生物學(xué)案：　生態(tài)工程的基本原理

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精5。1生態(tài)工程的基本原理問題導(dǎo)學(xué)一、關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)活動(dòng)與探究1．導(dǎo)致1998年長江洪水泛濫的原因有哪些？應(yīng)采取哪些措施?2．洪災(zāi)的發(fā)生反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式存在什么問題？遷移與應(yīng)用根據(jù)以下材料完成問題.據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查表明，我國已經(jīng)成為受荒漠化危害最為嚴(yán)重的國家之一。目前，全國四分之一以上的田地荒漠化，每年因荒漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)540億元。因此在實(shí)施西部大開發(fā)過程中，要切實(shí)搞好生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和建設(shè)，大力開展植樹種草、治理水土流失、防治沙漠化等活動(dòng)。（1）從生態(tài)因素分析，改善西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境必須首先解決的非生物因素是________。(2)“退耕還林(還草）"所依據(jù)的主要生態(tài)工程原理是____________，其目的是提高生態(tài)系統(tǒng)的______________。（3）保護(hù)環(huán)境、保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵是保護(hù)森林。近年來，首都北京等地頻繁出現(xiàn)了“沙塵暴”，源頭主要是黃土高原和內(nèi)蒙古地區(qū).這說明森林等植被在________等方面起重要作用；另外，我國在西北植樹造林方面依據(jù)生態(tài)工程的______________原理,要注意樹種不要過于單一?！笆娃r(nóng)業(yè)”指大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式，因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹?。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程,變成了簡單的機(jī)械過程和化學(xué)過程。由于其投入高，產(chǎn)出也高，對糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同時(shí)它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大,大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)力，并造成日益嚴(yán)重的農(nóng)產(chǎn)品污染和環(huán)境污染等問題。二、實(shí)行可持續(xù)發(fā)展的必要性和措施活動(dòng)與探究1．傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式有哪些不足？2．什么是生態(tài)經(jīng)濟(jì)？其意義是什么？遷移與應(yīng)用下列關(guān)于生態(tài)工程的敘述中，錯(cuò)誤的是(）。A．生態(tài)工程是生態(tài)學(xué)與系統(tǒng)工程學(xué)的結(jié)合B．生態(tài)工程追求經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的雙贏C．生態(tài)工程是無消耗、多效益的工程D．生態(tài)工程促進(jìn)人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展(1)理解“污染物是放錯(cuò)地方的資源”這句話對環(huán)境造成危害的污染物，采用一定的措施和技術(shù),就能夠進(jìn)行回收和循環(huán)利用，這樣不但能夠減少環(huán)境污染，而且提高了資源的利用效率，減少了資源的浪費(fèi)。例如，對廢、污水中的重金屬或氮、磷等養(yǎng)分就可以進(jìn)行回收再利用.因此說污染物是放錯(cuò)了地方?jīng)]有被利用的資源.（2)改進(jìn)石油農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式在不同的國家有不同的改進(jìn)措施.例如，在我國,人多地少，應(yīng)該大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè).實(shí)施的具體措施包括:可以根據(jù)田間作物的需要適量施用高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥，多施有機(jī)肥，提高作物對水、肥等資源的利用效率，對作物秸稈和畜禽糞便進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多級利用，等等.一方面要不斷提高土地的產(chǎn)出水平；另一方面要減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)對環(huán)境的污染,促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展。三、生態(tài)工程所遵循的基本原理活動(dòng)與探究1．中國農(nóng)民幾千年來實(shí)施的“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是怎樣實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)再生的？2．為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹因天牛會毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？3．在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題？4．如何理解整體性原理?5．你能舉出系統(tǒng)整體功能大于部分之和的例子嗎?遷移與應(yīng)用在進(jìn)行林業(yè)工程建設(shè)時(shí),一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。以上做法依據(jù)的生態(tài)工程原理是(）。A．系統(tǒng)整體性原理B．整體性原理C．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理D．以上都不是1．生態(tài)工程五大基本原理的比較原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展的影響無廢棄物農(nóng)業(yè)物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力“三北”防護(hù)林建設(shè)中的問題協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境協(xié)調(diào)與平衡生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力,可避免系統(tǒng)的失衡與破壞過度放牧整體性原理社會、經(jīng)濟(jì)、自然構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系,保障系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式改善和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以改善功能?；~塘系統(tǒng)整體性原理：整體大于部分保持系統(tǒng)很高的生產(chǎn)力珊瑚礁、藻類和珊瑚蟲的關(guān)系2．?；~塘?；~塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。?；~塘系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)是相互聯(lián)系的，能量的流動(dòng)包含在物質(zhì)的循環(huán)利用過程中，隨著食物鏈的延伸逐級遞減。能量的多級利用和物質(zhì)的循環(huán)利用：桑葉用于喂蠶,蠶可以生產(chǎn)蠶絲；桑樹的凋落物和蠶沙（糞）落到魚塘中,作為魚的飼料，經(jīng)過魚塘內(nèi)的食物鏈過程，可以促進(jìn)魚的生長；甘蔗可以榨糖，糖渣用來喂豬，豬的排泄物也進(jìn)入魚塘；魚的排泄物及其他未被利用的有機(jī)物和底泥經(jīng)過微生物的分解，又可以作為桑和甘蔗的有機(jī)肥料。桑基魚塘巧妙地利用了很難利用的大片低濕地，發(fā)展了多種經(jīng)營,為農(nóng)民創(chuàng)造了多種收入的門路,完全符合“無廢棄農(nóng)業(yè)”的要求。?；~塘系統(tǒng)物質(zhì)、能量流動(dòng)示意圖見下圖.?；~塘系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)示意圖答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】一、1．物質(zhì)循環(huán)環(huán)境污染經(jīng)濟(jì)生態(tài)2．少消耗多效益可持續(xù)3．循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)原料生態(tài)工程二、1．循環(huán)往復(fù)分層分級2．物種多樣性3．協(xié)調(diào)與平衡4．經(jīng)濟(jì)5．系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)功能比例關(guān)系之和預(yù)習(xí)交流：1．提示：協(xié)調(diào)與平衡原理。2．提示：物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、整體性原理、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理.課堂·合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究：1．提示：根本原因：長江上游亂砍濫伐森林，中游圍湖造田、亂占河道;直接原因:1998年的罕見降雨。措施:以生物措施為主，結(jié)合工程措施,提高森林覆蓋率;“退耕還湖”和改革不合理耕作方式等。2．提示：傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式不注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，沒有考慮生態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。遷移與應(yīng)用:解析:本題考查了必修教材內(nèi)容中決定生物的生態(tài)因素之一:非生物因素——水；聯(lián)系西北地區(qū)特定的地理?xiàng)l件得出。還考查了生態(tài)工程建設(shè)中物種多樣性原理的應(yīng)用,“退耕還林（還草）”提高了物種多樣性的同時(shí),植被具有的特殊生態(tài)功能:防風(fēng)固沙、保持水土、涵養(yǎng)水源等功能隨之體現(xiàn)，改善了西北氣候，進(jìn)而形成良性循環(huán)。答案：(1）水（2）物種多樣性原理自動(dòng)調(diào)節(jié)能力（3）防風(fēng)固沙物種多樣性二、活動(dòng)與探究:1．提示:（1）大量使用化肥、農(nóng)藥、機(jī)械，不考慮生產(chǎn)成本，不注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，造成資源浪費(fèi)、破壞和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，水域富營養(yǎng)化。(2）傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式正在毀壞水、大氣、土壤等資源,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價(jià)。2．提示：生態(tài)經(jīng)濟(jì)主要是通過實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物,能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。其意義是:（1）實(shí)現(xiàn)自然資源的可持續(xù)發(fā)展，符合生態(tài)學(xué)規(guī)律.（2）保護(hù)了生物多樣性，做到了生物與環(huán)境，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的協(xié)調(diào)平衡.遷移與應(yīng)用：C解析:生態(tài)工程遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，消除環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益同步發(fā)展，與傳統(tǒng)的過程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。三、活動(dòng)與探究：1．提示：通過積極種植能夠固氮的豆科植物,以及收集一切可能的有機(jī)物質(zhì)，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農(nóng)產(chǎn)品加工過程中的廢棄物等,采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，施用到農(nóng)田中，改善了土壤結(jié)構(gòu)；培育了土壤微生物；實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分如氮、磷、鉀及微量元素的循環(huán)利用。2．提示:純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào),缺少松毛蟲、天牛的天敵,而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會導(dǎo)致樹林的毀壞。珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空間位和資源位,因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外.3．提示：（1）沙棘,俗稱“酸柳”“酸刺”“黑刺”,沙棘果維生素含量極高，營養(yǎng)保健價(jià)值高,有利于增加種植者的收入。沙棘是半干旱黃土高原迅速綠化荒山、保持水土、調(diào)節(jié)生態(tài)平衡和促進(jìn)農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展的良好樹種。(2）山杏，主要指西伯利亞杏，它抗寒、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng),是我國北方最普遍的果樹之一,是綠化荒山、水土保持、防治風(fēng)沙的先鋒樹種。（3）刺槐,屬落葉喬木，適應(yīng)性強(qiáng)，在年降水量200mm左右、年平均氣溫不低于3℃的地區(qū)都能生長。它不僅生長快,且耐鹽堿，有涵養(yǎng)水源和保持水土的作用。（4）錦雞兒（又稱擰條），豆科，多年生落葉灌木,根系發(fā)達(dá)，具根瘤，高1。5～3m；耐干旱和寒冷,喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙壓和風(fēng)蝕。還包括杜梨、沙棗、合歡、臭椿等。西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量.針對公共草地的過度放牧問題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性,減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方,人工種植牧草,增加牧草產(chǎn)量。4．提示：所謂生態(tài)工程的整體性原理是指人類所處的自然系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會系統(tǒng)所構(gòu)成的巨大的復(fù)合系統(tǒng)，三者相互影響而形成的統(tǒng)一整體。它既包括自然系統(tǒng)的生物與環(huán)境、生物與生物之間的相互影響，又包括經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力，只有把生態(tài)與經(jīng)濟(jì)和社會有機(jī)地結(jié)合起來，才能從根本上達(dá)到建設(shè)生態(tài)工程的目的.5．提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長;當(dāng)把它們分開時(shí)，兩者的生長都要受到損害.遷移與應(yīng)用：B解析：生態(tài)工程建設(shè)時(shí)不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮經(jīng)濟(jì)和社會等系統(tǒng)的影響力。當(dāng)堂檢測1．“豬—沼-茶”是華南山地丘陵地區(qū)常見的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，由種植(茶樹）、養(yǎng)殖（豬）、農(nóng)戶（人）和沼氣生產(chǎn)（微生物）四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。該生態(tài)農(nóng)業(yè)模式(）。A．是由茶樹、豬、人和微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)B．實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量在系統(tǒng)中的多級循環(huán)利用C．使整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)入了廢物資源化的良性循環(huán)D．注重系統(tǒng)內(nèi)部的自身調(diào)節(jié)作用,不需要外部投入答案:C解析：生態(tài)系統(tǒng)是由無機(jī)環(huán)境與生物群落共同構(gòu)成的；物質(zhì)是可以循環(huán)利用的，但能量不能循環(huán)利用;該生態(tài)系統(tǒng)需要外部投入。2．“1＋1＞2”是生態(tài)工程基本原理中的哪一個(gè)？（)A．物種多樣性原理B．系統(tǒng)整體性原理C．協(xié)調(diào)與平衡原理D．物質(zhì)循環(huán)再生原理答案：B3．下列有關(guān)生態(tài)工程的原理和事例中,錯(cuò)誤的是（）。選項(xiàng)有關(guān)事例相關(guān)的生態(tài)工程原理A無廢棄物農(nóng)業(yè)遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理B在人工林中增加植被的層次遵循物種多樣性原理C無錫太湖水體富營養(yǎng)化引起大面積水華違反協(xié)調(diào)與平衡原理D前面造林，后面砍林違反系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理答案：D解析：本題著重考查生態(tài)工程遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理，D項(xiàng)中講的是在追求生態(tài)效益時(shí)必須考慮到社會效益、經(jīng)濟(jì)效益,這明顯是整體性原理。4．我國“三北"防護(hù)林，雖然取得了巨大的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益，但由于沒有完全按照自然生態(tài)規(guī)律辦事,也產(chǎn)生了不少問題。例如，遼寧西部的章古臺地區(qū)，由于單一種植樟子松，使松毛蟲因?yàn)闆]有天敵而肆虐一時(shí),使很多地方幾乎成了不毛之地。這個(gè)事實(shí)說明了（）。A．樟子松的抗蟲能力很差B．松毛蟲的危害性很強(qiáng)，并專一性地侵害樟子松C．生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的重要性D．由于植物種類單一,導(dǎo)致松毛蟲只能侵害樟子松答案：C解析：單一種植樟子松降低了該生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,使松毛蟲因?yàn)闆]有天敵而肆虐，使該