2019-2020年高中生物第1章生態(tài)工程第1節(jié)生態(tài)工程的理論依據(jù)同步備課教學案北師大版選修3.doc

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2019-2020年高中生物第1章生態(tài)工程第1節(jié)生態(tài)工程的理論依據(jù)同步備課教學案北師大版選修3 [目標導讀]　1.結合教材P4，闡述生態(tài)工程的概念。2.結合教材P4～7的圖文，簡析生態(tài)工程的相關理論。 [重難點擊]　1.生態(tài)工程的概念。2.生態(tài)工程相關理論的內容。 云南，“彩云之南”，我國一個美麗的省份，有豐富的動植物資源，也有眾多水域分布，更是遠近聞名的旅游勝地。但是xx年至xx年，這片美麗的土地卻在承受著巨大的痛苦——旱災。這是天災還是人禍？右圖是相關的圖片。 結合這幅圖，請同學們思考以下幾個問題： (1)在云南持續(xù)發(fā)生這樣的大旱，原因到底是什么？ (2)經濟的發(fā)展帶來社會進步，但是我們的環(huán)境問題卻越來越嚴重，我們到底需要什么樣的經濟發(fā)展的新思路才能避免對環(huán)境的破壞呢？ 一、生態(tài)工程的概念 1．傳統(tǒng)概念 生態(tài)工程是應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質循環(huán)再生原理、結構與功能協(xié)調原則、結合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法，設計的促進分層多級利用物質的生產工藝系統(tǒng)。 2．新概念 應用生態(tài)學、經濟學的有關理論和系統(tǒng)論方法，以生態(tài)環(huán)境保護與社會經濟協(xié)同發(fā)展(可持續(xù)發(fā)展)為目的，對人工生態(tài)系統(tǒng)、人類社會環(huán)境和資源進行保護、改造、治理、調控和建設的綜合工藝技術體系或綜合工藝過程。 沼氣工程已成為我國當今農村生態(tài)工程建設中最重要和最基礎性的組分。如圖是沼氣池的示意圖，據(jù)圖分析： 1．沼氣和傳統(tǒng)的煤、天然氣、石油相比，有什么優(yōu)點？ 答案　沼氣是一種綠色清潔能源，還可以再生。 2．沼氣渣是一種很好的有機肥料，可以增加土壤肥力，有利于作物生長，這體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的哪種功能？ 答案　物質循環(huán)的功能。 3．沼氣工程的優(yōu)點有哪些？ 答案　不僅增加了農民的經濟收入，而且減少了生活、生產造成的環(huán)境污染，生態(tài)、社會、經濟效益顯著提高。 1．人類設計生態(tài)工程的根本目標是(　　) A．在促進自然界良性循環(huán)的前提下，達到生態(tài)效益與經濟效益的同步發(fā)展 B．在促進自然界良性循環(huán)的前提下，防治環(huán)境污染，提高經濟效益 C．防治環(huán)境污染，達到生態(tài)效益與經濟效益的同步發(fā)展 D．在促進自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防治環(huán)境污染，達到經濟效益與生態(tài)效益的同步發(fā)展 答案　D 解析　設計生態(tài)工程的根本目標是在促進自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防治環(huán)境污染，達到經濟效益與生態(tài)效益的同步發(fā)展。 二、生態(tài)工程的相關理論 1．系統(tǒng)論 (1)系統(tǒng)的特征 (2)系統(tǒng)論意識的出現(xiàn)：生態(tài)工程概念的最早提出者馬世駿將“整體、協(xié)調、循環(huán)、再生”作為生態(tài)工程的基本原則。其中的“整體”就是針對生態(tài)工程的“系統(tǒng)性”而言的。 2．生態(tài)學的有關理論 (1)生物之間的共生、抗生理論 ①共生關系：生態(tài)工程中的生物之間相互利用、相互促進、互為防護的重要機制。 ②抗生關系：生態(tài)工程中一種生物對另一種生物的抵抗作用，如植物對特殊病蟲害的抗生作用。 (2)生物多樣性理論 生態(tài)系統(tǒng)中，生物種群數(shù)量越豐富，結構及營養(yǎng)關系越復雜，穩(wěn)定性越高。為了保證生態(tài)工程所構建的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，而且能夠創(chuàng)造良好的生態(tài)效益和經濟效益，必須以生物多樣性為重要原則。 (3)食物鏈理論 ①食物鏈的功能 a．通過食物鏈可以將某種形式的能量和物質轉變成另一種形式的能量和物質。 b．通過食物鏈可以把一種生物產品轉化成為另一種類型的生物產品。 c．通過食物鏈的作用可以使低能量的生物產品轉化為高能量的生物產品。 d．通過食物鏈的作用可以將一些低價值的產品轉變?yōu)楦邇r值的產品。 e．可以通過食物鏈某一環(huán)節(jié)生物產品的增加或減少，調節(jié)另一環(huán)節(jié)的生物產品數(shù)量。 ②食物鏈的人工調節(jié) 在人為的生態(tài)系統(tǒng)中，可以通過對食物鏈各環(huán)節(jié)的調控，改變物質、能量的轉移途徑和富集方式。 3．社會經濟學理論和工程學理論 4．協(xié)調與平衡理論 在應用這些理論建設生態(tài)工程的過程中，還必須堅持生態(tài)效益、社會效益和經濟效益協(xié)調的原則。 結合以下材料分析： 材料一　向日葵與大豆間作：利用豆科植物的生物固氮作用可以提高土壤肥力，有利于其他作物的生長。 材料二　由珊瑚蟲和某些藻類共生組成的珊瑚礁區(qū)，物種繁多，系統(tǒng)穩(wěn)定。 材料三　濕地治理生態(tài)工程中，人們將濕地內瘋長的水草收割后貯存起來，作為圈養(yǎng)家畜的飼料，在治理后的水體內養(yǎng)魚，這樣既發(fā)展了經濟，又疏通了河道，保護了生態(tài)環(huán)境。 1．材料一體現(xiàn)了生態(tài)工程的哪種理論？ 答案　生物之間的共生理論。 2．材料二體現(xiàn)了生態(tài)工程的哪種理論？ 答案　生物多樣性理論。 3．材料三中，人為的增加了食物鏈，從能量流動的角度考慮有什么益處？ 答案　調節(jié)了能量流動的方向，使能量盡可能多的流向對人類最有益的部分。 2．生態(tài)工程是人類學習自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧”的結晶，是生態(tài)學、工程學、系統(tǒng)學、經濟學等學科交叉而產生的新興學科。下列選項中屬于生態(tài)工程所遵循的原理的是(　　) ①系統(tǒng)論?、趥€別與特殊的理論　③食物鏈理論?、苌镏g的共生理論?、菽芰垦h(huán)流動理論?、奚镏g的抗生理論?、咭虻刂埔死碚摗、嗌锒鄻有岳碚? A．①②⑤⑦⑧ B．①③④⑥⑧ C．①③④⑤⑧ D．②③④⑥⑦ 答案　B 解析　個別與特殊的理論、因地制宜理論并不是生態(tài)工程所要遵循的理論。能量在生態(tài)系統(tǒng)中是單向流動的，而不是循環(huán)流動的。 1．下列不屬于生態(tài)工程的是(　　) A．沼氣工程 B．?；~塘 C．長江兩岸加固河堤 D．退耕還林還草 答案　C 解析　A、B、D都是利用生態(tài)工程原理，實行系統(tǒng)工程的可持續(xù)發(fā)展，C不是生態(tài)工程。 2．下列不屬于生態(tài)工程體系的特點的是(　　) A．少消耗 B．多效益 C．可持續(xù) D．多投資 答案　D 解析　生態(tài)工程具有少消耗、多效益、可持續(xù)的特征。 3．我國“三北防護林”，雖然取得了巨大的生態(tài)效益和經濟效益，但由于沒有完全按照自然生態(tài)平衡規(guī)律辦事，也產生了不少問題。例如，遼寧的章古臺地區(qū)，由于單一種植樟子松，使松毛蟲因為沒有天敵而肆虐一時，使很多地方幾乎成了不毛之地。這個事實說明了(　　) A．樟子松的抗蟲能力很差 B．松毛蟲的危害性很強，并專一性的侵害樟子松 C．生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的重要性 D．由于植物種類單一，導致松毛蟲只能侵害樟子松 答案　C 4．下列不屬于生態(tài)工程建設目標的是(　　) A．對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行改善 B．防治環(huán)境污染 C．單純追求糧食產量 D．促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展 答案　C 解析　根據(jù)生態(tài)工程的概念可知，防治環(huán)境污染，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行改善，促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展都是生態(tài)工程建設的目的。只有C項不正確，單純追求糧食產量有可能影響整個生態(tài)系統(tǒng)的和諧發(fā)展。 5．下圖是某地農民以沼氣為紐帶建立的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，據(jù)圖回答下列問題： (1)該生態(tài)工程主要運用了哪些基本理論？ ________________________________________________________________________。 (2)通過實踐證明，這種生態(tài)系統(tǒng)較為理想，不僅有很好的生態(tài)效益，而且也為農民增加了經濟效益，其原因是充分利用了____________中的能量。建立這種生態(tài)系統(tǒng)的目的就是________________________________________________________________________。 (3)動物糞便中的臭味主要來自氨，在沼氣池中經________________作用，可以形成________被植物吸收利用。 答案　(1)食物鏈理論、生物多樣性理論　(2)各營養(yǎng)級　使能量流向對人類最有益的部分　(3)硝化細菌的硝化　硝酸鹽 解析　(1)從圖中分析可看出該生態(tài)工程主要運用了食物鏈理論、生物多樣性理論。 (2)建立以沼氣為紐帶的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的目的是充分調整能量流動關系，使能量流向對人類最有益的部分。 (3)沼氣池中的臭味主要來自氨，氨經硝化細菌的硝化作用形成硝酸鹽可被植物吸收利用。 課時作業(yè) [基礎過關] 1．下列關于生態(tài)工程的敘述，不正確的是(　　) A．當人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重的健康問題時，生態(tài)工程應運而生 B．生態(tài)工程能夠減少環(huán)境污染 C．生態(tài)工程以犧牲環(huán)境和資源為前提，生產出更多的產品 D．生態(tài)工程力求達到生態(tài)效益、經濟效益和社會效益的協(xié)調統(tǒng)一 答案　C 解析　A為生態(tài)工程產生的前提條件，B為生態(tài)工程的意義，D為生態(tài)工程的原則。 2．下列有關物種多樣性的敘述，錯誤的是(　　) A．物種繁多而復雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性 B．生物多樣性程度高，各類生物的生存機會多 C．生物種類越多，引起病蟲害的概率越大 D．生物種類繁多，可以在有限的資源條件下，提高系統(tǒng)的生產力 答案　C 解析　在生態(tài)系統(tǒng)中，生物種類越多，自我調節(jié)能力越強，如果害蟲的數(shù)量增多，食蟲鳥的數(shù)量也會增加，所以生物種類繁多，引起病蟲害的幾率會下降。 3．食物鏈理論是生態(tài)工程的基本理論之一。下列有關食物鏈功能的敘述錯誤的是(　　) A．轉化生物產品 B．產品升值 C．富集產品 D．增加能量 答案　D 4．豆科植物和固氮菌互利共生，當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么理論(　　) A．系統(tǒng)論 B．食物鏈理論 C．生物之間的共生理論 D．生物多樣性理論 答案　C 解析　豆科植物和根瘤菌為互利共生關系，兩者共生使系統(tǒng)有很高的生產力，把它們分開時，兩者的生長都受到影響，故體現(xiàn)了生物之間的共生理論。 5．如圖為我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的?；~塘模式圖，該模式把很多單個生態(tài)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機地整合在一起，成為一個新的高效生態(tài)系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的生產力。這種模式所依賴的主要理論是(　　) A．系統(tǒng)論 B．生物多樣性理論 C．共生與抗生理論 D．食物鏈理論 答案　A 6．在遼寧西部的章古臺地區(qū)，最初進行林帶建設時，單一種植了大片的樟子松林，由于沒有一條昆蟲與其天敵相生相克的食物鏈，使松毛蟲肆虐一時，這體現(xiàn)了什么理論在生態(tài)工程中的重要性(　　) A．物種共生 B．系統(tǒng)論 C．食物鏈 D．物種多樣性 答案　C 解析　由于樟子松林中缺少制約松毛蟲的食物鏈，所以才造成松毛蟲成災。 [能力提升] 7．人們?yōu)榱私鉀Q某些在農、牧、漁等生產中產生的生態(tài)問題而采取了下列各項措施，其中導致完全相反的結果的是(　　) A．更好的人口控制方法 B．制造更強、更有效的農藥 C．合理地放養(yǎng)牲畜 D．把科學的耕作技術運用于海洋 答案　B 解析　人口的迅速增加必然會給生態(tài)系統(tǒng)帶來更大的壓力，所以控制人口增長是解決生態(tài)問題的有效方法；合理地放養(yǎng)牲畜和科學合理地利用海洋資源是解決生態(tài)問題的有效途徑；但制造更強、更有效的農藥必然會對環(huán)境造成嚴重的污染，這與人們的愿望是完全相反的。對于病蟲害的防治應致力于生物防治方法的研究與開發(fā)，這樣才能有效地解決病蟲害的防治和環(huán)境污染問題。 8．某草原牧區(qū)，在進行草場建設時，既注重不同牧草種類的搭配種植，又對單位面積內的放牧量做了一定控制。這種做法體現(xiàn)了(　　) A．實行“循環(huán)經濟”的原則 B．低消耗，多效益的原則 C．遵循生物多樣性和協(xié)調與平衡原理 D．建立自然—社會—經濟復合系統(tǒng) 答案　C 解析　生物多樣性和協(xié)調與平衡原理都是生態(tài)工程建設應當遵循的原理。進行牧區(qū)草場建設時，既要考慮系統(tǒng)結構和功能的復雜性，又要考慮生物與環(huán)境的協(xié)調平衡，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。 9．下列敘述違背生態(tài)工程中生態(tài)學原理的是(　　) A．充分考慮環(huán)境因子對生物的影響 B．盡可能減少種間競爭所產生的耗損 C．以單一種群獲得經濟效益的最大化 D．實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán) 答案　C 解析　以單一種群獲得經濟效益的最大化，不符合生態(tài)學原理，C選項錯誤。 10．將一處原始森林開辟成為一個國家森林公園，為了繼續(xù)維持森林的生態(tài)平衡，應當采用的措施是(　　) A．在森林里放入一些珍奇的野生動物，增加食物網(wǎng)的復雜性 B．在森林中引種一些珍奇的野生植物，提高生產者的能量蓄積能力 C．定期清理森林的枯枝落葉，以利于種子萌發(fā)和幼苗生長 D．對森林做簡單的隔離，避免人類過多地干擾 答案　D 11.閱讀下列材料，回答有關問題： 澳洲草原廣闊，天然牧草資源十分豐富。自1925年起，從印度和馬來西亞引入當?shù)貨]有的牛、羊等家畜，大力發(fā)展畜牧業(yè)。幾年后，千萬頭牛的糞便覆蓋了草場，牧草大量枯死，同時蠅子蔓延，使澳洲草原生態(tài)系統(tǒng)處于崩潰的邊緣。后來從亞洲引進蜣螂，它們把牛糞滾成團堆運到地下，既消除了牛糞又肥沃了土壤，還控制了蠅子，有效地解決了生態(tài)危機問題，使澳洲草原又呈現(xiàn)出生機勃勃的景象。請回答下列問題： (1)上述事實表明，在引進牛、羊前，各種生物之間的關系呈現(xiàn)____________________狀態(tài)。 (2)從生態(tài)學的角度看，人們引進牛、羊的目的是____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)引進牛、羊后導致生態(tài)危機的主要原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)蜣螂是這個草原生態(tài)系統(tǒng)的________(功能類群)的重要成分。 (5)以上事實說明，生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有_______________________________ ________________________________________________________________________。 (6)引進牛、羊發(fā)生生態(tài)危機這一事實給人們的啟示是人類的生產活動要____________。 答案　(1)結構和功能上的動態(tài)平衡 (2)調整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關系，使能量流向對人類最有益的部分 (3)破壞了原有的食物鏈，導致生態(tài)平衡失調 (4)分解者 (5)一定限度的，如外來干擾超過了這個限度，生態(tài)平衡就會遭到破壞 (6)遵循生態(tài)工程建設的協(xié)調與平衡理論 解析　(1)引進牛、羊之前，澳洲草原廣闊，牧草豐富，各種生物之間在結構和功能上處于動態(tài)平衡狀態(tài)。(2)引進牛、羊的目的是調整能量流動的關系，使能量流向對人類最有益的部分，發(fā)展經濟。(3)牛、羊的引進，超過了生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力，破壞了原有的食物鏈，導致生態(tài)平衡失調。(4)蜣螂將牛糞中的有機物分解為無機物，回歸到無機環(huán)境，是分解者。(5)生態(tài)系統(tǒng)具有自我調節(jié)能力，但這種能力是有限度的，即生態(tài)環(huán)境具有環(huán)境承載力，若生物數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。(6)人類的生產活動要遵循自然界的規(guī)律，如協(xié)調與平衡理論即生物與環(huán)境的適應性，生物數(shù)量與環(huán)境的承載力平衡。 12．根據(jù)以下材料回答問題： 據(jù)國家林業(yè)局發(fā)布的一項調查表明，我國已經成為受荒漠化危害最為嚴重的國家之一。目前，全國四分之一以上的田地荒漠化，每年因荒漠化造成的直接經濟損失達540億元；因此在實施西部大開發(fā)過程中，要切實搞好生態(tài)環(huán)境的保護和建設，大力開展植樹種草、治理水土流失、防治沙漠化等活動。 (1)從生態(tài)因素分析，改善西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境首先必須解決的非生物因素是________。 (2)“退耕還林(還草)”所依據(jù)的主要生態(tài)工程原理是________________，其目的是提高生態(tài)系統(tǒng)的________________。 (3)保護環(huán)境、保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關鍵是保護森林。近年來，我國北方頻繁出現(xiàn)“沙塵暴”，源頭主要來自黃土高原和內蒙古地區(qū)。請分析造成土地沙化的原因____________________。(至少兩點) (4)西部大開發(fā)中一項很重要的內容就是生態(tài)工程建設。從協(xié)調與平衡理論出發(fā)，在我國西北地區(qū)植樹造林應注意哪些問題？ ________________________________________________________________________。 答案　(1)水　(2)物種多樣性原理　自我調節(jié)能力　(3)過度樵采、過度放牧、盲目開墾等(答出兩點即可)　(4)栽種與西北氣候環(huán)境相適應的樹種或草，并注意考慮環(huán)境的承載力 13．閱讀下圖，回答下列問題： (1)生態(tài)農業(yè)設計的基本理論有：(列舉兩條) ①________________，②________________。 (2)生態(tài)農業(yè)的優(yōu)越性表現(xiàn)在____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在“農作物→豬→農戶”這條食物鏈中，若農作物通過光合作用產出300摩爾氧氣，則農作物同時產出________摩爾葡萄糖，農戶從豬中獲取的最大能量相當于________摩爾的葡萄糖。 答案　(1)①食物鏈理論?、谏锒鄻有岳碚? (2)生態(tài)農業(yè)能保持系統(tǒng)內的生態(tài)平衡，促進物質在系統(tǒng)內循環(huán)和重復利用，以最少的投入獲取最大的經濟效益和生態(tài)效益　(3)50　2 解析　本題考查農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程建設遵循的理論和優(yōu)勢。具體分析如下： 依據(jù)光合作用反應式：6CO2＋6H2O6O2＋C6H12O6，農作物產生300摩爾氧氣，同時就產生50摩爾葡萄糖，能量沿食物鏈傳遞時，傳遞效率一般為10%～20%，故農戶從豬中最多獲取的能量相當于5020%20%＝2摩爾葡萄糖。 [真題體驗] 14．(xx新課標全國，40改編)現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經凈化處理后，可用于澆灌綠地。回答問題： (1)污水流經厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個過程中，微生物通過________________呼吸將有機物分解。 (2)生態(tài)工程所遵循的基本理論除系統(tǒng)論外、還遵循了生態(tài)學中的______________和________________等原理。 (3)一般來說，生態(tài)工程的主要目的是構建一個________________協(xié)調發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，并對已被破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行修復，對造成環(huán)境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力。 答案　(1)無氧和有氧(或細胞)　(2)生物多樣性理論 食物鏈理論　　(3)人類和環(huán)境