2018_2019高中生物第1章生态工程1.4生态工程的综合运用课件北师大版选修3.ppt

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1、第4节 生态工程的综合运用,1.说出生态工程的应用类型。 2.了解各生态工程应用的实例及原理。,1.构建物质能量的多层分级利用系统 物质能量的多层分级利用系统比较典型的实例就是利用秸秆养殖家畜,培养食用菌、蚯蚓等的生产设计。 2.建立水陆交换的物质循环系统 桑基鱼塘是我国南方的水网地带一种比较典型的水陆交换生产系统。在桑基鱼塘生态工程中,基上种桑,桑叶养蚕,蚕沙养鱼,鱼粪肥沃塘泥,塘泥就近肥桑,形成了桑蚕鱼桑的水陆交换物质循环系统。 3.实现“废物”再生的环境调节系统 在“废物”再生的环境调节系统中,可以将收获植物的一部分作为畜禽的饲料,发展养殖业,畜禽的粪便作为肥料肥田或培育防护林,农田或防

2、护林又可以吸收工厂排出的CO2等气体,净化空气;利用工厂余热作为建造温室的能源,发展养殖业和种植业,可以收到很好的生态效益和经济效益。,4.建立多功能污水自净系统 人们模仿生态系统自身保持稳态的复杂体系,建造一连串的 “氧化塘”,利用水中的菌类、藻类以及一些高等水生植物分解水中的有机物质,放出氧气,并吸收水中的重金属离子,达到改良水质的目的。 5.构建多功能联合生产系统 应用结构与功能相统一的原理,可以构建出农、林、牧、渔一体化的生态工程系统。 6.生态工程的意义 今后全人类必须走“可持续发展”的道路,“可持续发展”已经成为国际社会的共同目标。生态工程的最终目标就是要实现“社会经济与生态环境同

3、步发展”,因此,生态工程必将成为全世界共同、稳步、协调发展的重要工艺技术。,1.构建物质能量的多层分级利用系统 (1)典型实例:利用秸秆养殖家畜,培养食用菌、蚯蚓等的生产设计。 利用糖化技术先把秸秆变成家畜爱吃的饲料,家畜食用后排出的粪便及秸秆的残渣用来培养食用菌,生产食用菌的残余料又可以用来繁殖蚯蚓,饲养动物,最后再把利用后剩余的残渣还田,收效较好。,作物秸秆的多层分级利用 (2)突出特点:实现了废物资源化和能量多级利用,减少了环境污染。,2.建立水陆交换的物质循环系统 (1)桑基鱼塘是我国南方的水网地带一种比较典型的水陆交换生产系统。水陆交换生产系统 (2)桑基鱼塘的特点是“桑茂、蚕壮、鱼

4、肥大;塘肥、基好、蚕茧多”。,3.实现“废物”再生的环境调节系统 工厂燃料燃烧释放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物以及某些加工工业废液中的重金属是广泛存在的污染环境的污染物。空气净化和资源回收是城市建设及工业建设必须重视的问题。利用工厂余热(包括气热及水热)作为冬季住房的热源,已在许多城市实行。如果能根据热系数,在工厂附近建造不同温度梯度的温室,便可利用余热培植各种作物,作物的一部分可制成饲料,饲养禽畜;禽畜排泄物施于农田或园林,而作物还可吸收工厂燃料燃烧所产生的二氧化碳以及其他气体。这种兼顾生产和环境保护的工艺,当做到基本不排污时,称为无污染工艺;若干这种工艺所构成的工程体系,称为无污染工程。

5、另外,不少陆生和水生生物可以吸附和富集某些金属,因而可以作为回收某种金属的活介质。,4.建立多功能污水自净系统 污水中的污染物质是多种多样的,所以一般一种污水需要联合使用几种方法进行分级处理,最终达到排放要求后再排放。,5.构建多功能联合生产系统 (1)应用结构与功能相统一的原理,可以构建农、林、牧、渔一体化的生态工程系统。把生态系统通过一定的网络结构和自动调节作用而实现物质循环的原理,应用到以农产品为原料的加工工业中,使农工业产品(包括副产品)在农、工、商发展中相互补偿原料,以保持该地区稳定的生产体系,减少废物,防止污染,并改善生态环境。多功能联合生产系统应包括农、林、牧、渔业及一定范围的居

6、民点设施,农、林、牧、渔业等的产品数量和加工工业的范围应与当地人口及计划产值保持相应的比例。,(2)多功能联合生产系统的最大特点是将种植业、养殖业和加工工业有机地结合起来,组成一个多功能的整体。多功能联合生产系统是当前我国生态农业建设中最重要、也是最多的一种生态工程类型,并已涌现出很多典型实例。农、林、牧、渔生态工程系统初级模型,题型一,题型二,题型三,题型四,水陆交换的物质循环系统 【典例1】 桑基鱼塘是将低洼稻田挖深作塘,塘内养鱼,塘基上种桑树。植桑养蚕,蚕粪养鱼,鱼粪肥塘,塘泥肥田、肥桑,从而获得稻、鱼、蚕三丰收,这主要是哪一方面的实例?( ) A.人类维持生态系统原有的生态平衡 B.加

7、速生态系统的能量流动 C.加速生态系统的物质循环 D.根据人类的需要建立新的生态系统 解析:桑基鱼塘属于人工建立的生态系统,建立的目的是使生产者固定的能量更多地流向对人类最有益的部分稻、鱼、蚕,因此A项不对。桑基鱼塘只是调整了生态系统的物质循环和能量流动,因此B、C两项不对。桑基鱼塘是证明人类可以根据自身的需要建立新的生态系统,并促进其物质良性循环的典型实例。 答案:D,题型一,题型二,题型三,题型四,反思领悟水陆交换的物质循环系统实现了物质的良性循环和能量的多级利用。,题型一,题型二,题型三,题型四,实现“废物”再生的环境调节系统 【典例2】 “猪沼茶”是华南山地丘陵地区常见的生态农业模式,

8、由种植(茶树)、养殖(猪)、农户(人)和沼气生产(微生物)四个子系统构成。该生态农业模式( ) A.是由茶树、猪、人和微生物组成的生态系统 B.实现了物质和能量在系统中的多级循环利用 C.使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环 D.注重系统内部的自身调节作用,不需要外部投入,题型一,题型二,题型三,题型四,解析:“猪沼茶”的生态农业模式,使整个生产过程实现了物质和能量的多级利用,进入了废物资源化的良性循环,此生态系统的组成成分除了有茶树、猪、人和微生物等生物成分外,还有非生物的物质和能量,A项错误。生态系统的能量在系统中是不能循环利用的,B项错误。此生态系统是人工生态系统,必须要有外部投入,

9、如施肥、施药等,D项错误。 答案:C 反思领悟废物可以被看作是放错地点的资源,充分利用废物中的物质和能量,可以实现物质的良性循环和能量的多级利用。,题型一,题型二,题型三,题型四,多功能污水自净系统 【典例3】 生物氧化塘法治理环境污染所利用的主要生物是( ) A.藻类和浮游动物 B.细菌和浮游动物 C.藻类和细菌 D.浮游动物和鱼类 解析:处理污水的氧化塘实际上是一个菌藻共生的生态系统。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,构建多功能联合生产系统 【典例4】 下图所示为某地农村农、林、牧、渔生态工程系统初级模式图。分析回答下列问题。,题型一,题型二,题型三,题型四,(1)若只考虑鱼池生

10、态系统,该生态系统中非生物的物质和能量主要包括 等,从生态系统类型上划分,该生态系统属于 生态系统。 (2)若只考虑森林生态系统,该生态系统的主要特点之一是能够长期处于较稳定的状态。 (3)生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在分析调查当地农业生产实际情况的基础上,设计了一个良性循环的农业生态系统。假若你是该小组的成员,你认为这个设计应包括哪些方面的内容?,题型一,题型二,题型三,题型四,解析:(1)在鱼池生态系统中,非生物的物质和能量主要包括阳光、热能、空气、水分和无机盐等。鱼池生态系统属于湿地生态系统。(2)森林生态系统由于其生物的多样性,易形成复杂的营养关系,所以

11、种群密度和群落的结构能够长期处于稳定状态。(3)若建立一个良性循环的农业生态系统,应从以下几个方面考虑:一是生态系统各组成成分齐全;二是食物链合理;三是能量多级利用,物质可循环再生等。,题型一,题型二,题型三,题型四,答案:(1)阳光、热能、空气、水分和无机盐 湿地 (2)种群的密度和群落的结构及功能 (3)研究设计合理的食物链或合理巧接食物链;实现生态系统中能量的多级利用;实现生态系统中物质的循环再生或实现可持续发展或形成“原料产品原料产品”模式;设计合理的生态系统的营养结构,提高抵抗力稳定性;提高整个系统的总体功能和综合效益;绘制生态系统的结构模式图;写出设计报告。,1,2,3,4,1.构

12、建新型农业生态系统是使农业可持续发展的战略措施之一。下列有关叙述错误的是( )A.该生态系统的物质循环与信息的传递无关 B.该生态系统中沼气池的建造,提高了人类对能量的利用率 C.该生态系统中营养级较少,能量流动过程中消耗的较少 D.沼气池的建造有效地减少了环境污染 解析:生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递,生态系统的物质循环离不开信息传递。 答案:A,1,2,3,4,2.农业的发展已由传统农业向现代农业转变,现代农业虽然产量大大提高,但造成了严重的环境污染,因此我国农村正在大力推广生态农业。下列关于生态农业的叙述,不正确的是( ) A.生态农业中食物链越长营养级越多越好 B.生态

13、农业的抵抗力稳定性比现代农业高 C.生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生 D.生态农业属于人工生态系统,人的作用非常突出,1,2,3,4,解析:生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下,遵循生态学、生态经济学规律,运用系统工程方法和现代科学技术,集约化经营的农业发展模式,是按照生态学原理和经济学原理,运用现代科学技术成果和现代管理手段,以及传统农业的有效经验建立起来的,能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。生态农业属于人工生态系统,人的作用非常突出,食物链一般比现代农业多,但营养级要合理设置,不是越多越好。 答案:A,1,2,3,4,3.某城市在建设过程中

14、,非常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,还利用藻类养鱼、养鸭等,获得了良好的经济效益。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。,(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。该人工湿地的建立遵循的生态工程的基本理论有 等。,1,2,3,4,(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 。 (5)用恰当的箭头和文字补充

15、完成该人工湿地的碳循环图解。(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,还向相关部门提出了应加强对重点污染源的控制这一合理的建议,其依据的生态学理论是 。,1,2,3,4,解析:输入人工湿地的能量为生产者通过光合作用固定的太阳能和生活污水中有机物含有的化学能。不同的生物生活在不同的层次,这体现了群落的垂直结构。人工湿地中的细菌、真菌分解污水中的有机物产生大量的含氮、磷等元素的矿质养料和CO2,被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收,使其生长迅速。湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物,为提高其分解有机物的效率,可向水体中通入一定量的空气。,1,2,3

16、,4,答案:(1)生产者固定的太阳能和污水中有机物含有的化学能 (2)垂直 系统论,生物间的抗生、共生理论,生物多样性理论,食物链理论 (3)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、磷等矿质养料和光合作用所需的CO2 (4)向水体中适当通入空气 (5)见下图:(6)生态系统的自我调节能力是有限的,1,2,3,4,4.我国珠江三角洲地区,为充分利用土地,创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统桑基鱼塘,如下页左上图所示。请据图回答有关问题。,1,2,3,4,(1)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等作为鱼类的饵料,塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物

17、,为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养,这一过程不但实现了废弃物的 ,而且减少了 。 (2)蚕沙是蚕食桑叶后排出来的粪便,蚕沙富含粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等营养物质,是上等的肥料,也是猪、鱼、羊的理想饲料。某种鱼专以蚕沙为食,假设某一时间段蚕从上一个营养级固定的能量为1.5105 kJ,那么这部分能量最多有 kJ被这种鱼所同化。 (3)该生态系统输出的物质主要有 。 (4)该生态系统与一般的自然生态系统相比较, 稳定性较低,所以需要人们不断输入物质与能量。 (5)桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较,主要的优点有 (至少答两点)。,1,2,3,4,答案:(1)资源化 环境污染 (2)0 (3)蚕丝、鱼、糖等 (4)抵抗力 (5)减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等(答案合理即可),