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5.1 生态工程的基本原理
1．实现循环经济的最重要的手段之一是( )
A．发展“石油农业” B．生态工程
C．清除污染物 D．禁止产出污染物
解析：生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。
答案：B
2．生态恢复工程的第一步是( )
A．恢复这一地区的生物群落
B．恢复植被
C．形成合理、高效的食物链
D．保持一定的动物数量
解析：绿色植物是生态系统最基本的成分，所以要恢复生态环境首先得恢复植被。
答案：B
3．下列关于生态工程的理解错误的是( )
A．生态工程依据的是生态学、经济学和工程学的原理
B．研究对象为自然的生态系统
C．总体目标是可持续发展
D．以整体观为指导，在系统水平上进行研究，以整体调控为处理手段
解析：生态工程的研究对象为“自然—社会—经济复合生态系统”。
答案：B
4．在松毛虫肆虐的时候，辽宁西部章古台地区的几十亿株杨树毁于一旦，这是由于违背了( )
A．物种多样性原理 B．协调与平衡原理
C．整体性原理 D．物质循环再生原理
解析：这是该地区的杨树林的物种太单一，生态系统的自我调节能力太差造成的，这违背了物种多样性原理。
答案：A
5．长江三角洲地区，特别是太湖和杭嘉湖地区的粮、桑、鱼、猪、湖羊系统，
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是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。农民挖池塘排水种稻谷，并利用塘泥堆积的高地种果树、种桑，低湿处种茭白，平畦种菜，水面种菱藕，水下养鱼、虾，鱼池上建猪舍，猪粪落到水中喂鱼，桑叶养蚕，蚕沙喂鱼，菱叶、鱼粪沉到水底为塘泥，湖羊吃草，湖羊粪和塘泥养桑。该生态系统有良好的生态效益和经济效益。
请据此回答下列问题。
(1)该生态系统中的生产者是___________________________
_____________________________________________________，
消费者是_______________________________________________
_____________________________________________________。
这体现了生态系统的______________。
(2)各种动植物之间通过________关系相互联系，从而形成______________________的渠道。
(3)根据上述材料分析判断，下列叙述不符合生态学原理的是( )
A．物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得了产品，提高了生态经济效益
C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低
D．由于各级产物都可以利用，减少了废弃物的污染
(4)这个生态工程中没有废弃物的产生，属于无废弃物农业，与石油农业相比，其主要优点是________________________________
_____________________________________________________，
其缺点是______________________________________________
______________________________________________________。
(5)该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明。
_______________________________________________________
_______________________________________________________
______________________________________________________。
解析：在该水陆物质和能量交换型生态工程中物种种类繁多，系统结构复杂，各种动植物之间通过食物链、食物网相互联系，从而形成物质循环和能量流动渠道，该生态系统属典型的无废弃物农业，与石油农业相比，最大优点是实现了物质循环利用，对环境的污染与破坏程度小。该系统实现结构优化，各部分功能得以充分发挥，从而使能量、物质、信息等流动达1＋1大于2的效果。
答案：(1)稻、果树、桑树、茭白、菱藕和草 猪、湖羊、鱼、蚕 物种多样性
(2)食物 物质循环和能量流动 (3)C
(4)物质循环利用，对环境的破坏性很小 生产效率低，难以适应人口的快速增长
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(5)能。系统中的各组分及其相互关系是经过精心设计的，是一种优化结构，各部分的功能得到充分发挥，使能量、物质、信息等的转换和流通达到总体功能大于各部分之和的效果
A级 基础巩固
1．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
解析：由图解沼气池的应用可知，无废弃物农业利用的原理是物质循环再生原理。
答案：C
2．生态工程建设的实质目的是( )
A．减少生产消耗，增加生产效益
B．减少环境污染，发挥资源潜力
C．征服自然世界，主宰经济发展
D．遵循自然规律，实现可持续发展
解析：生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环规律，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的同步发展。其实质是实现经济的可持续发展。
答案：D
3．下列措施中不符合城市生态工程建设基本原理的是( )
A．城市规划，分区建设工业区、居住区、生态绿地等
B．大力推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺
C．采用浮床工艺法等手段治理环境污染
D．用法律手段严禁汽车上路及造纸厂、酒厂生产，以断绝污染的源头
解析：严禁汽车上路及造纸厂、酒厂生产，一方面会严重阻滞经济发展，另一方面也不能达到“断绝污染源头”的目的。
答案：D
4．要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是( )
A．通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源
B．使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产
C．发展生态农业，实现物质和能量的多级利用
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D．大力开垦湿地，扩大粮食种植面积
解析：本题考查的是与生态工程有关的问题。人与自然的和谐发展就是可持续的发展，即实现物质的循环利用和能量的多级利用，并且人类的发展不应该以破坏生态环境为代价。转化淀粉生产可再生能源，不是可持续发展，没有实现物质的循环利用。化学农药污染环境。开垦湿地会破坏原有的生态平衡。
答案：C
5．在人类的生产活动中，为了不受大自然的惩罚，必须具备的正确观点是( )
A．只有讲求生态效益，才能获得稳定的经济效益
B．遵循生态系统自身规律，大力扩展耕地面积
C．保护对人类有益的生物资源，消灭对人类不利的种群
D．优先考虑经济效益，充分开发、利用自然资源
解析：大力扩展耕地面积、消灭对人类不利的种群都会破坏生态环境，人类活动必须在考虑生态效益的前提下实现一定的经济效益，才能实现可持续发展。
答案：A
B级 能力训练
6．珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。请据图回答下面的问题。
(1)这种人工生态系统最基本的生物因素是______________。要使它长期稳定发展，除了有稳定的________来源，各类生物要_________________。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量______________________________；其能量利用率高的原因是在营养结构上具有________________的特点。
(3)蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过__________________的作用，又被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过__________的作用，形成了________________________________被植物利用。
(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它_____________
_____________________________________________________。
解析：建立该人工生态系统的目的是使能量最大限度地流向对人类最有益的部分，因其食物链相对较短，能量损耗较少，故能量利用率较高；生态系统功能的维持有赖于它的各功能类群(生产者、消费者及分解者)之间能量流动和物质循环相对稳定。
答案：(1)生产者和分解者 能量 保持相对稳定
(2)流向对人类最有益的部分 食物链短
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(3)分解者 硝化细菌 硝酸盐和亚硝酸盐
(4)生产者、消费者和分解者之间的能量流动和物质循环在较长的时间内保持相对的稳定性
7．下图是对有机废弃物进行处理的一种方案，请回答问题：
(1)施用有机肥料有利于提高农作物的产量，其原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的________使农作物的光合作用强度得到提高。
(2)从资源化、无害化角度分析，途径②、③优于④的原因是
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有________能力。
(4)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发________基因突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
(5)能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分？________。应在________的土壤中寻找能降解塑料的微生物。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如：根瘤菌)中，则土壤中的塑料有望得到较快降解，该技术的核心是构建基因表达载体，此过程使用到的酶有__________________________________________
______________________________________________________。
解析：(1)施用的有机肥料被土壤中的微生物通过细胞呼吸分解生成CO2和无机盐，CO2和无机盐都可以提高农作物的光合作用强度，有利于提高农作物的产量。
(2)对有机废弃物进行②③的处理，既实现了物质和能量的多级利用，又减少了④处理过程中产生的污染问题。
(3)少量有机废弃物排入河流，不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化，这说明生态系统具有自我调节(自我净化)的能力。
(4)正常细胞在致癌因子的作用下，原癌基因和抑癌基因发生突变，使正常细胞变成不受机体控制的癌细胞。焚烧塑料垃圾所产生的二英属于化学致癌因子。
(5)能分解塑料的微生物属于生态系统成分中的分解者，将其体内控制分解塑料的基因分离出来，再利用基因工程技术导入某些土壤微生物体内，可得到能大量降解塑料的微生物，从而消除塑料带来的污染。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。
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答案：(1)CO2和无机盐
(2)通过多层分级利用有机废弃物的物质，既充分利用有机物中的能量，又减少环境污染
(3)自我调节(自我净化)
(4)原癌基因和抑癌
(5)分解者 富含塑料垃圾 限制性核酸内切酶、DNA连接酶
8．根据以下材料，回答问题。
据国家林业局发布的一项调查表明，我国已经成为受荒漠化危害最为严重的国家之一。目前，全国四分之一以上的田地荒漠化，每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元，因此在实施西部大开发过程中，要切实搞好生态环境的保护和建设，大力开展植树种草、治理水土流失、防治沙漠化等活动。
(1)从生态因素分析，改善西部地区生态环境必须首先解决的非生物因素是________。
(2)“退耕还林(还草)”所依据的主要生态工程原理是__________________；其目的是提高生态系统的______________。
(3)保护环境、保持生态系统稳定性的关键是保护森林。近年来，首都北京等地频繁出现“沙尘暴”，源头主要来自黄土高原和内蒙古地区。这说明森林等植被在___________________________________
等方面起重要作用；另外我国在西北植树造林方面依据生态工程的______________原理，要注意树种不要过于单一。
解析：本题考查了必修教材内容中决定生物的生态因素之一，即非生物因素——水，并联系西北地区特定的地理条件得出。同时也考查了生态工程建设中物种多样性原理的应用，“退耕还林(还草)”提高了物种多样性的同时，植被具有的特殊生态功能，如防风固沙、保持水土、涵养水源等随之体现，改善了西北气候，进而形成良性循环。
答案：(1)水
(2)物种多样性原理 自我调节能力
(3)防风固沙 物种多样性
9．某校研究性学习小组的同学前往市郊调查农业生态系统，经过交流和修改后绘制出下图，请据图回答有关问题。
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(1)你认为该生态系统是否达到良性循环？并说明理由。
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)该生态系统内能量和物质多级利用的实现，是根据生态系统的________________原理设计的。
(3)沼气池中存在的生物在其细胞中都存在的细胞器有________________。
(4)如果要提高农业生态系统的抵抗力稳定性，设计该农业生态系统的结构时，可根据生态系统中生物种群间的相互依存和相互制约原理，科学增加农田中的________________。
(5)请你评价以上农业生态系统方案的优点。_______________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
解析：(1)由图示分析可知，该生态系统中的物质、能量都得到了充分的利用，达到了良性循环。(2)该生态农业依据的原理是生态系统物质循环再生原理，科学地实现生态系统中各种成分的充分利用、能量多级利用，使能量流向对人类最有益的方向。(3)沼气池中存在的生物主要是厌氧微生物，多数属于原核生物，其细胞中都存在的细胞器只有核糖体。(4)生态系统抵抗力稳定性大小决定于生态系统中生物种类、营养结构的复杂程度，生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的自我调节能力越大，抵抗力稳定性越强。所以设计生态系统时，根据系统中生物种群间相互依存和相互制约关系，科学地增加生物种类，达到提高稳定性的目的。(5)评价一个生态系统可从以下几个方面进行：①食物链设置是否合理，生态系统的各种成分能否充分利用；②物质、能量的多级利用；③减少农药化肥使用量，减少环境污染；④最大限度地使能量流向对人类最有益的部分。
答案：(1)达到了良性循环，因为在该生态系统中，物质和能量得到了充分利用
(2)物质循环再生 (3)核糖体 (4)生物种类
(5)科学地利用了生态系统的各种成分；能量最大限度地得到了利用，使能量朝向有利于人类的方向流动；减少化肥使用，从而减少环境污染；实现废弃物资源化利用。
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