幻灯片 1第四章 生态工程
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幻灯片 2一、生态工程及其原理
1.生态工程的概念
物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则
生物种群、生物群落、生态系统或地域性生态空间
提供合理利用自然资源、减少环境污染、有效促进经济发展和加强环境保护的途径
促进物质的分层多级利用
在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展
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幻灯片 32.生态工程的原理
(1)物种共生原理：
主要包括______、______等多种关系，构成了生态系统的_____
_____和_______机制。
(2)生态位原理：
①实例：林冠层与林下层的鸟类占据不同的______，摄取不同
的_____。
②意义：可以构建一个具有________、________的稳定而高效
的生态系统。
共生
竞争
自我
调节
反馈
空间
食物
多层次
多种群
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幻灯片 4(3)物种多样性原理：
①内容：生物多样性______，生态系统就_______。
②意义：可实现对_____充分利用并_______系统的稳定性。
(4)食物链原理：
食物链是实现生态系统中_________、_________和__________
的基础，也是___________设计的重要因素。
越高
越稳定
资源
增加
物质循环
能量流动
信息传递
生态工程
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幻灯片 5二、生态工程的实例
1.治污生态工程
(1)内容：固体、液体及___________的处理，________的研制
与试用，__________的生态治理，塑料的再生利用等。
(2)实例：“人工湿地”生态工程是利用_____________的人为
建设的生态工程。
有机废弃物
生物肥料
湖区污染
湿地净化污水
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幻灯片 62.生态恢复工程
(1)概念：对受到不同程度干扰或破坏的生态系统的_________
___________。
(2)首要步骤(第一步)：__________。
(3)实例：①矿山废弃地生态恢复工程：在植被恢复过程中，要
注意选择___________________的树种，优先选择固氮树种，尽
量选择适应强的乡土树种和先锋树种。
生长快、抗逆性强
保护、
修复和改善
恢复植被
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幻灯片 7②林业生态建设：
a.目标：维护环境与发展经济。
b.基础：________________。
c.潜力：发挥______________________的生产潜力。
③西部的生态治理：西部地区环境恶化的实质是_____________
________。
优化土地利用
水土资源和生物资源
水土资源的
丧失
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幻灯片 83.生态农业工程
(1)生态农业概念理解：
①依据：____________。
②前提：_______________协调发展。
③特点：多层次、__________的农业生产。
④目的：促进物质在系统内______________使用，以最少的
投入获取最大的经济效益和___________。
(2)实例：_____________生态农业。
生态学理论
环境与经济
多功能
循环和重复
生态效益
留民营村
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幻灯片 94.生态城市
(1)含义：是基于______、______、______三个系统并高度统一
的____________城市。
(2)特点：主要包括注重___________、保持_________和实现
___________等。
社会
经济
自然
可持续发展
高效和谐性
整体性
可持续性
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幻灯片 10生态工程的原理
包括共生、竞争等多种关系
构成了生态系统的自我调节和反馈机制
大豆与根瘤菌共生、农作物与杂草的竞争
生态系统中各种生物都占有一定的生态位
可以构建一个具有多层次、多种群的稳定而高效的生态系统
稻田养鱼，鱼吃害虫，且为稻田提供矿质元素，稻田为鱼提供饵料
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幻灯片 11由自然界中复杂的食物关系所构成的生物之间的关系
是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，对维持其稳态有重要作用，也是物种共生原理的基础
如用青蛙来控制农田中的害虫
生态系统中生物多样性越高，生态系统就越稳定
可实现对资源充分利用并增加生态系统稳定性的目的
单一物种人工林病虫害严重，自然林则有虫无害
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幻灯片 12【高考警示钟】
1.生态工程的建设应遵循以上几个原理，但不同的生态系统遵循的原理可能不同。
2.建立不同的生态工程时，要因地制宜，可通过适当满足物种生存、生长或繁殖的环境条件来提高物种的适应能力。
3.通过物质的循环利用，可以提高能量的利用效率，但并不能提高能量在营养级之间的传递效率，也不能使能量循环利用。
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幻灯片 13【典例训练】(2011·新课标全国卷)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。回答问题：
(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__________(生态系统、群落、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。
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幻灯片 14(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_____
________和_______________等原理。
(4)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。
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幻灯片 15【解题指南】
1.考查实质:细胞呼吸方式、生态系统的结构、生态工程的原理。
2.题眼：(1)“厌氧、曝气、兼氧”，由此推出微生物呼吸方式为有氧呼吸和无氧呼吸。
(2)“污水经净化处理后，可用于浇灌绿地”，推出利用了物质循环再生原理，“植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物”表明生物种类繁多，组成群落，推出利用了物种多样性原理。
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幻灯片 16【解析】(1)厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有。
(2)生物群落是指生活在一定区域内所有生物个体的总称，生态系统还包含有无机环境。植物池是水生环境，固定光能的是水生植物，从食物链考虑，第一营养级是水生植物，其次是初级消费者。
(3)生态工程的原理包括：整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理。
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幻灯片 17(4)生态工程对恢复和重建受损生态环境的作用非常重要和有效。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。
答案：(1)无氧和有氧
(2)群落 一 水生植物 太阳
(3)物质循环再生 物种多样性
(4)已破坏的生态环境
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幻灯片 18我国生态工程建设的实例
固体、液体及有机废弃物的处理，生物肥料的研制与试用，湖区污染的生态治理，塑料的再生利用
人工湿地处理污水
云南隔河泄水蓝藻去除生态工程
恢复生物群落，形成合理、高效的食物链，并在演替过程中保持长期的稳定与平衡
恢复植被
西部的生态治理
改变现代农业弊端
建设生态农业
留民营村的生态农业
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幻灯片 19某城市在建设过程中，更加注重生态文明的建设，如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等而获得良好的经济效益。下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题：
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幻灯片 20(1)输入人工湿地的能量为_____________________________。
(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有___________结构。
(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是
_________________________。
(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是_______________。
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幻灯片 21(5)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地碳循环图解。
(6)某生物兴趣小组在实地调查了该人工湿地后，在大力赞赏利用湿地对生活污水进行净化处理的同时，还向相关部门提出应加强对重点污染源的控制这一合理的建议，其依据的生态学理由是________________________________________________。
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幻灯片 22【解题指南】
1.考查实质：生态系统的物质循环和能量流动、群落的结构、影响细胞呼吸的因素。
2.解题关键：
(1)合理利用题干信息并结合图示分析碳的循环过程。
(2)注意该系统中的能量不全是来自光合作用。
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幻灯片 23【解析】本题主要考查湿地生态系统的作用、应用及生态工程遵循的原则。
(1)输入人工湿地的能量包括被湿地中的植物固定的光能和污水中有机物所含的化学能。
(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有垂直结构。
(3)由于细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质营养和光合作用所需的CO2，所以该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速。
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幻灯片 24(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，其分解作用是指微生物的呼吸作用，有的微生物的呼吸作用需要氧气，因此，为了提高分解的效率，可采取向水体中适当地通入空气等措施。
(5)该人工湿地碳循环图解中应标出光合作用、呼吸作用以及微生物的呼吸作用等生理过程。另外，生活污水中的有机物是被微生物分解利用的。
(6)加强对重点污染源的控制是因为生态系统的自我调节能力是有限的，超过了一定限度，就会使得生态系统遭到破坏。
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幻灯片 25答案：(1)光能和污水有机物中的化学能
(2)垂直
(3)细菌、真菌等微生物能分解污水中的有机物，为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质营养和光合作用所需的CO2
(4)向水体中适当地通入空气
(5)如图
(6)生态系统的自我调节能力是有限的
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幻灯片 261.我国某些农村开发利用太阳能和风能，下列叙述正确的是
( )
A.该生产活动属于物质循环利用的生态工程
B.该生产活动属于节水和废水处理与应用的生态工程
C.该生产活动属于绿色化学工程
D.该生产活动属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
【解析】选D。开发利用太阳能和风能属于清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。
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幻灯片 272.根据图示说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理( )
A．物种共生原理 B．生态位原理
C．食物链原理 D．物种多样性原理
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幻灯片 28【解析】选C。污染物的积累是由于生态系统中物质循环途径发生了障碍，生产模式没有遵循食物链原理。
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幻灯片 293.下列关于湿地生态系统的作用的说法，错误的是( )
A.涵养水源、蓄洪防旱
B.调节区域气候，自然净化污水
C.为迁飞鸟类和多种动植物提供栖息地，保护生物多样性
D.大量种植高产农作物，解决粮食问题
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幻灯片 30【解析】选D。湿地被誉为“地球之肾”，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。如果对湿地进行排水和围垦，大量种植高产农作物，会导致局部气候变劣、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。
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幻灯片 314.据生态系统的结构和功能，下列叙述不正确的是( )
A.水产养殖中，为充分利用生产者所固定的能量，应以营养级高的鱼类为养殖对象
B.“桑基鱼塘”是人工建立的良性循环系统
C.为保护草原，应做到适当放牧
D.在我国西部大开发中应采用“退耕还林还草”的措施
【解析】选A。生态系统中能量流动是单向、逐级递减的，养殖营养级高的鱼类，需要消耗较多的能量，应以草食性鱼类为养殖对象，才能充分利用生产者所固定的能量。
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幻灯片 325.下列有关农业生态工程的叙述，正确的是(多选)( )
A.生态学原理是其主要理论基础
B.遵循自然规律设计的农业生态工程，提高了生态系统的能量传递效率
C.实现了废物资源化，实现能量的多级利用，减少环境污染
D.对害虫进行生物防治有利于保护生物多样性，提高了农业生态系统的稳定性
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幻灯片 33【解析】选A、C、D。生态农业模式的建立，实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了能量利用效率，并未提高能量传递效率。生物防治害虫有利于保护生物多样性，减少环境污染，提高生态系统的稳定性。
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幻灯片 346．(2012·徐州模拟)在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。在生产总量不断提高的同时，该县坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。请据图回答问题。
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幻灯片 35----
幻灯片 36(1)该生态工程所遵循的基本原理__________________________
_____________________________(至少写2种)。
(2)该生态系统的能量流动从________________开始，图中属于消费者的生物有____________。
(3)与传统农业生态系统相比，该生态系统更能净化环境，其主要原因是___________________________________________。
(4)该生态系统为何能提高经济效益？______________________
___________________________________________________。
(5)根据该县地处水乡这一资源优势，请就该生态系统提出你的一条合理化建议：__________________________________。
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幻灯片 37【解析】(1)该生态工程的基本原理有食物链原理、物种多样性原理、生态位原理、物种共生原理。(2)生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的，因而该生态系统能量流动是从桑、油菜等生产者固定太阳能开始的。消费者是蚕、禽、畜等。(3)由图可知，该生态系统实现了废物再利用及无害化处理，因此更能净化环境。(4)该生态系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用，降低了生产成本，提高了农产品的产量。(5)该生态系统中，蚕沙碎屑未被利用，可利用蚕沙碎屑养鱼，鱼塘塘泥还可用做肥料。
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幻灯片 38答案：(1)食物链原理、物种多样性原理、生态位原理、物种共生原理
(2)桑、油菜等生产者固定太阳能 蚕、禽、畜
(3)粪便等“废物”被及时利用
(4)实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了农产品的产量；减少了化肥、农药的使用(降低农业成本投入)
(5)蚕沙碎屑用来养鱼；鱼塘塘泥用来肥田
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