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专题六第2讲


专题六

生物与环境

第2讲

生态系统与环境保护

专题六

生物与环境

2015高考导航 考纲考频 考情分析 1.趋势分析:(1)常结合食物网 和食物链,对能量流动和物质 循环进行考查,其中能量流动 图解分析与计算是重点。 (2)常考查生物多样性锐减、

温 室效应、酸雨、臭氧层的破坏 等的原因与防治措施。

1.生态系统 (1)生态系统的结构(Ⅰ)(3年2考) (2)生态系统中物质循环和能量 流动的基本规律及应用(Ⅱ)(3年 15考) (3)生态系统中的信息传递(Ⅱ)(3 年7考) (4)生态系统的稳定性(Ⅱ)(3年6 考)

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生物与环境

2015高考导航 考情分析 2.备考指南:(1)采用列表比较法从 形式、特点、范围、联系等方面比 2.生态环境的保护 较物质循环与能量流动,列表比较 (1)人口增长对环境的影响 法理解几种生态环境问题的产生原 (Ⅱ)(3年2考) 因与防治。 (2)全球性的环境问题 (2)理论联系实际:结合生态农业实 (Ⅰ)(3年2考) 例分析生态原理与生活生产实际的 (3)生物多样性保护的意义 结合点。 和措施(Ⅰ)(3年5考) (3)运用实例分析法深刻理解生物多 样性的价值和保护措施。 考纲考频

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分解者 消费者

信息传递 全球性、循环性 单向流动、逐级 递减

食物网 抵抗力稳定 负反馈 调节 保护生态 环境 自我调节 能力 恢复力稳定

人口增长

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[链接思考]
1.能量的传递效率与能量的利用率是一回事吗?
下一营养级同化量 提示:能量传递效率= ×100% 。能量 该营养级同化量 利用率指流入人类中的能量占总能量的比值。

2.抵抗力稳定性与恢复力稳定性一定呈负相关吗? 提示:不一定,如北极冻原生态系统,抵抗力稳定性和恢复 力稳定性都比较低。

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[真题自测] 判一判 (1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能,食物链各营养级中 10%~20%的能量会被分解者利用(2014江苏,10BC)( × ) (2)农田是具有高度目的性的人工生态系统,清除杂草与保护 生物多样性的原则不矛盾(2014江苏,17D)( √ ) (3)害虫的天敌是拟水狼蛛,害虫与拟水狼蛛间的信息传递, 有利于维持生态系统的稳定(2013四川,6A改编)( √ ) (4)栖息地总量减少和栖息地多样性降低是全球范围内生物多

样性降低的重要原因(2012江苏,24A改编)( √ )

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(5)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量

(2010江苏,11B)( × )
(6)虎等大型肉食动物容易成为濒危物种,用生态系统中能量 流动规律能进行合理分析(2009江苏,17A改编)( √ ) (7)假设将水稻田里的杂草全部清除掉,稻田生态系统中能量 流动的营养级数减少(2009海南,20B改编)( × )

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提示: (1)生态系统中能量的初始来源也可能是化学能,如硝化细菌 的化能合成作用。能量流动是单向、递减的,每个营养级约有 10%~20%的能量流向下一营养级,而不是被分解者利用。 (2)保护生物多样性需要对生物资源进行合理利用和保护,农 田清除杂草是为了使能量尽可能多地流向对人类有益的农作 物,两者之间并不矛盾。 (3)在生态系统中,信息传递有调节种间关系、维持生态系统 的稳定等作用。

(4)栖息地的破坏和丧失是导致物种濒危和灭绝的重要原因。

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(5)所食食物,营养级越低,获取的能量越多,在能量流动过 程中损失的能量越少。 (6)虎等大型肉食动物,所处营养级较高,需要的能量相对较多。 (7)杂草和水稻都处于第一营养级,未减少其他营养级。

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命题点1

以能量流动为主线考查生态系统的结构和功能

“水稻杀手”福寿螺喜食水稻幼嫩部分,是我国16种 危害最大的外来物种之一,我国创建出如图1的稻鸭绿色农业 生产模式;图2为该生产模式中碳循环示意图,其中甲、乙、 丙、丁为生态系统的组成成分。A、B、C、D是丙中关系密 切的四种生物,其生物量所占的比例。请思考回答下列问题:

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图1

图2

生态系统的组成成分和营养结 (1)生态系统的结构包括_______________________________ 构(食物链、食物网) ________________________ ;图1中所含内容与完整的生态系 分解者和非生物的物质和能量 。 统相比,缺少的成分有______________________________ 乙、丙 ,图2中的①是 (2)图1中的生物对应图2中的________ 光合作用和化能合成作用 ________________________________ 过程,在①、③过程中 二氧化碳 碳以______________ 的形式进行循环。
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鸭子和福寿螺 (3)图1中占有两个营养级的生物是____________________ , 鸭子与稻飞虱能根据对方的行为信息特征作出反应,这说明 调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定 信息传递具有________________________________________ 的作用。 (4)若图1中线虫粪便中的能量为M,呼吸作用消耗的能量为R,

用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量为N,则该线 N+R 。 虫的同化量可表示为________
(5)若福寿螺取食水稻的比例由3/4调整到1/4,福寿螺增加1 kg

体重,设福寿螺和田螺的总量不变的情况下,从理论上分析,微 12.5 藻比原来多消耗________kg 。(能量传递效率按20%计算)

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(6)科研人员在该生态系统中引入中华鳖,可大量捕食福寿螺

的成体和卵块,鳖和水稻生活在一起,鳖也可以吃掉稻叶上
的草籽、害虫等,对水稻来说不需要除草、施肥和用药。由 二、三、四 此推测,鳖处于________________ 营养级。从生态学原理上

能量多级利用,防止环境污染 。 分析,这种做法的优点有_____________________________

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[解析] (1)生态系统的结构包括生态系统的组成 成分(生产

者、消费者、分解者和非生物的物质和能量)和营养结构,
图1中含有生产者、消费者、较少分解者和非生物的物质和 能量。(2)图2可知甲是CO2库、乙是生产者,丙是消费者,

丁是分解者,因此图1中的生物对应图2中的乙、丙,图②中
的①是光合作用和化能合成作用,①、③过程中碳以CO2的 形式循环。(3)信息传递可调节生物的种间关系,以维持生

态系统的稳定。(4)同化量=呼吸作用消耗的能量+用于自
身生长、发育和繁殖的能量等。

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(5)福寿螺取食水稻的比例为3/4时,则取食微藻的比例为1/4,

设福寿螺增加1 kg体重需微藻的质量为x kg,则 kg=
x×20%×20%,x=6.25 kg;同理求出福寿螺取食水稻的比 例为1/4,需微藻的质量为18.75 kg,微藻比原来多消耗18.75 -6.25=12.5 kg。(6)鳖可捕食福寿螺又可吃草籽、害虫,因 此引入之后可减少农药使用,防止环境污染。

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[思维拓展] (1)图1中有几条食物链?福寿螺与线虫的种间关系是什么? 存在竞争关系的生物有哪些?图2中的②过程中碳的传递形式 和能量流动形式是什么?

提示:4条。捕食。稻飞虱和福寿螺、福寿螺和田螺、水稻和
微藻。含碳有机物。有机物中的化学能。 (2)利用鸭子防治福寿螺与稻飞虱,从能量流动的角度看,其

目的是什么?
提示:使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

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(3)画出图2中存在的食物网。 提示:

(4)初级消费者产生的粪便被分解者分解利用,粪便中的能量
就由初级消费者流向了分解者。这种说法对吗? 提示:不对。应由生产者流向了分解者。

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(5)(2014· 高考全国大纲卷改编)图2中各成分判断的关键突破口 是什么?丁在生态系统中的作用是什么?

提示:由双向箭头“

”判断确定“非生物的物质和能量

与生产者”,前者只有一个箭头指出,其他 均为指入;而后 者只有一个指入,其他均为指出。 将动植物遗体和动物粪便中的有机物分解为 无机物,加速物 质循环。

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(6)(2014· 高考天津卷改编)若下图a、b为农村和城市生态系
统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。

哪一图代表了城市生态系统?流经两个生态系统总能量均 是植物固定的太阳能吗?两个生态系统均通过什么调节种

间关系?
提示:图b。流经城市生态系统的总能量来自植物固定的 太阳能和外来人为的物质输入。信息传递。
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1.生态系统中成分的判断 (1)先根据双向箭头“ ”确定“非生物的物质和能 量”和“生产者”,再根据两者中有“3”个指出箭头的 D 为“生产者”,有 “3”个指入箭头的 C 为“非生物的物质 和能量”,最后根据 D→ A、 A→ B、 D→B,确定 A 为消 费者、 B 为分解者。

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(2)若问D、A、B具体是什么生物,则D主要为绿色植物,A 主要为动物,B主要为腐生的细菌和真菌。 (3)解读下图

根据①与③之间的双向箭头和指向③的4个箭头判断:①是生 产者,③是非生物的物质和能量。根据①②④的箭头都指向

⑤,可进一步判断:②是初级消费者,④是次级消费者,⑤
是分解者。
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2.能量流动过程图解

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(1)输入到某一级消费者的能量是同化量还是摄入量,要看该 消费者是否有“→”指向粪便。如图甲中箭头①指的是摄入 量,因为有箭头③。没有箭头③时,①代表的是同化量。 (2)综合甲、乙两图可知,从某一营养级发出的箭头可以是四 个,也可以是五个。图甲中①代表的能量(摄入量)=②+③ +④+⑤+现存的兔子,可见图甲中“隐藏”了一个箭头。 图乙中W1为该营养级同化的能量,等于A1+B1+C1+D1(B1 为现存的量)。 (3)某营养级同化的能量,有两种分法:①分为“呼吸作用中 以热能的形式散失的(图乙中的A1)”和“用于其生长、发育 和繁殖的(B1+C1+D1,即图乙中的阴影部分)”,而后一部 分能量包括现存的生物体B1、流向分解者的C1、流向下一营 养级的D1。②分为“未被利用的(图丙中的B1)”和“被利用 的(A1+C1+D1,即图丙中的空白部分)”两部分。
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3.碳循环过程图解

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(1)碳进入生物群落的途径: 生产者的光合作用或化能合成 作用。 ①生产者、消费者的呼吸作用 ? ?2?碳返回无机? ?②分解者的分解作用?实质是呼吸作用? 环境的途径 ? ?③化学燃料的燃烧

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4.信息传递知识归纳

信息传递存在于生态系统的各种成分之间,信息既可来自生 物,也可来自无机环境。

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猜想 1 图 1 为碳循环过程示意图,图 2 是已知某生态系 统各营养级之间的能量传递效率为 10% 的食物网。 下列叙 述不 正确的是( ) .

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A.图1中①~⑤所表示的生理过程是生物圈维持稳态的重要

因素
B.增加图中A、D、E等各营养级生物的种类可提高该生态 系统的抵抗力稳定性

C.在图2中,若生产者有10 000 kg,则位于最高营养级的生
物最多有100 kg D.图2中的戊、丁分别属于图1中的A和E

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解析:选D。根据碳循环图解特点可知:图1中的A是生产者, C是大气中的CO2,B是分解者,D、E是消费者;图2中的戊是 生产者,其他都是消费者。参与碳循环的生理过程主要是生产 者的光合作用、生产者和消费者的呼吸作用以及分解者的分解

作用,这些都是生物圈维持稳态的重要因素,A项正确;生态
系统中,生物种类越多,食物链和食物网的结构越复杂,生态 系统抵抗力稳定性越高,B项正确;生产者(戊)有10 000 kg,

位于最高营养级的生物是丁,在能量传递效率为10%的情况下,
要质量 最多,则 食物链 应最短,则 有 10 000×10%×10%= 100(kg),C项正确;图2有3条食物链,其中丁处 于第三、四2

个营养级,而图1中的E表示处于第三营养级的生物,D项错误。
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[解题模板]

如何准确计算能量的传递效率问题

首先要确定相关的食物链,理清生物与生物在营养级上的差 别,能量传递效率为10%~20%,解题时注意题目中是否有 “最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼,从而确定使 用10%或20%来解题。

(1)设食物链A→B→C→D,分情况讨论如下:
已知D营养级的能量为M,则至少需要A营养级的能量= M÷(20%)3;最多需要A营养级的能量=M÷(10%)3。

已知A营养级的能量为N,则D营养级获得的最多能量=
N×(20%)3;获得的最少能量=N×(10%)3。

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(2)如果是在食物网中,同一营养级同时从上一营养级多种生 物中获得能量,且各途径所获得的能量不等,则按照各条单 独的食物链进行计算后合并。

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命题点2 生态系统的稳定性和环境保护 塔式蚯蚓生态滤池(图甲)利用植物根系和蚯蚓 等处

理,通过泥、沙、小石、大石四层过滤,实现农村生活污水
的达标排放。图乙是塔式蚯蚓生态滤池应用的系统工艺设计 流程图。图丙表示某生态系统受到干扰后,其生态系统功能

的恢复过程。请回答:

图 甲

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图乙

图丙
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(1)图甲中植物所固定的能量,有部分处于未利用的状态,未 呼吸作用 利用是指未被自身__________________ 消耗,也未被 后一营养级和分解者 ____________________________________ 所利用的能量。蚯 分解者 。 蚓承担的生态系统成分是________ (2)图乙中的人工湿地具有涵养水土、调节气候的功能,属于 间接 价值。人工湿地中的植物枯枝落叶、动物的遗体粪 ________ 便等被细菌、真菌等生物分解,为植物生长提供了充足的 无机盐和CO2 ________________ 。

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③和⑨ 填序号)。 (3)下图中不该出现的箭头是________(

(4)图丙中的两条虚线之间的部分,表示生态系统功能正常 的作用范围,y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小, x表示恢复到原状态所需的时间。y越大,则说明该 生态系 弱 统抵抗力稳定性越________( 填“强”或“弱”);x越大, 恢复力稳定性越弱 。 说明该生态系统__________________
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[解析] (1)流向每一营养级的能量去向有自身呼吸 消耗、流 向下一营养级、被分解者利用和未被利用。蚯蚓承担 的生态 系统成分是分解者。(2)人工湿地涵养水土、调节气候的功能 属于间接价值。微生物分解作用为植物生长提供了 充足的无 机盐和光合作用的原料CO2。(3)大气中的CO2不能 被消费者

利用,植物枯枝落叶、动物遗体粪便被分解者分解后,植物
才能利用。(4)由图丙可知,y表示外来干扰使之偏离 正常波 动范围的大小,y值越大说明生态系统抵抗力稳定性 越弱;x

表示恢复到原来状态所需的时间,x值越大,说明生态系统恢
复正常所需的时间越长,即恢复力稳定性越弱。

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[思维拓展] (1)甲图中的生活污水富含有机物,能否被乙图中的生产者直 接利用?

提示:不能。有机物被分解者分解为无机盐,才被生产者吸
收和利用。

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(2)分析下图

人工湿地的能量来源是什么?检测表明:出水口中无机
物污物和有机物污物的含量都大大降低,该过程中起主 要作用的生态系统成分是什么?

提示:生产者和生活污水有机物中的能量。生产者和分
解者。
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(3)若上图中人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速, 其主要原因是水体中含有大量的什么营养成分造成的? 提示:N、P等。

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(4)从该模型分析,图中最可能代表害虫和天敌K值的数据分

别为多少?

提示:N2、P2。

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(5)典例(3)中该生态系统的抵抗力稳定性的大小与图中哪个标 号密切相关? 提示:与⑥的复杂程度密切相关。 (6)请再列举两项影响人类发展的全球性的环境问题。

提示:温室效应、酸雨、臭氧层破坏、土地荒漠化、水资源
缺乏、海洋污染、生物多样性锐减等(任意两项即可)

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1.生态系统稳定性调节的图解 (1)

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(2)基础:负反馈调节,在生态系统中普遍存在。 (3)特点:生态系统的自我调节能力是有限的,当外界干扰因 素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力迅速丧 失,生态系统难以恢复。

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2.环境污染的治理方法 处理污染水体、土壤,常借助于微生物的分解作用——特别 关注微生物代谢类型与环境的关系。

(1)自养型微生物处理无机物污染,如富营养化问题的解决、
重金属污染等。 (2)异养型微生物处理有机物污染,如生活污水、农药等。

(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、
通气等措施。 (4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉

积物等措施。

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3.理解外来物种入侵 (1)外来物种入侵就是某物种从它的原产地通过自然或人为的 途径迁移到新的生态环境的过程。人们把对新侵入地造成严 重经济损失、对社会和生态环境造成严重危害的外来物种, 称为侵入种。

(2)外来物种入侵的危害:破坏侵入地生态系统的稳定性或生
态平衡;使侵入地生态系统的生物多样性受到严重威胁,即 引发生态危机。

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4.生物的多样性及保护

(1)保护生物多样性的相应措施,需要区分就地保护和易地保
护。就地保护除了保护区域内的物种,还应保护相应的生态环 境,而在物种生存的环境遭到破坏,不再适于物种生存后,就只 能实行易地保护。 (2)物种的多样性是生物进化和自然选择共同作用的结果;生 态系统多样性是生物多样性及其生存环境共同作用的结果。

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猜想2

在某生态系统中,物种1和物种2的种群数量变化如图

所示,依据图中所给的信息分析,下列叙述正确的是( B )

A.物种1和物种2的周期性波动体现了生态系统中的正反馈 调节

B.长期喷洒DDT,物种2个体内的DDT浓度往往会高于物种1
C.在喷洒农药后的BC段体现了生态系统的抵抗力稳定性 D.物种2种群数量的波动主要受食物等内源性因素的影响
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解析:物种1和物种2的关系是捕食关系。它们的周期性波动 体现了生态系统中的负反馈调节;在喷洒农药后的BC段体现 了生态系统的恢复力稳定性;物种2种群数量的波动除了受食 物等外源性因素的影响外,还受天敌、环境等因素的影响。

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[解题模板]

解答此类试题的主要思路是:营养 结构→自我

调节能力的大小→生态系统稳定性的强弱。生态系统“抵抗 干扰、保持原状”的能力是抵抗力稳定性,“遭受破坏、恢 复原状”的能力是恢复力稳定性,多数情况下,两者存在着 相反的关系。抵抗力稳定性与生态系统的自我调节能力呈正 相关,即自我调节能力越大,抵抗力稳定性越强,反之则越 弱。而自我调节能力的大小又与生态系统的物种组成、营养 结构呈正相关,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强。若想 提高生态系统的稳定性,可以增加生物种类,使其营养结构

复杂化。

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