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人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题4 生物技术的安全性和伦理问题综合与测试课后测评
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这是一份人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题4 生物技术的安全性和伦理问题综合与测试课后测评，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(共8小题,每小题3分,共24分)
1.下列哪项明显体现出了转基因生物引发的食品安全问题( )
A.转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因,因而猪的生长速度快,个体大
B.转基因大米中含有β-胡萝卜素,营养丰富,产量高
C.转基因植物合成的某些新蛋白质,引起个别人过敏
D.让转基因牛为人类生产凝血因子,并在牛奶中提取
【解析】选C。转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因,因而猪的生长速度快,个体大,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项A错误;转基因大米中含有β-胡萝卜素,营养丰富,产量高,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项B错误;转基因植物合成的某些新蛋白质,引起个别人过敏,属于食品安全问题,选项C正确;让转基因牛为人类生产凝血因子,并在牛奶中提取,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项D错误。
2.(2021·济宁高二检测) 运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”,可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”,捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比,使用这种“生物柴油”的优点是( )
①可再生 ②不显著增加碳排放 ③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响
A.①②③ B.①③④
C.①②④D.②③④
【解析】选A。转基因生物柴油来自“工程硅藻”,可以通过生产获得,所以属于可再生能源,①正确;“工程硅藻”产生的脂质最终都会被分解,所以通过燃烧并不会显著增加碳排放,②正确;脂质中不含硫,通过燃烧不排放含硫废气,③正确;对生态环境是否会造成负面影响还不确定,④错误。
3.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心。下列说法不正确的是( )
A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰
B.载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物
C.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态平衡
【解析】选A。三倍体转基因鲤鱼由于联会紊乱,无法产生配子,因此高度不育,不会产生后代,因此也不能通过竞争淘汰自然种群,故A项错误。载体的标记基因多为抗生素抗性基因,转入受体细胞后可能会通过指导合成有利于抗性进化的产物,使受体细胞具有抗生素抗性,故B项正确。目的基因本身编码的产物可能具有毒性,从而对人体造成伤害,故C项正确。转基因植物的目的基因,有可能通过花粉传播进入其他植物体内,从而产生“超级杂草”等基因污染现象,打破原有的生态平衡,故D项正确。
【补偿训练】
下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析,不合理的观点是( )
A.用大肠杆菌作为转基因受体菌株时必须用37 ℃下就会死亡的菌株
B.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
C.转基因作物大规模商品化可能对作物的基因多样性构成威胁
D.转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能使人体内的细菌获得抗药性
【解析】选B。为安全考虑,用大肠杆菌作为转基因受体菌株时必须用在37 ℃人体体温下就会死亡的菌株,A项正确;转基因生物进入自然界后会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存,B项错误;转基因作物大规模商品化可能对作物的基因多样性构成威胁,C项正确;转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能使人体内的细菌获得抗药性,D项正确。
4.下列关于基因身份证的有关叙述中,正确的是( )
A.由于基因身份证反映了个人全部的遗传信息,因此能够准确地预测、预防和治疗遗传病
B.基因身份证能够反映个人的一些重要遗传信息,人们可以根据基因身份证的信息选择合适的职业等
C.基因身份证能够反映个人的某些遗传信息,但并不是基因身份证中所反映的遗传信息一定能够表现
D.人类蛋白质组计划已经启动,由于基因控制蛋白质的合成,蛋白质的结构和功能将全部可以通过基因身份证推测
【解析】选C。基因身份证能够反映个人的某些遗传信息,由于基因的表达需要一定条件,同时又受环境等因素的影响,因此并不是基因身份证中所反映的遗传信息一定能够表现。虽然基因控制蛋白质的合成,但是基因不能反映出蛋白质的结构和功能,故不能通过基因身份证推测蛋白质的结构和功能。
【补偿训练】
下列哪项叙述完全符合生态经济( )
①建立“原料→产品→原料→产品”的无废料生产体系
②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长③在经济产出不变甚至增加的条件下,使环境排放的废弃物大大减少
④先生产后治理,提高经济效益
A.①② B.①②③
C.②③D.②③④
【解析】选B。生态经济主要是通过遵循“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化;在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长,或者在经济产出不变甚至增加的条件下,使环境排放的废弃物大大减少;不能误认为只要发展了生态经济就可以先生产,后治理。
5.生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。如图是生物氧化塘内部分成分之间的关系,下列相关分析错误的是( )
A.生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理
B.在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的彻底处理
C.B层中的藻类和细菌具有种间互助关系
D.出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放
【解析】选D。由图可知,生物氧化塘将有机物分解后的产物排入池塘中,物质进行了循环利用;池塘内有各种微生物,体现了物种多样性,故A项正确。 硝化细菌可以利用有机物分解产生的氨气,其他细菌不能做到,故B项正确。 藻类作为生产者为细菌提供氧气,细菌为藻类提供二氧化碳,属于种间互助,故C项正确。出水处还要控制藻类的数量,防止水华的发生,故D项错误。
【补偿训练】
“三北防护林”工程建设既要考虑树种的生态适应性,又要考虑树种的多样性。这分别体现了生态工程的( )
A.系统学原理和物种多样性原理
B.协调与平衡原理和物种多样性原理
C.整体性原理和物种多样性原理
D.物种多样性原理与物质循环再生原理
【解析】选B。“三北防护林”工程建设既要考虑树种的生态适应性,又要考虑树种的多样性,分别体现了生态工程协调与平衡原理和物种多样性原理。
6.奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣,如不处理会严重影响周边人、畜的饮水安全等。如图是某奶牛场废水处理流程图。请据图分析下列说法错误的是( )
A.废水流入厌氧池前,需经稀释处理,是为了防止微生物失水过多死亡
B.控制废水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有机物被充分分解外,还有利于无机盐被充分吸收,使出水口处的水质达到排放要求
C.输入此氧化塘的能量有太阳能和化学能,氧化塘前部的溶解氧含量比后部的多
D.氧化塘后部种植莲等挺水植物,有利于减少出水口处水中的浮游藻类,原因是挺水植物起遮光作用,影响浮游藻类进行光合作用
【解析】选C。废水流入厌氧池前先经稀释处理,是为了防止微生物在高浓度废水中失水过多死亡,A正确;适当减缓废水的流速,延长废水与微生物、水生植物的接触时间,有利于废水中有机物的充分分解和分解后产生的无机盐充分被吸收,降低污染物含量,B正确;输入此氧化塘的能量有塘中生产者固定的太阳能和流入的废水中有机物含有的化学能,氧化塘前部的有机物含量较高,需氧微生物大量消耗氧气分解有机物,故溶解氧含量比后部的低,C错误;挺水植物能适当遮光,不利于藻类的光合作用,从而减少藻类的数量,D正确。
7.下图是生态农业的模式图,对于生态农业说法错误的是( )
A.生态农业的理论依据是通过对农业生态系统中物质的多级利用,使农业生产相互依存、相互促进,形成良性循环
B.优点是减少化肥的用量,降低农业投入,收获多种产品,增加经济效益,净化环境,稳定持续发展
C.该系统可以使能量最大限度地流向对人类有益的方向
D.该生态系统不需要输入物质和能量
【解题关键】解答本题需要注意两点:
(1)明确生态农业所依据的原理:物质和能量利用规律。
(2)理解生态农业的优点:考虑发展农业与环境的关系。
【解析】选D。生态农业是通过适当输入物质和能量,使农业生产形成良性循环,使能量最大限度地流向对人类有益的方向,尽量减少环境污染,保证经济的可持续发展。
8.长期使用化肥可使土壤酸碱化,导致土壤肥力下降并污染环境。下列修复和改良酸碱化土壤的措施中,不属于生物工程措施的是( )
A.设计构建物质和能量多级利用的现代农业种植体系
B.增施有机肥,种植耐酸碱的农作物,秸秆还田
C.施用化学改良剂或一些矿质肥料改善土壤的理化性质
D.分离和筛选耐酸碱的微生物作为功能菌制成微生物肥料
【解析】选C。设计构建物质和能量多级利用的现代农业种植体系,实现了物质的循环再生,减少了废弃物的产生,属于生态工程,A正确;增施有机肥,种植耐酸碱的农作物,秸秆还田,符合生态工程所遵循的物质循环再生原理,B正确;施用化学改良剂或一些矿质肥料,改善土壤理化性质,减轻或消除盐碱危害作用属于化学修复方法,不属于生物工程,C错误;分离和筛选耐酸碱的微生物作为功能菌制成微生物肥料,可增加土壤中的物种多样性,提高生态系统的稳定性,功能菌作为分解者,在一定程度上加快了土壤中的物质循环,属于生物工程,D正确。
【补偿训练】
“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统,如图表示这一农业生态系统的基本模式。据图判断下列说法错误的是( )
A.沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,同时又减少了环境污染
B.通过调整食物链使能量更多地流向了人,提高了能量的传递效率
C.这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区,这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理
D.上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果
【解题关键】解答本题的关键是明确生态农业中能够调整能量流动的方向,使能量更多地流向对人类有益的方面,从而提高能量的利用率,但是不能改变营养级之间的能量传递效率。
【解析】选B。沼气池的建立使物质得以充分利用,实现了能量的多级利用,同时减少了环境污染,选项A正确;该生态农业通过调整食物链,实现了物质的循环利用,提高了能量利用率,但不能改变能量传递效率,选项B错误;这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区,这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理,选项C正确;这种生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果,选项D正确。
二、非选择题(共8小题,共76分)
9.(8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,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:
污水中TN、TP去除率的比较(%)
(1)生态工程的主要目的在于遵循自然界________的规律,充分发挥自然资源的生产潜力,防止________,达到________和________的同步发展。
(2)图中植物的作用是____________;该植物采收后,可以干燥处理用来提取____________等金属。此案例属于____________生态工程的实例,它遵循的生态工程原理是____________________(写出其中两个)。
(3)该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”,实验结果如上表。从此表中可以看出,该实验的自变量是__________,因变量是________。
(4)根据该实验装置及上表数据,分析人工浮床技术对次级河流中水质净化的主要作用: ____________________。
【解析】(1)建设生态工程的主要目的在于遵循自然界物质循环的规律,充分发挥自然资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。
(2)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,其次浮床植物在生长过程中还能利用水中的氮、磷污染物,该植物采收后,可以直接用作饲料;另外可干燥处理后用来提取Cu、Zn、Hg、Pb等金属。此案例属于城市环境生态工程的实例,遵循的生态工程原理是协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等。
(3)据表分析:自变量是种植的植物种类,因变量是污水中的N、P含量。
(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。
答案:(1)物质循环 环境污染 经济效益
生态效益
(2)吸收水中的化学元素 铜、锌、汞 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)种植的植物种类 污水中的N、P含量
(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
10.(8分)(2021·吉林高二检测)如图是某生态农场以沼气为纽带,联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的示意图。请据图回答下列问题:
(1)图中蘑菇房中的蘑菇等真菌属于生态系统成分中的__________________。
(2)该生态农场实现了生活垃圾、动物粪便、沼渣和沼液的充分利用,利用了生态学的______________原理。养鱼场的池塘不用换水,池底干干净净,每天只需补充蒸发水,所有生物正常生存,说明该池塘具有____________能力。
(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间,提高产蛋率;利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的__________________在农业生产中的应用。该农场果园的抵抗力稳定性较低,最可能的原因是________________________________________。
(4)该生态农业与传统农业相比,具有明显的优势是________________、________________。
(5)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)蘑菇是一种真菌,在生态系统中属于分解者。(2)该生态农场实现了生活垃圾、动物粪便、沼渣和沼液的充分利用,利用了生态学的物质循环再生原理;养鱼场的池塘不用换水,池底干干净净,每天只需补充蒸发水,所有生物正常生存,说明该池塘具有自我调节能力。(3)信息传递在农业生产中的应用:①提高农产品和畜产品的产量,如利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间,提高产蛋率;②对有害动物进行控制,如利用性外激素诱捕果园中的害虫。果园中生物种类少,营养结构简单,因此其抵抗力稳定性低。(4)此生态农业与传统农业相比,明显的优势是能量多级利用和减轻了对环境的污染(或实现了废弃物资源化等)。(5)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复,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。
答案:(1)分解者 (2)物质循环再生 自我调节 (3)信息传递 果园中生物多样性低,营养结构简单 (4)能量多级利用 减轻了对环境的污染(实现了废物资源化等) (5)已被破坏的生态环境
11.(8分)草鱼主要以水草为食,鲢鱼主要滤食浮游动植物及草鱼的粪便,鲤鱼主要摄食底栖昆虫等。为了探究高产鱼池中草鱼、鲢鱼的合理结构,科研人员研究了“一草带三鲢”(A方式)和“三草带一鲢”(B方式)两种混养方式,实验结果如表。分析回答:
(1)鲢鱼、草鱼、鲤鱼生活在不同的水层中,可以充分利用养殖水体的____________,体现了群落的____________结构。
(2)草鱼、鲢鱼混养主要应用的生态工程原理是____________,草鱼同化的能量除用于____________外,还用于自身的生长、发育和繁殖。
(3)与B方式相比,A方式下需要施用氮肥、磷肥,其目的是____________,以满足鲢鱼的食物需求,这种模式可能造成的负面影响是____________。
(4)与A方式相比,B方式下草鱼、鲢鱼的结构更合理,判断依据是________________________________________________(至少写两点)。
【解析】(1)据题意可知,由于鲢鱼、草鱼、鲤鱼分别生活在不同的水层中,可充分利用养殖水体的食物和空间,体现了群落的垂直结构。(2)草鱼、鲢鱼混养主要应用的生态工程原理是物种多样性原理、物质循环再生原理。 生物同化的能量中有一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动,其余部分在呼吸作用中以热能的形式散失。(3)与B方式相比,A方式下需要施用氮肥、磷肥,其目的是促进浮游植物的生长。但是N、P过多,会引起水体富营养化。(4)与A方式相比,B方式下草鱼、鲢鱼的结构更合理,提高了能量利用率,鱼产量高,经济效益好;同时,污染少,水质好。
答案:(1)食物和空间 垂直
(2)物种多样性原理、物质循环再生原理 呼吸作用
(3)促进浮游植物的生长 容易引起水体富营养化
(4)B方式提高了能量利用率,鱼产量高,经济效益好;同时,污染少,水质好等
12.(10分)棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因移入棉花细胞内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花后就会死亡,所以该棉花新品种在1998年推广后,已取得了很好的经济效益。
请根据上述材料回答下列问题。
(1)该项科学成果在环境保护上的重要作用是______________________________________。
(2)科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,也将出现不抗虫的植株,出现此种现象的原因是______________。
(3)题中“毒蛋白基因移入棉株细胞内并成功实现表达”中的“成功表达”含义是指
____________________。
(4)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程培育新品种的主要优点是
____________________。
(5)在培育“转基因抗虫棉”的基因操作中,所用的基因的“剪刀”是____________________,基因的“缝合针线”是________________,基因的“运载工具”是________________。
(6)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:____________________。
有害方面: ____________________。
【解析】(1)抗虫棉的优点是减少了农药对环境的污染,保护了生态环境。(2)“转基因抗虫棉”种植若干代以后,可能会因为基因突变出现不抗虫的植株。(3)基因的表达是指基因在细胞内经过转录和翻译两个过程合成相应的蛋白质。(4)基因工程的优点是目的性强、育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍。(5)基因工程的工具中基因“剪刀”是限制性核酸内切酶, “缝合针线”是 DNA连接酶,基因的“运载工具”是载体,如质粒。(6)转基因技术有利方面包括用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动植物新品种等;有害方面包括不利于环境保护,可能引起环境安全问题、食物安全问题、生物安全问题等。
答案:(1)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境
(2)基因突变
(3)毒蛋白基因在棉花细胞内经过转录和翻译合成了毒蛋白
(4)目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
(5)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体
(6)用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动植物新品种等 不利于环境保护,可能引起环境安全问题、食物安全问题、生物安全问题等
【补偿训练】
下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图,请据图回答问题:
(1)该模式图主要体现了__________________(选答两项)等生态工程的基本原理。
(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益,要通过基因工程培养抗病甘蔗,可通过____________技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培育成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因,可采用______________技术。
(3)为大量繁殖良种猪,可采用胚胎移植技术。该技术首先要对供体和受体母猪进行________处理,然后给供体母猪注射________,做超数排卵处理,以获得更多的良种猪卵母细胞,然后培养到________期,与经过________处理的良种猪精子进行体外受精,将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。胚胎移植的实质是
________________________。
【解析】(1)生态工程的原理包括:物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理等,桑基鱼塘利用了物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理等。
(2)将受体细胞培育成完整植株利用了植物组织培养技术;若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因,可采用DNA分子杂交技术。
(3)在胚胎移植中,需要对供体和受体进行同期发情处理,同时给供体母畜注射促性腺激素,使其超数排卵;卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才具备受精能力;精子需要获能才具备受精能力;早期胚胎一般要培养到桑椹胚期或囊胚期进行胚胎移植,胚胎移植的实质是早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移。
答案:(1)物质循环再生、物种多样性(或协调与平衡、整体性)
(2)植物组织培养 DNA分子杂交
(3)同期发情 促性腺激素 MⅡ中 获能 早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移
13.(11分)(2021·济宁高二检测)随着生活污水的大量排放,淡水湖泊水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来,采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法,获得了较好的效果。另外,环保部门采用跌水充氧技术对生活污水进行处理:生活污水首先进入沼气池,经过沼气池处理后的污水再用泵提升进入多级跌水池,跌水池分多格串行,内装组合填料,借助生长在填料上的微生物去除有机物,经过跌水池的污水一部分回流入沼气池,另一部分进入水耕型蔬菜池(如图)。根据上述资料回答下列问题。
(1)杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比,主要缺点是____________和____________;挺水植物在该系统中的作用是__________________________________________________________,该修复系统经过一段时间运行后,群落结构趋于稳定,群落的这个变化过程属于________________。
(2)污水处理过程有多种微生物参与,生长在填料上的微生物在生态系统中属于________。经过水耕型蔬菜池处理后的水中,____________________元素明显减少;水耕型蔬菜池还生活着其他生物类群,水耕型蔬菜池就是一个小型的______________________。水耕型蔬菜如水芹菜、茭白的生长,对水中________的繁殖和生长起到了抑制作用,实现了水体净化,并进一步实现了生态系统的物质多层次的循环利用。
(3)上述资料中应用的生态工程的基本原理有______________、______________。
【解析】(1)相对于生物修复法,化学处理法不仅污染环境,而且长时间使用杀藻剂会使藻类产生抗药性。挺水植物是生产者,可以通过光合作用将光能转化成化学能,将无机物转化成有机物。生态系统通过自我调节可以使群落趋于稳定。(2)生长在填料上的微生物能够去除有机物,因此它们属于分解者。水耕型蔬菜池中所有生物和无机环境构成一个小型的生态系统。该生态系统充分利用生物之间的联系和作用,不仅可以净化水体,而且实现了物质的循环和能量的多级利用。(3)该生态系统充分应用了生态工程的物种多样性原理、物质循环再生原理和系统的整体性原理。
答案:(1)污染环境 使藻类产生抗药性 通过光合作用将光能转化为化学能,使能量固定在光合作用所制造的有机物中 生态系统的自我调节 (2)分解者 氮、磷 生态系统 藻类 (3)物种多样性原理 物质循环再生原理(或系统的整体性原理)
14.(11分)如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,利用鸭不间断地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,有机地整合在一起,提高了系统生产力,这体现了生态工程中的____________________原理。
(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养蘑菇带来的效益之和还要高,这体现了生态工程中的____________________原理。
【解析】(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实现物质的循环再生和能量的多级利用,提高农产品的产量,减少环境污染。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物质循环再生原理。(2)该系统将多个生产系统通过优化组合,有机地整合在一起,提高了系统生产力,这体现了生态工程中的系统的结构决定功能原理。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物为原核生物,其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是无核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核)。(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通,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,故可提高蔬菜产量。蘑菇房与蔬菜大棚相通,比单纯种植蔬菜和单纯培养蘑菇带来的效益之和还要高,体现了生态工程中的系统整体性原理。
答案:(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用,提高农产品的产量,减少环境污染(或合理地调整生态系统中的能量流动关系,提高能量利用率,减少环境污染)(其他答案合理也可) 物质循环再生 (2)系统的结构决定功能 (3)无核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核) (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
【补偿训练】
我国南方某地环保部门向遭受严重污染的南湖中引入苦草、黑藻等沉水植物和螺蛳等底栖动物来修复该生态系统。如图为该生态系统修复后部分生物的营养关系。请回答下列问题:
(1)生态系统的结构包括____________。
(2)调查野鸭的种群密度常用__________法。当螺蛳数量增加时,草鱼和罗非鱼数量也会增多,这样,螺蛳种群的增长就会受到抑制。这是生物群落内部____________的结果。
(3)苦草等沉水植物大量繁殖后,部分浮游植物的生物量下降,大型底栖动物的数量有所增加,这是在____________水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息在其叶表面,从而抚育出高密度的浮游动物群落。浮游动物能够大量捕食浮游藻类,也间接地控制了藻类的数量。这体现出信息传递的作用是____________,以维持生态系统的稳定。
(4)该修复工程可将有机污染物充分地分解利用,这主要符合生态工程的____________原理。
(5)假定某种群当年数量是一年前种群数量的λ倍,图1为λ值随时间的变化曲线,图2为该系统能量流动示意图[单位:J/(m2·d)]。请分析回答:
图1中该种群数量在a～d段的增长曲线呈________型,e点种群数量比d点____________。图2中由草食动物流入分解者的能量除包含其尸体残骸中的能量外,还包含____________中的能量。该生态系统中第一、二营养级间的能量传递效率是__________。
【解析】(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。(2)估算动物种群密度的方法是标志重捕法;生态系统具有自我调节能力,其基础是负反馈调节。(3)根据题意可知,这种对沉水植物、动物的数量变化的研究,属于在群落水平上研究的结果。沉水植物、浮游动物、浮游藻类之间的关系,体现出信息传递能调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。(4)该修复工程可将有机污染物充分地分解利用,这主要符合生态工程的物质循环再生原理。(5)图1曲线在a点之前λ=1,说明种群数量没有增加。在a～d时间段中,λ>1,种群数量增加,最多的是在d点,种群数量的增长曲线呈“S”型, d点之后,由于λ<1,种群数量下降,所以e点时种群数量比d点少。图2中由草食动物流入分解者的能量除包含其尸体残骸中的能量外,还包含肉食动物粪便中的能量。据图2分析可得高级消费者同化的能量=16+5=21,肉食动物同化的能量=272+90+16+5=383,草食动物同化的能量=
2 265+720+272+90+16+5=3 368,生产者同化的能量=13 197+4 245+2 265
+720+272+90+16+5=20 810,所以该生态系统中第一、二营养级间的能量传递效率是3 368/20 810×100%≈16.2%。
答案:(1)生态系统的组成成分和营养结构 (2)标志重捕 (负)反馈调节 (3)群落 调节生物的种间关系 (4)物质循环再生 (5)“S” 少 肉食动物粪便 16.2%(或16.18%)
15.(10分)美国加利福尼亚州46岁男子强生(Dewayne Jhnsn)是校园花草管理员,他控告孟山都公司的除草产品“年年春”(草甘膦除草剂)导致他患癌症,却没在产品上标注警示。我国进口的转基因作物基本都是抗草甘膦转基因作物,抗农达大豆就是孟山都公司推广的抗草甘膦大豆品种。请回答下列问题:
(1)孟山都公司的研究人员培育转基因大豆的遗传学原理是__________________________,将抗草甘膦基因导入大豆细胞的主要方法是______________,外源基因能在大豆细胞中成功表达的原理是__________________________________。
(2)将转基因植物细胞培养成转基因植物需要利用______________技术,整个培养过程需要在______________________和人工控制条件下进行。
(3)为了确定抗草甘膦转基因大豆是否培育成功,既要用放射性同位素标记的______________________作探针进行分子杂交检测,又要用______________的方法从个体水平鉴定大豆植株的抗除草剂特性。
(4)人们对于该案例的争论属于对____________________的争论。
【解析】(1)转基因技术的原理是基因重组,将目的基因注入植物细胞用农杆菌转化法,外源基因能在大豆细胞中成功表达的原理是遗传物质都以脱氧核苷酸为基本单位,生物共用一套密码子。(2)将植物细胞培育成完整植物,需要用植物组织培养技术,整个技术中为防止其他杂菌的污染,应该保持无菌的环境。(3)为了确定转基因大豆是否培育成功,既要用放射性同位素标记的目的基因(抗草甘膦基因的DNA片段)做探针进行分子杂交检测,又要用喷施除草剂的方法从个体生物学水平鉴定大豆植株的抗除草剂特性。(4)该案例属于转基因生物安全问题。
答案:(1)基因重组 农杆菌转化法 遗传物质都是以脱氧核苷酸为基本单位;生物共用一套密码子 (2)植物组织培养 无菌 (3)抗草甘膦基因的DNA片段 喷施除草剂草甘膦 (4)转基因生物安全
16.(10分)宇航员从太空遥望地球,由蓝色的海洋和绿色的陆地构成的景观美丽绝伦,但近看,她却已伤痕累累。请回答下列有关生态工程的问题:
(1)地球需要我们的细心呵护,需要我们运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行________和重建,通过发展__________的技术来重建人类和地球母亲的良好关系,爱护我们共同的家园。
(2)生态经济主要是通过实行__________的原则,使一个系统产生出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。实现循环经济的重要手段之一就是__________。
(3)生态工程需要遵循其基本原理,系统整体性原理强调各组分之间要有__________,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并实现1+1>2的效果。
(4)土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的基础,中华文明传承几千年,离不开土壤肥力不间断的供养,这其中的原因是中国的古代传统农业实施的是____________,遵循的原理主要是__________。
【解析】(1)地球需要我们的细心呵护,需要我们运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行修复和重建,通过发展环境友好技术来重建人类和地球母亲的良好关系,爱护我们共同的家园。(2)生态经济主要是通过实行循环经济的原则,使一个系统产生出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。实现循环经济的重要手段之一就是生态工程。(3)生态工程需要遵循其基本原理,系统整体性原理强调各组分之间要有适当的比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并实现1+1>2的效果。(4)土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的基础,中华文明传承几千年,离不开土壤肥力不间断的供养,这其中的原因是中国的古代传统农业实施的是无废弃物农业,遵循的原理主要是物质循环再生原理。
答案:(1)修复 环境友好 (2)循环经济 生态工程 (3)适当的比例关系 (4)无废弃物农业 物质循环再生原理
处理
总氮(TN)
总磷(TP)
对照
42.6
38.8
菰
92.8
83.9
菖蒲
92.7
94.3
混合
94.9
84.7
混养方式
A方式
B方式
放养密度
(尾·ha-1)
草鱼
3 000
9 000
鲢鱼
9 000
3 000
鲤鱼
900
900
投饲量和追肥
量(kg·ha-1)
氮肥、磷肥
1.8×103
0
青草料
4.85×104
1.17×105
光能利用率(%)
5.76
10.85
青草料利用率(%)
10.13
13.89
水体能见度(cm)
20
30
鱼产量(kg·ha-1)
7 515
11 490
一、选择题(共8小题,每小题3分,共24分)
1.下列哪项明显体现出了转基因生物引发的食品安全问题( )
A.转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因,因而猪的生长速度快,个体大
B.转基因大米中含有β-胡萝卜素,营养丰富,产量高
C.转基因植物合成的某些新蛋白质,引起个别人过敏
D.让转基因牛为人类生产凝血因子,并在牛奶中提取
【解析】选C。转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因,因而猪的生长速度快,个体大,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项A错误;转基因大米中含有β-胡萝卜素,营养丰富,产量高,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项B错误;转基因植物合成的某些新蛋白质,引起个别人过敏,属于食品安全问题,选项C正确;让转基因牛为人类生产凝血因子,并在牛奶中提取,是转基因生物的优点,不属于食品安全问题,选项D错误。
2.(2021·济宁高二检测) 运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”,可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”,捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比,使用这种“生物柴油”的优点是( )
①可再生 ②不显著增加碳排放 ③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响
A.①②③ B.①③④
C.①②④D.②③④
【解析】选A。转基因生物柴油来自“工程硅藻”,可以通过生产获得,所以属于可再生能源,①正确;“工程硅藻”产生的脂质最终都会被分解,所以通过燃烧并不会显著增加碳排放,②正确;脂质中不含硫,通过燃烧不排放含硫废气,③正确;对生态环境是否会造成负面影响还不确定,④错误。
3.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心。下列说法不正确的是( )
A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰
B.载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物
C.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态平衡
【解析】选A。三倍体转基因鲤鱼由于联会紊乱,无法产生配子,因此高度不育,不会产生后代,因此也不能通过竞争淘汰自然种群,故A项错误。载体的标记基因多为抗生素抗性基因,转入受体细胞后可能会通过指导合成有利于抗性进化的产物,使受体细胞具有抗生素抗性,故B项正确。目的基因本身编码的产物可能具有毒性,从而对人体造成伤害,故C项正确。转基因植物的目的基因,有可能通过花粉传播进入其他植物体内,从而产生“超级杂草”等基因污染现象,打破原有的生态平衡,故D项正确。
【补偿训练】
下列关于生物技术的安全性和伦理问题的分析,不合理的观点是( )
A.用大肠杆菌作为转基因受体菌株时必须用37 ℃下就会死亡的菌株
B.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
C.转基因作物大规模商品化可能对作物的基因多样性构成威胁
D.转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能使人体内的细菌获得抗药性
【解析】选B。为安全考虑,用大肠杆菌作为转基因受体菌株时必须用在37 ℃人体体温下就会死亡的菌株,A项正确;转基因生物进入自然界后会与野生物种杂交而威胁其他生物的生存,B项错误;转基因作物大规模商品化可能对作物的基因多样性构成威胁,C项正确;转基因微生物携带的抗生素抗性基因可能使人体内的细菌获得抗药性,D项正确。
4.下列关于基因身份证的有关叙述中,正确的是( )
A.由于基因身份证反映了个人全部的遗传信息,因此能够准确地预测、预防和治疗遗传病
B.基因身份证能够反映个人的一些重要遗传信息,人们可以根据基因身份证的信息选择合适的职业等
C.基因身份证能够反映个人的某些遗传信息,但并不是基因身份证中所反映的遗传信息一定能够表现
D.人类蛋白质组计划已经启动,由于基因控制蛋白质的合成,蛋白质的结构和功能将全部可以通过基因身份证推测
【解析】选C。基因身份证能够反映个人的某些遗传信息,由于基因的表达需要一定条件,同时又受环境等因素的影响,因此并不是基因身份证中所反映的遗传信息一定能够表现。虽然基因控制蛋白质的合成,但是基因不能反映出蛋白质的结构和功能,故不能通过基因身份证推测蛋白质的结构和功能。
【补偿训练】
下列哪项叙述完全符合生态经济( )
①建立“原料→产品→原料→产品”的无废料生产体系
②在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长③在经济产出不变甚至增加的条件下,使环境排放的废弃物大大减少
④先生产后治理,提高经济效益
A.①② B.①②③
C.②③D.②③④
【解析】选B。生态经济主要是通过遵循“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化;在资源不增加甚至减少的条件下实现经济增长,或者在经济产出不变甚至增加的条件下,使环境排放的废弃物大大减少;不能误认为只要发展了生态经济就可以先生产,后治理。
5.生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。如图是生物氧化塘内部分成分之间的关系,下列相关分析错误的是( )
A.生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理
B.在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的彻底处理
C.B层中的藻类和细菌具有种间互助关系
D.出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放
【解析】选D。由图可知,生物氧化塘将有机物分解后的产物排入池塘中,物质进行了循环利用;池塘内有各种微生物,体现了物种多样性,故A项正确。 硝化细菌可以利用有机物分解产生的氨气,其他细菌不能做到,故B项正确。 藻类作为生产者为细菌提供氧气,细菌为藻类提供二氧化碳,属于种间互助,故C项正确。出水处还要控制藻类的数量,防止水华的发生,故D项错误。
【补偿训练】
“三北防护林”工程建设既要考虑树种的生态适应性,又要考虑树种的多样性。这分别体现了生态工程的( )
A.系统学原理和物种多样性原理
B.协调与平衡原理和物种多样性原理
C.整体性原理和物种多样性原理
D.物种多样性原理与物质循环再生原理
【解析】选B。“三北防护林”工程建设既要考虑树种的生态适应性,又要考虑树种的多样性,分别体现了生态工程协调与平衡原理和物种多样性原理。
6.奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣,如不处理会严重影响周边人、畜的饮水安全等。如图是某奶牛场废水处理流程图。请据图分析下列说法错误的是( )
A.废水流入厌氧池前,需经稀释处理,是为了防止微生物失水过多死亡
B.控制废水流入氧化塘的速率,除有利于氧化塘中有机物被充分分解外,还有利于无机盐被充分吸收,使出水口处的水质达到排放要求
C.输入此氧化塘的能量有太阳能和化学能,氧化塘前部的溶解氧含量比后部的多
D.氧化塘后部种植莲等挺水植物,有利于减少出水口处水中的浮游藻类,原因是挺水植物起遮光作用,影响浮游藻类进行光合作用
【解析】选C。废水流入厌氧池前先经稀释处理,是为了防止微生物在高浓度废水中失水过多死亡,A正确;适当减缓废水的流速,延长废水与微生物、水生植物的接触时间,有利于废水中有机物的充分分解和分解后产生的无机盐充分被吸收,降低污染物含量,B正确;输入此氧化塘的能量有塘中生产者固定的太阳能和流入的废水中有机物含有的化学能,氧化塘前部的有机物含量较高,需氧微生物大量消耗氧气分解有机物,故溶解氧含量比后部的低,C错误;挺水植物能适当遮光,不利于藻类的光合作用,从而减少藻类的数量,D正确。
7.下图是生态农业的模式图,对于生态农业说法错误的是( )
A.生态农业的理论依据是通过对农业生态系统中物质的多级利用,使农业生产相互依存、相互促进,形成良性循环
B.优点是减少化肥的用量,降低农业投入,收获多种产品,增加经济效益,净化环境,稳定持续发展
C.该系统可以使能量最大限度地流向对人类有益的方向
D.该生态系统不需要输入物质和能量
【解题关键】解答本题需要注意两点:
(1)明确生态农业所依据的原理:物质和能量利用规律。
(2)理解生态农业的优点:考虑发展农业与环境的关系。
【解析】选D。生态农业是通过适当输入物质和能量,使农业生产形成良性循环,使能量最大限度地流向对人类有益的方向,尽量减少环境污染,保证经济的可持续发展。
8.长期使用化肥可使土壤酸碱化,导致土壤肥力下降并污染环境。下列修复和改良酸碱化土壤的措施中,不属于生物工程措施的是( )
A.设计构建物质和能量多级利用的现代农业种植体系
B.增施有机肥,种植耐酸碱的农作物,秸秆还田
C.施用化学改良剂或一些矿质肥料改善土壤的理化性质
D.分离和筛选耐酸碱的微生物作为功能菌制成微生物肥料
【解析】选C。设计构建物质和能量多级利用的现代农业种植体系,实现了物质的循环再生,减少了废弃物的产生,属于生态工程,A正确;增施有机肥,种植耐酸碱的农作物,秸秆还田,符合生态工程所遵循的物质循环再生原理,B正确;施用化学改良剂或一些矿质肥料,改善土壤理化性质,减轻或消除盐碱危害作用属于化学修复方法,不属于生物工程,C错误;分离和筛选耐酸碱的微生物作为功能菌制成微生物肥料,可增加土壤中的物种多样性,提高生态系统的稳定性,功能菌作为分解者,在一定程度上加快了土壤中的物质循环,属于生物工程,D正确。
【补偿训练】
“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统,如图表示这一农业生态系统的基本模式。据图判断下列说法错误的是( )
A.沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,同时又减少了环境污染
B.通过调整食物链使能量更多地流向了人,提高了能量的传递效率
C.这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区,这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理
D.上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果
【解题关键】解答本题的关键是明确生态农业中能够调整能量流动的方向,使能量更多地流向对人类有益的方面,从而提高能量的利用率,但是不能改变营养级之间的能量传递效率。
【解析】选B。沼气池的建立使物质得以充分利用,实现了能量的多级利用,同时减少了环境污染,选项A正确;该生态农业通过调整食物链,实现了物质的循环利用,提高了能量利用率,但不能改变能量传递效率,选项B错误;这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区,这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理,选项C正确;这种生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果,选项D正确。
二、非选择题(共8小题,共76分)
9.(8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,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:
污水中TN、TP去除率的比较(%)
(1)生态工程的主要目的在于遵循自然界________的规律,充分发挥自然资源的生产潜力,防止________,达到________和________的同步发展。
(2)图中植物的作用是____________;该植物采收后,可以干燥处理用来提取____________等金属。此案例属于____________生态工程的实例,它遵循的生态工程原理是____________________(写出其中两个)。
(3)该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”,实验结果如上表。从此表中可以看出,该实验的自变量是__________,因变量是________。
(4)根据该实验装置及上表数据,分析人工浮床技术对次级河流中水质净化的主要作用: ____________________。
【解析】(1)建设生态工程的主要目的在于遵循自然界物质循环的规律,充分发挥自然资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。
(2)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,其次浮床植物在生长过程中还能利用水中的氮、磷污染物,该植物采收后,可以直接用作饲料;另外可干燥处理后用来提取Cu、Zn、Hg、Pb等金属。此案例属于城市环境生态工程的实例,遵循的生态工程原理是协调与平衡原理、整体性原理、物质循环再生原理等。
(3)据表分析:自变量是种植的植物种类,因变量是污水中的N、P含量。
(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。
答案:(1)物质循环 环境污染 经济效益
生态效益
(2)吸收水中的化学元素 铜、锌、汞 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)种植的植物种类 污水中的N、P含量
(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
10.(8分)(2021·吉林高二检测)如图是某生态农场以沼气为纽带,联动农作物种植、蚯蚓养殖、养鱼、养鸡、养鸭等产业的示意图。请据图回答下列问题:
(1)图中蘑菇房中的蘑菇等真菌属于生态系统成分中的__________________。
(2)该生态农场实现了生活垃圾、动物粪便、沼渣和沼液的充分利用,利用了生态学的______________原理。养鱼场的池塘不用换水,池底干干净净,每天只需补充蒸发水,所有生物正常生存,说明该池塘具有____________能力。
(3)利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间,提高产蛋率;利用性外激素诱捕果园中的害虫。这些实例体现了生态系统的__________________在农业生产中的应用。该农场果园的抵抗力稳定性较低,最可能的原因是________________________________________。
(4)该生态农业与传统农业相比,具有明显的优势是________________、________________。
(5)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)蘑菇是一种真菌,在生态系统中属于分解者。(2)该生态农场实现了生活垃圾、动物粪便、沼渣和沼液的充分利用,利用了生态学的物质循环再生原理;养鱼场的池塘不用换水,池底干干净净,每天只需补充蒸发水,所有生物正常生存,说明该池塘具有自我调节能力。(3)信息传递在农业生产中的应用:①提高农产品和畜产品的产量,如利用沼气燃烧为鸡舍延长照明时间,提高产蛋率;②对有害动物进行控制,如利用性外激素诱捕果园中的害虫。果园中生物种类少,营养结构简单,因此其抵抗力稳定性低。(4)此生态农业与传统农业相比,明显的优势是能量多级利用和减轻了对环境的污染(或实现了废弃物资源化等)。(5)生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复,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。
答案:(1)分解者 (2)物质循环再生 自我调节 (3)信息传递 果园中生物多样性低,营养结构简单 (4)能量多级利用 减轻了对环境的污染(实现了废物资源化等) (5)已被破坏的生态环境
11.(8分)草鱼主要以水草为食,鲢鱼主要滤食浮游动植物及草鱼的粪便,鲤鱼主要摄食底栖昆虫等。为了探究高产鱼池中草鱼、鲢鱼的合理结构,科研人员研究了“一草带三鲢”(A方式)和“三草带一鲢”(B方式)两种混养方式,实验结果如表。分析回答:
(1)鲢鱼、草鱼、鲤鱼生活在不同的水层中,可以充分利用养殖水体的____________,体现了群落的____________结构。
(2)草鱼、鲢鱼混养主要应用的生态工程原理是____________,草鱼同化的能量除用于____________外,还用于自身的生长、发育和繁殖。
(3)与B方式相比,A方式下需要施用氮肥、磷肥,其目的是____________,以满足鲢鱼的食物需求,这种模式可能造成的负面影响是____________。
(4)与A方式相比,B方式下草鱼、鲢鱼的结构更合理,判断依据是________________________________________________(至少写两点)。
【解析】(1)据题意可知,由于鲢鱼、草鱼、鲤鱼分别生活在不同的水层中,可充分利用养殖水体的食物和空间,体现了群落的垂直结构。(2)草鱼、鲢鱼混养主要应用的生态工程原理是物种多样性原理、物质循环再生原理。 生物同化的能量中有一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动,其余部分在呼吸作用中以热能的形式散失。(3)与B方式相比,A方式下需要施用氮肥、磷肥,其目的是促进浮游植物的生长。但是N、P过多,会引起水体富营养化。(4)与A方式相比,B方式下草鱼、鲢鱼的结构更合理,提高了能量利用率,鱼产量高,经济效益好;同时,污染少,水质好。
答案:(1)食物和空间 垂直
(2)物种多样性原理、物质循环再生原理 呼吸作用
(3)促进浮游植物的生长 容易引起水体富营养化
(4)B方式提高了能量利用率,鱼产量高,经济效益好;同时,污染少,水质好等
12.(10分)棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因移入棉花细胞内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花后就会死亡,所以该棉花新品种在1998年推广后,已取得了很好的经济效益。
请根据上述材料回答下列问题。
(1)该项科学成果在环境保护上的重要作用是______________________________________。
(2)科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,也将出现不抗虫的植株,出现此种现象的原因是______________。
(3)题中“毒蛋白基因移入棉株细胞内并成功实现表达”中的“成功表达”含义是指
____________________。
(4)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程培育新品种的主要优点是
____________________。
(5)在培育“转基因抗虫棉”的基因操作中,所用的基因的“剪刀”是____________________,基因的“缝合针线”是________________,基因的“运载工具”是________________。
(6)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:____________________。
有害方面: ____________________。
【解析】(1)抗虫棉的优点是减少了农药对环境的污染,保护了生态环境。(2)“转基因抗虫棉”种植若干代以后,可能会因为基因突变出现不抗虫的植株。(3)基因的表达是指基因在细胞内经过转录和翻译两个过程合成相应的蛋白质。(4)基因工程的优点是目的性强、育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍。(5)基因工程的工具中基因“剪刀”是限制性核酸内切酶, “缝合针线”是 DNA连接酶,基因的“运载工具”是载体,如质粒。(6)转基因技术有利方面包括用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动植物新品种等;有害方面包括不利于环境保护,可能引起环境安全问题、食物安全问题、生物安全问题等。
答案:(1)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境
(2)基因突变
(3)毒蛋白基因在棉花细胞内经过转录和翻译合成了毒蛋白
(4)目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
(5)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体
(6)用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动植物新品种等 不利于环境保护,可能引起环境安全问题、食物安全问题、生物安全问题等
【补偿训练】
下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图,请据图回答问题:
(1)该模式图主要体现了__________________(选答两项)等生态工程的基本原理。
(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益,要通过基因工程培养抗病甘蔗,可通过____________技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培育成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因,可采用______________技术。
(3)为大量繁殖良种猪,可采用胚胎移植技术。该技术首先要对供体和受体母猪进行________处理,然后给供体母猪注射________,做超数排卵处理,以获得更多的良种猪卵母细胞,然后培养到________期,与经过________处理的良种猪精子进行体外受精,将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。胚胎移植的实质是
________________________。
【解析】(1)生态工程的原理包括:物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理等,桑基鱼塘利用了物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理等。
(2)将受体细胞培育成完整植株利用了植物组织培养技术;若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因,可采用DNA分子杂交技术。
(3)在胚胎移植中,需要对供体和受体进行同期发情处理,同时给供体母畜注射促性腺激素,使其超数排卵;卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才具备受精能力;精子需要获能才具备受精能力;早期胚胎一般要培养到桑椹胚期或囊胚期进行胚胎移植,胚胎移植的实质是早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移。
答案:(1)物质循环再生、物种多样性(或协调与平衡、整体性)
(2)植物组织培养 DNA分子杂交
(3)同期发情 促性腺激素 MⅡ中 获能 早期胚胎在相同的生理环境条件下空间位置的转移
13.(11分)(2021·济宁高二检测)随着生活污水的大量排放,淡水湖泊水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来,采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法,获得了较好的效果。另外,环保部门采用跌水充氧技术对生活污水进行处理:生活污水首先进入沼气池,经过沼气池处理后的污水再用泵提升进入多级跌水池,跌水池分多格串行,内装组合填料,借助生长在填料上的微生物去除有机物,经过跌水池的污水一部分回流入沼气池,另一部分进入水耕型蔬菜池(如图)。根据上述资料回答下列问题。
(1)杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比,主要缺点是____________和____________;挺水植物在该系统中的作用是__________________________________________________________,该修复系统经过一段时间运行后,群落结构趋于稳定,群落的这个变化过程属于________________。
(2)污水处理过程有多种微生物参与,生长在填料上的微生物在生态系统中属于________。经过水耕型蔬菜池处理后的水中,____________________元素明显减少;水耕型蔬菜池还生活着其他生物类群,水耕型蔬菜池就是一个小型的______________________。水耕型蔬菜如水芹菜、茭白的生长,对水中________的繁殖和生长起到了抑制作用,实现了水体净化,并进一步实现了生态系统的物质多层次的循环利用。
(3)上述资料中应用的生态工程的基本原理有______________、______________。
【解析】(1)相对于生物修复法,化学处理法不仅污染环境,而且长时间使用杀藻剂会使藻类产生抗药性。挺水植物是生产者,可以通过光合作用将光能转化成化学能,将无机物转化成有机物。生态系统通过自我调节可以使群落趋于稳定。(2)生长在填料上的微生物能够去除有机物,因此它们属于分解者。水耕型蔬菜池中所有生物和无机环境构成一个小型的生态系统。该生态系统充分利用生物之间的联系和作用,不仅可以净化水体,而且实现了物质的循环和能量的多级利用。(3)该生态系统充分应用了生态工程的物种多样性原理、物质循环再生原理和系统的整体性原理。
答案:(1)污染环境 使藻类产生抗药性 通过光合作用将光能转化为化学能,使能量固定在光合作用所制造的有机物中 生态系统的自我调节 (2)分解者 氮、磷 生态系统 藻类 (3)物种多样性原理 物质循环再生原理(或系统的整体性原理)
14.(11分)如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,利用鸭不间断地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,有机地整合在一起,提高了系统生产力,这体现了生态工程中的____________________原理。
(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养蘑菇带来的效益之和还要高,这体现了生态工程中的____________________原理。
【解析】(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实现物质的循环再生和能量的多级利用,提高农产品的产量,减少环境污染。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物质循环再生原理。(2)该系统将多个生产系统通过优化组合,有机地整合在一起,提高了系统生产力,这体现了生态工程中的系统的结构决定功能原理。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物为原核生物,其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是无核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核)。(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通,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,故可提高蔬菜产量。蘑菇房与蔬菜大棚相通,比单纯种植蔬菜和单纯培养蘑菇带来的效益之和还要高,体现了生态工程中的系统整体性原理。
答案:(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用,提高农产品的产量,减少环境污染(或合理地调整生态系统中的能量流动关系,提高能量利用率,减少环境污染)(其他答案合理也可) 物质循环再生 (2)系统的结构决定功能 (3)无核膜包被的细胞核(或无成形的细胞核) (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
【补偿训练】
我国南方某地环保部门向遭受严重污染的南湖中引入苦草、黑藻等沉水植物和螺蛳等底栖动物来修复该生态系统。如图为该生态系统修复后部分生物的营养关系。请回答下列问题:
(1)生态系统的结构包括____________。
(2)调查野鸭的种群密度常用__________法。当螺蛳数量增加时,草鱼和罗非鱼数量也会增多,这样,螺蛳种群的增长就会受到抑制。这是生物群落内部____________的结果。
(3)苦草等沉水植物大量繁殖后,部分浮游植物的生物量下降,大型底栖动物的数量有所增加,这是在____________水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息在其叶表面,从而抚育出高密度的浮游动物群落。浮游动物能够大量捕食浮游藻类,也间接地控制了藻类的数量。这体现出信息传递的作用是____________,以维持生态系统的稳定。
(4)该修复工程可将有机污染物充分地分解利用,这主要符合生态工程的____________原理。
(5)假定某种群当年数量是一年前种群数量的λ倍,图1为λ值随时间的变化曲线,图2为该系统能量流动示意图[单位:J/(m2·d)]。请分析回答:
图1中该种群数量在a～d段的增长曲线呈________型,e点种群数量比d点____________。图2中由草食动物流入分解者的能量除包含其尸体残骸中的能量外,还包含____________中的能量。该生态系统中第一、二营养级间的能量传递效率是__________。
【解析】(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。(2)估算动物种群密度的方法是标志重捕法;生态系统具有自我调节能力,其基础是负反馈调节。(3)根据题意可知,这种对沉水植物、动物的数量变化的研究,属于在群落水平上研究的结果。沉水植物、浮游动物、浮游藻类之间的关系,体现出信息传递能调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。(4)该修复工程可将有机污染物充分地分解利用,这主要符合生态工程的物质循环再生原理。(5)图1曲线在a点之前λ=1,说明种群数量没有增加。在a～d时间段中,λ>1,种群数量增加,最多的是在d点,种群数量的增长曲线呈“S”型, d点之后,由于λ<1,种群数量下降,所以e点时种群数量比d点少。图2中由草食动物流入分解者的能量除包含其尸体残骸中的能量外,还包含肉食动物粪便中的能量。据图2分析可得高级消费者同化的能量=16+5=21,肉食动物同化的能量=272+90+16+5=383,草食动物同化的能量=
2 265+720+272+90+16+5=3 368,生产者同化的能量=13 197+4 245+2 265
+720+272+90+16+5=20 810,所以该生态系统中第一、二营养级间的能量传递效率是3 368/20 810×100%≈16.2%。
答案:(1)生态系统的组成成分和营养结构 (2)标志重捕 (负)反馈调节 (3)群落 调节生物的种间关系 (4)物质循环再生 (5)“S” 少 肉食动物粪便 16.2%(或16.18%)
15.(10分)美国加利福尼亚州46岁男子强生(Dewayne Jhnsn)是校园花草管理员,他控告孟山都公司的除草产品“年年春”(草甘膦除草剂)导致他患癌症,却没在产品上标注警示。我国进口的转基因作物基本都是抗草甘膦转基因作物,抗农达大豆就是孟山都公司推广的抗草甘膦大豆品种。请回答下列问题:
(1)孟山都公司的研究人员培育转基因大豆的遗传学原理是__________________________,将抗草甘膦基因导入大豆细胞的主要方法是______________,外源基因能在大豆细胞中成功表达的原理是__________________________________。
(2)将转基因植物细胞培养成转基因植物需要利用______________技术,整个培养过程需要在______________________和人工控制条件下进行。
(3)为了确定抗草甘膦转基因大豆是否培育成功,既要用放射性同位素标记的______________________作探针进行分子杂交检测,又要用______________的方法从个体水平鉴定大豆植株的抗除草剂特性。
(4)人们对于该案例的争论属于对____________________的争论。
【解析】(1)转基因技术的原理是基因重组,将目的基因注入植物细胞用农杆菌转化法,外源基因能在大豆细胞中成功表达的原理是遗传物质都以脱氧核苷酸为基本单位,生物共用一套密码子。(2)将植物细胞培育成完整植物,需要用植物组织培养技术,整个技术中为防止其他杂菌的污染,应该保持无菌的环境。(3)为了确定转基因大豆是否培育成功,既要用放射性同位素标记的目的基因(抗草甘膦基因的DNA片段)做探针进行分子杂交检测,又要用喷施除草剂的方法从个体生物学水平鉴定大豆植株的抗除草剂特性。(4)该案例属于转基因生物安全问题。
答案:(1)基因重组 农杆菌转化法 遗传物质都是以脱氧核苷酸为基本单位;生物共用一套密码子 (2)植物组织培养 无菌 (3)抗草甘膦基因的DNA片段 喷施除草剂草甘膦 (4)转基因生物安全
16.(10分)宇航员从太空遥望地球,由蓝色的海洋和绿色的陆地构成的景观美丽绝伦,但近看,她却已伤痕累累。请回答下列有关生态工程的问题:
(1)地球需要我们的细心呵护,需要我们运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行________和重建,通过发展__________的技术来重建人类和地球母亲的良好关系,爱护我们共同的家园。
(2)生态经济主要是通过实行__________的原则,使一个系统产生出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。实现循环经济的重要手段之一就是__________。
(3)生态工程需要遵循其基本原理,系统整体性原理强调各组分之间要有__________,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并实现1+1>2的效果。
(4)土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的基础,中华文明传承几千年,离不开土壤肥力不间断的供养,这其中的原因是中国的古代传统农业实施的是____________,遵循的原理主要是__________。
【解析】(1)地球需要我们的细心呵护,需要我们运用生态工程对遭到破坏的生态环境进行修复和重建,通过发展环境友好技术来重建人类和地球母亲的良好关系,爱护我们共同的家园。(2)生态经济主要是通过实行循环经济的原则,使一个系统产生出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。实现循环经济的重要手段之一就是生态工程。(3)生态工程需要遵循其基本原理,系统整体性原理强调各组分之间要有适当的比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通,并实现1+1>2的效果。(4)土壤肥力是一切农业生产特别是种植业的基础,中华文明传承几千年,离不开土壤肥力不间断的供养,这其中的原因是中国的古代传统农业实施的是无废弃物农业,遵循的原理主要是物质循环再生原理。
答案:(1)修复 环境友好 (2)循环经济 生态工程 (3)适当的比例关系 (4)无废弃物农业 物质循环再生原理
处理
总氮(TN)
总磷(TP)
对照
42.6
38.8
菰
92.8
83.9
菖蒲
92.7
94.3
混合
94.9
84.7
混养方式
A方式
B方式
放养密度
(尾·ha-1)
草鱼
3 000
9 000
鲢鱼
9 000
3 000
鲤鱼
900
900
投饲量和追肥
量(kg·ha-1)
氮肥、磷肥
1.8×103
0
青草料
4.85×104
1.17×105
光能利用率(%)
5.76
10.85
青草料利用率(%)
10.13
13.89
水体能见度(cm)
20
30
鱼产量(kg·ha-1)
7 515
11 490
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