Question

【題目】北京的奧林匹克森林公園占地680公頃，是北京最大的公共公園，也是2008年北京奧運會的配套工程之一。奧森公園設計理念是“通往自然的中軸線”，是一個以自然山水、植被為主的，可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)地帶，目的是使之成為北京市中心地區(qū)與外圍邊緣之間的綠色屏障，對進一步改善城市的環(huán)境和氣候具有舉足輕重的生態(tài)戰(zhàn)略意義。

奧森公園中有4．7公頃人造濕地，南園主要景觀有三處：疊水花臺、沉水廊道、濕地潛流。其中“沉水廊道”尤為特別，一座廊橋的橋面沉入水面下一米多深，廊道兩邊有玻璃幕墻隔著湖水，為游人近距離觀察水生動植物提供了便利。水面上有“表演輕功”的水黽，在水里有游蕩的小魚兒、小蝌蚪等。有挺水植物如蘆葦、香蒲、水蔥、黃菖蒲、蓮等；浮水植物如荇菜、睡蓮、水鱉等；還有沉水植物如貍藻、金魚藻等。

“濕地潛流”等采用了新型的復合垂直流人工濕地（如構造示意圖）生態(tài)污水處理技術。富含N、P的污水經(jīng)過進水口進入下行池，在基質(zhì)（大小不等的礫石）中，由上向下垂直下滲，再自下而上經(jīng)上行池的基質(zhì)滲出后，由出水口注入氧化塘繼續(xù)處理。

濕地植物與奧森其他植物一樣，盡量選用本地物種，植物根系常形成一個網(wǎng)絡樣結構與基質(zhì)的表面吸附諸多微生物，其中硝化細菌和反硝化細菌就是脫氮的能手，作用機理如下圖所示。經(jīng)人工濕地處理的生活污水、收集的雨水等可作為非飲用水用于很多生產(chǎn)過程，不僅減少了污染還節(jié)約了水資源。

有機氮NH4+、NH3NO2－、NO3－厭氧環(huán)境N2、N2O

奧森公園已經(jīng)成為北京市的“綠肺”和生態(tài)屏障，展現(xiàn)“人與自然和諧相處”的中華文明。由于集多種功能于一身，同時承擔著諸多社會活動，奧森無法通過獨立的自我調(diào)節(jié)維持整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，仍需不斷通過補充物質(zhì)和能量，移除廢物等人工措施加以維持，因此奧森并不是典型的生態(tài)工程。

（1）奧森公園設計和改造過程中依據(jù)的生態(tài)工程原理有_____________（至少寫出兩個）。

（2）流經(jīng)奧森公園的總能量為____________________________________________________。

（3）“沉水廊道”觀察到的生態(tài)系統(tǒng)空間結構為_____________，水鱉、金魚藻等屬于生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構中的_____________。

（4）“濕地潛流”等復合垂直流人工濕地在凈化污水中起到重要作用。

①微生物在濕地植物的根系和基質(zhì)上形成大量的“生物膜”，這些微生物在生態(tài)系統(tǒng)成分中屬于___________，作用是_____________。

②硝化細菌和反硝化細菌分別生活在_____________中（填“上行池”或“下行池”），判斷依據(jù)為____________。

③濕地植物盡量選用本地物種的目的是_____________。

④為研究復合垂直流人工濕地生態(tài)污水處理能力，請設計一個簡便可行的實驗方案，包括實驗操作和檢測指標，字數(shù)不超過30個。_____________。

（5）奧森既然不是典型的生態(tài)工程，推測典型的生態(tài)工程的特點是_____________。

Answer 1

【答案】物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學與工程學原理 生產(chǎn)者固定的太陽能總量和人工物質(zhì)和能量的輸入 垂直結構 第一營養(yǎng)級 分解者 將動植物的遺體和動物的排泄物，分解成可被生產(chǎn)者（植物）重新利用的二氧化碳和各種無機物，釋放能量 下行池和上行池 硝化細菌和反硝化細菌的異化作用類型分別是需氧型和厭氧型，下行池中含氧豐富，上行池中含氧較少 避免外來物種入侵，避免對本地生態(tài)系統(tǒng)生物生存造成威脅，保證本地生態(tài)系統(tǒng)的安全性，其次還有適應性問題，由于溫度、濕度、光照等原因，外地物種不一定適合在北京種植（回答出其中任何一個方面即可得分） 從進水口和出水口取水樣檢測，比較N、P含量的差值 依靠系統(tǒng)“自組織”來長期維持穩(wěn)定（能夠通過獨立的自我調(diào)節(jié)維持整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，即不需要通過補充物質(zhì)、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態(tài)系統(tǒng)）

【解析】

本題主要考查生物科學與環(huán)境保護，以及生態(tài)系統(tǒng)結構的相關知識點，要求在牢記知識點的前提下，運用知識間的聯(lián)系解決問題。

（1）閱讀題中信息可知，奧森公園設計和改造過程中依據(jù)的生態(tài)工程原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學與工程學原理。

（2）奧森仍需不斷通過補充物質(zhì)和能量，移除廢物等人工措施加以維持，所以流經(jīng)奧森公園的總能量為，生產(chǎn)者固定的太陽能總量和人工物質(zhì)和能量的輸入。

（3）“沉水廊道”中不同生物生活在不同的水層，為生態(tài)系統(tǒng)空間結構中的垂直結構；水鱉、金魚藻等能利用太陽能合成有機物，故屬于生產(chǎn)者，在食物鏈中占據(jù)第一營養(yǎng)級。

（4）①根據(jù)題意可知，形成“生物膜”的微生物，不能合成有機物，屬于分解者；分解者在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是將動植物的遺體和動物的排泄物，分解成可被生產(chǎn)者（植物）重新利用的二氧化碳和各種無機物，釋放能量。

②硝化細菌生活在下行池，反硝化細菌生活在上行池；據(jù)“有機氮NH4+、NH3NO2－、NO3－厭氧環(huán)境N2、N2O”可知，硝化細菌和反硝化細菌的異化作用類型分別是需氧型和厭氧型，下行池中含氧豐富，上行池中含氧較少。

③非本地物種屬于外來物種，有可能對本地生態(tài)系統(tǒng)生物生存造成威脅；且外地物種不一定能適應北京的環(huán)境。

④污水中主要含N、P，故可從進水口和出水口取水樣檢測，比較N、P含量的差值，若差值較大，說明復合垂直流人工濕地生態(tài)污水處理能力較強。

（5）典型的生態(tài)工程的特點是，能夠通過獨立的自我調(diào)節(jié)維持整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，即不需要通過補充物質(zhì)、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態(tài)系統(tǒng)。