蘇教版-選修三-第四章 生態(tài)工程 市賽一等獎

《生態(tài)工程》導(dǎo)學(xué)案一、生態(tài)工程的原理名稱理論基礎(chǔ)意義生態(tài)學(xué)原理物種共生原理自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨生存和繁衍，這種關(guān)系是自然界中生物之間長期進化的結(jié)果，包括共生、競爭等多種關(guān)系在功能正常的生態(tài)系統(tǒng)中，這種關(guān)系構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機制生態(tài)位原理生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位在生態(tài)工程中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)建一個具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)食物鏈原理自然界中的生物之間由于食物關(guān)系形成的一種聯(lián)系對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用，是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的基礎(chǔ)，也是生態(tài)工程所利用的物種共生原理的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物種間的食物關(guān)系是生態(tài)工程設(shè)計的重要因素物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定在生態(tài)工程中，豐富物種多樣性，使營養(yǎng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，既可實現(xiàn)對資源的充分利用，又可增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性工程學(xué)原理協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，可避免系統(tǒng)的失衡和破壞整體性原理社會、經(jīng)濟、自然復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定物質(zhì)循環(huán)再生原理通過生態(tài)系統(tǒng)成分之間的聯(lián)系，完成生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)提高生產(chǎn)效率；實現(xiàn)無廢棄物生產(chǎn)；減少環(huán)境污染自生性原理自我調(diào)節(jié)能力維持生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定及可持續(xù)性發(fā)展訓(xùn)練1“三北防護林工程”建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)特別注意的生態(tài)工程原理是()A．物種多樣性原理和整體性原理B．協(xié)調(diào)與平衡原理和物種多樣性原理C．協(xié)調(diào)與平衡原理和物質(zhì)循環(huán)再生原理D．系統(tǒng)工程學(xué)原理二、生態(tài)農(nóng)業(yè)（一）生態(tài)農(nóng)業(yè)的基本原理生態(tài)學(xué)的基本原理是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要理論基礎(chǔ)。我們知道，生態(tài)系統(tǒng)中能量多級利用和物質(zhì)循環(huán)再生是生態(tài)學(xué)的一條基本原理。而食物鏈則是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的主要渠道，因此食物鏈既是一條能量轉(zhuǎn)換鏈，又是一條物質(zhì)傳遞鏈，從經(jīng)濟上看還是一條增值鏈。因此，遵循這一原理，就可以合理設(shè)計食物鏈，充分利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源，利用動物、植物和微生物之間的相互依存關(guān)系，使生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)和能量被分層次地充分利用，使生產(chǎn)一種產(chǎn)品時所產(chǎn)生的有機廢物成為生產(chǎn)另一種產(chǎn)品的投入，也就是實行無廢物生產(chǎn)，提供盡可能多的潔凈產(chǎn)品。既充分有效利用機械設(shè)備、化肥、農(nóng)藥，又減少環(huán)境污染。（二）生態(tài)農(nóng)業(yè)的特點生態(tài)農(nóng)業(yè)可以實現(xiàn)對物質(zhì)和能量的多級利用；減少對能源和資源的消耗，減少環(huán)境污染。具體優(yōu)點突出表現(xiàn)在：(1)減少化肥使用量，降低農(nóng)業(yè)投入。(2)收獲多種產(chǎn)品，增加經(jīng)濟效益。(3)凈化環(huán)境，降低人和家畜的發(fā)病率。（三）生態(tài)農(nóng)業(yè)的設(shè)計主要從空間、時間和食物鏈等幾方面去考慮，我們僅從空間方面做簡單介紹?？臻g方面：包括“平面空間”和“垂直空間”。(1)“平面空間”：在一定的區(qū)域內(nèi)，確定各種農(nóng)作物的種類和各種農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)所占的比例及分布區(qū)域，是比較宏觀的，即農(nóng)業(yè)區(qū)規(guī)劃或農(nóng)業(yè)規(guī)劃布局。(2)“垂直空間”：利用生態(tài)學(xué)的原理，將不同的種群科學(xué)地組合成復(fù)合生產(chǎn)系統(tǒng)，達到最充分、最合理地利用環(huán)境資源的目的?？梢晕⒂^地解決一個比較小的范圍內(nèi)的生態(tài)組合，例如一片稻田、一個庭院、一座小山、一個池塘等。在一片農(nóng)田中應(yīng)該從地上和地下兩個方面科學(xué)搭配。地上部分包括不同作物在不同層次空間上莖、葉的配置，以最大限度地利用光、熱、水、氣等自然資源。地下部分是要使不同農(nóng)作物的根系分布在不同的土層中，以便更好地利用土壤中的礦質(zhì)元素。我國南方的?；~塘就是人工建立的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。訓(xùn)練2下圖是一個農(nóng)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)模式圖，關(guān)于該系統(tǒng)的敘述，錯誤的是()A．微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量B．沼氣池中的微生物也是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者C．沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用D．多途徑利用農(nóng)作物可提高該系統(tǒng)的能量利用率訓(xùn)練3如圖為“秸稈的多級利用”農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)示意圖。請回答下列問題：(1)“秸稈的多級利用”充分體現(xiàn)了生態(tài)工程的__________________原理，最大限度地實現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)，減輕了燃燒秸稈造成的__________效應(yīng)。(2)圖中屬于生產(chǎn)者的是______________；消費者是______________；分解者是__________。(3)在該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)經(jīng)多次重復(fù)利用，提高了________________。(4)農(nóng)村大量燃燒秸稈和柴草會產(chǎn)生什么問題？至少列舉三種現(xiàn)象。①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。三、專題訓(xùn)練1．下列哪種是生態(tài)工程的技術(shù)設(shè)計方法()A．增加生態(tài)位 B．食物網(wǎng)的“加環(huán)”C．加快物質(zhì)循環(huán) D．加速能量流動2．建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)時巧設(shè)、增設(shè)食物鏈的目的不包括()A．實現(xiàn)物質(zhì)的多層次分級利用B．實現(xiàn)能量的循環(huán)，使廢物資源化C．加強生物防治，控制有害生物的危害D．減輕污染，提高抵抗力穩(wěn)定性3．生態(tài)工程依據(jù)的原理不包括()A．生態(tài)系統(tǒng)中物種共生的原理B．食物鏈原理C．生態(tài)位原理D．能量循環(huán)再生4．在生態(tài)工程建設(shè)中，注重生物多樣性原理的主要意義是()A．提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，為各類生物的生存提供多種機會和條件B．提高生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性，為各類生物的生存提供多種機會和條件C．保持生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種群的密度固定不變D．單純追求農(nóng)業(yè)或林業(yè)的最大產(chǎn)量5．我國西北地區(qū)最近采用扎草方格的方法阻止沙丘移動，取得了較好的效果。這體現(xiàn)了草原生態(tài)系統(tǒng)的什么生態(tài)作用()A．畜牧業(yè)的重要生產(chǎn)基地B．調(diào)節(jié)大氣溫度C．吸收固定CO2D．防風(fēng)固沙6．下列不屬于小麥秸稈燃燒危害的是()A．浪費資源 B．污染空氣C．抗自然災(zāi)害能力差 D．提高土壤肥力7．生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅指對于農(nóng)作物中所含物質(zhì)、能量的充分利用，還具有很多內(nèi)涵。人們越來越認識到根據(jù)不同地區(qū)的土地、光、水等各種自然資源，設(shè)計出適合本地的生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要意義。下列措施中不符合生態(tài)學(xué)原理的是()A．作物“輪種”不僅能合理地利用各種礦質(zhì)營養(yǎng)，還可避免某些蟲害的大面積發(fā)生B．以作物秸稈為燃料發(fā)電，可以做到對農(nóng)作物中物質(zhì)和能量的多級利用C．充分利用各種生物固氮措施，盡量施用農(nóng)家肥，減少化肥的施用D．應(yīng)用以蟲治蟲、以菌治蟲的措施，盡量減少甚至不使用有害農(nóng)藥8．保護草原生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡，使人與自然和諧發(fā)展的有效措施是()A．開墾草原，改牧場為農(nóng)田B．禁止狩獵，引入食草動物C．保護植被，實行適度放牧D．提倡狩獵，擴大放牧數(shù)量9．要實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，下列措施最合理的是()A．通過生物技術(shù)手段，轉(zhuǎn)化淀粉生產(chǎn)可再生能源B．使用化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲害，保證糧食穩(wěn)產(chǎn)C．發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級利用D．大力開墾濕地，擴大糧食種植面積10．中國生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)可以采取多種方法。長期以來，我國農(nóng)村燒秸稈取草木灰作農(nóng)田肥料，不僅浪費資源還造成環(huán)境污染?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些地方利用秸稈制作沼氣。沼氣的制作如圖所示。請回答問題：(1)沼氣的主要成分是________________________。(2)作為能源物質(zhì)，沼氣是通過________間接轉(zhuǎn)換而來的。(3)在發(fā)酵的過程中，有一種微生物起到除臭作用，它是________。它是如何除臭的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在發(fā)酵過程中，好氧型、厭氧型和兼性厭氧(如酵母菌)微生物都參與了代謝活動，分析這三種微生物在沼氣池中的消長規(guī)律。①沼氣發(fā)酵的開始階段，__________________微生物大量活動和繁殖。②隨著池中氧氣的減少，________微生物的活動受到抑制，而__________________微生物的活動加強。③最終________微生物大量死亡，______________微生物大量繁殖。(5)如果將“有機物—農(nóng)田”這一環(huán)節(jié)去掉，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)有何影響？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。11．在開發(fā)西部的熱潮中，國家特別強調(diào)生態(tài)建設(shè)和保護，在繼續(xù)實施天然保護工程的同時，抓好退耕還林還草的試點工作。(1)退耕還林還草，保護西部生態(tài)環(huán)境，是保證西部可持續(xù)發(fā)展的重要措施。森林除了能防止水土流失外，還是一個巨大的制氧機，它的氧氣來自綠色植物光合作用中的()A．二氧化碳的固定 B．水的光解C．二氧化碳的還原 D．ATP的形式(2)西部農(nóng)業(yè)的發(fā)展要以生態(tài)建設(shè)為前提，若盲目地開墾草原、圍湖造田、造單純林，不恰當(dāng)?shù)馗深A(yù)自然生態(tài)系統(tǒng)，產(chǎn)生的共同特點和后果是()①使生態(tài)系統(tǒng)的物種成分減少②使生態(tài)系統(tǒng)的物種成分增多③使生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力增強④使生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力減弱A．①③ B．①④C．②③ D．②④(3)加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)，退耕還林還草，提高林草植被覆蓋率，這是因為：①植物群落在空間上具有________現(xiàn)象，可減弱雨滴對土壤的沖刷作用，發(fā)達的根系伸入土壤，能促進地表水和地下水的正常循環(huán)，因而能__________________________________。②森林能調(diào)節(jié)氣候，是維持大氣中O2和CO2平衡的重要因素。這是通過綠色植物的____________作用和各種生物的__________作用來實現(xiàn)的。(4)“退耕還林還草”的生態(tài)學(xué)原理是為了提高生態(tài)系統(tǒng)的______________，保護環(huán)境，保護生態(tài)平衡的關(guān)鍵是保護______________。(5)“西氣東輸”工程是通過管道把我國西部的天然氣輸往長江三角洲地區(qū)和沿海城市。天然氣的主要成分是(填化學(xué)式，下同)______________________。與煤氣相比，天然氣具有熱值高、安全性好、對環(huán)境污染小等優(yōu)點。煤氣的主要成分是____________，它能與人體中血紅蛋白結(jié)合而使人中毒。生成煤氣需要燃燒大量的煤，燃燒含硫的煤所產(chǎn)生的____________氣體是引起酸雨的主要原因之一。答案1．B[植樹造林首先要考慮所栽樹種必須適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，以及考慮環(huán)境容納量問題，即協(xié)調(diào)與平衡原理；其次不能種植單一物種林木，為提高人工林的穩(wěn)定性，應(yīng)充分考慮物種多樣性。]2．C[一個完整的生態(tài)系統(tǒng)是由非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者和分解者四部分構(gòu)成，在沼氣池中，微生物分解有機物，產(chǎn)生可燃氣體，屬于分解者；生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，而能量是單向逐級遞減的，C項的敘述違背了這一原則，因此是錯誤的。]3．(1)物質(zhì)循環(huán)再生溫室(2)作物家畜食用菌、蚯蚓(3)物質(zhì)利用率(4)①農(nóng)村燃燒秸稈和柴草的熱能利用效率低②使秸稈不能作為有機肥料還田，土壤有機質(zhì)得不到補充，土壤與農(nóng)作物之間物質(zhì)循環(huán)遭到破壞，以致于土壤肥力下降，農(nóng)作物產(chǎn)量不能迅速提高③導(dǎo)致濫伐林木、亂鏟草皮，植被受到嚴重損毀，進而造成水土流失、土壤沙化，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化④燃燒秸稈和柴草會產(chǎn)生大量的煙塵，污染大氣，降低大氣的能見度，影響人們的身體健康和交通安全等⑤溫室效應(yīng)，空氣中二氧化碳濃度增高，土壤沙漠化專題訓(xùn)練1．B[生態(tài)工程建設(shè)是以實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)、廢物資源化為目的，要實現(xiàn)其多級利用，應(yīng)用食物鏈原理進行相應(yīng)的“加環(huán)”和“相連”。]2．B[生態(tài)農(nóng)業(yè)巧設(shè)、增設(shè)食物鏈會實現(xiàn)物質(zhì)和能量的多級利用，使廢物資源化，減少對環(huán)境的污染，但不能實現(xiàn)能量循環(huán)。]3．D[能量是單向流動的，生態(tài)工程實現(xiàn)了能量的多級利用。]4．A[物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性，生物多樣性程度高，可以為各類生物的生存提供多種機會和條件。]5．D6．D[小麥秸稈燃燒會污染環(huán)境，浪費資源，使環(huán)境抗自然災(zāi)害能力差，但同時也能提高土壤肥力。]7．B[以作物秸稈為燃料發(fā)電會造成環(huán)境污染，且不能實現(xiàn)能量的多級利用。]8．C[保護草原生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡，并不是禁止開發(fā)和利用，而是保護植被，實行適度放牧，實現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。]9．C[A項通過生物技術(shù)手段，轉(zhuǎn)化淀粉生產(chǎn)可再生能源，這可能會帶來一些安全性問題；B項化學(xué)農(nóng)藥的使用會導(dǎo)致環(huán)境污染，而且長期使用某種化學(xué)農(nóng)藥也會導(dǎo)致害蟲的耐藥性增強；C項能實現(xiàn)無廢棄物生產(chǎn)，有利于保持可持續(xù)發(fā)展；D項濕地面積大量減少，會導(dǎo)致其蓄洪防旱等功能的減弱。]10．(1)甲烷(2)光能(3)硝化細菌將NH3最終氧化成NOeq\o\al(