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第57讲　生态工程的原理及实例
1 [2025南通启东中学月考]生态足迹反映了人类生活和经济活动对环境的影响，是一种用来衡量生态系统承受负荷的指标。它不仅可以反映某一区域的生态环境状况，还能够显示出人类对地球的压力。研究生态足迹对全球的环境保护和可持续发展有着重要的意义。下列相关说法正确的是(　　)
A. 生态足迹是指维持某一人口单位生存所需的生产资源的土地及水域面积
B. 餐厨垃圾分类、回收与利用能实现能量的多级利用，可以减小生态足迹
C. 建立沙滩保护区、环境容纳量强度的捕捞量等均有利于提高生态承载力
D. 碳足迹是指吸收化石燃料燃烧排放的CO2等所需的森林和海洋面积
2 [2024南通模拟]农—林—牧—渔立体农业模式中，池塘中养鱼、虾、蟹等水产品，水面上种植菱角、莲藕等水生植物，池塘周围种植果树，同时在林下养鸡、鸭等家禽。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 设计该系统涉及自生、协调、整体等生态工程原理
B. 家禽的觅食活动可加快该立体农业中的碳流动
C. 鱼、虾、蟹粪便中的有机物可为水生植物提供能量
D. 该立体农业实现了生物在时间、空间上的合理配置，增加流入的总能量
3 [2025南通如皋适应性考]近年来，我国大力推进生态文明建设，采取一系列措施促进人与自然和谐共生。下列措施和有关叙述合理的是(　　)
A. 我国人口基数大，生态足迹总量上升，生态承载力总量必然下降
B. 长江流域十年禁渔可有效提高长江水域野生鱼类的环境容纳量
C. 大量焚烧农作物秸秆，将产生的灰烬用作底肥，给农作物补充部分矿质元素
D. 矿区废弃地生态修复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
4 [2024泰州模拟]党的二十大提出，中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化，我们坚持可持续发展，坚定不移走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。下列有关践行可持续发展的叙述，正确的是(　　)
A. 在湿地生态恢复工程中建立缓冲带，可完全消除人类的干扰
B. 农作物秸秆“过腹还田”，可实现物质、能量的多级循环利用
C. 退耕还林，通过自然的次生演替可提高生物多样性的间接价值
D. 给稻—蟹共生农田投入的物质、能量越多，生态的稳定性就越强
5 [2025无锡期末]下列关于生态环境保护措施的叙述，错误的是(　　)
A. 科学合理利用水资源、减少污水排放能有效提高生态足迹
B. 生态廊道具有连接破碎生境、保护生物多样性等多种功能
C. 在湿地修复过程中，应选择净化能力强且生态位不同的水生植物
D. 采用生物防治技术能降低害虫的种群密度且对环境几乎没有污染
6 [2024南通如皋适应性考]地震、森林火灾等自然灾害对生态系统会造成严重破坏，灾后修复需要生物措施与工程措施相结合。下列叙述正确的是(　　)
A. 地震、火灾等自然灾害降低种群密度，属于密度制约因素
B. 生态修复时合理搭配不同种类的植物，主要体现了生态工程的协调原理
C. 灾区进行植树造林、动物迁回有利于增加生态系统的恢复力稳定性
D. 灾区使用太阳能、地热能等清洁能源，有效减小了生态足迹
7 [2025北京西城模拟]人工橡胶林因物种单一被称为绿色荒漠。某地区探索“胶—茶—鸡”生态农业模式，即在橡胶林内间作茶树，并大规模养鸡以此提高经济效益和生态效益。下列叙述错误的是(　　)
A. 橡胶、茶树和鸡共同构成农林复合生态系统
B. “胶—茶—鸡”生态农业遵循协调和整体等原理
C. 大规模养鸡加快了生态系统物质循环和能量流动
D. 改造人工橡胶林体现人类活动对群落演替的影响
8 [2026南通如东期初]景观式人工湿地生态系统兼具观赏与污水处理功能，在保护生态环境、调节碳循环等方面，具有不可替代的重要作用。下图为某景观式人工湿地污水处理系统的示意图(“”表示水流方向)。下列叙述正确的是(　　)
A. 流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量
B. 遵循协调原理，该生态系统选择净化能力较强的多种湿地植物并合理布设
C. 流入该生态系统的污水一般需控制流速并经过稀释处理
D. 该生态系统的观赏与污水处理功能分别体现了生物多样性的间接价值和直接价值
9 [2024南京、盐城模拟]下列关于“碳达峰”和“碳中和”的叙述，正确的是(　　)
A. “碳中和”是指生产者固定CO2的量与所有生物呼吸产生的CO2量相等
B. 碳循环是指CO2在生物圈的循环过程，具有全球性，减缓温室效应需各国配合
C. 增加生产者数量是“碳中和”的有效措施，“碳达峰”后生态系统的碳循环会明显减慢
D. 生态足迹的值越大，对生态和环境的影响就越大，不利于“碳中和”目标的实现
10 [2025盐城考前模拟]稻田养鱼养鸭是一种能降低生产成本、增加生态效益的生态农业模式。下图是某稻田生态系统部分能量流动过程图，下列相关叙述错误的是(　　)
A. 间作或套种等措施可以提高光能利用率，增加流入该生态系统的总能量
B. 鱼和鸭属于该生态系统的初级消费者和次级消费者
C. 流经该生态系统的总能量等于Q1、Q2、Q3、Q4之和
D. 该生态农业模式体现了生态工程的自生、循环、整体等原理
11 (多选)[2025苏州模拟]我国政府宣布2030年前确保“碳达峰”(CO2的排放量达到峰值)、2060年前力争实现“碳中和”(CO2的排放量与吸收量相等)的目标。下列叙述错误的有(　　)
A. 碳在生物群落内及生物与无机环境间循环的主要形式是CO2
B. 当前我国新增人口逐年减少，生态足迹总值也随之有所下降
C. “碳中和”时，生产者固定CO2量等于所有生物呼吸作用释放CO2量
D. 当我国实现“碳达峰”的目标后，空气中的CO2浓度仍有可能会增加
12 (多选)藻类水华的发生通常被认为是氮、磷污染导致水体富营养化的结果。千岛湖于1998、1999年发生大面积藻类水华，为探究水华爆发的原因，研究者分析并调查了影响藻类数量变动的主要环境因素，结果如下图。下列叙述正确的有(　　)
注：“＋”表示促进，“－”表示抑制
图1　影响藻类数量变动的主要环境因素
图2　千岛湖1989～1999年TN和TP含量
A. 图1所示箭头所指方向能表示能量流动的方向
B. 千岛湖水体富营养化后，水中含氧量将会降低
C. 由图2数据看，水体富营养化并不是千岛湖水华发生的主要原因
D. 出现水华现象反映了在该生态工程建设中主要违背了物种多样性原理
13 [2025南通如皋适应性考]碳汇渔业是指通过渔业生产促进水生生物吸收CO2，并通过收获海产品把这些碳移出水体的不投饵的渔业生产活动，它可以缓解温室效应。某地碳汇渔业模式为：上层挂绳养殖藻类，中层挂笼养殖滤食性贝类，底层投放人工鱼礁并养殖刺参，其中贝类可以将CO2钙化为CaCO3。请分析并回答下列问题。
图1　碳汇渔业模式图 图2　碳汇渔业能量流动关系
(1) 据图1和图2分析，该渔业生态系统中贝类属于____________，各生态系统组分及____________构成生态系统的结构。其中碳循环是指碳元素在__________________之间以CO2的形式进行的循环。
(2) 该碳汇渔业模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是__________________。该人工群落相比自然群落的变化说明人类活动可以改变__________________。
(3) 据图1分析，该生态系统从大气中固定的CO2________(填“大于”“小于”或“等于”)该生态系统中的生物呼吸作用释放的CO2，大气中CO2进入海洋水体后经________________过程被利用，从而缓解温室效应。
(4) 该生态系统中存在如图2所示的能量关系，贝类用于自身生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2·a)。除图示外，贝类同化的能量去向还包括________
________________________________________________。
(5) 碳汇渔业不仅提高了海水的固碳能力，并且通过人类收获海产品提高经济效益，这体现了生态工程的________原理。除立体养殖之外，人们还通过多吃低营养级海产品(如藻类)，利用风力为人工渔业提供电力等，从而尽可能缩小________，实现可持续发展。
14 [2025苏州模拟]水华现象严重威胁淡水生态系统的稳定及城市饮水安全。研究发现共同移植沉水植物苦草和大型底栖无脊椎动物铜锈环棱螺可明显改善水质状况。请回答下列问题。
(1) 研究城市河道内的水生生物分布情况，通常采用________法进行取样调查。调查发现不同区段河道内生物生长与分布状况有明显差异，体现群落________结构。
(2) 研究表明苦草可为铜锈环棱螺提供适宜的栖息地，同时后者可清除前者体表附着的藻类，有利于其光合作用，这说明两者之间存在________的种间关系。若要研究铜锈环棱螺的生态位，还要研究它的________以及与其他物种的关系等。
(3) 某科研团队在富营养化水体中构建4组小型水域生态系统，来研究铜锈环棱螺和苦草的复合作用对水质改善和苦草生长的影响。图1和图2分别是不同处理组水体中叶绿素a和浊度的相应变化。图3是不同处理组的苦草株高变化情况。图4是不同处理组的总磷变化情况。
图1 图2
图3 图4
①据图分析，水体中蓝细菌和浮游植物的生物量可用__________来表征，其浓度变化与水体的________变化保持一致。5月份，添加铜锈环棱螺组浊度随时间的推移显著下降，且下降程度与环棱螺生物量呈________(填“正相关”或“负相关”)。
②单植苦草组株高显著降低，与之相关的主要非生物因素是________。实验结束时，低、中、高环棱螺组苦草的湿重分别为(550±36) g、(2 380±68) g、(3 842±34) g，说明环棱螺的存在可以________________________________________________。
(4) 修复水域生态系统时，常选用苦草等本地水生植物，体现生态工程的________原理。修复后的水域生态系统可净化污水、调节气候，且景色宜人，逐渐成为热门旅游打卡地，这体现出生物多样性的________价值。
15 [2025南通如皋适应性考]珊瑚礁被誉为“海洋中的热带雨林”，主要由珊瑚虫的分泌物堆积而成，许多珊瑚虫聚合生长构成珊瑚，珊瑚虫内胚层细胞中生活着可进行光合作用的虫黄藻、自身产生的色蛋白等使得珊瑚呈现各种颜色。珊瑚对环境变化极为敏感，海水表层温度的升高或除草剂污染可对其生长造成巨大影响，出现白化现象，若一段时间内影响因子消除，颜色可得到恢复，长时间胁迫则珊瑚虫死亡，白化不可逆。研究人员绘制了某珊瑚礁生态系统的能量流动关系图(单位：tk·m-2·a-1)。请回答下列问题。
(1) 珊瑚共生体在生态系统中的成分是__________。调查珊瑚礁中某种珊瑚虫的种群密度可采用____________法。很多珊瑚虫具有绿色荧光蛋白，在一定条件下可发出绿光，用以招募附近水域浮游的虫黄藻进入其体内，该现象主要体现了生态系统的运行需要____________。
(2) 据图分析，第二营养级(Ⅱ)到第三营养级(Ⅲ)的能量传递效率约为________%(保留一位小数)。研究过程中还调查出某种鱼的营养级是2.78，请解释该营养级不是整数的原因是______________________，该调查适合选择的调查方法是____________(填“直接观察法”“胃容物分析法”或“粪便分析法”)。
(3) 珊瑚礁生态系统中，每种生物都占据较为稳定的生态位，其意义是______
________________________。珊瑚礁生态系统不仅是重要的渔业产区，还可以保护海岸线免受强风巨浪的侵蚀，这些功能体现了生物多样性的____________价值。
(4) 研究人员为探究高温和扑草净(一种除草剂)对珊瑚白化的影响，设计了相关实验。其中纵坐标是虫黄藻光合作用效率的指标，48、96为扑草净处理时间(h)，R48、R96为移除扑草净后的时间(h)，曲线①②③④分别为使用0、0.33、1、9 ng/mL扑草净处理。据图分析，高温和扑草净对珊瑚白化的影响表现具有________作用，图中数据________(填“能”或“不能”)得出高温和扑草净胁迫对珊瑚白化的影响是可逆的这一结论。受损珊瑚礁生态系统的修复需要从生态系统结构和功能出发，符合“自然恢复为主，人工干预为辅”的原则，这主要体现了生态工程的________原理。
第57讲　生态工程的原理及实例
1 B　生态足迹，又叫生态占用，是指在现有技术条件下维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积，A错误；建立沙滩保护区有利于提高生态承载力，环境容纳量强度的捕捞量会降低生态承载力，C错误；碳足迹表示扣除海洋对碳的吸收量之后，吸收化石燃料燃烧排放的CO2等所需的森林面积，D错误。
2 C　水生植物不能直接利用鱼、虾、蟹粪便中的有机物，鱼、虾、蟹粪便中的有机物需要经分解者的分解作用形成无机物才能被植物利用，C错误。
3 B　生态承载力取决于技术进步、资源管理政策等，如通过可持续农业、清洁能源等技术提升，生态足迹总量上升，生态承载力总量不一定下降，A错误；大量焚烧农作物秸秆，大部分能量以热能形式散失，且会造成环境污染，不符合促进人与自然和谐共生的理念，C错误；矿区废弃地生态修复的关键在于植被修复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建，要通过机械方法平整压实土地，人工制造表土，在人造表土上植树种草等，D错误。
4 C　在湿地生态恢复工程中建立缓冲带，以减少人类对该生态系统的干扰，A错误；能量不能循环利用，B错误；由于农业生态系统的营养结构简单，给稻—蟹共生农田投入的物质、能量越多，生态系统的稳定性并未增强，D错误。
5 A　科学合理利用水资源、减少污水排放能有效降低生态足迹，A错误。
6 D　地震、火灾等自然灾害降低种群密度，属于非密度制约因素，A错误；生态修复时合理搭配不同种类的植物，主要体现了生态工程的自生原理，B错误；灾区进行植树造林、动物迁回有利于增加生态系统的抵抗力稳定性，C错误。
7 A　生态系统是由生物群落与非生物环境相互作用而形成的统一整体，橡胶、茶树和鸡只是生态系统中的部分生物，不能共同构成农林复合生态系统，A错误。
8 C　流经该人工湿地生态系统的总能量是污水有机物中的化学能和生产者固定的太阳能总量，A错误；该生态系统选择净化能力较强的多种湿地植物并合理布设，遵循生态工程自生原理，B错误；该生态系统的观赏作用体现了生态系统的直接价值，而生态系统污水处理能力体现了生物多样性的间接价值，D错误。
9 D　“碳中和”是生产者固定的CO2的总量与消费者、分解者呼吸释放的CO2的总量和化石燃料燃烧释放的CO2的总量达到动态平衡，A错误；碳循环指碳元素不断地在生物群落和无机环境之间进行循环的过程，B错误；“碳达峰”是指在某一个时刻，CO2的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落，“碳达峰”后生态系统的碳循环还是可以顺利进行，不会明显减慢，C错误。
10 C　鱼和鸭通常以浮游生物、植食性昆虫为食，故它们属生态系统的初级消费者和次级消费者，B正确；图中的各营养级的Q代表的是散失的能量，而流经自然生态系统的总能量应等于所有营养级最终散失的能量之和，但人工生态系统有产品输出，这部分的能量并未通过营养级散失，C错误。
11 ABC　碳在生物群落与无机环境间循环的主要形式是CO2，在生物群落内部以有机物形式传递，A错误；当前我国新增人口逐年减少，人口总量依然处于增加状态，生态足迹总值也持续增加，B错误；“碳中和”时，生产者固定CO2量等于所有生物呼吸作用释放CO2量以及化石燃料燃烧释放出的CO2量等，C错误。
12 BC　图中箭头表示不同生物及水体中N、P含量对藻类数量的影响，其方向与能量流动方向相反，A错误；出现水华现象反映了在该生态工程建设中主要违背了协调与平衡原理，D错误。
13 (1) 消费者和分解者　食物链、食物网(营养结构)　生物群落与非生物环境之间　
(2) 充分利用空间及资源　演替的速度和方向 (3) 大于　藻类的光合作用、贝类的钙化作用　(4) 5 307－x　未被利用、流向人类　(5) 整体　生态足迹
解析：(2) 该碳汇渔业模式运用了群落的空间结构原理，对不同成分进行了分层，能充分利用空间及资源。(3) 该生态系统从大气中吸收的CO2用于藻类的光合作用等，而生态系统中的生物呼吸作用释放的CO2只是其中一部分。由于该碳汇渔业模式能缓解温室效应，说明吸收的CO2量大于释放的CO2量。(4) 据图2可知，贝类同化的能量为3 281＋2 026＝5 307 kJ/(m2·a)，呼吸消耗为x，所以贝类用于自身生长、发育和繁殖的能量为5 307－x kJ/(m2·a)。图示去向包括呼吸消耗，流向分解者，除图示去向外，贝类同化的能量还包括未被利用、流向人类。
14 (1) 等距取样　水平　(2) 原始合作(互惠)　(食物)天敌 (3) ①叶绿素a　浊度　正相关　②光照强度　促进苦草的生长、明显改善水质(降低总磷和浊度)　(4) 协调　间接(价值)和直接
解析：(2) 研究表明苦草可为铜锈环棱螺提供适宜的栖息地，同时后者可清除前者体表附着的藻类，有利于其光合作用，彼此离开对方后均能正常生存，这说明两者之间存在原始合作(互惠)的种间关系。(3) ①据图分析，蓝细菌和浮游植物均为光能合成生物，具有叶绿素，水体中蓝细菌和浮游植物的生物量可用叶绿素a来表征，其浓度变化与水体的浊度变化保持一致。添加铜锈环棱螺组浊度随时间的推移显著下降，且环棱螺生物量越高，浊度下降程度越高，两者变化为正相关；②单植苦草组中苦草体表附着的藻类较多，使其接受的光照强度降低，影响其光合作用，株高显著下降。
15 (1) 生产者和消费者　样方　信息传递　(2) 9.7　该鱼在不同的食物链中占据不同的营养级　胃容物分析法　(3) 有利于不同生物充分利用环境资源　直接和间接　(4) 协同　不能　自生
解析：(2) 据图分析，该珊瑚礁生态系统第二营养级的能量除来自生产者外，还有部分来自有机碎屑，第二营养级到第三营养级的能量传递效率＝873.3÷(3 611＋5 438)×100% ≈ 9.7%。第57讲　生态工程的原理及实例
学习目标　1. 能说出生态工程的原理。2. 能对生态工程的实例进行分析。
核心体系
活动方案
活动一 分析生态工程的相关原理
请阅读材料并回答下列问题。
徐州市贾汪区是百年产煤区，过去由于过度开采，生态环境遭到破坏。近年来当地对采煤塌陷区实施生态改造，不断探索绿色发展路径。从“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”，如今，贾汪区揭过了“黑白照”这一页，面向未来描绘着一幅幅“彩色画”。2025年4月，全国首家集供式秸秆太阳能沼气循环工程在贾汪区开工建设，该项目采用太阳能厌氧发酵技术，产生的沼肥用于有机肥料和种植双蘑菇，剩余沼液用于周边200亩果蔬种植，有效解决秸秆焚烧问题。
(1) 徐州作为曾经的产煤大市，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的____________________的重建。
(2) 某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，主要体现了生态工程的什么原理？
(3) 该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其________
______。该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循了什么原理？
(4) 在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的什么原理？
(5) 在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的什么原理？
活动二 生态工程的实例分析
珠江三角洲的农民利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。如图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，请据图回答下列问题。
(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什么？图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理？该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明理由。
(2) 该人工生态系统最基本的生物成分是什么？
(3) 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。
(4) 蚕粪等进入鱼塘经过____________的作用，形成了____________，被植物利用。
(5) 概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的______________________
_________________。
活动三 举例说明运用生态工程的原理对环境污染的治理
因含N、P元素的污染物大量流入，我国某大型水库曾连续爆发“水华”。为防治“水华”，在控制上游污染源的同时，研究人员依据生态学原理尝试在水库中投放以藻类和浮游动物为食的鲢鱼和鳙鱼，对该水库生态系统进行修复，取得了明显效果。请回答下列问题。
(1) 在该水库生态系统组成中，引起“水华”的藻类属于______。水库中各种生物共同构成________。
(2) 为确定鲢鱼、鳙鱼的投放量，应根据食物网中的营养级，调查投放区鲢鱼、鳙鱼的________的生物积累量(在本题中指单位面积中生物的总量，以t·hm-2表示)；为保证鲢鱼、鳙鱼的成活率，应捕杀鲢鱼、鳙鱼的________________。
(3) 藻类吸收利用水体中的N、P元素，浮游动物以藻类为食，银鱼主要以浮游动物为食。由下图可知，将鲢鱼、鳙鱼苗以一定比例投放到该水库后，造成银鱼生物积累量__________________________________，引起该变化的原因是_____
__________________________________________。
(4) 投放鲢鱼、鳙鱼这一方法是通过人为干预，调整了该生态系统食物网中相关物种生物积累量的________，从而达到改善水质的目的。
(5) 鲢鱼和鳙鱼是人们日常食用的鱼类。为继续将投放鲢鱼、鳙鱼的方法综合应用，在保持良好水质的同时增加渔业产量，以实现生态效益和经济效益的双赢，请提出两条具体措施：________________________________________________。
名卷优选
1. [2023江苏卷]我国天然林保护工程等国家重点生态工程不仅在生态恢复、生物多样性保护等方面发挥着重要作用，还显著增加了生态系统的固碳能力。下列相关叙述正确的是(　　)
A. 天然林的抵抗力稳定性强，全球气候变化对其影响不大
B. 减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成
C. 碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落
D. 天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接价值
2. [2025南通模拟]碳足迹是用来衡量个人、组织、产品、国家在一定时间内直接或间接导致的二氧化碳排放量的指标，用以衡量人类活动对环境的影响。下列措施不能减少“碳足迹”的是(　　)
A. 从个人生活层面，倡导光盘行动、坚持绿色出行
B. 从城市规划层面，做好环境绿化、加强公共交通
C. 从产品生产层面，优化生产工艺、利用绿色能源
D. 从国家战略层面，加大产品进口、发展第三产业
3. [2024苏州期初]近年来，许多城市大力兴建人工湿地，以助力海绵城市的建设。下列叙述正确的是(　　)
A. 兴建湿地时需考虑对经济和社会等系统的影响，遵循协调原理
B. 生活污水中的有机物能直接为湿地植物提供生长所需的物质和能量
C. 种植富集重金属能力强的沉水植物可以净化水质，但收割后需无害化处理
D. 人工湿地的建立充分考虑了物种的多样性，可通过自我调节保持长期稳定
4. [2025南通如皋适应性考]“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。如图为“海绵城市”生态工程模式图。下列叙述正确的是(　　)
A. “海绵城市”注重生态环境与经济、社会效益相结合，体现了“协调”原理
B. “海绵城市”的自我调节能力是有限的，进水口的污水流入量需加以控制
C. “海绵城市”中的自生固氮菌属于生产者，降解污水的微生物属于分解者
D. 目前我国的生态工程建设已设计出标准化、易操作的生态工程样板
5. (多选)[2026南京中华中学期初]在探究施肥方式和土壤水分对微生物利用秸秆中碳的影响实验中，采集分别用有机肥和含等量养分的化肥处理的表层土壤，再添加等量玉米秸秆，发现无论在适宜水分还是干旱胁迫条件下，源于秸秆的CO2中的C，有机肥处理组都高于化肥处理组。下列叙述错误的有(　　)
A. 碳循环在生命系统结构层次的生物圈中完成，体现出全球性
B. 有机肥施用到农作物的土壤中之后，无法为土壤微生物提供能量
C. 翻耕土埋是利用秸秆的合理方法，同时也能实现能量的多级利用
D. 使用有机肥替代部分化肥，会增加农业生产过程中的碳足迹
6. [2024南通模拟]夏季某大型湖泊因生活污水排放等行为造成水体富营养化引起水华，导致水华的主要生物是具有固氮作用的蓝细菌。9月后受环境影响，蓝细菌进入衰亡期。水葫芦分蘖能力强、根系具有吸附蓝细菌等能力。研究人员尝试种养水葫芦用于水质治理，具体操作是5月投放水葫芦苗，10月收割(1 000 hm2水面收获 3×105 t水葫芦，输出氮280 t)，定期采集种养区和种养区的临近区(近种养区)水样(含浮游生物)，并测定水样中叶绿素含量和总氮量(TN)，结果如图所示。请回答下列问题。
图1 图2
(1) 提取叶绿素时需用____________作溶剂。叶绿素含量可作为水体浮游藻类生物量的重要指标，这是因为________________________________。
(2) 图1中，与近种养区相比，种养区叶绿素含量较低的原因有___________
______________________________________________________。
(3) 水中的N元素被水葫芦吸收后可用于合成____________等生物大分子。结合图1分析，图2中7～8月水样中TN含量逐渐增加的主要原因是___________
_________________________________________________。8～9月水样中TN含量逐渐增加的可能原因是________________________________________。
(4) 根据以上结果，某同学认为种养水葫芦对治理该水域富营养化效果不大。你是否同意该观点，请阐述理由：________________________________________。
第57讲　生态工程的原理及实例
【活动方案】
活动一
(1) 土壤微生物群落
(2) 循环。
(3) 环境容纳量　整体。
(4) 自生。
(5) 协调。
活动二
(1) 目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用。废弃物的合理利用能体现生态工程的循环原理。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、信息的转换和流通达到了总体功能大于各部分之和的效果。
(2) 生产者、分解者。
(3) 流向对人类最有益的部分　食物链短
(4) 分解者　无机物
(5) 生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡
活动三
(1) 生产者　(生物)群落
(2) 捕食对象(食物)　捕食者(天敌)
(3) 明显下降　鲢鱼、鳙鱼与银鱼在食物上存在竞争关系
(4) 比例
(5) 定期适度捕捞鲢鱼、鳙鱼；定期合理投放鲢鱼、鳙鱼；控制性捕杀鲢鱼、鳙鱼的捕食者；控制人类活动(工业、农业、旅游等)对该水库生态环境的负面影响
生态工程基本原理的判断方法
1 强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→循环原理。
2 体现物种多，营养关系复杂；涉及结构、功能、系统组分的比例关系→自生原理。
3 强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调原理。
4 涉及自然、经济和社会，如林业生态工程建设→整体原理。
【名卷优选】
1 C　天然林由于组成成分和群落结构复杂，抵抗力稳定性强，但全球气候变化会影响天然林的成长，A错误；减少化石燃料的大量使用可减缓温室效应的加剧，但不能消除已经形成的温室效应，B错误；碳循环中无机碳(二氧化碳)通过光合作用和化能合成作用进入生物群落，C正确；天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性对生态系统起调节作用的间接价值，D错误。
2 D　利用进口的产品、发展第三产业均可能增加碳足迹，D符合题意。
3 C　兴建湿地时需考虑对经济和社会等系统的影响，遵循整体原理，A错误；有机物需经过微生物分解为无机物才能被植物利用，不能直接给湿地植物供能，B错误；人工湿地的建立充分考虑了物种的多样性，提高了生态系统的自我调节能力，但这种调节能力是有限的，D错误。
4 B　生态环境与经济、社会效益相结合，体现了“整体”原理，A错误；降解污水的细菌等微生物一般属于分解者，但是自生固氮菌包括圆褐固氮菌(分解者)和具有异形胞的固氮蓝细菌(生产者)等，C错误；虽然我国的生态工程取得不少成绩，但还有一些不足之处，如缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板，此外，有些设计缺乏高科技含量，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等，D错误。
5 BCD　有机肥中含有有机物，土壤微生物可通过分解有机肥中的有机物获取能量，B错误；翻耕土埋秸秆，秸秆中的有机物可被分解者分解，在此过程中释放的能量以热能形式散失，不能实现能量的多级利用，C错误；碳足迹是指个人或组织在日常生活和活动中所产生的二氧化碳排放量，使用有机肥替代部分化肥，可减少化肥的用量，进而减少农业生产过程中的碳足迹，D错误。
6 (1) 无水乙醇(有机溶剂)　浮游藻类细胞中叶绿素含量相对稳定
(2) 水葫芦根系可吸附蓝细菌等浮游藻类，竞争水体中的营养物质和阳光(或水葫芦根系分泌化学物质抑制蓝细菌生长)
(3) 蛋白质和核酸　温度升高、光照强度增加，蓝细菌大量繁殖，固氮作用吸收了空气中的氮　蓝细菌进入衰亡期，附着在水葫芦根系上的蓝细菌死亡释放氮
(4) 不同意，一方面本实验收获水葫芦输出大量氮，有治理效果；另一方面该结果应与远离种养区的水域进行对比，才能说明其治理的效果(共32张PPT)
第10单元
生态系统与环境保护
第57讲　生态工程的原理及实例
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 能说出生态工程的原理。2. 能对生态工程的实例进行分析。
核 心 体 系
活 动 方 案
请阅读材料并回答下列问题。
徐州市贾汪区是百年产煤区，过去由于过度开采，生态环境遭到破坏。近年来当地对采煤塌陷区实施生态改造，不断探索绿色发展路径。从“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”，如今，贾汪区揭过了“黑白照”这一页，面向未来描绘着一幅幅“彩色画”。2025年4月，全国首家集供式秸秆太阳能沼气循环工程在贾汪区开工建设，该项目采用太阳能厌氧发酵技术，产生的沼肥用于有机肥料和种植双蘑菇，剩余沼液用于周边200亩果蔬种植，有效解决秸秆焚烧问题。
活动一　分析生态工程的相关原理
(1) 徐州作为曾经的产煤大市，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的_____________ ___的重建。
(2) 某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，主要体现了生态工程的什么原理？
【答案】 循环。
土壤微生物群
落
(3) 该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其____________。该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循了什么原理？
【答案】 整体。
(4) 在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的什么原理？
【答案】 自生。
(5) 在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的什么原理？
【答案】 协调。
环境容纳量
珠江三角洲的农民利用自然条件，建立该地特有的农业生态系统良性循环模式：桑基鱼塘和蔗基鱼塘。如图为桑基鱼塘和蔗基鱼塘模式图，请据图回答下列问题。
活动二　生态工程的实例分析
(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什么？图中的废弃物合理利用能体现生态工程的什么原理？该系统能体现系统学和工程学原理吗？请简要说明理由。
【答案】 目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用。废弃物的合理利用能体现生态工程的循环原理。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、信息的转换和流通达到了总体功能大于各部分之和的效果。
(2) 该人工生态系统最基本的生物成分是什么？
【答案】 生产者、分解者。
(3) 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。
(4) 蚕粪等进入鱼塘经过__________的作用，形成了__________，被植物利用。
(5) 概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的______________ _____________________________________________________________。
流向对人类最
有益的部分
食物链短
分解者
无机物
生产者、消费者和分解者之间的物质循环和能量流动在较长的时间内保持动态平衡
因含N、P元素的污染物大量流入，我国某大型水库曾连续爆发“水华”。为防治“水华”，在控制上游污染源的同时，研究人员依据生态学原理尝试在水库中投放以藻类和浮游动物为食的鲢鱼和鳙鱼，对该水库生态系统进行修复，取得了明显效果。请回答下列问题。
(1) 在该水库生态系统组成中，引起“水华”的藻类属于________。水库中各种生物共同构成___________。
活动三　举例说明运用生态工程的原理对环境污染的治理
生产者
(生物)群落
(2) 为确定鲢鱼、鳙鱼的投放量，应根据食物网中的营养级，调查投放区鲢鱼、鳙鱼的________________的生物积累量(在本题中指单位面积中生物的总量，以t·hm－2表示)；为保证鲢鱼、鳙鱼的成活率，应捕杀鲢鱼、鳙鱼的______________。
(3) 藻类吸收利用水体中的N、P元素，浮游动物以藻类为食，银鱼主要以浮游动物为食。由下图可知，将鲢鱼、鳙鱼苗以一定比例投放到该水库后，造成银鱼生物积累量____________，引起该变化的原因是_____________________________________。
捕食对象(食物)
捕食者(天敌)
明显下降
鲢鱼、鳙鱼与银鱼在食物上存在竞争关系
(4) 投放鲢鱼、鳙鱼这一方法是通过人为干预，调整了该生态系统食物网中相关物种生物积累量的________，从而达到改善水质的目的。
(5) 鲢鱼和鳙鱼是人们日常食用的鱼类。为继续将投放鲢鱼、鳙鱼的方法综合应用，在保持良好水质的同时增加渔业产量，以实现生态效益和经济效益的双赢，请提出两条具体措施：_________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________。
比例
定期适度捕捞鲢鱼、鳙鱼；定期合理投放鲢鱼、鳙鱼；控制性捕杀鲢鱼、鳙鱼的捕食者；控制人类活动(工业、农业、旅游等)对该水库生态环境的负面影响
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1. [2023江苏卷]我国天然林保护工程等国家重点生态工程不仅在生态恢复、生物多样性保护等方面发挥着重要作用，还显著增加了生态系统的固碳能力。下列相关叙述正确的是(　　)
A. 天然林的抵抗力稳定性强，全球气候变化对其影响不大
B. 减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成
C. 碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落
D. 天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接价值
C
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【解析】 天然林由于组成成分和群落结构复杂，抵抗力稳定性强，但全球气候变化会影响天然林的成长，A错误；减少化石燃料的大量使用可减缓温室效应的加剧，但不能消除已经形成的温室效应，B错误；碳循环中无机碳(二氧化碳)通过光合作用和化能合成作用进入生物群落，C正确；天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性对生态系统起调节作用的间接价值，D错误。
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2. [2025南通模拟]碳足迹是用来衡量个人、组织、产品、国家在一定时间内直接或间接导致的二氧化碳排放量的指标，用以衡量人类活动对环境的影响。下列措施不能减少“碳足迹”的是(　　)
A. 从个人生活层面，倡导光盘行动、坚持绿色出行
B. 从城市规划层面，做好环境绿化、加强公共交通
C. 从产品生产层面，优化生产工艺、利用绿色能源
D. 从国家战略层面，加大产品进口、发展第三产业
【解析】 利用进口的产品、发展第三产业均可能增加碳足迹，D符合题意。
D
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3. [2024苏州期初]近年来，许多城市大力兴建人工湿地，以助力海绵城市的建设。下列叙述正确的是(　　)
A. 兴建湿地时需考虑对经济和社会等系统的影响，遵循协调原理
B. 生活污水中的有机物能直接为湿地植物提供生长所需的物质和能量
C. 种植富集重金属能力强的沉水植物可以净化水质，但收割后需无害化处理
D. 人工湿地的建立充分考虑了物种的多样性，可通过自我调节保持长期稳定
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C
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【解析】 兴建湿地时需考虑对经济和社会等系统的影响，遵循整体原理，A错误；有机物需经过微生物分解为无机物才能被植物利用，不能直接给湿地植物供能，B错误；人工湿地的建立充分考虑了物种的多样性，提高了生态系统的自我调节能力，但这种调节能力是有限的，D错误。
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4. [2025南通如皋适应性考]“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。如图为“海绵城市”生态工程模式图。下列叙述正确的是(　　)
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A. “海绵城市”注重生态环境与经济、社会效益相结合，体现了“协调”原理
B. “海绵城市”的自我调节能力是有限的，进水口的污水流入量需加以控制
C. “海绵城市”中的自生固氮菌属于生产者，降解污水的微生物属于分解者
D. 目前我国的生态工程建设已设计出标准化、易操作的生态工程样板
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【解析】 生态环境与经济、社会效益相结合，体现了“整体”原理，A错误；降解污水的细菌等微生物一般属于分解者，但是自生固氮菌包括圆褐固氮菌(分解者)和具有异形胞的固氮蓝细菌(生产者)等，C错误；虽然我国的生态工程取得不少成绩，但还有一些不足之处，如缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板，此外，有些设计缺乏高科技含量，生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持，缺乏理论性指导等，D错误。
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5. (多选)[2026南京中华中学期初]在探究施肥方式和土壤水分对微生物利用秸秆中碳的影响实验中，采集分别用有机肥和含等量养分的化肥处理的表层土壤，再添加等量玉米秸秆，发现无论在适宜水分还是干旱胁迫条件下，源于秸秆的CO2中的C，有机肥处理组都高于化肥处理组。下列叙述错误的有( )
A. 碳循环在生命系统结构层次的生物圈中完成，体现出全球性
B. 有机肥施用到农作物的土壤中之后，无法为土壤微生物提供能量
C. 翻耕土埋是利用秸秆的合理方法，同时也能实现能量的多级利用
D. 使用有机肥替代部分化肥，会增加农业生产过程中的碳足迹
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BCD
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【解析】 有机肥中含有有机物，土壤微生物可通过分解有机肥中的有机物获取能量，B错误；翻耕土埋秸秆，秸秆中的有机物可被分解者分解，在此过程中释放的能量以热能形式散失，不能实现能量的多级利用，C错误；碳足迹是指个人或组织在日常生活和活动中所产生的二氧化碳排放量，使用有机肥替代部分化肥，可减少化肥的用量，进而减少农业生产过程中的碳足迹，D错误。
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6. [2024南通模拟]夏季某大型湖泊因生活污水排放等行为造成水体富营养化引起水华，导致水华的主要生物是具有固氮作用的蓝细菌。9月后受环境影响，蓝细菌进入衰亡期。水葫芦分蘖能力强、根系具有吸附蓝细菌等能力。研究人员尝试种养水葫芦用于水质治理，具体操作是5月投放水葫芦苗，10月收割(1 000 hm2水面收获 3×105 t水葫芦，输出氮280 t)，定期采集种养区和种养区的临近区(近种养区)水样(含浮游生物)，并测定水样中叶绿素含量和总氮量(TN)，结果如图所示。请回答下列问题。
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(1) 提取叶绿素时需用____________________作溶剂。叶绿素含量可作为水体浮游藻类生物量的重要指标，这是因为_____________________ _______________。
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图1
图2
无水乙醇(有机溶剂)
浮游藻类细胞中叶绿
素含量相对稳定
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(2) 图1中，与近种养区相比，种养区叶绿素含量较低的原因有________________________________________________________________________________________________________。
(3) 水中的N元素被水葫芦吸收后可用于合成______________等生物大分子。结合图1分析，图2中7～8月水样中TN含量逐渐增加的主要原因是_____________________________________________________________ _______。8～9月水样中TN含量逐渐增加的可能原因是_______________ _________________________________________。
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水葫芦根系可吸附蓝细菌等浮游藻类，竞争水体中的营养物质和阳光(或水葫芦根系分泌化学物质抑制蓝细菌生长)
蛋白质和核酸
温度升高、光照强度增加，蓝细菌大量繁殖，固氮作用吸收了空气中的氮
蓝细菌进入衰亡
期，附着在水葫芦根系上的蓝细菌死亡释放氮
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(4) 根据以上结果，某同学认为种养水葫芦对治理该水域富营养化效果不大。你是否同意该观点，请阐述理由：_________________________ ___________________________________________________________________________________________________。
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不同意，一方面本实验收获水葫芦输出大量氮，有治理效果；另一方面该结果应与远离种养区的水域进行对比，才能说明其治理的效果
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