5.1 生态工程的基本原理
学习目标：1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。 2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。(重点) 3.尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。(难点)
一、关注生态工程建设
1．生态工程的含义
(1)理论基础：生态学和系统学等学科。
(2)技术手段：系统设计、调控和技术组装。
(3)操作过程：对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
(4)最终目的：促进人类社会和自然环境的和谐发展。
2．进行生态工程建设的目的
遵循自然界物质循环的规律，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．突出特点：少消耗、多效益、可持续。
4．生态经济
(1)原则：循环经济。
(2)特点：一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。
(3)手段：生态工程。
二、生态工程所遵循的基本原理
1．物质循环再生原理
(1)理论基础：物质循环。
(2)意义：可避免环境污染及其对系统的稳定和发展的影响。
(3)实例：无废弃物农业。
2．物种多样性原理
(1)理论基础：生态系统的抵抗力稳定性。
(2)意义：生物多样性程度高，可提高系统的生产力。
(3)实例
①反面：辽宁西部章古台地区的樟子松林，由于没有一条昆虫与其天敌相生相克的食物链，使得偶然滋生的松毛虫肆虐一时。
②正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。
3．协调与平衡原理
(1)理论基础：生物与环境的协调与平衡。
(2)意义：可避免系统的失衡和破坏。
4．整体性原理
(1)理论基础：社会—经济—自然复合系统。
(2)意义：统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定。
(3)实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴及收入等问题。
5．系统学和工程学原理
(1)系统的结构决定功能原理
①理论基础：分布式优于集中式和环式。
②意义：改善和优化系统的结构，从而达到功能改善的效果。
③实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘模式。
(2)系统整体性原理
①理论基础：总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”。
②意义：能够保持很高的系统生产力。
1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)生态工程是无消耗、多效益、可持续的工程体系。 ( )
(2)在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了物质循环再生原理。 ( )
(3)无废弃物农业遵循的是物种多样性原理。 ( )
(4)某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制，体现了遵循物种多样性和协调与平衡原理。 ( )
(5)整体性原理是考虑自然系统的规律，所有的人类活动必须完全以生态系统为核心。 ( )
(6)系统整体性原理是指系统各组分之间要有适当的比例关系。
( )
(7)单一人工林比天然混合林稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的物种多样性原理。 ( )
(8)我国南方地区的桑基鱼塘模式体现了系统的结构决定功能的原理。 ( )
提示：(1)× 生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
(2)√
(3)× “无废弃物农业”遵循的主要是物质循环再生原理。
(4)√
(5)× 整体性原理是指在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。
(6)√ (7)√ (8)√
2．我国南方桑基鱼塘是低洼稻田挖深做塘，塘内养鱼，塘基上种桑，用桑养蚕，蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕三丰收，大大提高了系统生产力，这种模式主要应用的生态工程遵循的原理是( )
A．系统学和工程学原理 B．整体性原理
C．物种多样性原理 D．物质循环再生原理
A [桑基鱼塘模式，就是把很多单个生产系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个高效生态系统，大大提高了系统的生产力，该模式的建立主要遵循了系统学和工程学原理。]
关注生态工程建设
背景材料
资料1：1998年夏季，长江洪水泛滥，根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。
资料2：石油农业大量使用化肥、农药、机械等，已造成资源破坏和农业环境污染，对社会的可持续发展造成很大障碍。
[思考交流]
1．阅读教材资料，回答相关问题。
(1)导致1998年长江洪水泛滥的根本原因是什么？
(2)洪灾的发生反映出传统经济发展模式存在什么问题？
(3)怎样解决长江洪水泛滥问题？
(4)什么是“石油农业”？
(5)你对“石油农业”怎样理解？
(6)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
(7)“石油农业”的生产模式应当怎样改进？
提示：(1)长江洪水泛滥的根本原因是长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减小。
(2)传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
(3)积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。
(4)“石油农业”是指大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，因对石油、煤、天然气等能源有高度的依赖性而得名。
(5)它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。
(6)对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用率，减少了资源的浪费。例如，对污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
(7)在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜、禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业生产活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。
2．传统经济与生态经济的区别是什么？
提示：(1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
(2)生态经济实现了原料—产品—原料—产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多效益、可持续的特点。
[归纳总结]
1．生态工程建设的原因分析
(1)传统农业的生产模式——石油农业
①模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生产模式。
②弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
(2)建立生态经济——循环经济
模式：实现原料产品的生产体系，实现废弃物的资源化。
(3)生态工程与传统农业的比较
比较项目
生态工程
传统农业
基本原理
生态学、工程学
工程学
调节机制
人为辅助下的自我调节
人为调控
与环境的关系
协调
破坏环境
主要能源
太阳能
化学能
生物多样性
得到保护
减少
2.生态工程概念的理解
(1)生态经济的实质：能够满足我们的需求而又不会危及子孙后代满足其需要的经济，实现“循环经济”最重要的手段之一就是生态工程。
(2)对生态工程概念的理解，应注意以下几点：
①涉及的学科知识有生态学、系统学、工程学、经济学等。
②运用到的技术手段有系统设计、调控和技术组装等。
③面临的任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
④最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。
⑤生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。
3．生态农业常见类型
(1)桑基鱼塘模式。
人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如下图所示：
(2)沼气农田立体养殖模式。
该生态系统利用农作物发展养殖业，利用废弃物实现物质的循环，保证能量的多级利用，如下图所示：
特别提醒：?1?“无废弃物农业”不同于“石油农业”；“无废弃物农业”的优点是追求物质循环利用，没有废弃物，很少对环境和资源造成破坏，但生产效率低；“石油农业”是指大量使用化肥、农药和机械的农业生产方式。虽然生产效率得到提高，但是对环境资源造成了破坏。
?2?有了生态工程也不可以先污染后治理：生态恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染后治理。
1．下列关于生态工程的叙述，不正确的是( )
A．当人类赖以生存的生态系统出现严重问题时，生态工程应运而生
B．生态工程能减少环境污染
C生态工程以牺牲环境和资源为前提，生产出更多的产品
D．生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一
C [本题考查对生态工程概念的理解。A项为生态工程产生的背景，B项为生态工程的意义，D项为生态工程的目的。]
2．从生态工程的基本原理看，“生态经济”就是( )
A．无废料生产、无生态破坏的经济发展模式
B．为了优化和重建自然生态的经济投资
C．先恢复生态环境，再发展经济的发展计划
D．为了更快发展经济的生态资源利用
A [生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化。]
生态工程所遵循的基本原理
[思考交流]
1．“西部大开发”是国家为振兴西部提出的宏观决策，在我国西北地区进行防护林建设时，没有种植适应当地环境的树种，而是大量种植了不适应当地环境的杨树。这主要是违背了什么原理？
提示：违背了协调与平衡原理。
2．我国的植树造林运动在世界上规模最大，因而人工林面积占世界首位，请你对我国的植树造林运动提出建设性意见。
提示：植树造林时，要根据物种多样性原理和协调与平衡原理，树种绝不能单一，还要根据当地的气候、土壤等条件，因地制宜地植树。
3．你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？
提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。
[归纳总结]
1．判断生态工程原理的方法
(1)如果强调充分利用废弃物，则为物质循环再生原理。
(2)如果强调生态系统稳定性，则为物种多样性原理。
(3)如果强调各成分之间关系，则为协调与平衡原理。
(4)如果强调社会、经济和自然协调统一，则为整体性原理。
(5)如果强调整体大于部分之和，则为系统整体性原理。
以上所述只是一般规律，如果遇到特殊情况，还要具体分析，一个生态工程也可能涉及多个原理。
2．整体性原理≠系统整体性原理
(1)整体性原理是指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如，林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题，如图所示：
(2)系统整体性原理属于系统学和工程学原理之一，强调整体功能大于各部分之和，即“1＋1>2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌等。系统整体性是指系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质和信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果。
1．下列有关生态工程的原理和事例的叙述中，错误的是( )
选项
有关事例
相关的生态工程原理
A
无废弃物农业
遵循物质循环再生原理
B
在人工林中增加植被的层次
遵循物种多样性原理
C
无锡太湖水体富营养化引起大面积水华
违反协调与平衡原理
D
前面造林，后面砍林
违反系统学和工程学原理
D [本题着重考查生态工程遵循的基本原理。D项中讲的是在追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，这明显是整体性原理。]
2．如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断地活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪、鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是_______________________。该系统将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，体现了生态工程的____________原理。
(2)该系统将多个生态系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，体现了生态工程中的________原理。生产的大米无公害的原因是_________________。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是_____________________________。
(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产的原因： __________________________________________。
蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的________________原理。
[解析] (1)图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，遵循的是物质循环再生原理。
(2)图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。
(3)发酵装置中的微生物主要是乳酸菌，为原核生物，无以核膜为界限的细胞核。
(4)蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，供蔬菜进行光合作用。
[答案] (1)实现物质的循环再生和能量的多级利用 物质循环再生
(2)系统的结构决定功能 减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染
(3)无以核膜为界限的细胞核(无成形的细胞核)
(4)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强 系统整体性
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 归 纳
1.生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律，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。
2．生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
3．运用生态工程可对遭到破坏的生态环境进行修复和重建。
4．生态经济主要通过实现“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废物资源化。
5．生态工程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。
1．下列关于生态工程的叙述，不正确的是( )
A．生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统
B．“退耕还林”“退耕还草”属于生态工程的内容
C．生态工程应遵循“整体、协调、循环、再生”的原则
D．实施生态工程的目的是环境保护
D [生态工程研究的对象是社会—经济—自然复合生态系统，其目的不单纯是环境保护，而是要实现社会、经济、自然的协调发展，共同进步。]
2．建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括( )
A．实现物质的分层次多级利用
B．实现能量的循环，使废物资源化
C．加强生物防治，控制有害生物的危害
D．减轻污染，提高抵抗力稳定性
B [物质可以循环，而能量是单向流动的，生态农业的设计实现了能量的多级利用。]
3．某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了( )
A．实行“循环经济”的原则
B．低消耗，多效益原则
C．遵循物种多样性和协调与平衡原理
D．建立自然—社会—经济复合系统
C [物种多样性原理和协调与平衡原理都是生态工程建设中应当遵循的。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调平衡，才能保证生态系统的稳定。]
4．下列关于生态工程的叙述，正确的是( )
A．鄱阳湖湿地生态恢复工程属于群落演替中的初生演替
B．“无废弃物农业”主要体现了物种多样性原理
C．在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需要选择符合要求的植物，这遵循了生态工程中的整体性原理
D．“四位一体”农业生态工程中，往往将蔬菜棚与猪圈连通起来提高经济效益，这遵循了生态工程中的系统学和工程学原理
D [鄱阳湖湿地生态恢复工程属于群落演替中的次生演替，A项错误；“无废弃物农业”主要体现了物质循环再生原理，B项错误；选择符合要求的植物治理被重金属污染的土壤，遵循了协调与平衡原理，C项错误；“四位一体”农业生态工程遵循系统学和工程学原理中的系统的结构决定功能原理，D项正确。]
5．回答下列与生态工程有关的问题：
(1)一般来说，生态工程的主要任务是对__________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、________等特点。
(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________、________________和物种多样性等原理。人、畜粪便用于农作物的生产主要符合________________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了________原理。
(3)“猪一沼一果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了________(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的________。
[解析] (1)生态工程是对已被破坏或受损的生态系统进行修复，与传统的工程相比，具有少消耗、多效益、可持续的特点。(2)生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、协调与平衡原理、物种多样性原理、整体性原理、系统学和工程学原理等。农作物吸收的是无机物，人、畜粪便被分解者分解，产生的无机盐用于农作物，遵循的是物质循环再生原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了物种多样性原理。(3)生态农业中的所有生物构成的是群落。生态农业实现了能量的多级利用。
[答案] (1)已被破坏的生态系统(或受损的生态系统) 可持续 (2)整体性 系统学与工程学 物质循环再生 物种多样性 (3)群落 多级利用(多途径利用)
课件63张PPT。专题5 生态工程5.1 生态工程的基本原理生态学生态环境生产方式生产力自然环境自然界物质循环经济效益可持续循环经济污染物生产原料生态工程物质循环环境污染无废弃物农业抵抗力生产力食物链某些藻类环境失衡社会—经济—自然平衡种树生活总体功能分布式优化桑基鱼塘模式关注生态工程建设生态工程所遵循的基本原理点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十四)
(建议用时：35分钟)
[基础达标练]
1．下列关于生态工程的叙述，错误的是( )
A．生态工程是生态学、工程学、系统学、经济学等学科交叉而产生的新兴学科
B．生态工程追求经济与生态的双赢
C．生态工程是无消耗、多效益的工程
D．应用了物质循环再生的原理
C [生态工程实现了物质和能量的多级利用，并不是无消耗。]
2．生态农业是一个生态上自我维持的农业生态系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列不属于生态农业生产方式的是( )
A．病虫害的生物防治
B．作物轮作、套种
C．使用化肥提高作物产量
D．秸秆等农业废弃物的资源化利用
C [使用化肥会引起水体富营养化，造成环境污染，不属于生态农业生产方式。]
3．下列不属于生态工程建设目的的是( )
A．对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善
B．防止环境污染
C．单纯追求粮食产量
D．促进人类社会和自然环境的和谐发展
C [由生态工程的概念可知，防止环境污染，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进人类社会和自然环境的和谐发展都是生态工程建设的目的。只有C项不属于生态工程建设的目的，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。]
4．在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等。以上做法依据的生态工程原理是( )
A．系统整体性原理
B．整体性原理
C．系统的结构决定功能原理
D．以上都不是
B [从题干可以看出，在生态恢复的过程中不但要考虑到生态效益，还要考虑与经济、社会的关系，应属于整体性原理。]
5．我国西北地区土地沙化和盐渍化非常严重，原因有多种，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。试分析上述事实主要违背了生态工程的什么原理( )
A．系统学和工程学原理
B．协调与平衡原理
C．物种多样性原理
D．整体性原理
B [协调与平衡原理的一个重要方面就是考虑环境承载力。]
6．俗话说：“靠山吃山，靠水吃水。”随着人口和经济的增长，靠山的人对山上的林木乱砍滥伐，靠水的人则对水中的生物乱捕滥猎，都对各自的生态系统造成了巨大的破坏。那么，在治理和恢复生态系统的过程中，我们应遵循的原理是( )
A．物质循环再生原理
B．物种多样性原理
C．整体性原理
D．协调与平衡原理
C [自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同进化而形成的一个不可分割的有机整体。人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。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，还要考虑到经济与社会等系统的影响力。只有把生态与经济结合起来，才能从根本上达到治理和恢复生态系统的目的。]
7．某草原牧区在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定的控制。这种做法体现了( )
A．实现“循环经济”的原则
B．低消耗、多效益的原则
C．遵循物种多样性和协调与平衡原理
D．建立社会—经济—自然复合系统
C [物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设应当遵循的原理。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调与平衡，只有这样才能保证生态系统的稳定。]
8．通常情况下，失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，从而造成系统的崩溃。这体现了生态工程的什么原理( )
A．系统的结构决定功能原理
B．整体性原理
C．系统整体性原理
D．协调与平衡原理
C [系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1>2”。题中所举实例体现的是生态工程的系统整体性原理。]
9．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。这说明建设生态工程时应遵循的原理是( )
A．整体性原理
B．协调与平衡原理
C．系统整体性原理
D．系统的结构决定功能原理
A [在进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力，这属于整体性原理。]
10．自开展“南京莫愁湖物理生态示范实验研究”开始，相继引种了浮水植物、沉水植物等共计10余种，在围隔区内已经形成了以沉水植物为优势的水生植物群体。试验区内营养盐的浓度得到有效控制，如试验区内氨氮和总氮仅分别为试验区外的1/13和1/5，有效地改善了水质。
(1)此项生态工程依据的生态学原理有_______、__________、____________、____________和____________。
(2)生态工程的调控机制是_________，主要利用的能源是_______________________________________________________。
(3)一些发达国家的生态工程建设主要依据生态系统的________，达到了以________为主，________为辅的程度。而在我国的生态工程建设中，________仍起着较大作用，强调按预期目标，因地制宜地调整复合生态系统的结构和功能。
(4)生态工程的主要目的在于__________________________。
[解析] 生态工程的建设一是要遵循生态学原理，另外还要注意对于人与自然和谐发展的调控。目前我国的生态工程和西方国家的生态工程建设所处的阶段不同，因而追求的目标也不尽相同，但总之都是为了使生物和环境之间变得高度和谐。
[答案] (1)物质循环再生原理 协调与平衡原理 整体性原理 系统学和工程学原理 物种多样性原理
(2)人为辅助下的自我调节 太阳能
(3)自我调节理论 回归自然 人为调控 人为调控
(4)建造和调控人工生态系统，使生物与环境之间变得高度和谐
[能力提升练]
11．下图表示一种“甘薯＋奶牛＋沼气＋花木＋龙虾＋食用菌”的生态农业模式，下列有关描述正确的是( )
A．图中可以组成的食物链是甘薯→奶牛→牛粪
B．该生态系统的设计遵循了物质循环再生原理、物种多样性原理等生态学原理
C．图中只有生产者、消费者和分解者三种成分
D．青贮的目的是通过微生物有氧呼吸，分解甘薯藤中的有机物，有利于奶牛的消化吸收
B [食物链是由生产者和消费者组成的，即甘薯→奶牛。生态学原理很多，该生态系统的特点是物质循环利用，即主要利用了物质循环再生原理和物种多样性原理。图中具有生态系统的四种成分：甘薯、花木等属于生产者，沼气池中的微生物、食用菌、底泥中的腐生微生物等都属于分解者，奶牛属于消费者，沼渣属于非生物的物质和能量。甘薯藤青贮就是通过微生物的发酵(无氧呼吸)，将甘薯藤中不容易被奶牛消化吸收的有机物分解为较易吸收的有机物，提高物质和能量的利用率。]
12．下图为我国长江三角洲、珠江三角洲一带的桑基鱼塘模式图，该模式把很多单个生态系统通过优化组合，有机地整合在一起，成为一个新的高效生态系统，大大提高了系统的生产力。这种模式所依赖的主要原理是 ( )
A．整体性原理
B．协调与平衡原理
C．系统的结构决定功能原理
D．物种多样性原理
C [桑基鱼塘模式中各系统内部都有产品产出，系统间通过中间产品和废弃物的相互交换而衔接，从而形成一个完整、闭合的生态工程网络，使资源达到最佳配置，废弃物得到有效利用，环境污染降到最低水平。这种模式所依赖的原理是生态系统的结构决定功能原理。]
13．一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里建了一个小型农业生态系统。如图是该家庭生态工程的模式图，请据图分析回答下列问题：
(1)从图中可知，人类生活中所需的能源来自太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，突出的优点是_______________
_____________________________________________________。
(2)该家庭生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是
_____________________________________________________。
(3)生态工程建设的目的就是遵循自然界________的规律，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。与传统的工程相比较，生态工程是一类________________的工程体系。
(4)生态工程所遵循的基本原理是__________、____________、协调与平衡原理、______________以及系统学和工程学原理。
[解析] (1)太阳能、沼气等新能源的利用与利用煤炭相比，突出的优点是减少了环境污染。(2)该家庭生态工程充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用。(3)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，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。与传统的工程相比较，其优点是少消耗、多效益、可持续。(4)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理以及系统学和工程学原理。
[答案] (1)减少了污染
(2)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用
(3)物质循环 少消耗、多效益、可持续
(4)物质循环再生原理 物种多样性原理 整体性原理
14．下图是对有机废弃物进行处理的一种方案，请回答问题：
(1)施用有机肥料有利于提高农作物的产量，其原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的________________使农作物的光合作用强度得到提高。
(2)从资源化、无害化角度分析，途径②③优于④的原因是
__________________________________________________。
(3)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有______________能力。
(4)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发__________________基因突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
(5)能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分？______________。应在______________的土壤中寻找能降解塑料的微生物，从含有多种微生物的土壤中分离出这类微生物，需使用________培养基。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如根瘤菌)中，则土壤中的塑料有望得到较快降解，该技术的核心是构建基因表达载体，此过程使用到的酶有
_____________________________________________________。
[解析] (1)施用的有机肥料被土壤中的微生物通过细胞呼吸分解生成CO2和无机盐，CO2和无机盐都可以提高农作物的光合作用强度，有利于提高农作物的产量。
(2)对有机废弃物进行②③的处理，既实现了物质和能量的多级利用，又减少了④处理过程中产生的污染问题。
(3)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有自我调节(自我净化)的能力。
(4)正常细胞在致癌因子的作用下，原癌基因和抑癌基因发生突变，使正常细胞变成不受机体控制的癌细胞。焚烧塑料垃圾所产生的二英属于化学致癌因子。
(5)能分解塑料的微生物属于生态系统成分中的分解者，将其体内控制分解塑料的基因分离出来，再利用基因工程技术导入某些土壤微生物体内，可得到能大量降解塑料的微生物，从而消除塑料带来的污染。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。
[答案] (1)CO2和无机盐
(2)通过多层分级利用有机废弃物的物质，既充分利用了有机物中的能量，又减少了环境污染
(3)自我调节(自我净化)
(4)原癌基因和抑癌
(5)分解者 富含塑料垃圾 选择 限制性核酸内切酶、DNA连接酶
15．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。如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________________，该人工生态系统最基本的生物成分是________________。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量______；其能量利用率高的原因是这一生态系统在营养结构上具有________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过________的作用，形成了________，才能被植物利用。
(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的______
_____________________________________________________。
(5)该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明：
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
[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系统的结构决定功能的原理。在一个生态系统中最基本的生物成分是生产者和分解者。(2)从图中可以看出桑基鱼塘、蔗基鱼塘模式能有效地利用代谢废物，提高了能量利用率，使更多的能量流向对人类最有益的部分。食物链越长，消耗的能量越多，所以缩短食物链可以提高能量利用率。(3)蚕粪、蔗叶所含的有机物不能被植物直接利用，必须通过分解者将其分解成无机物才能被植物吸收和利用。(4)首先明确生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，故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)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)。
[答案] (1)系统的结构决定功能原理 生产者、分解者 (2)流向对人类最有益的部分 食物链短，能量多级利用 (3)分解者 无机物 (4)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)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、信息的转换和流通顺利完成，并实现了总体功能大于各部分之和的效果
