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生态工程

一、生态工程所遵循的基本原理
1．建设目的：遵循自然界________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止________，达到经济效益和生态效益的同步发展。
2．特点：少消耗、多效益、________的工程体系。
3．生态经济：(1)原则：循环经济 （2）特点：废弃物资源化。 (3)手段：生态工程。
4．完成生态工程所遵循的基本原理填空：
原理
理论基础
意义
实例
物质循环
再生原理
物质____
可避免____________及其对系统稳定和发展的影响
无______农业
物种多样
性原理
________的稳定性
生物多样性程度高，可____系统的抵抗力稳定性
“三北”防护林建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与
平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物数量不超过环境承载力，可避免系统失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体性
原理
____、____、____复合系统
统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学
和工程
学原理
系统的结构决定功能原理：______优于集中式和环式
改善和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理：________大于__________
保持很高的系统生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系
思维拓展　一些生态工程具体实例所用的生态学原理辨析
(1)单一人工林比天然混和林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧或引种考虑适应环境——协调与平衡原理。
(3)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。
(4)整体性原理

(5)整体性原理和系统整体性原理的比较
①整体性原理指社会、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。
②系统整体性原理指整体大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理。
例1下列关于生态工程的理解，不合理的是(　　)
A．我国“三北防护林”运用物种多样性原理，取得了巨大的生态效益
B．小流域治理模式应用了生态工程的整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理等
C．在湿地周围建立缓冲带，可减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等恢复其生态功能
D．在对城市进行规划和布局时，要进行城市生态分区
二、生态工程的实例和发展前景
1．生态工程的实例
实例
问题
原理
对策
案例
注意问题
农村综合发展型生态工程
实现物质多级循环利用，在资源有限条件下有较多产出，以解决人多地少的矛盾
________原理、________原理物种_____原理
建立综合发展型生态工程
窦店村以沼气为中心的生态工程
①核心：____工程
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
小流域的水土流失
________原理、________原理、工程学原理
运用多种原理，应用多种措施综合治理
甘肃陇南县“九子登科”模式
①“综合”表现在同时考虑到____效益和____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
土地荒漠化
________原理、________原理
退耕还林还草、植树造林等
“三北”防护林、退耕还林还草工程
“三北”防护林工程建设中应注意的问题：
①考虑______________问题，种植适宜品种
②考虑树种______，保证防护林体系稳定性
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
湿地的缩小和破坏
控制污染、退田还湖
江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
①主要措施：________
②主要困难：解决迁出湖区居民生活和就业问题
矿区废弃地的生态恢复工程
矿区生态环境的破坏
____________学原理
修复土地、恢复植被
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
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
环境污染
________原理、________原理等
城市绿化、污水净化、废弃物处理等
污水及垃圾处理、城市绿化
①大气污染解决措施：禁止使用有铅汽油
②水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化
2．发展的前景
(1)“生物圈2号”生态工程的实验及启示:①认识人类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。②目前：人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统。
(2)我国生态工程发展的前景与展望
①西方国家生态工程的特点。②我国生态工程的特点。③我国生态工程存在的问题及发展前景。
思维拓展 1．我国与西方发达国家在生态工程建设方面的区别

我国
西方国家
重点
注重生态与经济、社会效益的结合
注重生态恢复，不重视经济效益
原因
人口较多，环境与资源破坏，资源、能源短缺
经济发展水平高，人均土地、水资源占有量较高
范围
大
小
特点
难以设计出标准化、易操作的生态工程样板，设计缺乏高科技含量，调控缺乏及时准确的监测技术，缺乏理论性指导
“精确农业”，可设计出标准化、易操作的生态工程样板
2.农业生态系统设计方案的具体要求
(1)设计方案的原则：农业生态系统的设计方案应当符合以下原则：①应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；②应当能够构成一个合理的生产结构；③应当体现充分利用自然界的物质和能量资源；④应当体现减少环境污染的原则；⑤应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；⑥所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
(2)对设计方案的分析：学生应当运用生态学知识，对所设计的农业生态系统进行预测性的分析，如资源和能源的利用情况、农产品增产情况、农药和化肥使用的减少情况等。
生态问题归纳拓展与集训
一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率
(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝____________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的______。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；λ＜1，种群数量________。
2．“S”型曲线与种群增长速率
(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。

思维拓展:“增长率”是否就是曲线的斜率？
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链

如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。

2．柱形图呈现构建食物链(网)

如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。

3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)：下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化量。

根据能量多少和传递效率可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)，如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：

注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的_______，汞浓度_______，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，表明两者属于同一营养级，______有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。

5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。根据上述材料，画出该生态系统食物网简图，以表示各生物之间关系，图示如右：

三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(1)概念：当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。
(2)类型：包括正反馈和负反馈。______调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
四、水污染及其净化

思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．解决水污染最有效办法就是减少排放。对不可避免产生的污水，要集中到处理厂进行净化。通常的方法有物理沉降过滤、化学反应分解等，最符合生态学原理的是利用生物分解的办法降解。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。