5．2 生态工程的实例和发展前景
1．举例说出生态工程的实例。(重点) 2.说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。(重、难点) 3．尝试设计简单的生态工程。(难点)
一、生态工程的实例(阅读教材P116～P124)
1．农村综合发展型生态工程
(1)问题：农村人口多，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：北京窦店村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。
2．小流域综合治理生态工程
(1)问题：河流各级支流的集水区域，水土流失严重。
(2)对策
①生态工程原理：整体性原理、协调与平衡原理以及工程学等原理。
②措施：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。
(3)案例：我国甘肃陇南地区“九子登科”治理模式。
3．大区域生态系统恢复工程
(1)问题及原因
①问题：土地荒漠化严重。
②原因：过度樵采(32%)，过度放牧(30%)，盲目开垦(27%)，不合理利用水资源(9.6%)，其他(1.4%)。
(2)对策：森林或草原植被的恢复、水土保持等。
(3)案例：“三北防护林”生态工程。
4．湿地生态恢复工程
(1)湿地作用：湿地是地球上独特的生态系统，是水域和陆地的自然过渡形态。具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和多种动、植物提供栖息地，为人们提供休闲娱乐的环境等功能。
(2)问题：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。
(3)对策
①采用工程和生物措施相结合的方法，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：鄱阳湖的生态恢复工程。
5．矿区废弃地的生态恢复工程
(1)问题：土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。
(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：我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
6．城市环境生态工程
(1)问题：固体废弃物污染、大气污染、噪声污染等方面。
(2)对策：用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。
①在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等。
②推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出。
③采用各种手段治理污染，进行废弃物的资源化利用。
④加强监管。
(3)案例：张家港、大连、厦门等国家环境保护模范城市。
二、生态工程发展的前景(阅读教材P124～P126)
1．“生物圈2号”生态工程的实验及启示
设计目的
制造一个人工模拟的生命支持系统，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
失败原因
温度失调；“大气和海洋”比例与地球相差甚远，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
启示
使人们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了人们对自然规律的认识。尽管科学技术已经很发达了，但人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统
2.对我国生态工程发展前景的分析与展望
(1)生态工程特点
①重视对生态环境的保护；
②注重与经济、社会效益的结合。
(2)存在问题
①难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。
②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，缺乏理论性指导等。
3．我国政府十分重视生态工程建设：以生态工程为技术支撑的“中国生态农业”，其试点县和乡(村、农场)已有2 000多个。
连一连
判一判
(1)农村综合发展型生态工程中，沼气工程具有重要地位。(√)
(2)北京窦店村以沼气工程为中心的生态工程属于城市环境生态工程。(×)
(3)我国的生态工程应该以经济效益为主要目标。(×)
(4)在生态工程建设中，只能遵循污染、破坏后，再治理的发展思路。(×)
主题 生态工程的实例与建设
结合下面两种生态农业模式，探究以下问题。
1．鸡—猪—鱼立体养殖模式：一亩鱼池配6～8头猪，100～120只鸡，鱼池中各种鱼的比例大致为花白鲢占20%，草鱼占40%，鲤鱼、鳙鱼占40%，每亩投放鱼苗4 500尾。每天从鸡舍中收集新鲜的鸡粪晒干，经初步发酵后混入一定量饲料喂猪，猪粪喂鱼。
(1)在模式中，必须注意某种鱼的投入数量，不宜超过该鱼在生态系统中的环境容纳量。鱼塘中不同鱼类生活在不同水层，体现了生物群落在垂直结构上具有分层的现象。
(2)如图表示某池塘中鲢鱼平均尾重变化情况，由曲线可知，生物体的生长呈“S”型曲线，根据图示结果，最佳捕捞时间是在投放后的8个月左右。
2．“四位一体”生态模式：以太阳能为动力，以沼气为纽带，将日光温室、沼气池、蔬菜种植和温室养猪相结合的一种新的农业生产模式。
(1)该模式中，光能输入生态系统的途径是生产者的光合作用。
(2)建立以沼气为中心的“四位一体”生态工程主要遵循的生态工程原理是物质循环再生原理。
3．小流域的综合治理，“综合”表现在它改变以前的单纯造林和减水、减沙等工程，同时考虑了生态效益和经济效益。
4．导致我国北方沙尘暴日益严重的原因有：(1)降水稀少导致表层土壤干燥、疏松；(2)人类的毁林毁草开荒、过度放牧等破坏活动导致植被破坏、土地荒漠化严重；(3)城市建设中工地裸露导致扬沙浮尘。
生态工程实例中运用的原理及注意的问题
类型
主要原理
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
①核心：沼气工程为中心；
②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
①“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益；
②不同气候带、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
物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理
“三北”防护林工程建设中应注意的问题：①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；
②考虑树种多样性，保护防护林体系的稳定性；
③不同地区应根据当地情况采取不同策略
湿地生态恢复工程
协调与平衡原理、整体性原理
①主要措施：退耕还湖；
②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
①种植耐旱的灌木、草和树；
②合理确定载牧量；
③改良表土
城市环境生态工程
协调与平衡原理、整体性原理等
①大气污染解决措施：禁止使用有铅汽油；
②水污染解决措施：减少或禁止污水排放，进行污水净化
1．下列实例与主要体现的生态工程基本原理，匹配最恰当的是( )
A．中国传统农业——物种多样性原理
B．在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁——物质循环再生原理
C．太湖中水葫芦泛滥——协调与平衡原理
D．水乡的桑基鱼塘——整体性原理
解析：选C。中国传统农业主要体现了物质循环再生原理，A项错误；在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁，主要体现了物种多样性原理，B项错误；太湖中水葫芦泛滥主要体现了协调与平衡原理，C项正确；水乡的桑基鱼塘主要体现了系统学和工程学原理，D项错误。
2．(2018·温州高二检测)设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法错误的是( )
A．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
B．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用
C．将蛆蛹粪便还田，运用了能量循环利用原理
D．该生态工程的运转离不开人的管理
解析：选C。用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，残渣来培育食用菌和蛆蛹实现了废弃物的资源化，实现了物质的多级循环利用；生态工程的正常运转离不开人的管理；将蛆蛹粪便还田，运用了物质循环再生原理，但是能量是不能循环利用的。
关于生态农业的设计方法
在建立不同的生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应该因地制宜，主要从空间、时间和食物链等方面去考虑，下面从空间方面做简单介绍：
(1)平面空间：在一定区域内，确定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，即农业区域规划或农业规划布局。
(2)垂直空间：利用生物学原理，将不同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，可以微观地解决一个比较小的范围内的生态组合。
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
农村综合发展型生态工程所遵循的原理主要是物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。
小流域综合治理生态工程所遵循的主要原理是协调与平衡原理、整体性原理等。
大区域生态系统恢复工程所遵循的主要原理是物种多样性原理、整体性原理和协调与平衡原理。
湿地生态恢复工程所遵循的原理主要是物种多样性原理、协调与平衡原理及整体性原理等。
矿区废弃地的生态恢复工程所遵循的原理主要是协调与平衡原理、整体性原理及系统学和工程学原理。
城市环境生态工程所遵循的主要原理是协调与平衡原理、整体性原理等。
[随堂检测]
1．下列关于小流域综合治理生态工程的叙述，错误的一项是( )
A．该工程的主要目的是治理小流域的水土流失问题
B．该生态工程运用了整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理以及工程学原理
C．该生态工程针对不同的地形采取不同的措施
D．该生态工程做到了经济效益与生态效益相统一
解析：选B。小流域治理模式是我国农民和技术人员的创举，它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等原理，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。
2．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，不正确的是( )
A．该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C．对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效
D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
解析：选C。对湿地的恢复不是简单地退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题等。
3．下图为生态养猪模式，从图中可知该生态工程属于( )
A．湿地生态恢复的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
解析：选B。题图中的凤眼莲和绿萍有净化污水的作用，而且处理过的水进行了循环利用，因此该生态工程属于节水和废水处理与应用的生态工程。
4．“生物圈2号”的失败给人类带来了深刻的经验教训，下列说法错误的是( )
A．认识到与自然和谐共处的重要性
B．自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝
C．随着人类科技的发展进步，人类已经可以完全模拟出自然生态系统
D．人类目前还没有能力去完全模拟出自然生态系统
解析：选C。“生物圈2号”生态工程的失败，使人们认识到与自然和谐共处的重要性，自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。迄今为止，人们仍然没有能力去完全模拟出自然生态系统。
5．下列观点不符合农业生态工程设计思路的是( )
A．循环利用农业有机废弃物
B．调整产业结构，开展多种经营
C．保持生态系统内的生态平衡
D．以高能耗获得农业的高产量
解析：选D。在设计生态工程时，要充分利用自然界的物质和能量资源，保持生态系统内的生态平衡，考虑经济、社会和生态的综合效益，如果通过高能耗获得农业的高产量，可能会造成资源浪费、环境污染。
6．如图为窦店村综合发展型生态工程示意图，请据图回答下列问题：
(1)该工程主要运用了哪些生态工程的基本原理？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)蓝绿萍的代谢类型是________________，在生态系统中的地位是 ________________。
解析：窦店村综合发展型生态工程是以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程，农、林、牧、副、渔各业全面发展，促进了农村的可持续发展，达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”的缺乏问题，提高了土地产出水平。
答案：(1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
(2)以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各业全面发展，增加了就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展
(3)自养需氧型 生产者
[课时作业]
一、选择题
1．下列关于生态工程建设的叙述，正确的是( )
A．窦店村综合发展型生态工程是一个样板，各地可以照搬
B．在进行生态工程建设时，应根据实际，因地制宜
C．不同的生态工程体现的原理完全相同
D．生态工程建设的目的只在于恢复生态
解析：选B。进行生态工程建设时，应根据实际，因地制宜，不能生搬硬套。不同的生态工程体现的原理也有差异。生态工程建设的目的是实现生态效益和经济效益的同步发展。
2．矿区废弃地的生态恢复工程的关键是( )
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：选C。矿区废弃地往往因为矿藏开采造成土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏，所以植被恢复和土壤微生物群落的重建是矿区废弃地生态恢复工程的关键。
3．下列关于我国生态工程与西方国家生态工程的比较，正确的是( )
①西方国家的生态工程以治理环境污染和恢复破坏的生态系统为主要目标，我国的生态工程则以经济和社会效益为主要目标 ②西方国家的生态工程应用范围比我国小 ③我国的生态工程难以设计出标准化、易操作的生态工程样板
A．①②③ B．②
C．③ D．②③
解析：选A。发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，西方国家的生态工程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进行生态恢复。我国的生态工程走有中国特色的道路，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。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。不过，目前我国的生态工程还有一些不足之处，如缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板等。
4．农村综合发展型生态工程的优点包括( )
①能量的多级利用 ②物质多级循环利用 ③废物资源化 ④生物相互依存，体现了整体性 ⑤做到了生态、经济和社会效益相结合
A．①② B．①②③
C．①②③④⑤ D．①②④⑤
解析：选C。农村综合发展型生态工程采用物质循环再生原理、整体性原理等，在资源有限的条件下，实现废物资源化，从而有较多产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
5．下图表示某人工设计的生态系统，下列叙述不正确的是( )
A．该生态系统经过能量多级利用，提高了系统总能量利用率
B．该生态系统实现了物质和能量循环利用
C．合理使用农家肥可提高流经该生态系统的总能量
D．该生态系统遵循了物质循环再生的原理，但各营养级之间的能量传递效率并未提高
解析：选B。生态系统中的能量是单向流动，逐级递减的。
6．下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是( )
A．城市规划，分区建设工业区、居住区、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．采用浮床生态工艺法等措施治理环境污染
D．用法律手段严禁汽车上路以及造纸厂、酒厂生产，以切断污染的源头
解析：选D。在城市生态工程建设中，一方面应用生态学原理规划建设城市，分区建设工业区、居住区、生态绿地等，达到城市结构合理、功能协调的目的；另一方面，大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，防止环境污染；治理水污染可采用浮床生态工艺法等措施。但城市发展建设不能因怕污染而放弃发展。
7．甘肃某一山区由于开采露天小铁矿等活动，使自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上( )
A．回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统
B．撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复
C．回填土壤，栽培多种当地经济农作物，发展农业生产
D．回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林
解析：选D。正确解答本题首先应明确题干中提供的信息：①原有的自然生态系统完全被破坏；②尽快恢复原状的最佳措施是回填土壤，为栽种植物提供生存条件。然后再由选项并结合生态工程的物种多样性和协调与平衡原理作答。回填土壤是为栽种植物提供生存条件，栽种多种植物是遵循了物种多样性的原理，栽种当地原有植物是遵循了协调与平衡的原理，实行封山育林，是为了避免人类活动的干扰。
8．如图显示了经济发展与环境质量之间的关系，根据这种关系，发展中国家应认识到( )
A．环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略
B．后工业化阶段环境问题会自行解决
C．保护至关重要，必须杜绝兴建排污的工业
D．可以采取措施减少或避免生产过程中的环境污染问题
解析：选D。吸取西方发达国家发展过程中的一些经验教训，发展中国家就应少走弯路，避免出现“先污染，后治理”的现象，应提前采取相应措施，对必须建设的污染企业进行污物处理。
9．“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是( )
①温度失调 ②CO2含量增高 ③O2含量减少
④生物群落不全
A．①② B．②③
C．①②③ D．①②③④
解析：选C。“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是温度失调；“大气和海洋”比例与地球相差甚远，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，C项正确。
10．在农业生产中尽量不施用农药，其目的是( )
A．减少水土流失 B．减少土壤肥力
C．减少环境污染 D．减少生物多样性
解析：选C。农药的使用在消灭农业害虫的同时，也会污染水、空气和土壤等无机环境。
二、非选择题
11．下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图，请据图回答下列问题：
(1)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益，要通过基因工程培养抗病甘蔗，可通过________________技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培育成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用________________技术。
(2)为大量繁殖良种猪，可采用胚胎移植技术。该技术首先要对供体和受体母猪进行________处理，然后给供体母猪注射________，做超数排卵处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，然后培养到________期，与经过________处理的良种猪精子进行体外受精，将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。胚胎移植的实质是____________________________。
答案：(1)植物组织培养 DNA分子杂交
(2)同期发情 促性腺激素 MⅡ中 获能 早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移
12．研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答下列问题：
(1)构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时所依据的生态学原理是____________________，该生态系统最大的优点是_____________________________。
(2)该生态系统充分体现了生态工程基本原理中的_____________________________。
(3)该生态系统的“基石”是________________，若要生产3 kg鸡肉最少需要水稻和大豆共________kg。
(4)沼气池中有产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是_____________________。
(5)若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？
________________________________________________________________________。
解析：(1)构建生态农业所依据的生态学原理是物质循环和能量流动，构建农业生态系统的目的是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染。(2)以沼气为中心的生态工程体现了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。(3)生态系统中生产者是基础，当能量以最高效率沿最短食物链传递时，需生产者最少，故生产3 kg鸡肉需要水稻和大豆最少为3÷20%＝15 kg。(4)沼气池中微生物的作用是完成有机物的分解，产生沼气。(5)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。
答案：(1)生态系统的能量流动和物质循环 提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或答实现物质和能量的多级利用，减轻环境污染)
(2)物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理
(3)水稻和大豆 15
(4)分解有机物，产生沼气
(5)引入害虫天敌防治、激素防治、转基因培育抗害虫农作物等
13．为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。
(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在_______________________________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。
(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的________原理。
解析：(1)t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的分解者分解成无机物，使土壤条件得到改善。改造的废弃采石场中的土壤中存在一些种子或其他繁殖体，所以在群落演替过程中植物物种数会增加。t1→t3，由于人工林中的植物物种数增加，所以人工林的自我调节能力逐渐增强，导致人工林的抵抗力稳定性也逐渐增加。在一个群落中，植物之间因光照、土壤中的水分和无机盐等因素而具有竞争关系。(2)生态工程的整体性原理是指进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
答案：(1)分解者 种子或繁殖体 增强 竞争
(2)整体性
14．(2018·东营高二质检)如图为典型的农作物秸秆利用生态系统，请据图回答下列问题：
(1)流经此生态系统的总能量是__________________，此生态系统比自然生态系统优越的一个最大的特点是____________________________________________________________。
(2)菌床和排泄物的杂屑最终回田，这主要体现了生态工程的________________原理，土壤中的有机物不能被植物直接吸收，必须经过微生物的分解产生________，从而提高农作物的光合作用效率，最终提高农作物的产量。
(3)从图中分析，此生态系统的分解者是_________________________________。
(4)某人分析此图发现秸秆共进行了三级的分级利用，为能更加充分地利用秸秆中的能量，他认为级数应该越多越好，你是否赞成他的观点？____________，为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据图示分析可知，流经该农业生态系统的总能量是农作物固定的全部太阳能。与自然生态系统相比，该生态系统最大的特点是实现了能量的分层分级利用，使农作物秸秆、动物粪便、分解者中的能量得到充分利用。(2)菌床杂屑和动物排泄物杂屑回田体现了物质循环再生原理，土壤中的有机物须经微生物的分解作用形成无机物，才能被农作物利用，其中CO2的增加提高了光合作用的效率。(3)该生态系统中的分解者是食用菌和蚯蚓。(4)由图示可看出，农作物秸秆进行了三级利用，秸秆中能量得到了充分利用，但是秸秆中的能量是有限的，并不是利用级数越多越好。
答案：(1)农作物固定的太阳能的总量 能量的分层分级利用
(2)物质循环再生 CO2
(3)食用菌和蚯蚓
(4)不赞成 因为秸秆中所含的能量有限
15．现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。请回答下列问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了____________(填“生态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的____________能。
解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。
答案：(1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳
[随堂检测]
1．下列关于小流域综合治理生态工程的叙述，错误的一项是( )
A．该工程的主要目的是治理小流域的水土流失问题
B．该生态工程运用了整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理以及工程学原理
C．该生态工程针对不同的地形采取不同的措施
D．该生态工程做到了经济效益与生态效益相统一
解析：选B。小流域治理模式是我国农民和技术人员的创举，它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等原理，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。
2．下列关于湿地生态恢复工程的叙述，不正确的是( )
A．该工程采用工程和生物措施相结合的方法
B．要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰
C．对湿地的恢复，只注意退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效
D．湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能
解析：选C。对湿地的恢复不是简单地退耕还湿地或建立自然保护区就能奏效的，在很大程度上还取决于湿地上、中游的水土保持情况，以及如何解决迁出农民的生计问题等。
3．下图为生态养猪模式，从图中可知该生态工程属于( )
A．湿地生态恢复的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
解析：选B。题图中的凤眼莲和绿萍有净化污水的作用，而且处理过的水进行了循环利用，因此该生态工程属于节水和废水处理与应用的生态工程。
4．“生物圈2号”的失败给人类带来了深刻的经验教训，下列说法错误的是( )
A．认识到与自然和谐共处的重要性
B．自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝
C．随着人类科技的发展进步，人类已经可以完全模拟出自然生态系统
D．人类目前还没有能力去完全模拟出自然生态系统
解析：选C。“生物圈2号”生态工程的失败，使人们认识到与自然和谐共处的重要性，自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。迄今为止，人们仍然没有能力去完全模拟出自然生态系统。
5．下列观点不符合农业生态工程设计思路的是( )
A．循环利用农业有机废弃物
B．调整产业结构，开展多种经营
C．保持生态系统内的生态平衡
D．以高能耗获得农业的高产量
解析：选D。在设计生态工程时，要充分利用自然界的物质和能量资源，保持生态系统内的生态平衡，考虑经济、社会和生态的综合效益，如果通过高能耗获得农业的高产量，可能会造成资源浪费、环境污染。
6．如图为窦店村综合发展型生态工程示意图，请据图回答下列问题：
(1)该工程主要运用了哪些生态工程的基本原理？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)这一生态系统的结构和功能有哪些特点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)蓝绿萍的代谢类型是________________，在生态系统中的地位是 ________________。
解析：窦店村综合发展型生态工程是以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程，农、林、牧、副、渔各业全面发展，促进了农村的可持续发展，达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”的缺乏问题，提高了土地产出水平。
答案：(1)物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
(2)以沼气工程为核心，农、林、牧、副、渔各业全面发展，增加了就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展
(3)自养需氧型 生产者
[课时作业]
一、选择题
1．下列关于生态工程建设的叙述，正确的是( )
A．窦店村综合发展型生态工程是一个样板，各地可以照搬
B．在进行生态工程建设时，应根据实际，因地制宜
C．不同的生态工程体现的原理完全相同
D．生态工程建设的目的只在于恢复生态
解析：选B。进行生态工程建设时，应根据实际，因地制宜，不能生搬硬套。不同的生态工程体现的原理也有差异。生态工程建设的目的是实现生态效益和经济效益的同步发展。
2．矿区废弃地的生态恢复工程的关键是( )
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：选C。矿区废弃地往往因为矿藏开采造成土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏，所以植被恢复和土壤微生物群落的重建是矿区废弃地生态恢复工程的关键。
3．下列关于我国生态工程与西方国家生态工程的比较，正确的是( )
①西方国家的生态工程以治理环境污染和恢复破坏的生态系统为主要目标，我国的生态工程则以经济和社会效益为主要目标 ②西方国家的生态工程应用范围比我国小 ③我国的生态工程难以设计出标准化、易操作的生态工程样板
A．①②③ B．②
C．③ D．②③
解析：选A。发达国家与我国的生态工程建设强调的重点有所不同，西方国家的生态工程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进行生态恢复。我国的生态工程走有中国特色的道路，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。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。不过，目前我国的生态工程还有一些不足之处，如缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板等。
4．农村综合发展型生态工程的优点包括( )
①能量的多级利用 ②物质多级循环利用 ③废物资源化 ④生物相互依存，体现了整体性 ⑤做到了生态、经济和社会效益相结合
A．①② B．①②③
C．①②③④⑤ D．①②④⑤
解析：选C。农村综合发展型生态工程采用物质循环再生原理、整体性原理等，在资源有限的条件下，实现废物资源化，从而有较多产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
5．下图表示某人工设计的生态系统，下列叙述不正确的是( )
A．该生态系统经过能量多级利用，提高了系统总能量利用率
B．该生态系统实现了物质和能量循环利用
C．合理使用农家肥可提高流经该生态系统的总能量
D．该生态系统遵循了物质循环再生的原理，但各营养级之间的能量传递效率并未提高
解析：选B。生态系统中的能量是单向流动，逐级递减的。
6．下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是( )
A．城市规划，分区建设工业区、居住区、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．采用浮床生态工艺法等措施治理环境污染
D．用法律手段严禁汽车上路以及造纸厂、酒厂生产，以切断污染的源头
解析：选D。在城市生态工程建设中，一方面应用生态学原理规划建设城市，分区建设工业区、居住区、生态绿地等，达到城市结构合理、功能协调的目的；另一方面，大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，防止环境污染；治理水污染可采用浮床生态工艺法等措施。但城市发展建设不能因怕污染而放弃发展。
7．甘肃某一山区由于开采露天小铁矿等活动，使自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上( )
A．回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统
B．撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复
C．回填土壤，栽培多种当地经济农作物，发展农业生产
D．回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林
解析：选D。正确解答本题首先应明确题干中提供的信息：①原有的自然生态系统完全被破坏；②尽快恢复原状的最佳措施是回填土壤，为栽种植物提供生存条件。然后再由选项并结合生态工程的物种多样性和协调与平衡原理作答。回填土壤是为栽种植物提供生存条件，栽种多种植物是遵循了物种多样性的原理，栽种当地原有植物是遵循了协调与平衡的原理，实行封山育林，是为了避免人类活动的干扰。
8．如图显示了经济发展与环境质量之间的关系，根据这种关系，发展中国家应认识到( )
A．环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略
B．后工业化阶段环境问题会自行解决
C．保护至关重要，必须杜绝兴建排污的工业
D．可以采取措施减少或避免生产过程中的环境污染问题
解析：选D。吸取西方发达国家发展过程中的一些经验教训，发展中国家就应少走弯路，避免出现“先污染，后治理”的现象，应提前采取相应措施，对必须建设的污染企业进行污物处理。
9．“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是( )
①温度失调 ②CO2含量增高 ③O2含量减少
④生物群落不全
A．①② B．②③
C．①②③ D．①②③④
解析：选C。“生物圈2号”实验失败的直接原因主要是温度失调；“大气和海洋”比例与地球相差甚远，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，C项正确。
10．在农业生产中尽量不施用农药，其目的是( )
A．减少水土流失 B．减少土壤肥力
C．减少环境污染 D．减少生物多样性
解析：选C。农药的使用在消灭农业害虫的同时，也会污染水、空气和土壤等无机环境。
二、非选择题
11．下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图，请据图回答下列问题：
(1)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益，要通过基因工程培养抗病甘蔗，可通过________________技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培育成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因，可采用________________技术。
(2)为大量繁殖良种猪，可采用胚胎移植技术。该技术首先要对供体和受体母猪进行________处理，然后给供体母猪注射________，做超数排卵处理，以获得更多的良种猪卵母细胞，然后培养到________期，与经过________处理的良种猪精子进行体外受精，将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。胚胎移植的实质是____________________________。
答案：(1)植物组织培养 DNA分子杂交
(2)同期发情 促性腺激素 MⅡ中 获能 早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移
12．研究性学习小组参观某市市郊建立的以沼气为中心，以保护生态环境为目标的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时绘出了如下模式图，请分析回答下列问题：
(1)构建以沼气为中心的“猪—沼—鱼—肥—果蔬”生态模式时所依据的生态学原理是____________________，该生态系统最大的优点是_____________________________。
(2)该生态系统充分体现了生态工程基本原理中的_____________________________。
(3)该生态系统的“基石”是________________，若要生产3 kg鸡肉最少需要水稻和大豆共________kg。
(4)沼气池中有产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是_____________________。
(5)若农田内有害虫发生，采用何种措施既能保护环境又能有效防治害虫？
________________________________________________________________________。
解析：(1)构建生态农业所依据的生态学原理是物质循环和能量流动，构建农业生态系统的目的是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染。(2)以沼气为中心的生态工程体现了物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理。(3)生态系统中生产者是基础，当能量以最高效率沿最短食物链传递时，需生产者最少，故生产3 kg鸡肉需要水稻和大豆最少为3÷20%＝15 kg。(4)沼气池中微生物的作用是完成有机物的分解，产生沼气。(5)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。
答案：(1)生态系统的能量流动和物质循环 提高物质和能量利用率，减轻环境污染(或答实现物质和能量的多级利用，减轻环境污染)
(2)物质循环再生原理、整体性原理和物种多样性原理
(3)水稻和大豆 15
(4)分解有机物，产生沼气
(5)引入害虫天敌防治、激素防治、转基因培育抗害虫农作物等
13．为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。
(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在_______________________________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。
(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的________原理。
解析：(1)t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的分解者分解成无机物，使土壤条件得到改善。改造的废弃采石场中的土壤中存在一些种子或其他繁殖体，所以在群落演替过程中植物物种数会增加。t1→t3，由于人工林中的植物物种数增加，所以人工林的自我调节能力逐渐增强，导致人工林的抵抗力稳定性也逐渐增加。在一个群落中，植物之间因光照、土壤中的水分和无机盐等因素而具有竞争关系。(2)生态工程的整体性原理是指进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
答案：(1)分解者 种子或繁殖体 增强 竞争
(2)整体性
14．(2018·东营高二质检)如图为典型的农作物秸秆利用生态系统，请据图回答下列问题：
(1)流经此生态系统的总能量是__________________，此生态系统比自然生态系统优越的一个最大的特点是____________________________________________________________。
(2)菌床和排泄物的杂屑最终回田，这主要体现了生态工程的________________原理，土壤中的有机物不能被植物直接吸收，必须经过微生物的分解产生________，从而提高农作物的光合作用效率，最终提高农作物的产量。
(3)从图中分析，此生态系统的分解者是_________________________________。
(4)某人分析此图发现秸秆共进行了三级的分级利用，为能更加充分地利用秸秆中的能量，他认为级数应该越多越好，你是否赞成他的观点？____________，为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据图示分析可知，流经该农业生态系统的总能量是农作物固定的全部太阳能。与自然生态系统相比，该生态系统最大的特点是实现了能量的分层分级利用，使农作物秸秆、动物粪便、分解者中的能量得到充分利用。(2)菌床杂屑和动物排泄物杂屑回田体现了物质循环再生原理，土壤中的有机物须经微生物的分解作用形成无机物，才能被农作物利用，其中CO2的增加提高了光合作用的效率。(3)该生态系统中的分解者是食用菌和蚯蚓。(4)由图示可看出，农作物秸秆进行了三级利用，秸秆中能量得到了充分利用，但是秸秆中的能量是有限的，并不是利用级数越多越好。
答案：(1)农作物固定的太阳能的总量 能量的分层分级利用
(2)物质循环再生 CO2
(3)食用菌和蚯蚓
(4)不赞成 因为秸秆中所含的能量有限
15．现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。请回答下列问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了____________(填“生态系统”“群落”或“种群”)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的____________能。
解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。
答案：(1)无氧和有氧(或细胞) (2)群落 一 生产者 太阳
课件30张PPT。专题5 生态工程专题5 生态工程多级循环沼气工程利用水土流失保土蓄水九子登科荒漠化水土保持调节区域气候排水和围垦工程和生物自然演替生态系统城市生态分区资源化人工生态工程太阳能温度大气和海洋CO2O2人自然自然生态系统生态环境标准化高科技含量中国生态农业环境容纳量分层S生产者的光合作用物质循环再生原理生态效益经济效益植被破坏土地荒漠化严重
