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，可持續發展的生態地帶，目的是使之成為北京市中心地區與外圍邊緣之間的綠色屏障，對進一步改善城市的環境和氣候具有舉足輕重的生態戰略意義。

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）生態污水處理技術。富含N、P的污水經過進水口進入下行池，在基質（大小不等的礫石）中，由上向下垂直下滲，再自下而上經上行池的基質滲出后，由出水口注入氧化塘繼續處理。

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絡樣結構與基質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過程，不僅減少了污染還節約了水資源。

有機氮NH4+、NH3NO2－、NO3－厭氧環境N2、N2O

奧森公園已經成為北京市的“綠肺”和生態屏障，展現“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節維持整個生態系統的穩定，仍需不斷通過補充物質和能量，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工程。

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

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

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

（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上形成大量的“生物膜”，這些微生物在生態系統成分中屬于___________，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，字數不超過30個。_____________。

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

Answer 1

【答案】物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統學與工程學原理 生產者固定的太陽能總量和人工物質和能量的輸入 垂直結構 第一營養級 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，避免對本地生態系統生物生存造成威脅，保證本地生態系統的安全性，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“自組織”來長期維持穩定（能夠通過獨立的自我調節維持整個生態系統的穩定，即不需要通過補充物質、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態系統）

【解析】

本題主要考查生物科學與環境保護，以及生態系統結構的相關知識點，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的生態工程原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統學與工程學原理。

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

（3）“沉水廊道”中不同生物生活在不同的水層，為生態系統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，故屬于生產者，在食物鏈中占據第一營養級。

（4）①根據題意可知，形成“生物膜”的微生物，不能合成有機物，屬于分解者；分解者在生態系統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“有機氮NH4+、NH3NO2－、NO3－厭氧環境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，有可能對本地生態系統生物生存造成威脅；且外地物種不一定能適應北京的環境。

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污水處理能力較強。

（5）典型的生態工程的特點是，能夠通過獨立的自我調節維持整個生態系統的穩定，即不需要通過補充物質、能量和移除廢物等人工措施加以維持的生態系統。