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1、1专题专题 5 5 生态工程生态工程总结提升总结提升知识建网要语必背1转基因生物主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在争论。2对待转基因技术的正确做法是：趋利避害，不能因噎废食。3治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞或组织用于治疗疾病。4生殖性克隆是指将克隆技术用于生育，即用于产生人类个体。5设计试管婴儿是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些遗传学诊断。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。6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，从而实现废物资源化。7生态工
2、程的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性2原理、系统学和工程学原理。3一、试管婴儿与设计试管婴儿的区别1试管婴儿将精子和卵子从人体中取出来，在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精，并让体外受精的受精卵在试管中发育，再把发育到一定阶段的胚胎移植到“代孕母亲”的子宫内，继续发育直至诞生。过程如下：2设计试管婴儿在试管婴儿培育的技术基础上，在早期胚胎移入母体子宫之前，对胚胎进行遗传学诊断，如诊断血型、诊断性别、诊断 HLA 的类型等，有选择性地把胚胎植入母体子宫，以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。过程如下：3二者的主要区别与试管婴儿培育过程相比，设计试管婴儿
3、培育过程多了遗传学诊断，即过程。例 1 所谓“设计试管婴儿” ，实际上就是指体外受精形成的胚胎(几个细胞期)在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。一般我们所说的试管婴儿，不必经过基因检测这一步骤。 “设计试管婴儿”与“试管婴儿” ，均用到了下列哪些生物技术手段( )A细胞核移植技术B体外受精技术C植入前遗传学诊断技术D胚胎分割技术答案 B解析 二者都用了体外受精和胚胎移植技术，而设计试管婴儿在植入前还要进行遗传学诊断。二、石油农业、生态农业与精确农业“石油农业”是指大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，因对石
4、油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。4由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用。但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。精确农业(precisionagriculture
5、，PA)，或称精细农业、精准农业，是大约 30 年前在美国明尼苏达大学的土壤学者倡导下开始探索的环境保护型农业的通称。作为基于信息高科技的集约农业，PA 将遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术与作物生长模型、作物土壤养分动态等农学技术，以及传感技术、电脑控制喷洒施肥装置等农业机械技术结合起来。例 2 建设社会主义新农村的关键是发展生态农业，走可持续发展之路。如图是泰州某地尝试的生态农业模式图。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，既刺激了水稻生长，又促进了土壤中原有农药的分解；水稻的秸秆，用于养猪、养鸭、培育蘑菇、生产沼气，鸭粪、沼渣等肥田，从而生
6、产出无污染大米与肉蛋类。请据图回答有关问题：(1)该生态系统把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，这体现了_原理。(2)储存在生产者体内的能量最终去向是_。(3)氮元素能在生物群落和无机环境中不断循环，为什么还要往农田中不断施加氮肥？_。(4)该生态系统的主要成分是_。答案 (1)系统的结构决定功能 (2)流向下一营养级、流向分解者 (3)氮元素不断通过产品输出该生态系统(4)水稻、杂草、蔬菜解析 系统的结构决定功能原理需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。储存在生产者体内的能量可流向分解者和下一营养级。农田生态系统要输出农产品，所以要不断补
7、充氮元素。5三、生态农业的设计1生态农业的概念生态农业是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜地规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。2生态农业的基本原理生态学的基本原理是发展生态农业的主要理论基础。我们知道，生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。而食物链则是生态系统能量流动和物质循环的主要渠道，因此食物链既是一条能量转换链，又是一条物质传递链，从经济上看还是一条增值链。因此，遵循这一原理，就可以合理设计食物链，充分利用当地自然资源，利用动物、植物和微生物之间的相互依存关系，使生态系统中的物质和能量被分层次地充分利用，使生产一种产品时产
8、生的有机废物成为生产另一种产品的投入，也就是实行无废物生产，提供尽可能多的洁净产品。既充分利用机械设备、化肥、农药，又减少环境污染。3生态农业的特点生态农业可以实现对物质和能量的多级利用；减少对能源和资源的消耗，减少环境污染。具体优点突出表现在：(1)减少化肥使用量，降低农业投入。(2)收获多种产品，增加经济效益。(3)净化环境，降低人和家畜的发病率。4生态农业空间方面的设计包括“平面空间”和“垂直空间”(1)“平面空间”：在一定的区域内，确定各种农作物的种类和各种农业产业所占的比例及分布区域，是比较宏观的，即农业区规划或农业规划布局。(2)“垂直空间”：利用生态学的原理，将不同的种群科学地组
9、合成复合生产系统，达到最充分、最合理地利用环境资源的目的。可以微观地解决一个比较小的范围内的生态组合，例如一片稻田、一个庭院、一座小山、一个池塘等。在一片农田中应该从地上和地下两个方面科学搭配。地上部分包括不同作物在不同层次空间上茎、叶的配置，最大限度地利用光、热、水、气等自然资源。地下部分是要使不同农作物的根系分布在不同的土层中，以便更好地利用土壤中的矿质元素。我国南方的桑基鱼塘就是人工建立的高产、稳产的生态农业系统。例 3 有位农民在自家庭院里搞了一个小型生态农业，使 0.25 亩的庭院创收达几万元。其物质和能量流动如图所示，下列对该系统的叙述中不正确的是( )6A该系统中，人的因素非常关
10、键，其中生产者是葡萄B该系统体现了物质、能量多级利用和高效转化C该系统内蚯蚓和甲烷菌为分解者D猪在其中为三级消费者答案 D解析 从生态系统的角度看，一个家庭庭院也是一个人工生态系统，在这个生态系统中有生产者、消费者和分解者，并且人的作用非常突出。该生态系统属于一种小型的农业生态工程，体现了物质和能量的多级利用和高效转化。猪以鸡粪为食，猪从鸡中获得的能量为零，猪不属于三级消费者。1下列有关生物技术安全和伦理问题的观点不合理的是( )A对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待B我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆C我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散D对于基因检测应该保护个人遗传信息的隐私
11、权答案 B解析 我们应该利用转基因技术为人类造福。我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，利用治疗性克隆生产一些人造器官可用于医学治疗。2下列关于生物技术的安全性和伦理性问题的分析，不合理的观点是( )A转基因生物进入自然界后不会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存B运用基因重组技术可以将致病菌或病毒改造成威力巨大的生物武器C我国的政策是反对生殖性克隆D转基因生物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原答案 A解析 转基因生物有可能会在近缘物种之间通过花粉杂交，造成基因库的污染；克隆技术7还不成熟，克隆人会带来社会伦理问题等，所以我国反对生殖性克隆，但不反对治疗性克隆；某些新的蛋白质有可能成
12、为某些人的过敏原或者引起中毒。3下列选项是科学家对自身克隆结果的预测及理由，其中正确的是( )A克隆产物是科学家，因为克隆是形成完全一样的产品B克隆产物是普通人，因为科学知识是后天获得的，而非遗传C只能克隆部分器官，不可能克隆完整的人，因为克隆技术有限D克隆产物与该科学家完全一样，因为遗传物质完全来自科学家答案 B解析 科学家对自身克隆的结果应该是得到与科学家生物学特征基本一致的人，而这个人不一定会成为科学家，因为科学知识是后天获得的，而非遗传；动物的克隆已经成为现实，也就是说，克隆人不存在技术上的障碍。4转基因作物是通过转基因技术对农作物进行精确的改造而产生的，转基因作物一方面在产量、抗逆性
13、及品质等方面有显著改进，极大地降低了农业生产成本；另一方面，科学家通过动物实验发现转基因作物可能对人类健康存在着危害。2000 年 2 月 27 日，英国首相布莱尔为此发表了一篇文章，文中说：“毫无疑问，转基因作物对人类健康和环境有可能带来危害，保护公众和环境的安全，现在是，将来也是政府的首要任务。但与此同时，这种新的科技成果将给人类带来更多的利益，这也是毋庸置疑的。 ”就以上材料，你认为下列说法欠妥的是( )A转基因技术应用的基本原理是基因重组，转基因作物是转基因技术的一种产物B如果转基因作物产生了对人类健康及环境的负面影响，我们应该反对转基因技术C科学家必须在现有知识与技术的基础上，尽量考
14、虑转基因作物可能存在的风险及采取相应的防范措施D国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规，并进行严格管理与有效控制答案 B解析 转基因作物是通过基因工程实现的，基本原理是基因重组；由于科学发展水平的限制，在转基因生物中有时会出现一些人们意想不到的后果，因此，科学家必须在现有知识与技术的基础上，尽量考虑转基因作物可能存在的风险及采取相应的防范措施；国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规，并进行严格管理与有效控制。5下列关于湿地生态恢复工程的叙述，错误的是( )A可采用工程和生物措施相结合的方法B要建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰C对湿地的恢复，只是退耕还湿地或建立自然保护区就可以D湿地
15、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答案 C8解析 湿地生态恢复工程是一个综合性的工程，需要多种措施相结合，如控制污染、引进动植物物种、建立缓冲带等。对湿地的恢复不仅是简单地依靠生物工程手段，如退耕还湿地或建立自然保护区，还要依靠自然演替机制恢复其生态功能。6为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学、有效的途径是( )合理开发海洋，寻找新的粮食资源 控制人口增长，协调人与自然和谐发展 增加化肥和农药的使用，提高作物产量 开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种A BC D答案 A解析 实现农业可持续发展，
16、要防止片面追求当前和局部的利益，而忽视长远和整体利益，而就属于获得当前的、局部的利益而忽视了长远和整体利益的实例。7如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是( )A微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量B多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率C沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者答案 C解析 在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物的秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用
17、，提高了该生态系统的能量利用率。沼气池中的微生物在该生态系统中的地位属于分解者；能量不能循环利用。8下图表示利用自然生态系统净化污水的一种大面积、敞开式污水处理池塘(即氧化塘)，请据图分析，下列叙述错误的是( )9A由图示看，氧化塘净化污水的途径有物理沉降和生物分解B图中 A 表示的物质是氧气和有机物，B 表示的物质是二氧化碳和矿物质等C随着距水面深度的不断增加，不同水层微生物的新陈代谢类型也在发生着变化，其中它们的异化作用类型的变化是需氧型兼性厌氧型厌氧型D氧化塘实现净化污水的原理主要是利用细菌和藻类的寄生关系来分解有机污染物答案 D解析 从图中可以看出，对流入的污水进行处理主要是利用物理沉
18、降、微生物的分解和藻类植物的光合作用进行的。由图可知，细菌和藻类生活在一起彼此有利，细菌通过分解有机物，为藻类生长提供二氧化碳、水、矿物养料；藻类的光合作用为细菌的分解作用提供氧气和有机物；不同水层由于受到物理扩散、生物消耗等因素的影响，水中溶氧量随水深度的增加而减少，其中生存的生物类群也会因此而变化。9随着世界上第一位“试管婴儿”在英国的诞生，这项技术被称为医学史上的一大奇迹，开创了生殖医学领域的新纪元。 “试管婴儿之父”罗伯特爱德华兹也因此荣获 2010 年诺贝尔生理学或医学奖。请回答下列问题：(1)“试管婴儿”所依据的生物学原理是_，是指通过_和_等技术而产生的婴儿。(2)“试管婴儿”的
19、培育过程如下图所示。 “试管婴儿”的问世，不仅解决了人类不孕的问题，也加快了优良种畜的繁殖速度。若利用上图来繁殖优良种畜，必须获得大量离体的卵子，常用的采卵方法是用_处理后，从输卵管中冲取卵子，或从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。图中 C 过程进行的细胞分裂方式是_。10(3)哺乳动物发情排卵后，不管雌性动物妊娠与否，都会产生黄体，并维持一段时间，称为黄体期。在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体胚胎移入受体子宫内继续发育提供了_。(4)“试管婴儿”与“设计试管婴儿”技术，二者在作用上有什么区别？_。答案 (1)有性生殖 体外受精 胚胎移植 (2)促性腺激素 有丝分
20、裂 (3)相同的生理环境 (4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病解析 试管婴儿是有性生殖，具体过程包括体外受精和胚胎移植，在胚胎工程中，促进排卵可用促性腺激素处理。 “设计试管婴儿”的主要目的是用于治疗疾病， “试管婴儿”的主要目的是解决不孕不育问题。10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)建立此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_的分解作用，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，取决于它的_。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 (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。