一、生态工程与生态经济
(1)生态工程建设的根本目的：遵循自然界物质循环的规律，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的同步发展。
(2)生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。
(3)生态经济：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，从而实现废物资源化。
二、生态工程的基本原理[判断正误]
(1)“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。(×)
(2)在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理。(√)
(3)根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。(√)
(4)“总体功能大于各部分之和的效果”是系统学和工程学原理。(×)
(5)在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。 (√)
三、生态工程的实例[连线]
[知识体系构建]
①物质循环再生原理 ②协调与平衡原理 ③整体性原理 ④农村综合发展型生态工程 ⑤湿地生态恢复工程,⑥城市环境生态工程
生态工程所遵循的基本原理
(1)(2013·深圳高三检测)用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生的原理。(×)
(2)(2013·深圳高三检测)用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了物质的多级利用。(√)
(3)(2013·宁波模拟)我国西北土地沙化非常严重，其中一个主要原因是超载放牧，导致草地退化。该事实主要违背了生态工程的协调与平衡原理。(√)
(4)(2013·宁波模拟)豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现了生态工程系统整体性原理。(√)
1．生态工程所遵循的基本原理
项目
理论基础
意义
实例
物质循环再生原理
物质循环
可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响
无废弃物农业
物种多样性原理
生态系统的稳定性
生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力
“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题、过度放牧等
整体性
原理
社会、经济、自然构成复合系统
统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学
和工程
学原理
系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式
改善和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
2．几种典型生态工程原理归纳
(1)单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理。
(3)引种考虑适应环境——协调与平衡原理。
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理。
高考地位
本考点内容在高考中极少涉及，仅在部分题目中稍有体现
命题角度
利用生态工程原理，分析、解释生态环境中出现的现象，如典例1。
[典例1] 材料一 实施沼气工程，是我国政府为改善农村环境和发展农村经济大力推广的一种生态工程。
材料二 地衣中的真菌和蓝藻互利共生，当把它们分开时，两者都不能正常生长。
材料三 居住在林区的农民，“靠山吃山”是他们生活的根本。当进行林业工程建设时，一方面号召农民种树，另一方面考虑林区农民的生活问题，使改善生态和发展经济结合起来，才能真正做到造林护林。
上述材料所依据的生态工程主要原理依次是( )
①物质循环再生原理；②物种多样性原理；③协调与平衡原理；④整体性原理；⑤系统整体性原理；⑥系统的结构决定功能原理。
A．①⑤④ B．③④⑤
C．②④⑥ D．①③④
[解析] 选A 本题考查生态工程的基本原理。熟记、理解生态工程基本原理的内容是正确解答本题的前提。物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。单独存在时，两种生物都不能很好地生活，但是在一起的时候就出现了一种1＋1>2的效果，体现了系统整体性原理。所谓生态工程的整体性原理，是指人类所处的自然系统、经济系统和社会系统所构成的巨大复合系统，三者相互影响而形成统一整体。
生态工程的实例分析
(1)湿地的恢复除利用生物工程手段外，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能。(√)
(2)矿山废弃地生态修复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建。(√)
(3)退耕还林还草、植树造林等是小流域综合治理生态工程的主要对策。(×)
(4)我国可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。(×)
1．主要生态工程实例的列表比较
类型
问题
主要原理
对策
案例
农村综合发展型生态工程
资源有限，人多地少，产出不足
物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理
建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出
窦店村以沼气为中心的生态工程
小流域综合治理生态工程
小流域的水土流失
整体性原理、协调与平衡原理、因地制宜的原理
运用多种原理，应用多种措施综合治理
甘肃陇南县“九子登科”模式
大区域生态系统恢复工程
土地荒漠化
协调与平衡原理、整体性原理
退耕还林还草、植树造林等
“三北”防护林退耕还林还草工程
湿地生态恢复工程
湿地的缩小和破坏
控制污染、退耕还湖
江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
矿区生态环境的破坏
系统学和工程学原理
修复土地、恢复植被
赤锋市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程
环境污染
协调与平衡原理、整体性原理等
城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等
污水及垃圾处理、城市绿化
2．对我国生态工程发展前景的分析与展望
(1)西方发达国家生态工程特点：目标是治理环境污染，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复，生态工程应用范围小，不太强调经济效益。
(2)我国生态危机：不是单纯的环境污染问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的并发症。
(3)我国生态工程特点：不但重视对生态环境的保护，更注重与经济、社会效益的结合，遵循整体、协调、再生、循环的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的生态工程。
(4)我国生态工程不足之处：缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。
高考地位
本考点内容在高考中极少涉及，仅在某些题目的部分题肢中稍有体现
命题角度
结合生态工程实例的图解，考查应用生态工程原理设计生态农业、解决环境问题，如典例2。
[典例2] (2013·南通模拟)下图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长；用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答：
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是____________________________________。该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，这体现了生态工程的________原理。
(2)该系统将多个生产系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，这体现了生态工程中的________原理。生产的大米无公害的原因是_______________________
________________________________________________________________________。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是________________________________________________________________________。
(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产原因：________________________________________________________________________。
蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的________原理。
解析：(1)图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，其遵循的是物质循环再生原理。
(2)图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。
(3)发酵装置中的微生物主要是乳酸菌，为原核生物，无核膜包被的细胞核。
(4)蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，可供蔬菜进行光合作用。
答案：(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用 物质循环再生
(2)系统的结构决定功能 减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染
(3)无核膜包围的细胞核(无成形的细胞核)
(4)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强 系统整体性
[高考随堂体验]
1．(2012·温州模拟)下面为生态养猪模式图。从图中可知该生态工程属于( )
A．物质循环利用的生态工程
B．山区小流域综合治理与开发的生态工程
C．节水和废水处理与应用的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
解析：选C 从题图中看出，该生态工程实现了废水的循环利用。
2．(2011·新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝光池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于______所固定的________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。
答案：(1)有氧和无氧(或细胞)
(2)群落 一 生产者 太阳
(3)物质循环再生 物种多样性
(4)已被破坏的生态环境 (或受损的生态系统)
3．(2011·江苏高考)池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题：
(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性________。人工养殖池塘水体的 N、P 含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为________。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的________，有效减少水体中的 N、P 等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有________、________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为__________。
(5)保持池塘水体中适当的 N、P 含量是必要的，该养殖系统可以通过________、________进行调控。
解析：(1)由于人工养殖池塘受到饵料、鱼类排泄物等因素的影响，故比自然池塘物种丰富度要低，其抵抗力稳定性弱，恢复力稳定性高。富营养化引起鱼类死亡，进一步破坏该生态系统的稳定性，这种调节方式为正反馈。(2)分析图示可知，该养殖系统增加的生态工程设施有生态塘和潜流湿地，其中的水生植物、放养的滤食动物对污染水体有一定的净化作用。(3)该养殖系统前一个养殖池塘上层水流到后一个池塘底部，其目的是增加水中的溶解氧，提高鱼类对饵料的利用率。(4)由于前面池塘水中含有的N、P等流入后面的池塘，将会使后面池塘水体中的N和P的浓度越来越高，故养殖系统中串联的池塘不宜过多。(5)根据图示可知，该系统可通过控制补水、排水和水泵控制水的流量来调节和保持池塘水中适当的N、P含量。
答案：(1)高 正反馈
(2)生态塘和潜流湿地 净化作用
(3)增加水中的溶氧量 提高饵料的利用率
(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高
(5)补水和排水 水泵控制水的流量(循环频次)
4．(2013·扬州模拟)南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、种蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点。完成下列问题：
(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的________、________和________原理。
(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制取如下图所示：
①在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。
②如果将“无机物－农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是________。
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，减少了废物和污染
(4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好。请你结合所学的有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？
解析：(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生与物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到“取之不尽、用之不竭”，即物质循环再生原理。如果把“无机物－农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)能量沿着食物链流动时，能量逐级递减，传递效率大约为10%～20%，因此最高营养级获得的总能量最低。但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率与单种作物的系统总能量利用率相比大大增加。(4)从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般维持在5～6级。
答案：(1)物质循环再生原理 物种多样性原理 整体性
(2)①如下图所示：
②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降
(3)C
(4)不正确。因为食物链长，各食物链中的生物数量级难以达到一定规模，影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，该营养级生物数量也较少。
5．(2012·汕头金山中学高三月考)某城市在建设过程中，更加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，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等获得良好的经济效益。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。该人工湿地的建设体现了生态工程的基本原理有____________________________等。
(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，其依据的生态学理由是_________________________________________________________。
解析：输入人工湿地的能量有各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水中的化学能。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氮、磷，被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收，导致其生长迅速。湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物，为提高其分解效率，可不断向水体中通入一定量的空气。
答案：(1)光能和污水有机物中的化学能
(2)垂直 物质循环再生原理、协调与平衡原理
(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
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