【生态工程原理与应用】
生态工程是一门结合生物学、环境科学和工程学的学科，旨在通过设计和管理人工生态系统，实现资源的高效利用和环境的可持续发展。在2014届高考生物一轮复习的课时作业45中，重点讨论了生态工程的基本原理及其在实践中的应用。
1. **系统学和工程学原理**：这个原理强调了系统结构对功能的影响。例如，南方的桑基鱼塘模式就遵循了这一原理。通过构建稻田、鱼塘、桑树和蚕之间的相互联系，形成了一个多层次、多功能的生态网络。塘基上的桑树为蚕提供食物，蚕粪滋养鱼，鱼粪又肥沃塘泥，塘泥反过来又能滋养桑树和稻田，形成了一个物质循环再生的闭合系统，提高了系统的生产力。
2. **自我调节与抵抗力稳定性**：干旱灾害会影响生物多样性，但生态系统具有一定的自我调节能力，即抵抗力稳定性。尽管长期干旱可能降低这种稳定性，但生态系统的恢复力稳定性会随之增强，意味着在灾难过后，生态系统有可能恢复到原来的状态。生物多样性的丧失并不会导致其生态位不可替代，其他生物可能会占据空缺的生态位，维持生态系统的平衡。
3. **生态农业与物质循环**：生态农业通过巧设、增设食物链，实现物质的分层次多级利用，减少废物，提高能量转化效率，同时通过生物防治减少有害生物的影响。然而，要注意能量在生态系统中是单向流动，不能循环利用。
4. **农业生态系统的特点**：农业生态系统不同于自然生态系统，它需要外部物质输入来弥补产品输出带来的物质流失。虽然遵循能量多级利用和物质循环再生原理，但并不能完全自给自足。生物技术在生态农业中有广泛的应用，比如基因工程改良作物，提高抗病性和耐旱性，或利用微生物技术处理废物。
5. **生物氧化塘处理污水**：生物氧化塘利用了多种生物（如藻类和细菌）协同作用处理污水，体现了物质循环再生和物种多样性的原则。引入特定微生物如硝化细菌，可以更有效地净化水质。在排放前，除了控制细菌数量，还需考虑其他污染物指标。
在非选择题中，通过一个农业生态系统的结构模式图，展示了雏鸭、稻田、猪、蘑菇、沼气等各组成部分间的相互作用。在这个系统中：
(1) 能量最终来源于太阳，水稻作为主要农作物是生态系统的主要成分，分解者包括微生物和分解动植物残体的生物，鸭子作为消费者位于第二营养级。
(2) 调查鼠的种群密度通常采用标志重捕法，而调查稻田中稗草的种群密度则常用样方法。
(3) 农田生态系统的抵抗力稳定性较低，因为其物种多样性较低，且人类活动频繁，容易受到外界干扰。
(4) 尽管基本元素可以在生物群落和无机环境中循环，但由于农田大量种植单一作物，导致氮等养分的快速消耗，而土壤自然补充的速度较慢，所以需要人工施加氮肥以保证作物的生长需求。
生态工程通过理解和利用自然生态系统的原理，设计出既能满足人类需求又能维持生态平衡的人工系统。这些系统强调物质循环再生、物种多样性、系统结构与功能的关系，并注重可持续发展。在实际操作中，我们需要综合考虑各种因素，如生物多样性、能量流动、物质循环和系统稳定性，以实现生态效益和经济效益的双赢。
