高三生物选修3_现代生物科技专题_《生态工程的基本原理》导学案

一、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。 3. 尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。 二、学习重难点 1.学习重点

生态工程的基本原理。 2.学习难点

生态工程的系统学和工程学原理。 三、导学诱思 （一）生态工程的建设 1．概念

人类应用 等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行 ，对造成 的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进 和谐发展。 2．目的

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 和 的同步发展。 3．特点

与传统工程相比，生态工程是一类 、多效益、 的工程体系。 4．产生原因

传统经济模式毁坏水、 、土壤和 ，消耗地球赠给我们的自然资本。 5．生态经济

(1)原则：“ ”。

(2)特点：一个系统产出的 ，能够成为本系统或另一个系统的 ，从而实现废弃物的资源化。 (3)手段： 。 （二）生态工程所遵循的基本原理 1．物质循环再生原理

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(1)概念：物质能够在各类生态系统中进行 和 ，循环往复， ，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。 (2)理论基础：生态系统的 。 (3)实例——无废弃物农业。 2．物种多样性原理

(1)内容：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的 ，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的 ，提高系统生产力。 (2)理论基础：生态系统的 。 (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，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 。

(2)处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑 ，又称环境容纳量，它是指某种环境所能养活的生物种群的 数量。 4．整体性原理

(1)理论基础： 系统复合体。（如下图）

(2)合理应用：在进行生态工程建设时，不但要考虑 的规律，更重要的是，还要考虑到 等系统的影响力。

(3)意义：只有应用整体性原理，才能统一协调 、 、 之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定。 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： 优于集中式和环式。

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②合理应用：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变 和 ，达到改善系统功能的目的。在 的结构中，一般局部故障，不至于造成整个网络的瘫痪。 (2)系统整体性原理：

①理论基础：整体功能大于部分之和。

②合理应用：系统的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 ，并且实现 的效果，即“1＋1>2”。

四、知识点解析 1.生态工程的五大原理 项目 物质循环再生原理 理论基础 意义 可避免环境污染及物质循环 其对系统稳定和发无废弃物农业 展的影响 生物多样性程度生态系统的稳定性 高，可提高系统的抵抗力稳定性 生物数量不超过环境承载力，可避免太湖富营养化问题 系统的失衡和破坏 统一协调各种关林业建设中自然系系，保障系统的平统与社会、经济系衡与稳定 改善和优化系统的结构以改善功能 统的关系问题 “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 实例 生物多样性原理 协调与平衡生物与环境的协调原理 与平衡 整体性原理 社会、经济、自然复合系统 系统的结构决定功能原理：分布式优 桑基鱼塘 系统学和工程学原理 于集中式和环式 系统整体性原理：保持系统很高生产珊瑚礁藻类和珊瑚整体大于部分 力 虫的关系 3 / 10

【提醒】①生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。

②生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环的规律，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同步发展。 ③生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。 2.整体性原理和系统整体性原理的比较

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。如林业建设中自然系统、社会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。

系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。 五、例题分析

例1.请仔细读图，然后指出该生态农业的优点：

（1）生态农业设计的基本原理是

①________________________________________________，

②_________________________________________________________。

（2）生态农业的优越性表现在____________________________________________ _____________________________________________________________________。 （3）在“农作物→猪→农户”这条食物链中，若农作物通过光合作用产出300摩尔氧气，则农作物同时产出________摩尔葡萄糖，农户从猪中获取的能量最多相当于_____________摩尔的葡萄糖。

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例2.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

例3.我国在20世纪80年代兴起桑基鱼塘生产模式，实现了“原料——产品——原料一一产品”的循环生产模式，它不属于（ ） A.生态经济 C.生态工程

B.循环经济 D.生态农业

例4.如图是“无废弃物农业”物质和能量流动图，该图所体现的主要生态工程原理是（ ）

A.物种多样性原理 B.整体性原理 C.物质循环再生原理 D.协调与平衡原理

例5.某些地区出现“前面造林，后面砍林”的现象，是因为发展中哪一原理失调造成的（ ） A.协调与平衡原理 B.整体性原理

C.系统结构决定功能原理 D.系统整体性原理 六、课后巩固

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（一）选择

1.“1+1>2”是生态工程基本原理中的哪一个（ ） A.物种多样性原理 B.整体性原理 C.协调与平衡原理 D.系统学与工程学原理

2.下列结构示意图能体现系统学和工程学原理的是（ ）

3.下列有关物种多样性的叙述错误的是（ ） A.物种繁多使复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 B.生物多样性程度高，各类生物的生存机会越多 C.生物种类越繁多，引起病虫害的几率越大

D.生物种类繁多，可以在有限的资源条件下，提高系统的生产力 4.下列哪项叙述完全符合生态经济（ ）

①建立“原料一产品一原料一产品”的无废料生产体系 ②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长

③在经济产出不变甚至增加的条件下，向环境排放的废弃物大大减少 ④先生产后治理，提高经济效益 A.①② C.②③

B.①②③ D.②③④

5.我国西北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.系统整体性原理 B.协调与平衡原理 C.物种多样性原理 D.整体性原理

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6.如图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.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.物质循环再生的原理 （二）填充题

7.生态工程建设的目的是________________________________________。与传统的工程相比，生态工程是一类________________________________。

8.生态经济主要是通过实行“__________”的原则，使一个系统产出的___________，能够成为本系统或者另一个系统的_______________，从而实现_____________，而实现_______________最重要的手段之一就是生态工程。

9.下图是我国华北平原某一较为原始的田园生态系统的示意图，请据图回答下列问题：

（1）图中______________为田园生态系统的生产者，之所以说它们是整个生态系统的生存基础，主要是因为___________________________________________；之

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所说它们对维持生物圈的稳定也有重要作用，是因为______________________。 （2）图中的鼠属于__________________，其数量之所以能稳定在一定水平，主要是因为_____________________________________________________。 （3）近十年来，图中的鹰、猫头鹰和蛇的数量呈直线下降，其主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 （4）随着化工工业的发展，机动车辆的猛增，图中的C时常是_________性，严重时会对动植物造成危害，C落入水和土壤中后，其中的_______________会被植物吸收利用，这是自然界中__________________元素循环的重要环节。

（5）在右图所示的坐标系中表示出图中猫头鹰和田鼠在较长时期内的数量变化及关系（提示：按自然条件考虑）。

10.阅读以下资料，回答下列问题：

自2000年10月开展“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落。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__________________________________________。

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参考答案 【例题分析】

例1. 【答案】 （1）①生态系统中能量多级利用和物质循环再生 ②环境与经济协调发展 （2）各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用 （3）50 2

【解析】 本题考查农村综合发展型生态工程建设遵循的原理和优势，以及应用能力、理解分析能力等。生态农业是运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业体系。生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的基本理论，食物链是能量流动和物质循环的主渠道。这样，各种农产品的生产互相协调，互惠互利，实现了能量和物质的多级利用；人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节；用天敌减轻生物危害，用生产农产品的废弃物做饲料和肥料，减轻农药和化肥对环境的污染。能量和物质在食物链中传递按10％～20％逐级递减。 例2. C 【解析】 根据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项不正确，单纯追求粮食产量有可能影响整个生态系统的和谐发展。

例3. C 【解析】 本题原理是生态系统中物质循环再生产下产生的生态农业中物质的多级利用，本题强调的是生产模式，生态工程与该模式有一定关系，但不属于同一概念范畴。 例4. C 例5. B 【课后巩固】 1-6 D D C B B D

9.【答案】(1)A和B 它们能通过光合作用，使光能流入生物界，供生物的生命活动所利用 它们能通过光合作用，呼吸作用，分解转化作用，促进了自然界中物质循环 （2） 初级消费者 猫头鹰和蛇对它的种群密度有调节作用 （3）农民大量施用农药杀灭农业害虫时，农药通过食物链向鹰、猫头鹰和蛇体内富集，使它们中毒死亡，或者鹰、猫头鹰和蛇捕捉了误食鼠药的鼠而中毒死亡 （4）酸 S 、N 化学 （5）略

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10.【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效和谐。

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