第3节 生态工程
基础过关练
题组一 生态工程的概念和基本原理
1.下列有关生态工程的描述,错误的是( )
A.生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
B.我国南方地区的“桑基鱼塘”模式只体现了系统整体性的原理
C.在林业工程建设时要考虑整体性原理,防止“前面造林,后面砍林”
D.“无废弃物农业”体现了物质循环再生等原理
2.下列生态实例与相关原理对应关系不准确的是( )
A.湿地生态工程清淤减污,易于生物生存——遵循自生原理
B.西北干旱区域被硬性规定种植杨树——违背协调原理
C.生态建设既考虑生态又关注民生——遵循整体原理
D.单一人工林易爆发虫害——违背了循环原理
3.“四位一体”(人居—种植—养殖—沼气)生态农业以沼气为纽带,将养猪、养鸭、种植农作物、养蘑菇、沼气工程等多个生产过程有机地结合起来,成为一种高效良性的循环,生态效益得到了良性发展。如图是该系统物质循环的示意图,请分析回答下列问题。
(1)该生态系统的生产者主要是 。动物粪便中的臭味主要来自氨,在沼气池中,经过 (填生物名称)的作用,可以形成硝酸盐被植物吸收利用。
(2)生态工程建设的目的就是遵循生态学规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到 的同步发展。与传统的工程相比,生态工程是一类 的工程体系。
(3)该生态农业模式的建立要考虑环境承载力,处理好生物与环境的协调与平衡,这体现了生态工程的 原理。该生态农业模式的建立不但要考虑到自然生态系统的规律,还要考虑到经济与社会等系统的影响力,这体现了生态工程的 原理。该生态农业模式的建立要选择合适的生物组分并合理布设,这体现了生态工程的
原理。
(4)这种生产模式对环境的污染小,因为生产一种产品时产生的有机废物变成了 。与普通的农业生态系统相比,“四位一体”生态农业具有更高的产出投入比的原因主要是 。
题组二 生态工程的实例和发展前景
4.某废弃的矿区水土流失非常严重,土壤层变薄后,其表层植被更难以承受雨水的冲击。为了控制水土流失、阻止土地退化及恢复生态系统健康,该地实施了大规模的植被恢复和矿区生态修复工程。经过持续努力,该地的生态条件发生了明显变化,植被覆盖度显著提高。当地居民甚至在该地种植了经济作物,经济条件也因此得以改善。下列相关叙述正确的是( )
A.矿区重建工程遵循的生态学原理有协调、整体等
B.该地的生态条件发生了明显变化,说明人类能征服自然
C.该地恢复植被后,物种丰富度将会增加,营养级之间的能量传递效率也会提高
D.生态工程在重建受损生态环境方面能发挥巨大作用,在发展经济上可以“先污染,后治理”
5.某江南水乡,一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来,当地百姓在河流上游淘米洗菜、下游洗澡洗衣,河水水质一直保持良好;后来生活污水和工业废水等的排入,导致河水被污染。为解决河水水质污染问题,研究者将构建的生态浮岛放置在模拟河道中,分析生态浮岛的水质净化效能。生态浮岛上部为土壤层,种植香蒲、美人蕉等植物,底部由对污染物具有很强吸附效果的火山岩构成。基于对生态系统稳定性的认识,下列说法正确的是( )
A.河水受到轻度污染时,通过物理沉降、化学分解和微生物分解水体中的污染物,可很快消除污染,这体现了生态系统具有恢复力稳定性
B.在河道中构建生态浮岛可用于河水的生态修复,此项修复措施依据的生态工程原理主要是自生
C.生态系统的结构处于相对稳定状态时即达到了生态平衡
D.除构建生态浮岛外,还可以在河道中大规模养殖各种经济鱼类作为修复措施
6.“海绵城市”是一种城市生态工程模式,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水释放并加以利用。如图为“海绵城市”模式图。请回答下列问题:
(1)建设“海绵城市”的一个做法是将雨水回收利用,城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统,还种植了许多水生植被辅助净化,这些植物的引种需遵循 原理。建设“海绵城市”的目的之一是“扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,促进人与自然和谐发展”,体现了 原理。
(2)城市中的垃圾经过降解可减少对环境的污染,能降解垃圾的微生物属于生态系统的 (成分)。根据生态工程方面的内容请你写出一种城市垃圾的处理办法: 。
(3)以上实例说明生态工程建设已经取得一定成绩,下列有关我国生态工程发展前景的说法正确的是 (多选)。
A.有了生态工程,就可以走“先污染、破坏,后治理”的路子
B.我国生态工程还存在一些不足
C.要解决我国面临的生态危机,需要生态工程发挥作用
D.我国党和政府高度重视生态文明建设,对生态文明建设提出了一系列新思想、新目标、新要求和新部署
E.生态工程发展前景广阔
答案与分层梯度式解析
第3节 生态工程
基础过关练
1.B 我国南方地区的“桑基鱼塘”模式体现了系统整体性及物质循环再生等多种原理,B错误。
2.D
实例 分析 原理
湿地生态工程清淤减污 减少水体污染物,增加水体溶氧量,改善生物生存环境,有利于生态系统的自生 遵循自生原理
西北干旱区域被硬性规定种植杨树 西北干旱地区不适宜种植杨树,易形成“灰色长城” 违背了协调原理
单一人工林 物种多样性低,易爆发虫害 未遵循自生原理,D符合题意
3.答案 (1)农作物 硝化细菌 (2)经济效益和生态效益 少消耗、多效益、可持续 (3)协调 整体 自生 (4)生产另一种产品的原料 秸秆、人畜粪便等废弃物中的能量被多级利用(充分利用了废弃物中的能量)
解析 (1)据题图可知,该生态系统中的生产者主要是农作物。在沼气池中,氨经过硝化细菌的作用可形成硝酸盐,硝酸盐存在于沼渣、沼液中,可被农作物吸收利用。
(3)生态农业模式的建立,需遵循生态工程基本原理:
内容 遵循的原理
考虑环境承载力 协调原理
考虑生物与环境的协调与平衡
考虑自然生态系统的规律 整体原理
考虑经济与社会等系统的影响力
选择合适的生物组分并合理布设 自生原理
4.A 矿区重建工程要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应,遵循了协调原理,而当地居民种植经济作物,经济条件也得以改善遵循了整体原理,A正确。该地的生态条件发生了明显变化,说明人类能改善自然,改变群落演替的速度和方向,但不能说明人类能征服自然,B错误。相邻营养级之间的能量传递效率为10%~20%,无法提高,C错误。生态工程在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用,在发展经济的同时保护好环境,决不能走“先污染后治理”之路,要使社会、经济等得到持续发展,必须在发展经济的同时注重保护生态环境,D错误。
5.B 河水受到轻度污染时,通过物理沉降、化学分解和微生物分解水体中的污染物,可很快消除污染,这体现了生态系统具有抵抗力稳定性,A错误。生态浮岛上部为土壤层,种植香蒲、美人蕉等植物,底部由对污染物具有很强吸附效果的火山岩构成,有效选择生物组分并合理布设,主要体现了生态工程的自生原理,B正确。生态平衡指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态,C错误。该河水被污染,不适合养殖经济鱼类,另外,大规模养殖,会破坏该生态系统的自我调节能力,从而加重污染,D错误。
6.答案 (1)协调 整体 (2)分解者 改露天放置为掩埋处理,地表种植植物;垃圾分类处理后资源化利用等(写出一种即可) (3)BCDE
解析 (1)植物的引种要注意种植适合当地气候条件的品种,以实现生物与环境的协调与适应,遵循协调原理;“扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,促进人与自然和谐发展”,构建社会—经济—自然复合系统,体现了整体原理。(3)“先污染、破坏,后治理”的路子不能走,不符合生态工程建设理念,A错误;我国生态工程还存在一些不足,如缺乏定量化模型的指导等,B正确;我国目前面临的生态危机,已经不单纯是环境污染问题,而是与人口问题、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”,要解决这些问题,需要生态工程发挥作用,C正确;我国党和政府高度重视生态文明建设,对生态文明建设提出了一系列新思想、新目标、新要求和新部署,D正确;结合以上分析可知,生态工程发展前景广阔,E正确。(共14张PPT)
第3节 生态工程
1.生态工程:人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法,对人工生态系统进行分析、
设计和调控,或对已被破坏的生态环境进行修复、重建,从而提高生态系统的生产力或改善
生态环境,促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
2.生态工程建设的目的:遵循生态学规律,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。
3.生态工程的特点:与传统的工程相比,生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
4.生态工程的基础:生态系统的自组织、自我调节功能。
知识点 1 生态工程的基本原理
必备知识 清单破
5.生态工程所遵循的基本原理
内容 实例
自生 ①自生是指由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持; ②遵循自生原理,需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设; ③要维持系统的自生,需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件 ①在湿地修复过程中,选择污染物净化能力较强的多种水生植物,考虑它们的生态位差异,通过合理的人工设计使这
些物种形成互利共存的关系;
②在湿地生态工程中,通过移除湖泊、河流中富营养化沉积物和有毒物质,减少水体污染物,增加水体溶氧量,可改
善水生生物的生存环境,有利于生态系统的自生
循环 循环是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高 “无废弃物农业”保证了土壤的肥力,改善了土壤结构,培育了土壤微生物,实现了土壤养分的循环利用
协调 ①考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应; ②考虑环境容纳量 引入适宜当地气候环境的物种,且生物的数量不超过环境承载力的限度
整体 ①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的; ②人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中,不仅要考虑自然生态系统的规律,更要考虑经济和社会等系统的影响力 在进行林业工程建设时,一方面要号召农民种树,另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题
1.农村综合发展型生态工程
(1)问题:资源有限,人多地少,产出不足。
(2)对策:建立农村综合发展型生态工程,实现物质的多级循环利用。
(3)案例:北京郊区某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
(4)应用原理:循环、整体原理等。
2.湿地生态恢复工程
(1)湿地的作用:湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱,调节区域气候,控制土壤侵蚀,自然
净化污水,为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地,以及为人们提供休闲娱乐的环境等
功能。
知识点 2 生态工程的实例
(2)问题
①人们对湿地进行排水和围垦,已经破坏了地球上80%的湿地资源。
②湿地的缩小会导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。
③湿地的环境污染、生物资源的过度利用等,会导致湿地生态系统严重退化。
(3)对策
①采用工程学和生态学措施相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复。
②在湿地周围建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
(4)案例:厦门筼筜湖生态恢复工程。
(5)应用原理:自生、协调原理等。
3.矿区废弃地的生态恢复工程
(1)问题
①矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被,乃至整个地区生态系统的破坏。
②规模巨大的采矿业不仅会对土地景观造成巨大的影响,还可能产生严重的重金属污染。
(2)对策:人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中,关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
(3)案例:赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
(4)应用原理:自生、协调原理等。
1.我国生态工程存在的问题
(1)缺乏定量化模型的指导,难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。
(2)有些设计缺乏高科技含量,生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持,缺乏理论性指导等。
2.我国目前面临的生态危机是环境污染问题与人口问题、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。解决这些问题,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,需要生态工程发挥作用。
知识点 3 生态工程的发展前景
知识辨析
1.依据生态工程的循环原理,农民焚烧秸秆可以加速生态系统的物质循环,是否正确
不正确。依据生态工程的循环原理,不应该焚烧秸秆,应该让秸秆资源化,促进物质的循环再
生,避免污染环境。
2.将单一树种的人工林改造成混合林,主要体现的原理是协调;确定草原合理的载畜量、不过
度放牧,主要体现的原理是自生;林业生态工程建设中既要考虑种树也要考虑居民生活问题,
主要体现的原理是整体;引进物种要考虑适应环境问题,主要体现的原理是循环,是否正确
不正确。将单一树种的人工林改造成混合林主要体现的是自生原理,确定草原合理的载畜
量、不过度放牧主要体现的是协调原理,引进物种要考虑适应环境问题主要体现的是协调原
理。
提示
提示
3.为加速恢复矿区重金属污染的环境,人们采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊
隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中关键是人工制造表土,另外可种一些农作物供
人们食用,是否正确
不正确。加速恢复矿区环境的关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的
重建,矿区环境条件恶劣,不适合种农作物,且若该地区受到重金属污染,农作物也会含重金属,
不能供人们食用。
4.农村综合发展型生态工程的原理是一样的,各地均可按相同的模式建设,是否正确
不正确。进行生态工程建设时,应考虑当地的实际条件,因地制宜。
5.生态工程的最终目的是追求经济效益最大化,是否正确
不正确。生态工程的最终目的是达到经济效益和生态效益的同步发展。
提示
提示
提示
情境探究
生态浮床是指将植物种植于浮于水面的床体上,充分利用各种生物有效进行水体修复的
技术。如图为生态浮床示意图。
学科素养 情境破
素养 科学思维——生态浮床
问题1 生态浮床具有净化水质和美化环境的作用,体现了生物多样性的什么价值
生态浮床能净化水质,体现了生物多样性的间接价值;生态浮床能美化环境,体现了生
物多样性的直接价值。
提示
问题2 生态浮床能有效治理水体富营养化的原因是什么
浮床中植物根系能吸收水中N、P等营养元素,同时与藻类竞争阳光和空间,抑制藻类
生长,从而有效治理水体富营养化。
提示
问题3 为什么浮床中的植物一般选取当地的物种
当地物种更适应当地环境,同时防止生物入侵。
提示
讲解分析
1.水体富营养化的危害
2.生态浮床的主要机理
(1)浮床植物能够与藻类竞争吸收N、P等营养元素,抑制藻类的生长和繁殖。
(2)浮床植物能够有效阻挡或与藻类竞争阳光,抑制藻类的光合作用。
典例呈现
例题 生态浮床技术是按照自然规律,运用无土栽培技术,综合采用现代农艺和生态工程措
施,在富营养化水域的水面上种植某些植物,进行水体修复的技术。生态浮床可以抑制藻类
大量繁殖,通过植物根部的吸收、吸附作用等,可除去水体中富集的N、P等元素,最终使水体
得到净化。下列相关叙述错误的是 ( )
A.浮床植物和藻类同化的能量是流经富营养水体的总能量
B.生态浮床技术的应用可使水域群落的空间结构在垂直和水平方向上复杂化
C.通过定期更新或收割植物可以有效去除水体中富集的N、P等
D.浮床植物与藻类竞争阳光以及N、P等,因而能抑制藻类大量繁殖
A
解题思路 流经富营养水体的总能量=浮床植物和藻类等生产者同化的能量+富营养化水域
中有机物中的能量,A错误;生态浮床技术的应用会改变水域群落的空间结构,使水域群落的
空间结构在垂直和水平方向上复杂化,B正确;浮床中的植物可以吸收水中含N、P的无机盐,
通过定期更新或收割植物可以有效去除水体中富集的N、P等,C正确。
