高中生物 第四章 生態(tài)工程 第13課時(shí) 生態(tài)工程及其原理課件 蘇教版選修3

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1、第四章 生態(tài)工程學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說出生態(tài)工程的概念。2.掌握生態(tài)工程的四個(gè)基本原理。基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測欄目索引基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)答案一、生態(tài)工程的概念1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪些部分？答案生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分、食物鏈和食物網(wǎng)，前者又包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。2.生態(tài)系統(tǒng)有哪些功能？答案生態(tài)系統(tǒng)的功能包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞。3.研究能量流動有何意義？答案(1)幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用；(2)能實(shí)現(xiàn)對能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率；(3)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向

2、對人類最有益的部分。4.傳統(tǒng)粗放的經(jīng)濟(jì)模式存在哪些弊端？答案傳統(tǒng)粗放的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源等，不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。答案5.什么是生態(tài)工程？答案是指人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，修復(fù)或重建已破壞的生態(tài)環(huán)境，改善傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效應(yīng)和社會效益同步發(fā)展的工程體系。6.與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程有何特點(diǎn)？答案是一類少消耗、高效益、可持續(xù)的工程體系。答案二、生態(tài)工程的基本原理閱讀教材，回答相關(guān)問題。1.物質(zhì)循環(huán)再生原理(1)完善生態(tài)系統(tǒng)

3、物質(zhì)循環(huán)和能量流動簡圖答案CO2生產(chǎn)者初級消費(fèi)者次級消費(fèi)者(2)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用？物質(zhì)是以什么形式循環(huán)的？答案該生態(tài)系統(tǒng)的人畜糞便、作物殘留物都再返回到農(nóng)田土壤里，通過分解者的分解作用再供生產(chǎn)者利用。物質(zhì)循環(huán)是以元素形式循環(huán)的。(3)什么是物質(zhì)循環(huán)再生原理？其理論基礎(chǔ)是什么？答案物質(zhì)不斷地在各類生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球大循環(huán)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分層、分級利用。理論基礎(chǔ)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。答案2.物種多樣性原理(1)為什么人工林一旦發(fā)生蟲害，極易造成林木的大面積損害？答案人工林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少害蟲的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而

4、會導(dǎo)致樹林的毀壞。(2)為什么物種多樣性程度高的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性也較高？答案生態(tài)系統(tǒng)中的各種生物都占有一定的生態(tài)位，它們通過復(fù)雜的食物鏈和食物網(wǎng)聯(lián)系起來。一旦某一生態(tài)位中的某種生物因故而滅絕；該生態(tài)位的其他生物可迅速替代，從而維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的穩(wěn)定。(3)物種多樣性原理的核心是什么？答案物種多樣性原理的核心是生態(tài)學(xué)中物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)系的原理。答案3.協(xié)調(diào)與平衡原理(1)什么叫環(huán)境承載力？超過這個(gè)量，對生態(tài)環(huán)境有何影響？答案環(huán)境承載力(又稱環(huán)境容納量)是指在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的生物種群的最大數(shù)量。如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失

5、衡和破壞。(2)生物氧化塘法主要是利用水塘中藻類和細(xì)菌等對有機(jī)廢水進(jìn)行生物處理的方法。其基本原理是什么？答案基本原理是通過水塘中的“藻、菌共生系統(tǒng)”進(jìn)行廢水凈化，即水塘中細(xì)菌分解廢水中的有機(jī)物，產(chǎn)生CO2、磷酸鹽、銨鹽等營養(yǎng)物質(zhì)供藻類生長，藻類光合作用產(chǎn)生的O2又可供細(xì)菌生長繁殖。答案(3)在生物氧化塘中，不同水層的微生物是如何對污水進(jìn)行治理的？答案藻類及好氧菌一般位于表層(好氧層)，好氧菌能直接攝取污水中的小分子有機(jī)物；無色桿菌、假單孢菌、芽孢桿菌等優(yōu)勢菌種通常位于下層(兼性層)；硫酸還原細(xì)菌、甲烷細(xì)菌等厭氧菌位于底部(厭氧層)。(4)協(xié)調(diào)與平衡原理的核心是什么？答案協(xié)調(diào)與平衡原理的核心是生

6、態(tài)學(xué)中生物與環(huán)境相適應(yīng)的原理。答案4.整體性原理(1)依據(jù)整體性原理，在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，是以哪些部分作為一個(gè)整體？答案自然生態(tài)系統(tǒng)是通過生物與環(huán)境、生物與生物之間協(xié)同進(jìn)化而形成的一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響，包括社會習(xí)慣和相關(guān)的法律制度等，使社會、經(jīng)濟(jì)、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡。答案(2)為什么說農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程體現(xiàn)了整體性原理？答案農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程建設(shè)的關(guān)鍵是調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)行優(yōu)化組合，提高生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)再生和能量轉(zhuǎn)化的能力，充分挖掘物質(zhì)生產(chǎn)的潛力，盡量利用原料

7、、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物以及時(shí)間、空間和營養(yǎng)生態(tài)位，提高整體的綜合效益。(3)整體性原理的核心是什么？答案整體性原理的核心是生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)相統(tǒng)一的原理。答案5.系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理(1)什么是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理？答案生態(tài)工程設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮人工生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部不同成分之間的結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化這種結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的效果。(2)什么是系統(tǒng)整體性原理？答案協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的關(guān)系、比例，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)整體功能大于各部分之和的效果，即“112”。答案(3)你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎？答案豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提

8、供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長都要受到損害。(4)試描述“稻田養(yǎng)魚”生態(tài)工程是如何體現(xiàn)系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理的。答案在稻田養(yǎng)魚的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，魚類取食雜草，減少了雜草與水稻在陽光、養(yǎng)分方面的競爭；魚類中含有豐富的氮、磷，增加了水稻的肥源；濾食性魚和雜食性魚能取食稻田中的浮游生物、底棲動物等。答案返回重點(diǎn)難點(diǎn)探究一、生態(tài)工程所遵循的基本原理1.生態(tài)工程所遵循的基本原理比較答案項(xiàng)目理論基礎(chǔ)意義實(shí)例物質(zhì)循環(huán)再生原理 _使廢棄物資源化，為物質(zhì)生產(chǎn)和再生提供更多機(jī)會，實(shí)現(xiàn)對資源的充分利用農(nóng)作物秸稈的多級利用物種多樣性原理

9、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度高，可提高系統(tǒng)的 _穩(wěn)定性天然林比人工林抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)物質(zhì)循環(huán)抵抗力答案協(xié)調(diào)與平衡原理_ 生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，可避免系統(tǒng)的失衡和破壞生物氧化塘凈化污水整體性原理_ 統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能稻田養(yǎng)魚系統(tǒng)整體性原理：整體大于部分之和保持系統(tǒng)較高的生產(chǎn)力相關(guān)玉米副產(chǎn)品的生態(tài)工程生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡社會經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合系統(tǒng)答案2.將下列現(xiàn)象與所遵循的基本原理用線連起來答案二、生物氧化塘下圖是生物氧化塘的作用示意圖，完善此圖回答相關(guān)問題：好氧菌厭氧菌(1)生物氧化塘

10、的表層(好氧層)的主要生物是_，主要是降解污水中的_和無機(jī)鹽(如_、_等)，位于下層(兼性層)的生物主要有_、_、 等原核生物，與酵母菌相比，其主要特點(diǎn)是_。位于底層(厭氧層)的生物主要有_、_等。藻類和好氧菌小分子有機(jī)物NP無色桿菌假單孢菌芽孢桿菌無核膜包被的細(xì)胞核硫酸還原細(xì)菌甲烷細(xì)菌好氧菌厭氧菌答案(3)在進(jìn)行各項(xiàng)生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，通過模擬自然生態(tài)系統(tǒng)可以促進(jìn)生態(tài)工程內(nèi)_和_，從而更好地_環(huán)境。(4)生物氧化塘處理污水，應(yīng)用的生物學(xué)原理主要有_原理和_原理。物質(zhì)的良性循環(huán)能量的高效利用保護(hù)物種多樣性協(xié)調(diào)與平衡(2)生物氧化塘內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)處理污水的_過程：藻類進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的

11、_和空氣中的_，有利于_降解污水中的有機(jī)物；兼性厭氧菌和厭氧菌通過有氧或無氧呼吸也分解污水中的有機(jī)物；各種菌分解過程中產(chǎn)生的_等無機(jī)物又能被_充分利用。生物循環(huán)氧氣氧氣好氧菌CO2藻類答案(5)根據(jù)生態(tài)工程中的物種多樣性這一原理，有人認(rèn)為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中，應(yīng)使食物鏈越長和營養(yǎng)級越多越好。請你結(jié)合所學(xué)的有關(guān)生態(tài)工程原理，分析該結(jié)論是否正確？為什么？_。答案返回(6)結(jié)合該污水處理工程，分析其優(yōu)缺點(diǎn)。_。優(yōu)點(diǎn)：投資少、設(shè)備簡易、操作容易。缺點(diǎn)：占用土地面積大不正確。因?yàn)槭澄镦溤介L，各營養(yǎng)級中的生物數(shù)量難以達(dá)到一定規(guī)模，影響經(jīng)濟(jì)效益；營養(yǎng)級越多，高層次營養(yǎng)級生物獲得的能量越少，該營養(yǎng)級生物數(shù)量也越少1

12、.下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述，不正確的是()A.當(dāng)人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的健康問題時(shí)，生態(tài)工程應(yīng)運(yùn)而生B.生態(tài)工程能夠減少環(huán)境污染C.生態(tài)工程以犧牲環(huán)境和資源為前提，生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品D.生態(tài)工程力求達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一解析A選項(xiàng)為生態(tài)工程產(chǎn)生的背景，B、D選項(xiàng)為生態(tài)工程的意義，C項(xiàng)描述會破壞環(huán)境和浪費(fèi)資源，不是可持續(xù)發(fā)展，明顯錯(cuò)誤。 隨堂達(dá)標(biāo)檢測C解析答案2.下圖說明我國現(xiàn)有的生產(chǎn)模式嚴(yán)重違反了什么生態(tài)工程原理()解析答案A.整體性原理B.協(xié)調(diào)與平衡原理C.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理D.物質(zhì)循環(huán)再生原理解析從題圖中不難看出，綜合污染物與能源消耗呈逐年上升的趨勢，說明了生

13、產(chǎn)活動產(chǎn)生的物質(zhì)不能被充分利用，造成了能源的消耗過大。答案D3.對生態(tài)農(nóng)業(yè)原理中能量多級利用的理解，正確的是()A.盡可能設(shè)計(jì)一條很長的食物鏈B.使流向人類的能量最多C.實(shí)現(xiàn)“原料產(chǎn)品原料產(chǎn)品”的生產(chǎn)模式D.通過生物防治減少能量損失解析在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，要合理利用資源，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級利用，使能量最大限度地流向人類或人類所需的產(chǎn)品。食物鏈過長，能量在食物鏈中流動時(shí)逐級消耗，人類所獲得的能量太少。C解析答案4.人們?yōu)榱私鉀Q某些在農(nóng)、牧、漁業(yè)等生產(chǎn)中產(chǎn)生的生態(tài)問題而采取了下列各項(xiàng)措施，其中可能導(dǎo)致完全相反的結(jié)果的是()A.更好的人口控制方法B.制造更強(qiáng)、更有效的農(nóng)藥C.合理地放養(yǎng)牲畜D.把科學(xué)的耕作

14、技術(shù)運(yùn)用于海洋解析答案解析人口的迅速增加必然會給生態(tài)系統(tǒng)增加更大的壓力，所以控制人口增長是解決生態(tài)問題的有效方法；合理地放養(yǎng)牲畜和科學(xué)合理地利用海洋資源是解決生態(tài)問題的有效途徑；但制造更強(qiáng)、更有效的農(nóng)藥必然會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，這與人們的愿望是完全相反的。對于病蟲害的防治應(yīng)致力于生物防治方法的研究與開發(fā)，這樣才能有效地解決病蟲害的防治和環(huán)境污染問題。答案B5.我國西北土地沙化和鹽漬化非常嚴(yán)重，原因有多種，其中一個(gè)主要原因是超載放牧，導(dǎo)致草地退化。試分析上述事實(shí)主要違背了生態(tài)工程的什么原理()A.系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理B.協(xié)調(diào)與平衡原理C.物種多樣性原理D.整體性原理解析協(xié)調(diào)與平衡原理是生態(tài)工程的基本原理之一，該原理的一個(gè)重要方面就是考慮環(huán)境承載力，即生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。解析答案返回B