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(共36張PPT)
專題九
現代生物科技專題
考點四
生態工程
核心知識整合
考點四
生態工程
核心知識整合
考點四
生態工程
核心知識整合
考點四
生態工程
核心知識整合
考點四
生態工程
核心知識整合
考點四
生態工程
名師特別提醒
考點四
生態工程
名師特別提醒
考點四
生態工程
社會責任專訓
考點四
生態工程
社會責任專訓
考點四
生態工程
社會責任專訓
考點四
生態工程
高考真題回顧
考點四
生態工程
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生態工程
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高考真題回顧
考點四
生態工程
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考點四
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高考熱點集訓
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考點四
生態工程
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謝謝觀賞考點四　生態工程
1.理清生態經濟、循環經濟、生態工程之間的關系
2.理清生態工程的原理和實例
3.把握生態工程基本原理的判斷方法
（1）強調物質循環、廢物利用、減輕環境污染→物質循環再生原理。
（2）體現物種多、營養關系復雜→物種多樣性原理。
（3）強調生物與環境的協調與平衡、涉及環境承載力→協調與平衡原理。
（4）涉及自然、經濟和社會，指整個系統，如林業生態工程建設→整體性原理。
（5）涉及結構、功能，分布式、集中式、環式→系統的結構決定功能原理（系統學和工程學原理）。
（6）涉及系統組分的比例關系、總體功能大于各部分之和；指系統內部，如互利共生→系統整體性原理（系統學和工程學原理）。
注意：整體性原理和系統整體性原理的對比分析：
（1）整體性原理指社會、經濟、自然三方面協調統一，保障整個系統的穩定與平衡，如林業建設中自然系統、社會系統與經濟系統的關系問題，即種樹的同時考慮經濟收入、糧食、燃料等問題。
（2）系統整體性原理指總體功能大于各部分之和，即1＋1>2，目的是保持系統有很高的生產力，如藻類和珊瑚蟲組成的高效的植物—動物營養循環使珊瑚礁能夠保持很高的系統生產力，體現了系統整體性原理。
1.生態農業的指導思想是環境與經濟協調發展。
2.生態農業的3個易混點：可以實現對物質和能量的多級利用；減少對能源和資源的消耗；減少環境污染。
3.記準生態工程的主要任務：對已被破壞的生態環境進行修復，對造成環境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力。
4.建立不同的生態工程要依據不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套。
5.濕地生態恢復工程中，對濕地的恢復，不是簡單的退耕還濕地或建立自然保護區就可以有效的。在很大程度上還取決于濕地上、中游的水土保持情況，以及如何解決遷出農民的生計問題。
6.由于礦區廢棄土地養分極其貧瘠，因此恢復礦區生態環境，首先要平整壓實土地，人工制造表土；然后在人造表土上植樹種草。
1.你能舉出兩個外來物種入侵的實例嗎？為什么外來物種入侵會造成嚴重的危害？
提示：外來物種進入新的生態系統之后，由于沒有天敵，極易造成生長失控，破壞生態系統的結構。比如，外來的植物瘋長，可以對本地一年生和多年生植物的結構比例造成嚴重影響，通過對植被的生長和結構的影響，從而造成物質循環和能量流動的改變。又如，外來的動物種類，由于它們的選擇性覓食和破壞，也會造成物質循環和能量流動的改變。物質循環和能量流動的改變會對生態系統造成嚴重破壞，比如，有人將美洲食人鯧引入，這一入侵物種就可能會對當地生態系統造成長久性的破壞。
2.回答下列有關生態工程的問題：
（1）一般來說，生態工程的主要任務是對　　　　　　　進行修復，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力。
（2）生態農業建設中，處理秸稈的主要方式是用作沼氣發酵和培養食用菌，而不采用燃燒的方法。這樣做有哪兩方面的意義？
①__________________________________________
___________________________________________；
②_________________________________________。
（3）通過飼養家禽、家畜，栽培食用菌，提高農民經濟收入，使保護環境和發展經濟相互協調，體現了生態工程的　　　　原理。
提示：（1）遭到破壞的生態環境（或受損的生態系統）　（2）①大大提高了能量的利用效率，使生態系統中的能量持續高效地流向對人類最有益的部分　②減輕了對環境的污染　（3）整體性
　（2018·北京卷）因含N、P元素的污染物大量流入，我國某大型水庫曾連續暴發“水華”。為防治“水華”，在控制上游污染源的同時，研究人員依據生態學原理嘗試在水庫中投放以藻類和浮游動物為食的鰱魚和鳙魚，對該水庫生態系統進行修復，取得了明顯效果。
（1）在該水庫生態系統組成中，引起“水華”的藻類屬于　　　　。水庫中各種生物共同構成　　　　。
（2）為確定鰱、鳙的投放量，應根據食物網中的營養級，調查投放區鰱、鳙的　　　　　　的生物積累量（在本題中指單位面積中生物的總量，以t·hm－2表示），為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺鰱、鳙的　　　　。
（3）藻類吸收利用水體中的N、P元素，浮游動物以藻類為食，銀魚主要以浮游動物為食。由下圖可知，將鰱、鳙魚苗以一定比例投放到該水庫后，造成銀魚生物積累量　　　　，引起該變化的原因是____________
__________________________________________。
（4）投放鰱、鳙這一方法是通過人為干預，調整了該生態系統食物網中相關物種生物積累量的　　　　，從而達到改善水質的目的。
（5）鰱魚和鳙魚是人們日常食用的魚類。為繼續將投放鰱、鳙的方法綜合應用，在保持良好水質的同時增加漁業產量，以實現生態效益和經濟效益的雙贏，請提出兩條具體措施________________________________________________________________________。
解析：（1）引起水庫生態系統中“水華”的藻類，可利用太陽能合成有機物，屬于生產者。生物群落是指同一時間內聚集在一定區域中的各種生物種群的集合。（2）欲確定鰱、鳙的投放量，需考慮投放區鰱、鳙的捕食對象（即上一營養級）的生物積累量，然后根據能量傳遞效率計算出鰱、鳙的投放量。為保證鰱、鳙的成活率，應捕殺水庫中鰱、鳙的捕食者（天敵）。（3）分析柱狀圖，將鰱、鳙魚苗以一定比例投放后，銀魚的生物積累量明顯下降，可能原因是鰱、鳙和銀魚都以浮游動物為食，三者之間存在競爭關系。（4）通過在水庫中人為投放鰱、鳙這一方法，調整水庫中相關物種（如浮游動物、藻類）生物積累量的比例，從而達到改善水質的目的。（5）為了實現生態效益和經濟效益的雙贏，要注意控制鰱、鳙的數量，如定期適度捕撈鰱、鳙，定期合理投放鰱、鳙，控制性捕殺鰱、鳙的捕食者等，還要注意控制人類活動（工業、農業、旅游等）對該水庫生態環境的負面影響。
答案：（1）生產者　（生物）群落　（2）捕食對象/食物　捕食者/天敵　（3）明顯下降　鰱、鳙與銀魚在食物上存在競爭關系　（4）比例　（5）定期適度捕撈鰱、鳙；定期合理投放鰱、鳙；控制性捕殺鰱、鳙的捕食者；控制人類活動（工業、農業、旅游等）對該水庫生態環境的負面影響
熱點　生態工程的原理及應用
1.閱讀材料，回答下列問題。
北京的奧林匹克森林公園占地680公頃，是北京最大的公共公園，也是2008年北京奧運會的配套工程之一。奧森公園設計理念是“通往自然的中軸線”，是一個以自然山水、植被為主的，可持續發展的生態地帶，目的是使之成為北京市中心地區與外圍邊緣之間的綠色屏障，對進一步改善城市的環境和氣候具有舉足輕重的生態戰略意義。
奧森公園中有4.7公頃人造濕地，南園主要景觀有三處：疊水花臺、沉水廊道、濕地潛流。其中“沉水廊道”尤為特別，一座廊橋的橋面沉入水面下一米多深，廊道兩邊有玻璃幕墻隔著湖水，為游人近距離觀察水生動植物提供了便利。水面上有“表演輕功”的水黽，在水里有游蕩的小魚兒、小蝌蚪等。有挺水植物如蘆葦、香蒲、水蔥、黃菖蒲、蓮等；浮水植物如荇菜、睡蓮、水鱉等；還有沉水植物如貍藻、金魚藻等。
“濕地潛流”等采用了新型的復合垂直流人工濕地（如構造示意圖）生態污水處理技術。富含N、P的污水經過進水口進入下行池，在基質（大小不等的礫石）中，由上向下垂直下滲，再自下而上經上行池的基質滲出后，由出水口注入氧化塘繼續處理。
濕地植物與奧森其他植物一樣，盡量選用本地物種，植物根系常形成一個網絡樣結構與基質的表面吸附諸多微生物，其中硝化細菌和反硝化細菌就是脫氮的能手，作用機理如下圖所示。經人工濕地處理的生活污水、收集的雨水等可作為非飲用水用于很多生產過程，不僅減少了污染還節約了水資源。
有機氮NH、NH3NO、
NON2、N2O
奧森公園已經成為北京市的“綠肺”和生態屏障，展現“人與自然和諧相處”的中華文明。由于集多種功能于一身，同時承擔著諸多社會活動，奧森無法通過獨立的自我調節維持整個生態系統的穩定，仍需不斷通過補充物質和能量，移除廢物等人工措施加以維持，因此奧森并不是典型的生態工程。
（1）奧森公園設計和改造過程中依據的生態工程原理有　　　　　　　　　　　（至少寫出兩個）。
（2）流經奧森公園的總能量為_________________
__________________________________________。
（3）“沉水廊道”觀察到的生態系統空間結構為　　　　，水鱉、金魚藻等屬于生態系統營養結構中的　　　　。
（4）“濕地潛流”等復合垂直流人工濕地在凈化污水中起到重要作用。
①微生物在濕地植物的根系和基質上形成大量的“生物膜”，這些微生物在生態系統成分中屬于　　　　，作用是______________________________
___________________________________________。
②硝化細菌和反硝化細菌分別生活在　　　　　　中（填“上行池”或“下行池”），判斷依據為______
__________________________________________。
③濕地植物盡量選用本地物種的目的是__________
_____________________________________________
___________________________________________。
④為研究復合垂直流人工濕地生態污水處理能力，請設計一個簡便可行的實驗方案，包括實驗操作和檢測指標，字數不超過30個。__________________________
___________________________________________。
（5）奧森既然不是典型的生態工程，推測典型的生態工程的特點是________________________________
___________________________________________。
解析：（1）閱讀題中信息可知，奧森公園設計和改造過程中依據的生態工程原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統學與工程學原理。（2）奧森仍需不斷通過補充物質和能量，移除廢物等人工措施加以維持，所以流經奧森公園的總能量為生產者固定的太陽能總量和人工物質和能量的輸入。（3）“沉水廊道”中不同生物生活在不同的水層，為生態系統空間結構中的垂直結構；水鱉、金魚藻等能利用太陽能合成有機物，故屬于生產者，在食物鏈中占據第一營養級。（4）①根據題意可知，形成“生物膜”的微生物，不能合成有機物，屬于分解者；分解者在生態系統中的作用是將動植物的遺體和動物的排遺物，分解成可被生產者（植物）重新利用的二氧化碳和各種無機物，釋放能量。②硝化細菌生活在下行池，反硝化細菌生活在上行池；
據“有機氮NH、NH3NO、
NON2、N2O”可知，硝化細菌和反硝化細菌的異化作用類型分別是需氧型和厭氧型，下行池中含氧豐富，上行池中含氧較少。③非本地物種屬于外來物種，有可能對本地生態系統生物生存造成威脅；且外地物種不一定能適應北京的環境。④污水中主要含N、P，故可從進水口和出水口取水樣檢測，比較N、P含量的差值，若差值較大，說明復合垂直流人工濕地生態污水處理能力較強。（5）典型的生態工程的特點是，能夠通過獨立的自我調節維持整個生態系統的穩定，即不需要通過補充物質、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態系統。
答案：（1）物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統學與工程學原理　（2）生產者固定的太陽能總量和人工物質和能量的輸入　（3）垂直結構　第一營養級　（4）①分解者　將動植物的遺體和動物的排遺物，分解成可被生產者（植物）重新利用的二氧化碳和各種無機物，釋放能量　②下行池和上行池　
硝化細菌和反硝化細菌的異化作用類型分別是需氧型和厭氧型，下行池中含氧豐富，上行池中含氧較少　③避免外來物種入侵，避免對本地生態系統生物生存造成威脅，保證本地生態系統的安全性，其次還有適應性問題，由于溫度、濕度、光照等原因，外地物種不一定適合在北京種植（回答出其中任何一個方面即可得分）　④從進水口和出水口取水樣檢測，比較N、P含量的差值　（5）依靠系統“自組織”來長期維持穩定（能夠通過獨立的自我調節維持整個生態系統的穩定，即不需要通過補充物質、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態系統）
2.某基因研究院培育出了轉基因克隆綿羊，該綿羊能合成深海魚體內富含的不飽和脂肪酸omega—3。
（1）在培育轉基因克隆綿羊過程中，運用　　　　　　方法除去的卵母細胞的細胞核，通過化學試劑　　　　使該細胞與供體細胞融合，進而構建重組胚胎。
（2）為保證胚胎移植順利進行，需要在合適的季節對供、受體母羊進行　　　　處理，培育過程中，科研人員同時將omega—3合成酶的基因片段轉移到了該羊基因組中，使目的基因進入受體細胞并維持穩定和表達的過程，稱為　　　　。利用PCR技術進行擴增目的基因的前提是　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）目前，人們主要通過食用深海魚肉攝取omega—3，人們過度捕殺深海魚而嚴重破壞了海洋生態系統，使生態系統的　　　　穩定性下降。
（4）建造海底人工魚礁，其目的是改善海洋環境，是實現海洋漁業可持續發展的舉措之一，這體現了生態工程所遵循的　　　　　　原理。十九大提出“綠水青山就是金山銀山”，要實現這一目標不僅需要對破壞的生態環境進行恢復，還要考慮當地人的經濟發展和生活需要，這主要遵循了生態工程的　　　　原理。
解析：（1）核移植技術的受體細胞為處于減數第二次分裂中期的次級卵母細胞，通過顯微操作去除其核，使該細胞與供體細胞融合有物理或化學方法，化學方法一般用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑使兩細胞融合，進而構建重組胚胎。（2）為保證胚胎移植順利進行，需要在合適的季節對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理，以實現胚胎在相同的生理環境下空間位置的轉移；使目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程，稱為轉化；利用PCR技術進行擴增目的基因的前提，是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成引物。（3）人們過度捕殺深海魚，導致生物多樣性降低，生態系統的自我調節能力下降，抵抗力穩定性降低。（4）建造海底人工魚礁，目的是改善海洋環境，增大環境承載力，實現海洋漁業可持續發展，所以體現了生態工程建設要遵循的協調與平衡原理；十九大提出“綠水青山就是金山銀山”，要實現這一目標不僅需要對破壞的生態環境進行恢復，更重要的是還要考慮當地人的經濟發展和生活需要，這主要遵循了生態工程的整體性原理。
答案：（1）顯微操作去核法　聚乙二醇　（2）同期發情　轉化　要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物　（3）抵抗力　（4）協調與平衡　整體性
生態工程設計的常用方法
（1）生態工程設計的常用方法之一是食物鏈（網）的“相接”。例如，在稻田養魚的農業生態工程中，魚與稻田屬于不同生態系統的食物鏈（網），但在人為調控下，將一些草食性魚、濾食性魚和雜食性魚（如草魚、鰱魚和羅非魚等）的魚苗放養在稻田中，使稻田生態系統的結構有所改變，物質循環和能量流動更為合理。這表現在魚類攝食雜草，減少了雜草在陽光、養分方面與水稻的競爭；魚糞中含有豐富的氮、磷，增加了水稻的肥源；濾食性和雜食性魚能攝食稻田中的浮游生物、底棲動物等。
（2）生態工程設計的常用方法之二是食物鏈（網）的“加環”。“加環”可為未被利用的部分找到出路。例如，用玉米的副產品玉米芯生產木糖醇等，其殘余物用來培養食用菌，栽培食用菌后的殘余物再用來養殖蛆蛹，蛆蛹糞再作為優良有機肥還田等。

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