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(共122张PPT)
专题八　生物与环境
第一编
2022
高中总复习优化设计
GAO ZHONG ZONG FU XI YOU HUA SHE JI
内容索引
01
02
03
网络构建 知识串联
长句表达 思维训练
专项模块 素能培优
网络构建 知识串联
样方法
标记重捕法
迁入率和迁出率
年龄结构
“S”形曲线
波动
物种组成
种间竞争
垂直
水平
初生
起始
物种
食物链和食物网
自我调节能力
就地
易地
单向流动、逐级递减
10%~20%
全球性、循环性
抵抗力
恢复力
人口过快增长
长句表达 思维训练
1.年龄结构为稳定型的种群,种群数量近期一定能保持稳定吗
提示 不一定,因为出生率和死亡率不完全取决于年龄结构,还受食物、天敌、气候等多种因素影响,且种群数量还受迁入率和迁出率的影响。
2.在无公害蔬菜的培育过程中,当预测昆虫种群密度增加时,可以利用人工合成的性引诱剂诱杀雄性个体,进而降低害虫的种群密度。请分析采取这种措施依据的原理。
提示 改变了害虫正常的性别比例,使很多雌性个体不能完成交配,降低种群出生率,从而降低种群密度。
3.采用样方法调查种群密度时,为何要强调“随机”取样 样方多少会影响调查结果吗
提示 为了确保所选择的样方具有代表性,不受主观因素的影响,使统计的结果(估算值)更接近真实的情况,应做到“随机取样”。调查时若样方的数量太少,其统计结果的误差可能就较大。一般而言,样方越多,其统计结果越接近真实情况。但是,样方数量越多,整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学来看,一定数量的样方就可以保证统计结果的真实性。
4.从环境容纳量的角度考虑,对家鼠等有害动物的种群密度进行控制,应当采取哪些措施
提示 从环境容纳量的角度考虑,可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所;养殖或释放它们的天敌;等等。
5.“螟蛉有子,蜾蠃负之。”(《诗经·小雅》)请分析这两种生物之间的种间关系。
提示 螟蛉是一种绿色小虫,蜾蠃是一种寄生蜂。蜾蠃常捕捉螟蛉存放在窝中,将卵产在它们的身体里,卵孵化后,蜾蠃幼虫就以螟蛉为食物,两者之间是捕食关系。
6.高山从低到高植被分布依次为阔叶林—针叶林—高原草甸—苔原,这是群落的垂直结构吗
提示 不是。随海拔升高,温度逐渐下降,从而导致不同海拔植被分布不同。这种状况与地球南(北)半球随纬度升高植被分布不同的原理相同,属于植被的垂直地带性分布,不是群落垂直结构中的分层现象。
7.在群落演替的过程中,光裸的岩地上首先定居的是地衣,为什么不是苔藓和草本植物
提示 苔藓和草本植物无法直接从裸岩中获取养分,而地衣可通过分泌有机酸从裸岩中获取养分。
8.某地农业部门在防治棉铃虫问题上,提出了两种方案:Ⅰ.喷洒高效农药;Ⅱ.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性并说明理由。
提示 方案Ⅱ。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度大暴发。在棉田中放养赤眼蜂,棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系,因此,能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从长远来看,方案Ⅱ有利于提高农田生态系统的稳定性。
9.在农田、果园等人工生态系统中,可否通过增加或延长食物链,提高生态系统的稳定性并获得更多产品 为什么
提示 可以。农田和果园等人工生态系统的食物链单一,自身稳定性差,易受病虫害影响。通过研究生物之间的相互关系,增加或延长食物链,使之成为立体农田或立体果园,可以提高生态系统的稳定性,同时获得更多的产品。例如,水田养鱼、果园养鸡等。
10.从减少生态足迹的角度考虑,人类的饮食结构应该如何调整
提示 多食用蔬菜等植物性食物,少食用肉类食物。
考点1
种群与群落
1.种群的数量特征
(1)厘清种群数量特征间的关系
性别比例
出生率
迁出率
(2)影响种群密度的因素
2.种群数量变化的模型分析
小于
大
K/2
3.明确群落的两种结构
食物条件
镶嵌
特别提醒垂直分布≠垂直结构
高山上植被的垂直分布:随海拔升高,温度逐渐下降,从而导致不同海拔植被(群落)分布不同。如阔叶林—针叶林—高原草甸—苔原属于四个不同群落的垂直分布。
4.“两看法”判断初生演替和次生演替
初生
次生
长
缓慢
短
较快
对点训练
题组一　精典对练——拿高分
题型一　围绕种群的特征与数量变化,考查生命观念和科学思维
1.(2021湖南卷)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如右上图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.食草动物进入早期,其种群数量增长大致呈“J”形曲线
B.图中A点的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量
C.该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关
D.过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性
答案 B　
解析 食草动物进入草原生态系统早期,由于空间、资源充足,又不受其他生物的制约,所以食草动物种群数量的增长大致呈“J”形曲线,A项正确。环境容纳量是指在相当长的一段时间内,环境所能维持的种群最大数量。而图中A点的纵坐标值为该食草动物的最大数量,所以环境容纳量应小于A点的纵坐标值,B项错误。从图中可以看出,食草动物过多会导致植物数量下降,食草动物数量下降又会导致植物数量增多,属于典型的负反馈调节, C项正确。生态系统具有自我调节能力,但有一定的限度,过度放牧会使草原生物的种类和数量减少,降低草原生态系统的抵抗力稳定性,D项正确。
2.(2021广东卷)下图表示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时,其对应的种群数量是(　　)
A.a
B.b
C.c
D.d
答案 B　
解析 K值又称环境容纳量,是指在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量。种群数量达到K值后将停止增长,有时会稳定在一定的水平。此时出生率等于死亡率,因此K值对应的种群数量是b。
3.(2021山东卷,不定项选择题)种群增长率是出生率与死亡率之差,若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如下图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A.水蚤的出生率随种群密度增加而降低
B.水蚤种群密度为1个/cm3时,种群数量增长最快
C.单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低
D.若在水蚤种群密度为32个/cm3时进行培养,其种群的增长率会为负值
答案 BC　
解析 随着种群密度的增大,种内竞争就会加剧,使种群的出生率降低,死亡率升高,A项正确。据题图可知种群密度越小,种群的增长率越大,B项错误。单位时间内水蚤种群的增加量是增长速率,不是增长率,单位时间内种群的增加量不仅与种群增长率有关,还与种群的数量有关,C项错误。由图示模型可知,水蚤的种群密度超过24个/cm3时,种群的增长率为负值,D项正确。
题型二　结合群落的特征,考查生命观念和科学思维
4.(2021河北卷)烟粉虱为害会造成番茄减产。研究者对番茄单作、番茄玫瑰邻作(番茄田与玫瑰田间隔1 m)模式下番茄田中不同发育阶段的烟粉虱及其天敌进行了调查,结果见下页左上表。下列叙述错误的是(　　)
种植 模式 番茄植株不同部位成虫数量/(头·叶-1) 天敌昆虫多样性指数
上部叶 中部叶 下部叶 番茄单作 22.7 3.2 0.8 16.5 1.2
番茄玫瑰 邻作 1.4 0.2 0.1 1.8 2.2
A.由单作转为邻作,烟粉虱种群的年龄结构改变
B.由单作转为邻作,烟粉虱种群中成虫的空间分布类型改变
C.由单作转为邻作,群落的水平结构改变
D.玫瑰吸引天敌防治害虫,体现了生态系统中信息调节生物种间关系的功能
答案 B　
解析 由单作转为邻作,若虫与成虫的比例发生变化,说明其种群的年龄结构改变,A项正确。由单作转为邻作,成虫依然分布在各部位的叶片上,说明其空间分布类型未改变,B项错误。由单作转为邻作,种植了不同的植物,说明群落的水平结构改变,C项正确。玫瑰吸引天敌防治害虫,体现了生态系统中的信息可以调节种间关系,D项正确。
5.(2021全国乙卷)在自然界中,竞争是一个非常普遍的现象。回答下列问题。
(1)竞争排斥原理是指在一个稳定的环境中,两个或两个以上受资源限制的,但具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起。为了验证竞争排斥原理,某同学选用双小核草履虫和大草履虫为材料进行实验,选择动物所遵循的原则是　　　　　　　　　。该实验中需要将两种草履虫放在资源　　　　　　(填“有限的”或“无限的”)环境中混合培养。当实验出现　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的结果时即可证实竞争排斥原理。
(2)研究发现,以同一棵树上的种子为食物的两种雀科鸟原来存在种间竞争关系,经进化后通过分别取食大小不同的种子而能长期共存。若仅从取食的角度分析,两种鸟除了因取食的种子大小不同而共存,还可因取食的　　　　　　　　　(答出一点即可)不同而共存。
(3)根据上述实验和研究,关于生物种间竞争的结果可得出的结论是 　　 　　　。
答案 (1)具有相同资源利用方式　有限的　一种草履虫数量增多,另一种草履虫逐渐死亡、消失
(2)时间或位置
(3)具有相同资源利用方式的物种不能长期共存,但可以通过进化出新的资源利用方式降低种间竞争而长期共存
解析 (1)由题意可知,竞争排斥原理描述的是具有相同资源利用方式的物种在资源受限制的环境中的共存情况。故在验证该原理时,应选择具有相同资源利用方式的物种,并且环境资源有限。依据竞争排斥原理可知,两种草履虫不能长期共存,故培养一段时间后一种草履虫增多,另一种草履虫逐渐死亡、消失。(2)依据竞争排斥原理可知,具有相同资源利用方式的物种不能长期共存,两种雀科鸟可以共存,说明其资源利用方式不同。它们可以通过取食大小不同的种子、不同位置的种子以及在不同时间取食来降低种间竞争。(3)由(1)可知,具有相同资源利用方式的物种不能长期共存;由(2)可知,具有种间竞争关系的物种可以通过进化出新的资源利用方式降低种间竞争而长期共存。
题型三　结合群落演替分析生态修复,考查社会责任
6.(2021全国甲卷)群落是一个不断发展变化的动态系统。下列关于发生在裸岩和弃耕农田上的群落演替的说法,错误的是(　　)
A.人为因素或自然因素的干扰可以改变植物群落演替的方向
B.发生在裸岩和弃耕农田上的演替分别为初生演替和次生演替
C.发生在裸岩和弃耕农田上的演替都要经历苔藓阶段、草本植物阶段
D.在演替过程中,群落通常是向结构复杂、稳定性强的方向发展
答案 C　
解析 人类活动可以改变群落演替的方向,火山喷发、海啸、泥石流等自然因素也可以改变群落演替的方向,A项正确。裸岩是一个从来没有植被覆盖的地面,发生在裸岩上的群落演替属于初生演替,弃耕农田虽然原有植被已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体,弃耕农田上发生的演替属于次生演替,B项正确。发生在裸岩上的初生演替要经历裸岩阶段、地衣阶段、苔藓阶段、草本植物阶段等,发生在弃耕农田上的次生演替不经历裸岩阶段、地衣阶段和苔藓阶段,C项错误。在演替过程中,群落通常向结构复杂、稳定性强的方向发展,D项正确。
题组二　易错防范——不失分
1.种群研究的核心是种群的数量特征和数量变化的规律。种群数量变化受到内因和外因的影响,外因通过内因而起作用。判断下列与种群特征及种群数量变化有关的说法是否正确。
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。(　　)
(2)性别比例变化一般会影响种群的出生率。(　　)
(3)调查动物的种群密度,一定要采取标记重捕法。(　　)
(4)成年、老年、幼年等年龄期,是根据生殖能力来划分的。(　　)
√
×
√
√
(5)若一个种群年龄结构为稳定型,其数量必然维持稳定。(　　)
(6)在“J”形曲线中,种群的增长速率是不变的。(　　)
(7)在“S”形曲线中,种群的增长速率先增大后减小。(　　)
(8)降低环境容纳量是治理鼠害的有效方法之一。(　　)
(9)当种群数量为K/2时,种内竞争最为缓和。(　　)
√
×
×
√
×
2.群落水平上研究的问题主要有丰富度、种间关系、空间结构、生态位、群落演替等。判断下列与群落有关的说法是否正确。
(1)一般来说,越靠近热带地区的群落,丰富度越高。(　　)
(2)两种生物竞争时,一般来说一方会把另一方淘汰。(　　)
(3)草原生物群落没有垂直分层现象,只有水平分布的差异。(　　)
(4)动物群落的垂直分层现象与植物分布有关。(　　)
√
×
×
√
易错点拨竞争、捕食与生物进化
考点2
生态系统的结构与功能
1.生态系统的结构
无机物
有机物
生产者
自然选择
5
2.能量在各营养级间流动的过程
同化量
热能
生长、发育和繁殖
特别提醒有关能量流动的四点提示
3.巧辨碳循环模式图中的成分
(1)常考图示
(2)突破方法
4.牢记生态系统中信息传递的种类和作用
非生物环境
维持生物种群的繁衍
对点训练
题组一　精典对练——拿高分
题型一　结合生态系统的结构,考查社会责任
1.(2021山东青岛三模)某稻蟹农田生态系统中部分生物类群食物关系如下页左上图所示,稻田中蟹的密度对浮游动物和底栖动物种类数的影响情况如下页左上表所示。下列叙述错误的是(　　)
项目 低密度养蟹田 高密度养蟹田 不养蟹常规稻田
浮游动物种类数 33 29 30
底栖动物种类数 6 2 7
A.稻—蟹农田生态系统中,蟹与底栖动物的种间关系是捕食和种间竞争
B.底栖动物减少、浮游植物与杂草数量增多,蟹的数量可能增加
C.采用“低密度养蟹”模式,其生态系统的抵抗力稳定性更高
D.与不养蟹常规稻田相比,稻—蟹农田更能提高能量传递效率
答案 D　
解析 由题图可知,稻—蟹农田生态系统中,蟹与底栖动物都以杂草和浮游植物为食,体现了种间竞争关系,同时蟹也可以底栖动物为食,体现了捕食关系,A项正确。由题图可知,图中食物链有浮游植物→底栖动物→蟹,杂草→底栖动物→蟹等。底栖动物减少,则浮游植物和杂草的数量增多,使浮游植物和杂草传递到蟹的能量增加,故蟹的数量可能增加,B项正确。由题表可知,“低密度养蟹”模式中,浮游动物有33种,底栖动物有6种,“高密度养蟹”模式中,浮游动物有29种,底栖动物有2种,“不养蟹常规”模式中,浮游动物有30种,底栖动物有7种,与其他两种养殖模式相比,“低密度养蟹”模式物种数更多,营养结构更复杂,其自我调节能力更强,抵抗力稳定性更高,C项正确。
稻—蟹农田中蟹能以稻田中的杂草、浮游植物为食,有利于水稻的生长,同时蟹又是人类的食物来源,稻田养蟹调整了能量流动的关系,使能量持续高效地流向了对人类最有益的部分,提高了能量的利用率,但是不能提高能量的传递效率,D项错误。
2.(2021全国甲卷)捕食是一种生物以另一种生物为食的现象,能量在生态系统中是沿食物链流动的。回答下列问题。
(1)在自然界中,捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉,这一现象对捕食者的意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出一点即可)。
(2)青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成果分析,这条食物链上能量流动的特点是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)森林、草原、湖泊、海洋等生态系统是常见的生态系统,林德曼关于生态系统能量流动特点的研究成果是以　　　　生态系统为研究对象得出的。
答案 (1)可以持续不断地获得物质和能量
(2)单向流动、逐级递减
(3)湖泊
解析 (1)捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉,这使得猎物种群数量能维持在一定范围内,捕食者可以持续地捕食猎物,这样对捕食者的意义是可以持续不断地获得物质和能量。(2)能量沿食物链流动过程中,因为各个营养级的生物通过呼吸作用消耗一部分能量(以热能的形式散失),上一营养级不能全部被下一营养级捕食,上一营养级的粪便(或残枝落叶)被分解者利用等,所以能量沿食物链流动时逐级递减,单方向且不循环。(3)为了研究能量流经生态系统的食物链时,每一级的能量变化和能量传递效率,生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
题型二　围绕生态系统的功能,考查科学思维和社会责任
3.(2021山东泰安三模)《庄子·内篇·人间世》中,庄子对弟子说:“桂可食,故伐之,漆可用,故割之。人皆知有用之用,而莫知无用之用也。”由此可知,我国古人很早就已经意识到生态文明的重要意义。下列说法错误的是(　　)
A.“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”体现了生态系统信息传递的功能
B.“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫”体现了生态系统物质循环的功能
C.《韩非子》中“人民众而货财寡,事力劳而供养薄”体现了节制人口增长的重要性
D.庄子的话和“绿水青山就是金山银山”都体现了生物多样性的价值
答案 B　
解析 “银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”,体现了生态系统信息传递的功能,题中涉及的是物理信息,A项正确。“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫”,描述植物的枝条能够长成植物体,属于无性生殖中的营养生殖,B项错误。“人民众而货财寡,事力劳而供养薄”强调了物质生产的有限性与人口增长过快产生了矛盾,体现了节制人口增长的重要性,C项正确。庄子的话意思是桂树因为可以吃,所以被人砍伐;漆树因为可以用,所以被人割皮。人们只知道有用的好处,哪里知道无用的好处啊。庄子的话和“绿水青山就是金山银山”都体现了生物多样性的价值,D项正确。
4.(2021河北卷)为探究全球气候变暖对生态系统的影响,研究者将20个人工淡水池塘均分成两组,对照组保持环境温度,实验组始终比对照组高4 ℃(利用温控装置),并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现,池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时,池塘中浮游植物和浮游动物生物量(单位体积水体中生物体的质量)的检测结果如下图所示。
回答下列问题。
(1)池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为　　　　　　　　,池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了　　　　演替。
(2)某种水生生物被投入池塘后,其种群数量将呈“　　　”形增长。若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定,表明其种群数量已达到了　　　　。
(3)从能量流动角度分析,升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是 　。
(4)碳在池塘生物群落中主要以　　　　　　　　　　的形式传递,碳循环具有全球性的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案 (1)物种组成　次生
(2)S　K值
(3)生产者固定的能量减少,生产者、消费者和分解者的呼吸消耗加大
(4)有机物　CO2是气体,可在生物圈内流动
解析 (1)不同群落相互区别的重要特征是物种组成。池塘生物群落从简单到复杂发生的是次生演替。(2)生物种群数量在自然界中将呈现“S”形增长,当种群密度在较长时间内保持稳定时,表明其种群数量已达到了K值。(3)从能量流动角度分析,升温使生产者固定太阳能减少,各种生物成分呼吸消耗量加大,导致生态系统总生物量降低。(4)碳在生物群落中主要以有机物的形式传递。CO2可以在生物圈内快速流动,这是碳循环具有全球性的主要原因。
题组二　易错防范——不失分
1.生态系统的结构和功能体现了生命的系统观、结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观。判断下列有关生态系统结构和功能的说法是否正确。
(1)若没有分解者,生态系统的物质循环会出现障碍。(　　)
(2)微生物都属于分解者,动物都属于消费者。(　　)
(3)食物网中每一种生物都被多种生物捕食。(　　)
(4)流经一生态系统的总能量即为所有生产者的净生产量。(　　)
(5)生态系统中的信息传递一般都是单方向的。(　　)
√
×
×
×
×
2.(2021山东日照三模)粉蚧是一类主要以热带水果和花卉等植物的汁液为食的农业害虫。其雌虫和幼虫一经羽化,会终生生活在枝叶或果实上,严重时会造成植株死亡。动植物检疫人员已从输入的凤梨中检出三种粉蚧:大洋臀纹粉蚧、新菠萝灰粉蚧和南洋纹粉蚧。常用一定量的辐射处理截获的凤梨,使粉蚧雌虫丧失繁殖能力。下列有关说法正确的是(　　)
A.上述资料中涉及的各种生物之间的种间关系有捕食和种间竞争
B.三种粉蚧的输入可能会延长食物链,从而提高能量的传递效率
C.三种粉蚧的输入可能会增加生物多样性,提高生态系统稳定性
D.辐射处理可能会诱发粉蚧雌虫发生突变而使其丧失繁殖能力
答案 D　
解析 “粉蚧是一类主要以热带水果和花卉等植物的汁液为食的农业害虫”,说明粉蚧和植物之间是寄生关系,不存在捕食关系,而不同种的粉蚧之间存在种间竞争关系,A项错误。三种粉蚧的输入可能会延长食物链,但不影响能量传递效率,B项错误。三种粉蚧的输入导致一些植物生长受到损害,甚至灭绝,所以可能会减少生物多样性,降低生态系统的稳定性,C项错误。“常用一定量的辐射处理截获的凤梨,使粉蚧雌虫丧失繁殖能力”,说明辐射处理可能会诱发粉蚧雌虫发生突变而使其丧失繁殖能力,D项正确。
考点3
生态系统的稳定性和环境保护
1.生态系统的稳定性
自我调节能力
负反馈调节
2.图解六大生态环境问题的成因
臭氧层破坏
生存环境
环境污染
CO2
3.三种水体污染的成因
4.关注生物多样性
直接
间接
潜在
就地保护
对点训练
题组一　精典对练——拿高分
题型一　围绕生态系统的稳定性及机制,考查稳态与平衡观
1.(2021河北卷)湿地生态系统生物多样性丰富,鸟类是其重要组成部分。研究者对某湿地生态系统不同退化阶段的生物多样性进行了调查,结果见下表。下列叙述正确的是(　　)
湿地类型 典型湿地 季节性湿地 中度退化湿地 严重退化湿地
湿地特征 常年积水 季节性积水 无积水 完全干涸,鼠害严重
生物多样 性指数 2.7 2.4 2.1 1.5
鸟类丰富度 25 17 12 9
注生物多样性指数反映生物多样性水平。
A.严重退化湿地中的鼠类吸引部分猛禽使得食物网结构最为复杂
B.因湿地退化食物不足,鸟类死亡率增加导致丰富度降低
C.湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
D.湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大
答案 D　
解析 严重退化湿地中生物多样性低,食物网简单,A项错误。鸟类死亡率增加不一定会导致丰富度降低,B项错误。负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础,C项错误。湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大,D项正确。
2.(2021山东济南十一校联考,不定项选择题)巧克力的主要原料是可可豆,可可树对生存环境的要求很高,只适应赤道附近、南北纬20°之间高温度、高湿度的环境。可可树是一种喜阴植物,需要“背靠大树”才能长得很好。这意味着想通过人工种植收获优质的可可豆,应将它和能够遮荫的人工林共同种植,或者直接将它种在较为稀疏的原生林里。这样,与原生植物共存的可可树林起到了缓冲带的作用,也利于自身的生长。下列叙述错误的是(　　)
A.可可树种植在原生林几年之后,可以用样方法调查该原生林中植物的丰富度
B.粉腿针尾雀濒临灭绝,它们在为可可树提供荫蔽的树上筑巢,在低层的可可树附近寻找为可可花传粉的双翅目昆虫为食,与可可树形成共生关系
C.经调查,某种害虫的每个个体出现在人工林不同可可树上的机会是均等的,因此该害虫在空间上的分布为均匀分布
D.将一定量的可可树种植到原生林后,可能会提高该生态系统的抵抗力稳定性
答案 BC　
解析 可以用样方法调查该原生林中植物的丰富度,A项正确。粉腿针尾雀在低层的可可树附近寻找为可可花传粉的双翅目昆虫为食,不利于可可树花的传粉,与可可树不是共生关系,B项错误。某种害虫的每个个体出现在人工林不同可可树上的机会是均等的,因此该害虫在空间上的分布为随机分布,C项错误。将一定量的可可树种植到原生林后,使原生林的营养结构更复杂,可能会提高该生态系统的抵抗力稳定性,D项正确。
题型二　结合环境保护与可持续发展,考查稳态与平衡观
3.(2021湖南卷,不定项选择题) 有研究报道,某地区近40年内森林脊椎动物种群数量减少了80.9%。该时段内,农业和城镇建设用地不断增加,挤占和蚕食自然生态空间,致使森林生态系统破碎化程度增加。下列叙述正确的是(　　)
A.森林群落植物多样性高时,可为动物提供多样的栖息地和食物
B.森林生态系统破碎化有利于生物多样性的形成
C.保护生物多样性,必须禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动
D.农业和城镇建设需遵循自然、经济、社会相协调的可持续发展理念
答案 AD　
解析 群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的食物条件和栖息空间,森林群落植物多样性高时,可为动物提供多样的栖息地和食物,A项正确。农业和城镇建设用地不断增加,挤占和蚕食自然生态空间,致使森林生态系统破碎化程度增加,动物栖息地减少,不利于生物多样性的形成,B项错误。保护生物多样性,需要合理地开发和利用生物,而不是禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动,C项错误。农业和城镇建设需遵循自然、经济和社会相协调的可持续发展理念,既满足当代人的需要,又不损害下一代人的利益,D项正确。
4.(2021河北卷,不定项选择题)我国麋鹿经历了本土野外灭绝、圈养种群复壮、放归野外等历程,成功建立野生种群。2020年,我国麋鹿分布点已从最初的2处发展至81处,麋鹿数量超过8 000只,基本覆盖麋鹿野外灭绝前的栖息地,展现了我国生物多样性保护的智慧。下列叙述正确的是(　　)
A.可采用逐个计数法统计麋鹿种群密度
B.增加我国麋鹿种群的遗传多样性,有利于种群的进一步发展
C.麋鹿种群增长速率最大时,种内竞争最小
D.对麋鹿种群进行圈养复壮、放归野外的过程属于就地保护
答案 AB　
解析 种群数量最小时,种内竞争最小,C项错误。圈养种群复壮属于易地保护,D项错误。
5.(2021广东卷)为积极应对全球气候变化,我国政府在2020年的联合国大会上宣布,中国于2030年前确保碳达峰(CO2排放量达到峰值),力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。这是中国向全世界的郑重承诺,彰显了大国责任。回答下列问题。
(1)在自然生态系统中,植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等,可以自我维持　　　　　　　　。自西方工业革命以来,大气中CO2的浓度持续增加,引起全球气候变暖,导致的生态后果主要是　　　　　　　　　　。
(2)生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,消费者通过食物网(链)取食利用,　　　　　　　　　　　　。
(3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题,从全球碳循环的主要途径来看,减少　　　　和增加　　　　是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
答案 (1)碳循环的平衡　 温室效应加剧,生物多样性下降
(2)生产者通过光合作用或化能合成作用获取　分解者通过分解作用获取
(3)CO2排放量　CO2吸收量
解析 (1)在自然生态系统中,植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率与通过生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等,可以自我维持碳循环的平衡。自西方工业革命以来,CO2的大量排放引起全球气候变暖,使温室效应加剧,导致南极冰盖融化,地球海平面上升,进而对人类和许多生物的生存产生威胁,使生物多样性下降。(2)生产者可以利用CO2合成有机物,这种方式称为自养,自养的方式主要是光合作用,其次还有化能合成作用;消费者和分解者只能利用现成的有机物合成自身的有机物,这种方式称为异养;分解者通过分解作用利用有机物,获取碳元素。(3)在全球性的碳循环中,增加CO2吸收量和减少CO2排放量是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
题组二　易错防范——不失分
1.生态系统能够通过自我调节维持动态平衡,人类活动会影响生态系统的稳定性和生物多样性。判断下列有关生态系统的稳定性和环境保护的说法是否正确。
(1)红树林生态修复是保护沿海海洋环境的重要举措。(　　)
(2)西双版纳热带雨林生态系统的自我调节能力强于三北防护林。(　　)
(3)生态足迹的值越大,对生态和环境的影响就越大。(　　)
(4)目前我国人口发展处于高增长率、高增长量的态势。(　　)
(5)造成地面紫外线照射增强的直接原因是南极冰川融化。(　　)
(6)绿色出行会降低生态足迹的数值。(　　)
√
√
√
×
×
√
2.(2021山东青岛二模)为应对“垃圾围城”危机,很多省市对生活垃圾进行分类管理。生活垃圾中有机物含量丰富,易腐败,常采用高温堆肥的方法进行处理。堆肥过程中刺鼻臭味的产生主要与蛋白质分解过程中产生的NH3、H2S等气体有关,可利用硝化细菌进行除臭处理。下列叙述错误的是(　　)
A.生活垃圾分类处理,实现了垃圾资源化和物质循环利用
B.采用高温堆肥的方法处理,能够杀死病原微生物及害虫
C.硝化细菌除臭的原理是将垃圾中的有机物分解成无机物
D.生活垃圾分类处理可减少污染,实现城市的可持续发展
答案 C　
解析 生活垃圾分类处理,实现了垃圾资源化和物质的循环利用,能量不能循环利用,A项正确。采用高温堆肥的方法处理,能够杀死病原微生物及害虫,B项正确。硝化细菌是自养型生物,能将无机物转换成有机物,C项错误。垃圾分类处理能减少环境污染,提高城市生态系统的稳定性,有利于发展循环经济和实现城市可持续发展,D项正确。
微专题5
能量流动规律在实践中的应用
规律方法 归纳
1.第二营养级能量流动的模型
2.用“拼图法”分析能量流动的过程
(1)能量流动计算公式
(2)流经生态系统的总能量
自然生态系统一般是生产者固定的太阳能总量,人工生态系统有时候还要考虑人工投放的有机物中的能量。
(3)能量传递效率
3.能量传递效率的相关“最值”计算
若题干中未做具体说明,则一般认为能量传递的最低效率为10%,最高效率为20%。
(1)在食物链A→B→C→D中,则有:
注食物链越短,最高营养级获得的能量越多。
(2)在食物网中则有:
技能提升 训练
1.(2021山东德州二模)下图为某草原生态系统的部分食物网。下列说法正确的是(　　)
A.食物网中的所有生物构成一个生物群落
B.蟾蜍从昆虫种群获得的能量一定多于从蜘蛛种群获得的能量
C.若草固定的能量为 a,则猫头鹰获得的能量大于 0.04a
D.食虫鸟和蟾蜍存在种间竞争关系,同时属于第三、四营养级
答案 D　
解析 生物群落是指一定区域所有生物的集合,而食物网中只有生产者和消费者,无法构成生物群落,A项错误。无法确定蟾蜍与蜘蛛捕食昆虫的比例以及蟾蜍捕食蜘蛛和昆虫的比例,因此无法比较它们获得能量的多少,B项错误。如果草固定的能量全部沿着草→食草鸟→猫头鹰流动,能量传递效率按照20%计算,那么猫头鹰获得的能量为0.04a,但是草中的能量还流向昆虫,这时经过的营养级更多,能量消耗更多,因此猫头鹰获得的能量一定小于0.04a,C项错误。由题图可知,食虫鸟与蟾蜍均捕食昆虫,因此二者存在种间竞争关系,并且都位于第三、四营养级,D项正确。
2.(2021山东临沂二模)某农场的能量流动示意图如下,其中a2和b2分别为第二、三营养级从上一营养级同化的能量,d1和d2为投入饲料含有的能量。下列叙述错误的是(　　)
A.能量作为动力,使碳在生物群落和非生物环境之间往复循环
B.流经该农场的总能量为第一营养级同化的总能量
C.图中第二营养级粪便中的能量属于a3+d1的一部分
D.第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为a2/(a1+a2+a3)×100%
答案 B　
解析 能量流动是物质循环的动力,使碳在生物群落和非生物环境之间往复循环,A项正确。流入该生态系统的总能量为第一营养级固定的能量+投入的饲料中的能量,即a1+a2+a3+d1+d2,B项错误。某营养级粪便中的能量是没有被其同化的能量,属于上一营养级同化的能量及人工投放的饲料中的能量,因此图中第二营养级粪便中的能量属于a3+d1,C项正确。题图中第一营养级固定的能量为a1+a2+a3,第二营养级固定的能量为a2,因此第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率为a2/(a1+a2+a3)×100%,D项正确。
3.(2021山东济南5月针对性训练)为了促进某自然保护区的恢复,人工投入了较多的物质。为了解该自然保护区生物的生存情况,科研机构对各营养级能量流动情况进行了定量分析,数据如下表所示[单位:103kJ/(m2·a)]。下列叙述正确的是(　　)
生物成分 能量类型 自身呼吸消 耗的能量 甲 未被利用 的能量 流入下一营 养级的能量 输入有机
物的能量
生产者 1 210 256 2 933 868 -
初级消费者 252 88 564 A 192
次级消费者 63 23 B 19 68
三级消费者 18 C 10 - 12
A.该自然保护区的结构由生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量构成
B.流入该自然保护区的总能量为5.267×106kJ/(m2·a)
C.表中“甲”代表流向分解者的能量,“B”的数值为119,“C”的数值为3
D.第二营养级流向第三营养级的能量传递效率约为17.97%
答案 C　
解析 生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量是生态系统的组成成分,而非结构,A项错误。流入该自然保护区的总能量=生产者固定的能量+输入的有机物中的能量=5.539×106kJ/(m2·a),B项错误。表中“甲”代表流向分解者的能量,初级消费者流入下一营养级的能量为A,A=868-252-88-564+192=156[×103kJ/(m2·a)];次级消费者未被利用的能量为B,B=156+68-63-23-19=119[×103kJ/(m2·a)];三级消费者流向分解者的能量为C,C=19+12-18-10=3[×103kJ/(m2·a)],C项正确。第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率=第三营养级的同化量/第二营养级的同化量×100%=156/(868+192)×100%≈14.72%,D项错误。
4.(2021山东卷)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下[单位:kJ/(m2·a)],M、N表示营养级。
(1)估算海参种群密度时常用样方法,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为　　　　　kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为　　　　　%(保留一位小数),该生态系统中的能量　　　　(填“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。
(3)养殖的海带数量过多,造成牡蛎减产,从生物群落的角度分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理,依据这一原理进行海水立体养殖的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在构建海水立体养殖生态系统时,需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素,从而确定每种生物之间的合适比例,这样做的目的是　　　　　
　　 　　　。
答案 (1)海参活动能力弱,活动范围小
(2)2 488　6.3　不能
(3)由于海带的竞争,浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,产量降低
(4)能充分利用空间和资源　维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
解析 (1)样方法适用于植物及活动能力弱、活动范围小的动物种群密度的调查。(2)M用于生长、发育和繁殖的能量=M同化的能量-M呼吸作用散失的能量,即3 281+2 826-3 619=2 488[kJ/(m2·a)];由M到N的能量传递效率为N同化的能量/M同化的能量=386/(3 281+2 826)×100%≈6.3%。(3)海带和小型浮游植物均属于生产者,存在种间竞争关系,如果养殖的海带数量过多,就会导致浮游植物数量下降,牡蛎的食物减少,产量降低。(4)群落的空间结构提高了群落利用空间和资源的能力。人工设计的生态系统应当考虑各种生物种群的环境容纳量、种间关系等,目的是维持生态系统的稳定性,保持养殖产品的持续高产。
专项模块 素能培优
大题分析与表达(六)　生态类大题突破
典例示范
【典例】 (2020山东卷)与常规农业相比,有机农业、无公害农业通过禁止或减少化肥、农药的使用,加大有机肥的应用,对土壤生物产生了积极的影响。某土壤中部分生物类群及食物关系如下图所示,三种农业模式土壤生物情况如下表所示。
农业模式 食物网复杂程度(相对值)
0~10 常规农业 15 1.06
有机农业 19 1.23
无公害农业 17 1.10
10~20 常规农业 13 1.00
有机农业 18 1.11
无公害农业 16 1.07
(1)土壤中的线虫类群丰富,是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级,与食细菌线虫相比,捕食性线虫同化能量的去向不包括　　　　　　　　　　　　　　。某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统,其判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)取样深度不同,土壤中生物种类不同,这体现了群落的　　　　结构。由表中数据可知,土壤生态系统稳定性最高的农业模式为　　　　　　　　,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)经测定该土壤中捕食性线虫体内的镉含量远远大于其他生物类群,从土壤生物食物关系的角度分析,捕食性线虫体内镉含量高的原因是　。
(4)植食性线虫主要危害植物根系,研究表明,长期施用有机肥后土壤中植食性线虫的数量减少,依据图中信息分析,主要原因是　　　　
　　 　　　 　　 　　 　　　。
【思维模板】
答案 (1)流入下一个营养级　土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体
(2)垂直　有机农业　生物组分多,食物网复杂程度高
(3)镉随着食物链的延长逐渐积累
(4)长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加,引起捕食性线虫增加,植食性线虫因被大量捕食而减少,减少量多于其因植物根系增长而增加的量
解析 (1)由题图食物网可知,捕食性线虫处于最高营养级,而食细菌线虫是中间营养级的生物,因此捕食性线虫没有下一营养级,即其同化能量的去向不包括流入下一营养级。生态系统是由生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体,而土壤中各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用形成统一整体,因此土壤是一个生态系统。(2)土壤深度不同,土壤中小动物类群不同,这体现了群落的垂直结构,由表格数据可知,有机农业的生物组成成分最多,食物网的复杂程度最高,稳定性最高,因此稳定性最高的农业模式为有机农业。(3)镉是难以降解的物质,在食物链中随着营养级的增高而不断富集。捕食性线虫所处的营养级最高,因此其体内镉含量最高。(4)根据图中信息可知,长期施用有机肥后,会导致腐生细菌增加从而使食细菌线虫增加,引起捕食性线虫增加,植食性线虫因被大量捕食而减少,减少量多于因根系植株增长而增加的量,因此最终会导致植食性线虫的数量减少。
长句训练
1.(2021山东泰安二模)2021年3月,我国农业农村部发布消息,红火蚁已传播至中国12个省份,435个县市区。红火蚁是全球公认的百种最具破坏力的入侵物种之一。红火蚁隶属于昆虫纲膜翅目蚁科火蚁属,外观与其他常见的蚂蚁非常相似。红火蚁喜温热潮湿环境,对热度的耐受性较强,温度为10~50℃时,都可以进行觅食。红火蚁营群居生活,蚁穴的开口处经常堆积有较高的土堆,无论是洞口还是内部结构,都呈蜂窝状。每个巢穴内的红火蚁数量惊人,一般都能达到近10万只,有的甚至能突破30万只。红火蚁的食性很杂。红火蚁性情凶猛,它们在捕食时,主要的进攻武器就是身体上的尾刺(蜇针),里面包含着毒性较强的毒液,所以杀伤力极大。在某种情况下
红火蚁会攻击人类,人类被叮咬之后,毒液进入皮肤,毒液中的毒蛋白会对机体的免疫系统、呼吸系统和神经系统产生严重冲击,引发皮肤红肿、疱疹、呼吸困难、休克,甚至死亡。红火蚁最初的栖息地为南美洲的巴拉那河流域,通过商业贸易活动等途径,很快就扩散到世界多个地区。由于红火蚁具备某些竞争优势,即使有一些天敌存在,其种群数量在适宜繁衍的区域,也会迅速增加。作为外来物种,一旦入侵,就会对当地的自然生态系统造成严重的影响。
(1)红火蚁由于自身的某些优势,其种群数量在适宜繁衍区域会持续快速增加,可能呈“　　　　”形增长。红火蚁营群居生活,能够产生一些可以传递信息的物质,这些物质称为　　　　信息。
(2)红火蚁攻击人类时,通过蜇针将毒液注入人的皮肤,部分人会发生过敏反应。过敏反应的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;有明显的遗传倾向和个体差异。
(3)红火蚁入侵以后,其他一些病虫害的发生率比以前严重,产生这一结果的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　。外来入侵物种一般具有强大的竞争优势,会破坏生物的多样性,危害生态平衡。依据资料分析红火蚁的竞争优势是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出三点)。
(4)针对红火蚁入侵和快速蔓延问题,可以采取的防治措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出两点)。
答案 (1)J　化学
(2)发作迅速、反应强烈、消退较快;一般不会破坏组织细胞,也不会引起严重的组织损伤
(3)红火蚁攻击性强,一些害虫的天敌被攻击而减少,一些害虫的天敌在与红火蚁的生存竞争中处于劣势而减少,这些害虫因天敌减少而增多　繁殖能力强;食性杂,觅食能力强;适应环境能力强;攻击性强和叮咬毒性大
(4)从源头上切断红火蚁的入侵途径;化学防治、生物防治和机械防治等
解析 (1)红火蚁由于自身的某些优势,在适宜的环境中,种群数量在一段时间内会呈“J”形增长。红火蚁营群居生活,能够产生一些可以传递信息的物质,这些物质称为化学信息。(2)过敏反应是指已免疫的机体在再次接受相同物质的刺激时所发生的反应。过敏反应的特点是发作迅速、反应强烈、消退较快;一般不会破坏组织细胞,也不会引起严重的组织损伤;有明显的遗传倾向和个体差异。(3)红火蚁入侵以后,其他一些病虫害的发生率比以前严重,产生这一结果的原因可能是红火蚁攻击性强,一些害虫的天敌被攻击而减少,一些害虫的天敌在与红火蚁的生存竞争中处于劣势而减少,这些害虫因天敌减少而增多。依据资料分析可知,红火蚁的竞争优势是繁殖能力强;食性杂,觅食能力强;适应环境能力强;攻击性强和叮咬毒性大。(4)针对红火蚁入侵和快速蔓延问题,可以采取的防治措施有从源头上切断红火蚁的入侵途径;化学防治、生物防治和机械防治等。
2.(2021山东济南5月针对性训练)为了满足生活的需要,某地居民围湖造田,湖水面积减少,耕地面积增大,滥捕乱猎,蛇、猫头鹰、黄鼠狼等动物大为减少。而主要营洞穴生活的东方田鼠数量呈上升趋势,每到汛期,湖水上涨,就会淹没东方田鼠的洞穴,东方田鼠在迁徙过程中啃食庄稼、树木,对环境造成极大破坏。请回答下列问题。
(1)某科研机构利用　　　　法调查东方田鼠的种群密度,第一次捕获标记时标记物很隐蔽,不影响自身生命活动,不影响自身捕食和被捕食,若调查结果偏大,原因可能有　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
(2)东方田鼠雌鼠出生后50~60 d性成熟,孕期21 d,哺乳期20 d,假设雌鼠哺乳期结束后立刻进入下一个孕期,每胎产子5只。1只雌性东方田鼠从出生到1周岁最多能生育　　　　只子代。
(3)东方田鼠数量逐渐增加的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若不加以控制,生态系统的　　　　稳定性会逐渐降低。
(4)为减轻鼠害,当地老百姓使用了化学防治,但对环境污染较大且易于反弹。从生物防治的角度为当地居民提出两条合理的建议:　　　　
　　 　　　。
答案 (1)标记重捕　标记物脱落,带标记的个体迁出本地
(2)40
(3)围湖造田导致东方田鼠生存面积增大,食物充足;东方田鼠的天敌蛇、猫头鹰等数目大量减少　抵抗力
(4)增加东方田鼠天敌如蛇的数量、利用化学物质干扰东方田鼠雌雄交配、引入侵染东方田鼠的病毒或细菌、在田间播放东方田鼠天敌的叫声驱赶田鼠
解析 (1)东方田鼠的个体较大,活动能力较强,适宜采用标记重捕法调查其种群密度。若调查结果偏大,原因可能有标记物脱落,带标记的个体迁出本地,造成第二次捕捉标记数偏小,计算结果偏大。(2)生育一只子代需要41 d,每胎产子5只,最短50 d性成熟,由(365-50)/41≈7.68,0.68×41=27.88(d),27.88大于21,所以可以生8胎,共40只。(3)由题意可知,围湖造田导致东方田鼠生存面积增大,食物充足;东方田鼠的天敌蛇、猫头鹰等数目大量减少,所以东方田鼠数量逐渐增加。若不加以控制,该生态系统的种群数量将减少,抵抗力稳定性会逐渐降低。(4)从生物防治的角度考虑,可通过增大东方田鼠的环境阻力,减小东方田鼠种群的K值,来控制东方田鼠的数量。方法有①增加东方田鼠天敌(如蛇)的数量;②利用化学物质干扰东方田鼠雌雄交配,减少出生率;③引入侵染东方田鼠的病毒或细菌,增大东方田鼠死亡率;④在田间播放东方田鼠天敌的叫声驱赶田鼠等。

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