)計出標準化、易操作的生態(tài)工程樣板 A. B C D【典例典例2】 解析發(fā)達國家與我國的生態(tài)工程建設(shè)強調(diào)的重點有所不同。西方國家的生態(tài)工程除了治理環(huán)境污染的目標外，主要是通過介于工程和依靠自然恢復(fù)力的一種中間途徑，集中于對破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行生態(tài)恢復(fù)；我國的生態(tài)工程走有中國特色的道路，不但要重視對生態(tài)環(huán)境的保護，更要注重與經(jīng)濟、社會效益的結(jié)合?？傮w來看，發(fā)達國家的生態(tài)工程的應(yīng)用范圍比我國小，也不那么強調(diào)經(jīng)濟效

13、益。不過，目前我國的生態(tài)工程還有一些不足之處，如缺乏定量化模型指導(dǎo)，難以設(shè)計出標準化、易操作的樣板等。 答案A (全國理綜新課標卷)現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池曝氣池兼氧池植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地?；卮饐栴}： (1)污水流經(jīng)兼氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中，微生物通過_呼吸將有機物分解。 (2)植物池中，水生植物、昆蟲、魚類、蛙類和底泥中的微生物共同組成了_(生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群)。在植物池的食物網(wǎng)中，植物位于第_營養(yǎng)級，植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于_所固定_能?！纠?】

14、 (3)生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性、協(xié)調(diào)與平衡、_和_等原理。 (4)一般來說，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對_進行修復(fù)，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。 解析本題綜合考查生態(tài)工程的原理、作用以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等相關(guān)知識。(1)由題意可知，污水流經(jīng)厭氧沉淀池時，有些微生物通過無氧呼吸分解有機物；流經(jīng)曝氣池時，有些微生物通過有氧呼吸分解有機物；流經(jīng)兼 氧池時，有些微生物通過有氧呼吸和無氧呼吸分解有機物。(2)植物池中的所有生物組成了群落，其中，植物處于食物鏈的第一營養(yǎng)級，植物池中所有蛙類獲得的能量最終來源于生產(chǎn)者所固定的太陽能。生態(tài)工程所遵循的基本原理有整體性

15、原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、物質(zhì)循環(huán)與再生利用原理、物種多樣性原理。(4)生態(tài)工程的主要任務(wù)是對已被破壞的生態(tài)環(huán)境或受損的生態(tài)系統(tǒng)進行修復(fù)，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善等。 答案(1)有氧和無氧(或細胞)(2)群落一生產(chǎn)者太陽(3)物質(zhì)循環(huán)與再生利用物種多樣性(4)已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng)) (江蘇生物卷)池塘養(yǎng)殖普遍存在由于餌料、魚類排泄物、換水不及時等引起的水體污染現(xiàn)象，研究者設(shè)計了一種循環(huán)水池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)(如下圖)。請回答下列問題。 (1)與自然池塘相比，人工養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性_。人工養(yǎng)殖池塘水體的N、P含量容易升高，會引起水體的富營養(yǎng)化；藻類等浮游生物大量繁殖、

16、加之【例例2】 死亡后被微生物分解，引起水體的溶氧量下降，造成魚類等死亡，進一步破壞了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)，這種調(diào)節(jié)方式稱為_。 (2)與傳統(tǒng)養(yǎng)殖池塘相比，該養(yǎng)殖系統(tǒng)增加的生態(tài)工程設(shè)施有_?？梢酝ㄟ^在這些設(shè)施內(nèi)栽植水生植物、放養(yǎng)濾食動物等措施，起到對水體的_，有效減少水體中的N、P等含量。 (3)該養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計為前一池塘上層水流入后一池塘底部，實現(xiàn)水層交換，其目的有_、_。 (4)該養(yǎng)殖系統(tǒng)中串聯(lián)的池塘不宜過多，因為_。 (5)保持池塘水體中適當(dāng)?shù)腘、P含量是必要的，該養(yǎng)殖系統(tǒng)可以通過_、_進行調(diào)控。 解析本題綜合考查生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生態(tài)工程方面的相關(guān)知識。(1)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢

17、復(fù)力穩(wěn)定性，人工生態(tài)系統(tǒng)的生物種類較少、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，因此，與自然生態(tài)系統(tǒng)相比，往往抵抗力穩(wěn)定性較低，而恢復(fù)力穩(wěn)定性則較高。題中介紹了一個因污染所致，最終“進一步破壞了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)”，這屬于正反饋調(diào)節(jié)。(2)生態(tài)工程常采取“相接”和“加環(huán)”等方法。與傳統(tǒng) 養(yǎng)殖池塘相比，圖中增補了生態(tài)塘和潛流濕地，這是后者所沒有的，它們所起的作用是凈化水體。(3)由于是前一池塘上層水流入后一池塘底部，因此，一方面增加水中的溶解氧；另一方面，把沉淀在底層的飼料沖浮上來，讓不同水層的魚兒能吃上，故可提高餌料的利用率。(4)如果串聯(lián)的池塘過多，會使水溶性很好的N、P等無機營養(yǎng)濃度提升，造成水體的富營養(yǎng)化，故該養(yǎng)殖系統(tǒng)

18、中串聯(lián)的池塘不宜過多。(5)經(jīng)過補水和排水以及用水泵再把溝渠里的水泵入生態(tài)塘等措施，可以保持池塘水體中適當(dāng)?shù)腘、P含量。 答案(1)高正反饋(2)生態(tài)塘和潛流濕地凈化作用 (3)增加水中的溶氧量提高餌料的利用率(4)后面池塘水體中的N和P含量(濃度)越來越高(5)補水和排水水泵控制水的流量(循環(huán)頻次) 考情分析本專題與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境以及日常生活聯(lián)系密切，是近幾年新增考點，高考試題中開始陸續(xù)涉及。以非選擇題為主要命題形式。從高考試題來看，生態(tài)工程的原理與作用、生態(tài)工程的實例分析等是考查的重點，并且常常與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等內(nèi)容進行綜合命題。在2011年的高考試題中，全國理綜新課標卷第40題綜合考查了生態(tài)工程的原理和作用；江蘇生物卷第29題考查了生態(tài)工程的實例分析。