1、5.2生态工程的实例和发展前景知识点一生态工程的实例实例原理对策注意问题农村综合发展型生态工程物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立农村综合发展型生态工程核心：沼气工程优点：农林牧副渔全面发展，开发可更新资源，减少环境污染小流域综合治理生态工程整体性原理、协调与平衡原理以及工程学原理等运用多种原理，应用多种措施综合治理“综合”表现在同时考虑生态效益和经济效益不同气候、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色大区域生态系统恢复工程协调与平衡原理、整体性原理、物种多样性原理退耕还林还草、植树造林等“三北”防护林建设中应注意的问题：考虑树种生态适应性；考虑树种多样性湿地
2、生态恢复工程协调与平衡原理、整体性原理控制污染、退田还湖主要措施：退耕还湖主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题矿区废弃地的生态恢复工程系统学和工程学原理修复土地、恢复植被改良表土种植耐旱的灌木、草和树合理确定载畜量城市环境生态工程协调与平衡原理、整体性原理等城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等防止大气污染：禁止使用含铅汽油防止水污染：进行污水净化，减少或禁止污水排放“四位一体”生态系统“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物
3、为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。“四位一体”充分应用了物质循环利用和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出量，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。【典题精练1】小流域治理已经从开始时的单纯造林和减水、减沙等工程，逐渐转移到生态经济型模式上，目标是()A建立节约型生态系统，获得最大的生态和经济效益B建立原始和现代的复合系统，获得最大生态和经济效益C建立稳定、高效的复合系统，获得最大生态和经济效益D建立农村
4、小流域综合系统，获得最大生态和经济效益【解析】小流域治理模式是应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理，以及工程学原理等，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防来控制土壤侵蚀的。其目标是建立稳定、持久、高效的复合系统，获得最大生态和经济效益。【答案】C解题归纳 各种类型生态系统的最终目的都是为了实现生态、经济、社会的和谐统一。【典题精练2】如图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答：(1)该恢复工程中，是指_措施。(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_。(3)该生态工程所遵循的主要原理是_。【解析】本题通过对生态工程实例的评价分析，考查对生态工程原理的理解
5、和应用。(1)由于矿区废弃地水分状况很差，特别是养分极其贫瘠，导致植被很难恢复，因此应首先通过机械方法平整压实土地，人工制造表土；然后在人工制造表土上植树种草，进一步建立畜牧养殖业。(2)矿区水分状况差，土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，适宜种植适应性强、耐旱的灌木、草、树。(3)图中体现了生态与经济效益的结合，是整体性原理；植被恢复时，考虑与之相适应的树种、草等，为协调与平衡原理。【答案】(1)工程机械措施，制造表土、压实 (2)矿区土质条件恶劣，不适宜农作物的生长 (3)整体性原理、协调与平衡原理知识点二生态工程的发展前景1“生物圈2号”生态工程的实验及启示(1)设计目的：制造一个人工模拟
6、的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。(2)失败原因：温度失调，以及“大气和海洋”比例与地球相差很远，土壤生物呼吸释放的CO2超过了植物和海洋的固定能力，导致空气中CO2的含量猛增；O2量减少，不足以维持人及动物的生存。(3)给人类的启示：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，即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。2对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：治理主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径；治理的目标主要是已被破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地。(2)
7、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。(4)目前我国生态工程存在的不足：缺乏定量化模型的指导；生态工程设计缺乏高科技含量；生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持；生态工程建设缺乏理论性指导等。(5)我国生态工程发展前景的展望：随着社会、经济的发展，以及可持续发展战略的实施，发展前景广阔。【典题精练3】设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法错误的是()A用残渣来培育食用菌和蛆蛹
8、，实现了能量的多级利用B用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益C用蛆蛹排泄物作有机肥还田，运用了物质循环再生原理D在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转【解析】由图可知，给食物链(网)“加环”的做法突出体现了“无废弃物农业”，实现了物质的区域小循环，做到了物质的循环再生和能量的多级利用，该生态系统是一个人工生态系统，人类的活动起着比较重要的作用，若是离开人的管理，该生态工程将不能正常运转。【答案】D解题归纳 图解显示的是废物的充分利用，即无废弃物农业，因此，该题主要考查了物质循环再生原理。【典题精练4】下列叙述不符合西方国家生态工程建设特点的是()A强调经济效益，应用范围较广泛
9、B集中治理环境污染的目标C采取介于工程和依靠自然恢复力的中间途径D集中对已破坏了的生态系统进行生态恢复【解析】生态工程自20世纪60年代提出后，在世界范围内逐渐得到广泛的认同和重视。目前，西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标之外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。但总体来看，发达国家的生态工程的应用范围比我国小，也不那么强调经济效益。【答案】A一、选择题1下列关于生态农业的叙述，不正确的是(D)A生态农业实现了对能量和物质的多级利用B生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础C生态农业使废物资源化，减少环
10、境污染D农业生态系统的抵抗力稳定性比自然生态系统高解析：农业生态系统的抵抗力稳定性比自然生态系统低，因为物种少，食物链(网)简单。2下列关于湿地生态系统作用的说法，错误的是(D)A涵养水源、蓄洪防旱B调节区域气候，自然净化污水C为多种动植物提供栖息地，保护生物多样性D适于大量种植高产农作物，解决粮食问题解析：湿地是水域和陆地的自然过渡区域，不适合种植农作物。3矿山废弃地生态修复工程的关键是(C)A优先选择农作物以提高经济效益B选择合适的养殖动物以增加物种多样性C植被恢复和土壤微生物群落的重建D尽可能依靠自然演替恢复其生态功能解析：矿山废弃地几乎很少有动植物，而且土壤被严重破坏，所以先要进行植被
11、恢复和土壤微生物群落的重建。4下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是(D)A城市规划，分区建设工业区、居民区、生态绿地等B大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺C采用浮床工艺等手段治理水污染D用法律手段严禁汽车上路，禁止造纸厂、酒厂生产，以断绝污染源头解析：前三项均符合城市生态工程建设基本原理；D项不符合，城市生态工程建设应本着城市中生态效益、经济效益和社会效益协调发展的原则进行。5南京古泉生态农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、养蚯蚓、养蘑菇和种植果树等过程合理地组合在一起，形成一个良性循环系统。下列相关说法中，错误的是(B)A沼气池中生物的异化作用类型随时间变化的顺序依次是需氧型
12、、兼性厌氧型、厌氧型B从生态学角度看，人与禽畜的关系只是捕食关系C农场内各种农产品的生产互相协调、互惠互利，实现了对能量和物质的多级利用D果园内以猪粪、鸡粪为饵料养殖的蚯蚓能改良土壤，在该生态系统中属于分解者解析：在生态农场中，各种生物相互联系构成一个统一的整体，缺少了任何一个环节，对生态系统的稳定性都有影响。所以从生态学看，人与禽畜的关系并不只是捕食关系，还存在竞争等关系。6构建新型农业生态系统是使农业可持续发展的战略措施。下列有关叙述中，错误的是(A)A该生态系统的良性循环与信息的传递无关B该生态系统实现了对能量的多级利用，大大提高了能量利用率C该生态系统中营养级较少，能量流动过程中消耗的
13、较少D沼气池的建造和植树造林，有利于提高该生态系统的抵抗力稳定性解析：生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递。生态系统的良性循环离不开信息传递。二、非选择题7珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统的良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。下图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，据图回答下列问题：(1)该模式所依据的主要原理是系统的结构决定功能原理，该人工生态系统最基本的生物成分是生产者、分解者。(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量流向对人类最有益的部分，其能量利用率高的原因是其在营养结构上具有食物链短，多级利用的特点。(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过分解者的分解的作用，
14、形成了无机物，被植物利用。(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡。(5)该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明。能。系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的，是一种优化结构，各部分的功能得到充分发挥，使能量、物质、信息的转换和流通达到了总体大于各部分之和的效果。解析：(1)桑基鱼塘、蔗基鱼塘模式主要遵循的是系统学和工程学原理中的系统的结构决定功能原理。在一个生态系统中，物质循环得以顺利进行最基本的要有生产者和分解者。(2)前一问结合必修3研究能量流动的意义回答。后一问注意是从营养结构即食物链(网)的角度来
15、回答。(3)蚕粪、蔗叶所含的有机物不能直接被植物利用，必须经过分解者分解成无机物才能被吸收和利用。(4)首先明确生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，故生态系统功能的维持，取决于生态系统中生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡。(5)桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式，一方面将很多单个生产系统优化组合，有机地结合在一起(系统的结构决定功能原理)，另一方面系统的各组分之间要有适当的比例关系(系统整体性原理)。8如下图是某一生态农业系统的结构模式图，请据图回答下列问题。(1)生态系统的主要功能是物质循环和能量流动。从生态学角度分析，人们建立如图所示的农业生态系统的主要目的是
16、提高能量利用率，防止环境污染。(2)该生态系统的主要成分是水稻、大豆、蔬菜。仅从质量考虑，若要生产2 kg鸡肉，最多需要消耗农作物共计20 kg。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物的细胞结构与水稻根细胞最主要的区别是无核膜包围的细胞核，它的代谢类型为异养厌氧型。(4)氮是植物生长必需的元素。但在种植大豆时不施氮肥，仍能旺盛生长，其原因是大豆可与根瘤菌共生，根瘤菌具有固氮作用，可为大豆提供氮源。(5)蘑菇在该生态系统的成分中属于分解者。在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量。试分析增产原因：因为蘑菇细胞呼吸放出CO2为蔬菜的光合作用提供原料。(6)在沼气池中常有一种刺激
17、性的臭气，该物质是氨气，通过硝化细菌的作用可将臭气除去，并能形成亚硝酸盐和硝酸盐被植物吸收。解析：人们建立生态农业是在对生态系统结构和功能有了一定了解的基础上进行的，因而可以通过沼气池这一环节提高能量的利用率。在生态系统中的主要成分都是生产者，蘑菇属于腐生生物，因而为分解者。沼气池中的刺激性气体是氨气，硝化细菌可以将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐被植物利用。讨论P1171在这一案例中，主要运用了哪些生态工程的基本原理？提示物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理等。2这一生态系统的结构和功能有哪些特点？有哪些值得借鉴的做法？提示这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机
18、会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。讨论P118分析甘肃省陇南县的“九子登科”模式，在说明“九子”措施含义的基础上，谈谈你对小流域综合治理生态工程的理解。补充资料“九子登科”措施的具体意义山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复植被；山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少径流；坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调整农业产业结构提供条件；地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又保护地埂；荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪柴林；山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展；沟底穿靴子：在
19、干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张；见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星作用，提高治理程度；秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜覆盖等保土耕作措施。1小流域的综合治理，“综合”表现在哪些方面？提示“综合”表现在它一改以前的单纯造林和蓄水、减沙等工程模式，同时考虑到了生态效益和经济效益：不但注重通过还林、还草、筑坝等措施达到蓄水、降低土壤侵蚀的生态效果；还考虑如何提高人们的生活水平。例如，不但种植农作物，还同时种植经济作物来提高人们的收入；考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题。各种措施的结果是建立一
20、个稳定、持久、高效的生态系统。2为什么要针对不同的地形采取不同的措施？这体现了生态工程的什么原理？提示山顶土壤条件、气候条件恶劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，适宜封山，依靠自然恢复力来恢复植被；山腰、荒地等土壤，虽然水分条件较好，但是仍不适宜种植农作物，对于这样的地方可以自然恢复，也可以人为种植适宜的林木、草或果树等，加快植被恢复速度，这样既能降低土壤侵蚀，又能创造一定的经济效益；对沟底而言，应建设堤坝系统，它可以蓄水和淤积土地，还能够减少山体的崩塌和滑坡，保证人民的生命财产安全；对坡地和山脚农田来说，土壤、水分条件良好，交通也较方便，土地生产力高，适宜种植农作物来解决人们的粮食和收入等问
21、题，但是在坡地上要水平梯田种植，以减少水土流失。根据不同的地形采取不同的措施，既要考虑到生态效益，又要考虑到人们的生活和收入问题，这体现了生态工程协调与平衡、因地制宜的原理和思想。3从这一案例看，当地是怎么做到经济效益与生态效益相统一的？这一模式在其他小流域能够照搬吗？提示上题分析中已解答了经济效益与生态效益的统一问题。这种模式在其他小流域不能照搬，这是要因地制宜地进行生态工程建设，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，其生态工程的模式应各具特色。讨论P1201国家为什么投入巨大的人力和物力兴建三北防护林工程？这一工程为什么需要如此漫长的时间？提示三北防护林跨越中国13个省、直辖市
22、、自治区，对我国具有重要的意义：生态环境的质量关系到这一地区人民的生产和生活问题，对维护社会稳定具有重要意义；更重要的是，这一地区的生态环境关系到下游地区人民的生产、生活和经济发展，如黄河上游的水土流失容易导致下游地区的洪水泛滥，而危害巨大的沙尘暴的发生也与这一地区的土地沙漠化关系密切；同时这里自然矿产资源丰富，对我国的经济发展和国家安全具有重要战略意义。这一地区区域广阔，气候、自然条件复杂，总体经济发展水平较低等情况也决定了这个工程需要较长的时间，非一朝一夕之功。2这一工程横跨多个省区，根据协调与平衡原理和生物多样性原理，不同地区在造林设计上应当注意什么问题？提示首先应考虑树种的生态适应性问
23、题，种植适宜品种，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草；其次要考虑树种的多样性，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的策略，如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力，而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重。讨论P1211当初人们为什么要围湖造田？提示主要原因：我国历来人多地少，在“以粮为纲”的年代，围湖造田，种植农作物，以生产更多的粮食；片面强调经济发展，没有认识到湖泊的巨大生态调节功能也是重要原因。2为什么说“退耕还湖”是一项巨大的系统工程？实施这一工程面临的主要困难是什么？提示退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；更重要的是原耕地上居民的
24、迁移，要解决迁出居民的生活和就业等问题，这是退耕还湖工程的主要困难。3地处湖区上游的人们对湿地恢复生态工程负有什么责任？提示保护环境，减少水土流失和水污染。例如，减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中减少化肥和农药的施用量等。讨论P1221在这一案例中，恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？提示矿区土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，因此代之以适应性强，耐旱的灌木、草和树。2怎样合理地筹划养殖肉牛的数量？提示首先要考虑到牧草的产量，以草定畜；从外地调运饲料要考虑饲养成本；更重要的是要考虑到土地对粪肥的承载力，以及对粪肥的加工或利用情况，要保持在承载力范围以内，以免养殖规模过大，粪肥
25、数量巨大而造成新的污染。3除煤矿外，你知道还有哪些矿区吗？这些矿区的恢复工程与煤矿是否有不同之处？提示除煤矿外，还有金矿、铁矿等。这些生态恢复工程最重要的是改良表土，恢复植被，但要因地制宜。讨论P1241汽车尾气是城市大气污染的主要来源之一，汽车噪声又是城市噪声污染的主要来源。你认为应当限制城市居民购买汽车吗？为什么？如果不限制，应当采取什么措施来减少由汽车造成的污染？提示减少污染的措施：制定法律法规，禁止市区内鸣笛，禁止使用含铅汽油，鼓励使用电力、天然气等无污染能源的新型汽车，以及对其的研究和应用等。2城市的水污染问题应当采取哪些措施来解决？每一个城市居民应当在这方面承担什么责任和义务？提示
26、减少或禁止工厂的污水排放；进行污水净化回收利用；实行雨水和污水分流。每一个城市居民都应该树立节水意识、宣传节水的意义，家庭生活中应该使用无磷洗衣粉和洗涤剂，制止或减少生活中的水污染行为。异想天开P125你认为人类将来可能在月球或火星上建造第二个生物圈吗？假如有一天这一梦想成为现实，你愿意成为这些星球上的居民吗？提示人类的生存离不开生存所需要的空间和食物，月球可以提供一定的空间，但是是否能够提供所需要的其他条件，当然随着科学的发展是可以做到的。旁栏思考题P126发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，为什么？提示发达国家经济发展水平较高，人均土地、水等资源占有量较多，所以这些国家的生态工
27、程往往注重生态恢复，而较少注重经济效益。而我国人口较多，人均土地、水资源和能源占有量少，所以在进行生态工程时，一定要注重生态效益、社会效益和经济效益的统一。思考与探究P1271分析朝鲜三八线的资料(具体资料见教材)，说明它所蕴涵的意义。提示生态工程的恢复作用是有限的，不能认为只要有了生态工程，就可以先污染，后治理。人类迄今尚没有能力完全模拟出自然的生态系统。自然生态系统发展到今天已经过几十亿年的进化，每平方千米每年的无形服务价值高达6.4万美元，而为了达到同样的效果，用人工制造和模拟的办法，人类至少要花费10亿美元还不尽如人意。另一方面，自然生态系统具有相当的自我恢复能力，我们在生态工程建设中
28、应该积极利用自然生态系统的这种能力，以节省投资。2在我国北方地区，由于冬天气温很低，会导致农作物不能生长，家畜生长缓慢，甚至停止，沼气池不能正常产气；而农民要解决蔬菜的不间断生产问题。很显然，大量使用造价昂贵、并用燃料加热的玻璃温室是不符合我国国情的。你能用所学知识，设计一种生态工程，来较好地解决上述问题吗？请在画出其物质和能量结构图的基础上，说明你所依据的生态工程原理。提示教材中“四位一体”的图所示为近年来出现在我国北方农区的一种生态工程类型，它较好地解决了习题中所述问题。“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。“四位一体”的物质循环见下图：
