1、1生态工程(30 分钟 100 分)1.(10 分)回答下列与生态工程有关的问题：(1)与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、_等特点。 (2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、_、物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合_原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了_原理。 (3)“猪沼果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了_(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的_。 【解析】(1)与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系
2、。(2)生态工程所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。(3)群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物的集合。该生态农业模式实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。答案：(1)可持续(2)整体性 物质循环再生 物种多样性(3)群落 多级利用【易错提醒】能量利用率能量传递效率(1)能量利用率：流向人类的能量占输入生态系统能量的比例。通过延长食物链或其他农业生产技术，可以提高能量利用率。(2)能量传递效率：两个营养级之间同化能量的比值，一般为 10%20%，不会随食物链延长而增加。2.(10 分) “莲藕生态养鱼”是种养复合生态型的农业新模式，请回答：(
3、1)荷花的花色有粉色和白色，体现了_多样性；荷叶有的挺水有的浮水，错落有致，这种现象_(填“属于”或“不属于”)群落的分层现象。 (2)在相同环境及养殖条件下，若将池塘中主要鱼种由草食性鱼更换为肉食性鱼，则鱼类产量将_(填“增加”“不变”或“降低”)，原因是_。 2(3)为了获得更大的收益，会清除池塘中各种野生植物，扩大莲藕的种植面积，则该池塘生态系统的净化能力会_(填“增强”或“减弱”)，主要原因是_。 (4)该生态农业模式遵循的生态学基本原理包括_(至少写出两项)。 【解析】(1)生物多样性包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。荷花的花色有粉色和白色，是同一种生物同一性状的不同表现类
4、型，体现了基因多样性；群落是由不同的种群组成的，而荷花属于一个种群的生物，因此荷叶有的挺水有的浮水，错落有致，这种现象不属于群落的分层现象。(2)生态系统的能量流动是单向流动、逐级递减的，因此若相同条件下将池塘中主要鱼种由草食性鱼更换为肉食性鱼，而肉食性鱼所处营养级高，获得能量少，最终导致池塘中鱼的产量下降。(3)根据题意分析，清除池塘中各种野生植物后导致池塘生态系统的组成成分减少，则自我调节能力减弱，进而该池塘生态系统的净化能力减弱。(4)“莲藕生态养鱼”是种养复合生态型的农业新模式，其遵循的生态学基本原理包括物种多样性原理、系统整体性原理和物质循环再生原理。答案：(1)基因 不属于 (2)
5、降低 能量流动逐级递减，肉食性鱼所处营养级高，获得能量少(3)减弱 生态系统的组成成分减少，自我调节能力(或抵抗力稳定性)减弱(4)物种多样性原理、系统整体性原理和物质循环再生原理3.(10 分)(2019马鞍山模拟)马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年年底闭坑，停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园，生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题：(1)实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，遵循了生态工程的_原理。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，遵循了生态工程的_原理。 (2)废矿区的锌、铜等金属离子含量较
6、高，一般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子基因导入拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了_。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细胞中常用的方法是_。 3(3)生态乐园的建设需要引入一些景观植物，其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的园林树种，但由于其雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量苗木。微型繁殖技术的原理是_，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是_(答出两点即可)。外植体通过_过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正常植株。 【解析】(1)实施生态工程时，不但要考虑
7、到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力，如需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这是遵循生态工程的整体性原理的具体体现。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，即处理好生物与环境的协调与平衡，这体现了生态工程的协调与平衡原理。(2)借助基因工程“将酵母菌的锌转运子基因导入拟南芥中”，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了定向改变生物的遗传性状(克服远缘杂交不亲和的障碍或不同物种间的基因交流)。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入双子叶植物细胞中常用农杆菌转化法。(3)微型繁殖技术是指快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
8、，其原理是植物细胞具有全能性。为了防止微生物与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌。外植体(离体的植物器官、组织或细胞)通过脱分化和再分化过程形成胚状体或丛芽。答案：(1)整体性 协调与平衡 (2)克服远缘杂交不亲和的障碍(或不同物种间的基因交流或定向改变生物性状) 农杆菌转化法(3)植物细胞具有全能性 防止微生物与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞 脱分化和再分化【知识总结】六大生态工程实例中的“关键点”归纳(1)农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。(2)小流域综合治理生态工程：“综合”表现在同时考虑
9、到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。(3)大区域生态系统恢复工程：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性。4(4)湿地生态恢复工程：主要措施：退耕还湖。主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。(5)矿区废弃地的生态恢复工程：种植耐旱的灌木、草和树；确定合理载牧量；改良表土。(6)城市环境生态工程：解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油。水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化。4.(10 分)(2018南充模拟)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。(1)进
10、行转基因操作前，需用_酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。 (2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自 cDNA 文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_和_之间。 (3)若要将基因表达载体导入家蚕细胞，可采用_法。若要检测干扰素基因在家蚕细胞中是否表达，可以采用的方法有_。 (4)培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。 (5)“桑基鱼塘”生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成“无废弃物农业”，这主要是遵循生态工程的_原理；同时，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保
11、护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的_原理。 【解析】(1)动物细胞培养时，需要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理动物组织，以便获得单个细胞。(2)基因表达载体的组成成分包括目的基因、标记基因、启动子和终止子。为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自 cDNA 文库的干扰素基因片段正确插入表达载体中的启动子与终止子之间。(3)将基因表达载体(或目的基因)导入家蚕等动物细胞常用显微注射法；干扰素基因在家蚕细胞中表达的产物本质上是一种蛋白质，可以利用抗原-抗体杂交技术进行检测。(4)培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以增大细胞
12、贴壁生长的附着面积，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。5(5) “无废弃物农业”主要遵循了生态工程的物质循环再生原理；通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，充分考虑了自然、经济和社会三方面，体现了生态工程的整体性原理。答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子 终止子(3)显微注射 抗原-抗体杂交技术(4)增大细胞贴壁生长的附着面积(5)物质循环再生 整体性5.(15 分)如图为某市玉米生态工程设计图。据图回答下列问题：(1)与传统工程相比，生态工程是一类_、_、_的工程体系。 (2)将玉米粉通过微生物发酵生产酒精，在这个过程中，微生物通过_呼吸
13、将有机物分解；提取酒精后的酒糟废液可以在提取酒糟后排放到水池中养鱼，酒糟和玉米粕用来养猪，这体现了_原理。 (3)该生态工程在原来单作玉米(玉米螟泛滥)的基础上，将玉米和大豆间作，并引入了食虫鸟，这主要遵循了_原理，可以提高生态系统的抵抗力稳定性。 (4)玉米生态工程设计的实施，不仅可获得每年上亿元的经济收入，还可以有效处理每天排放的大量废水，同时还可以提供一定的就业机会，这体现了_原理。 (5)酒精生产、养猪、养鱼、废水处理等分别是一种相对独立地生产系统，该设计中通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，这遵循了系统学与工程学原理中的_原理。 (6)玉米中赖氨酸的含量比较低，可利用蛋白质工
14、程对赖氨酸合成过程中的两种关键酶进行改造，基本途径为从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的_，找到相对应的_。 【解析】(1)生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。6(2)微生物(酵母菌)通过无氧呼吸将有机物分解产生酒精和二氧化碳；酒精发酵后产生的酒糟废液可以在提取酒糟后排放到水池中养鱼，酒糟和玉米粕用来养猪，体现了生态系统的物质循环再生原理。(3)根据题意分析，该生态系统开始只有玉米一种农作物，后来增加了大豆的种植，并引入了食虫鸟，增加了该生态系统中的物种丰富度，提高了生态系统的抵抗力稳定性，体现了生态工程的物种多样性原理。(4)玉米生态工程设计的实施，不仅可获得每年上亿元
15、的经济收入，还可以有效处理每天排放的大量废水，同时还可以提供一定的就业机会，考虑到了经济、自然、社会三个方面，体现了生态工程的整体性原理。(5)根据题意分析，该设计中通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，体现了系统学与工程学原理中的系统的结构决定功能原理。(6)根据题意分析，利用蛋白质工程对赖氨酸合成过程中的两种关键酶进行改造，从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列。答案：(1)少消耗 多效益 可持续(2)无氧 物质循环再生 (3)物种多样性(4)整体性 (5)系统的结构决定功能(6)氨基酸序列 脱氧核苷酸序列6.(15 分)如图是利用
16、人工湿地净化生活污水(主要含有机物)的原理简图。请据图回答：(1)人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于_，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的_结构。 (2)要维持该生态系统的稳定，在该人工湿地生态系统中，除了以上生物群落外，还必须有_。与其他自然生态系统相比，该生态系统能量来源的不同之处是多了_。 (3)人工湿地可以净化生活污水，但对污水排放量要加以控制，其生态学依据是生态系统的_是有限的。 7(4)人工湿地中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯，然后进行数量的测定。对微生物进行计数的常用方法包括_和显微镜直接计数
17、。【解析】(1)生态系统的生产者一般包括能进行光合作用的绿色植物、蓝藻等和能进行化能合成作用的硝化细菌，因此该生态系统中的生产者包括芦苇、绿藻、黑藻。芦苇、绿藻、黑藻的分布体现了群落的垂直结构。(2)生态系统由生物成分和非生物成分组成。非生物成分包括阳光、空气、水分、土壤等，为生物提供能量、营养和生存空间；输入该生态系统的能量有生产者固定的太阳能和污水中有机物中的化学能。(3)生态系统的自我调节能力是有限的，因此要对污水排放量加以控制。(4)对微生物进行计数的常用方法包括活菌计数法和显微镜直接计数。答案：(1)生产者 垂直(2)非生物的物质和能量 生活污水中有机物的化学能(3)自我调节能力 (
18、4)活菌计数法1.(15 分)(2019洛阳模拟)中华鲟濒临灭绝，利用中华鲟生态养殖池人工繁殖中华鲟鱼苗的原理如下：鲟鱼产生的氨态氮，被植物吸收； 植物释放的氧气在封闭的空间里形成“氧吧”，供鲟鱼生存；投放一些能取食鲟鱼粪便的花鲢；以石头作载体繁育微生物，调节水中酸碱度。据此回答下列问题：(1)中华鲟生态养殖池设计利用了生态学的_原理。中华鲟生态养殖池不用换水，每天只需补充一点蒸发水，池底干干净净，所有生物正常生存，说明生态池具有_能力。 (2)花鲢主要吃轮虫、桡足类等浮游动物，也以浮游植物等作为食物。花鲢作为该生态系统的成分有_。 (3)以下是该养殖池中碳元素的转化途径，请用箭头和文字补充完
19、整。8(4)刺激中华鲟每年都从海洋洄游到长江产卵的外界因素有水温、盐度等，这类信息类型属于_。建立中华鲟生态养殖基地，提供和改善中华鲟的生存环境，从而提高中华鲟种群的_，从生态学角度讲，是为了保护_。 【解析】 (1)中华鲟生态养殖池实现了物质循环往复、分层多级利用，从而达到了“取之不尽、用之不竭”的效果，是利用物质循环再生原理建造起来的。生态池能进行自我净化，体现了生态系统的自我调节能力。(2)花鲢摄食浮游动物和浮游植物，在生态系统中属于消费者；花鲢还取食鲟鱼的粪便，属于分解者。(3)图中缺少了微生物的分解作用，浮游植物的光合作用，花鲢摄取浮游植物和摄取鲟鱼的粪便等过程。(4)水温和盐度属于
20、物理信息，改善中华鲟的生存环境从本质上是提高中华鲟种群的环境容纳量，从而保护生物的多样性。答案：(1)物质循环再生 自我调节(2)消费者和分解者(3)补充内容如图所示：(4)物理信息 环境容纳量(或数量) 生物多样性2.(15 分)长江的水体污染主要是由于流入长江的次级河流在流经城镇时，城市中的生活污水、工业废水大量排入河流，造成河流污染。某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化分析，实验装置如图。实验及流程：(1)图中植物的作用是_。该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取铜、锌、汞等金属。 9(2)此案例属_生态工程的实例，它遵循的生态工程原理是_(写其中一个)。 (3)该
21、小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”，请你写出该实验装置每组应采取的处理措施：_。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应_。 (4)该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，其原因是：_。 (5)该小组实验结果如表，从此表中看出，该小组研究的因变量为_ ，你能从表中得出的结论是_ 。 污水中总氮、总磷去除率的比较(%)处理 总氮 总磷对照 42.6 38.8菰 92.8 83.9菖蒲 92.7 94.3混合 94.9 84.7【解析】(1)人工浮床的原理就是利用浮床植物发达的根系吸附大量悬浮物，靠其中的微生物降解和吞噬作用净化水中的污染物，其次浮
22、床植物在生长过程中还能吸收水中的化学元素。(2)此案例对城市中的生活污水、工业废水进行处理，属城市环境生态工程的实例，遵循的生态工程原理有协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等。(3)根据题意分析，该实验的目的是探究菰(茭白)和菖蒲对生活污水的净化效果，因此根据对照性原则和单一变量原则应设计四组实验：一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混栽等量的茭白和菖蒲，一组空白对照(不栽植物)。该实验的自变量是植物的种类，每个实验装置中的植物株数属于无关变量，应该保持相等且多数，以避免产生实验误差。(4)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光
23、来抑制水体中藻类的生长繁殖，因此该工程能有效防止“水华”发生，提高水体的透明度。(5)根据以上分析可知，该实验的因变量是污水中氮、磷含量的变化；从表中数据可以看出，两种植物不论单独种植还是等量混合种植，净化效果均明显高于对照组。10答案：(1)吸收水中的化学元素(2)城市环境 协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等 (3)一组只栽茭白，一组只栽菖蒲，一组混栽等量的茭白和菖蒲，一组空白对照(不栽植物) 相等且多数(4)一方面浮床植物在生长过程中能利用水中的氮、磷污染物，减少藻类生长所需的无机盐；另一方面又能通过遮光作用来抑制水体中藻类的生长繁殖(5)污水中氮、磷含量的变化 两种植物不论单独种植还是等量混合种植，净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和菖蒲混合种植)11
