資源簡(jiǎn)介

高考生物一輪專題知識(shí)梳理
第29講　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與能量流動(dòng)
課標(biāo)解讀 核心素養(yǎng)
1.闡明生態(tài)系統(tǒng)的組成成分,及各組分緊密聯(lián)系使生態(tài)系統(tǒng)成為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體 2.討論某一生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過食物鏈和食物網(wǎng)聯(lián)系在一起形成復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu) 3.分析生態(tài)系統(tǒng)中能量在生物群落中單向流動(dòng)并逐級(jí)遞減的規(guī)律 4.舉例說明利用能量流動(dòng)規(guī)律,人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源 5.解釋生態(tài)金字塔表征了食物網(wǎng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間在個(gè)體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系 生命觀念 1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的成分與結(jié)構(gòu),理清各自的功能 2.通過分析能量流動(dòng)過程,建立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)及生命系統(tǒng)的能量觀
科學(xué)思維 1.通過分析食物鏈(網(wǎng))中各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的數(shù)量變動(dòng)情況,培養(yǎng)運(yùn)用邏輯思維分析問題的能力 2.通過分析能量流動(dòng)過程圖解,培養(yǎng)運(yùn)用邏輯思維分析問題的能力
社會(huì)責(zé)任 通過總結(jié)研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義,形成學(xué)以致用、關(guān)注生產(chǎn)生活的態(tài)度
考點(diǎn)一　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.生態(tài)系統(tǒng)的概述。
2.生態(tài)系統(tǒng)具有一定的結(jié)構(gòu)。
(1)非生物的物質(zhì)和能量:光、熱、水、空氣、無機(jī)鹽等。
(2)生物成分。
①各成分的作用及地位。
②相互關(guān)系。
生產(chǎn)者和分解者是聯(lián)系生物群落與非生物的物質(zhì)和能量的兩大“橋梁”。
3.食物鏈和食物網(wǎng)。
(1)食物鏈。
提醒　食物鏈中只包括生產(chǎn)者和消費(fèi)者,不存在非生物的物質(zhì)和能量及分解者。
(2)食物網(wǎng)。
提醒　食物網(wǎng)的復(fù)雜程度主要取決于有食物聯(lián)系的生物種類,而非取決于生物數(shù)量。
正誤判斷
(1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者。 (×)
(2)生產(chǎn)者都是自養(yǎng)生物,但未必都是植物;消費(fèi)者營(yíng)異養(yǎng)生活,但未必都是動(dòng)物。 (√)
(3)細(xì)菌都是分解者,但分解者并不都是細(xì)菌。 (×)
(4)自養(yǎng)型生物一定都是生產(chǎn)者;腐生型生物一定都是分解者;生產(chǎn)者一定處于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 (√)
(5)在生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)中,食物網(wǎng)中的每種生物都限定在同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上。 (×)
(6)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物,其體型必然越大。 (×)
(7)食物鏈縱橫交錯(cuò)形成的復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)就是食物網(wǎng),食物網(wǎng)的復(fù)雜程度取決于該生態(tài)系統(tǒng)中生物的數(shù)量。 (×)
教材微點(diǎn)
1.(選擇性必修2 P50“概念圖內(nèi)容”)判斷以下生物屬于生態(tài)系統(tǒng)的什么成分
①菟絲子　②硝化細(xì)菌　③玉米　④噬菌體 ⑤禿鷲　⑥蜣螂　⑦藍(lán)細(xì)菌　⑧結(jié)核桿菌　⑨蘑菇
生產(chǎn)者②③⑦;消費(fèi)者①④⑧;分解者⑤⑥⑨。
2.(選擇性必修2 P51“旁欄思考”)食物鏈上一般不超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的原因是能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是逐級(jí)遞減的。
3.(選擇性必修2 P52“正文信息”)錯(cuò)綜復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)穩(wěn)定的重要條件。如果一條食物鏈的某種動(dòng)物減少或消失,它在食物鏈上的位置可能會(huì)由其他生物來取代。一般認(rèn)為,食物網(wǎng)越復(fù)雜,生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力就越強(qiáng)。
1.生態(tài)系統(tǒng)中各成分的判斷。
(1)三類“不一定”。
①生產(chǎn)者不一定是植物(如藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌),植物不一定是生產(chǎn)者(如菟絲子營(yíng)寄生生活,屬于消費(fèi)者)。
②消費(fèi)者不一定是動(dòng)物(如營(yíng)寄生生活的微生物等),動(dòng)物不一定是消費(fèi)者(如禿鷲、蚯蚓、蜣螂等以動(dòng)植物遺體或排遺物為食的腐生動(dòng)物屬于分解者)。
③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等動(dòng)物),微生物不一定是分解者(如硝化細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌屬于生產(chǎn)者,寄生細(xì)菌屬于消費(fèi)者)。
(2)兩類“一定”。
①生產(chǎn)者一定是自養(yǎng)型生物,自養(yǎng)型生物一定是生產(chǎn)者。
②營(yíng)腐生生活的生物一定是分解者,分解者一定是營(yíng)腐生生活的生物。
2.構(gòu)建食物鏈的一般方法。
(1)根據(jù)種群數(shù)量變化曲線圖構(gòu)建。
圖1
①分析依據(jù):先上升、先下降者為被捕食者。
②食物鏈:乙→丙→甲。
(2)根據(jù)所含能量(生物量)構(gòu)建。
圖2 圖3
①分析依據(jù):根據(jù)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率約為10%~20%,可推測(cè),能量相差在5倍以內(nèi),很可能為同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
②結(jié)果:圖2可形成一條食物鏈:丙→甲→乙→丁。
圖3生物可形成食物網(wǎng):
(3)根據(jù)生物體內(nèi)有害物質(zhì)的濃度“由少到多”構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))。
生物體 A B C D E
有機(jī)汞濃度(ppm) 0.06 7 0.51 68 0.39
①分析依據(jù):生物的富集作用。重金屬、農(nóng)藥等有害物質(zhì)被生物體吸收后難以排出體外,所以此類物質(zhì)會(huì)隨著食物鏈逐級(jí)積累,即營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的個(gè)體中含有有害物質(zhì)的量越多,其含量往往是上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)個(gè)體含量的5~10倍。
②分析結(jié)果。
3.食物網(wǎng)中生物數(shù)量變化的分析與判斷。
(1)食物鏈的第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物數(shù)量減少,相關(guān)生物數(shù)量都減少,即出現(xiàn)連鎖反應(yīng),因?yàn)榈谝粻I(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物是其他生物直接或間接的食物來源。
(2)“天敵”減少,被捕食者數(shù)量增加,但隨著數(shù)量增加,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇,種群密度下降,直到趨于穩(wěn)定。
(3)“中間”營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物減少的情況,舉例如下:
若青蛙突然減少,則以它為食的蛇將減少,鷹通過增加捕食兔和食草鳥,從而導(dǎo)致兔、食草鳥減少,因鷹不只捕食蛇一種生物,它可以依靠其他食物來源維持?jǐn)?shù)量基本不變。
角度一 結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),考查生命觀念
1.下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的說法不正確的是 (　　)
A.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者
B.土壤中的硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)生物,因而屬于生產(chǎn)者
C.植食性昆蟲屬于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者,可加快物質(zhì)循環(huán)
D.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的
解析　生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分(包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者)、食物鏈和食物網(wǎng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;自養(yǎng)生物都是生產(chǎn)者,B項(xiàng)正確;植食性昆蟲屬于初級(jí)消費(fèi)者,消費(fèi)者可加快物質(zhì)循環(huán),C項(xiàng)正確;食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的,D項(xiàng)正確。
答案　A
2.(2023·大連模擬)下列有關(guān)下圖的敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.若該圖表示一個(gè)群落,則丁為分解者
B.若甲為生產(chǎn)者,則甲一定是自養(yǎng)型生物
C.若該圖表示食物網(wǎng),則該食物網(wǎng)中共有3條食物鏈
D.若該圖表示生態(tài)系統(tǒng)的四種組成成分,則應(yīng)加上由丁到甲的箭頭,并可確定甲是生產(chǎn)者
解析　群落包括一定區(qū)域內(nèi)的所有種群,若題圖表示群落,甲、乙、丙均指向丁,說明丁是分解者,A項(xiàng)正確;生產(chǎn)者都是自養(yǎng)型生物,B項(xiàng)正確;若該圖表示食物網(wǎng),則該食物網(wǎng)中共有4條食物鏈,分別是甲→丁、甲→乙→丁、甲→乙→丙→丁、甲→丙→丁,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若該圖表示生態(tài)系統(tǒng)的四種組成成分,則丁是非生物的物質(zhì)和能量,應(yīng)加上由丁到甲的箭頭,并可確定甲是生產(chǎn)者,乙是消費(fèi)者,丙是分解者,D項(xiàng)正確。
答案　C
角度二 結(jié)合食物鏈和食物網(wǎng)的分析,考查科學(xué)思維能力
3.如圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.浮游藻類屬于生產(chǎn)者
B.該食物網(wǎng)有5條食物鏈
C.該食物網(wǎng)中,水生昆蟲屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)
D.浮游動(dòng)物與水生昆蟲之間通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持各自數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定
解析　由食物網(wǎng)可知,浮游藻類是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),為生產(chǎn)者,A項(xiàng)正確;該食物網(wǎng)中有5條食物鏈,分別是:浮游藻類→裸鯉→鸕鶿,浮游藻類→裸鯉→綠頭鴨,浮游藻類→裸鯉→大天鵝,浮游藻類→浮游動(dòng)物→水生昆蟲→綠頭鴨,浮游藻類→浮游動(dòng)物→水生昆蟲→大天鵝,B項(xiàng)正確;該食物網(wǎng)中,水生昆蟲屬于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),是次級(jí)消費(fèi)者,C項(xiàng)錯(cuò)誤;浮游動(dòng)物與水生昆蟲之間為捕食關(guān)系,二者通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持各自數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定,D項(xiàng)正確。
答案　C
4.(2020·山東卷)與常規(guī)農(nóng)業(yè)相比,有機(jī)農(nóng)業(yè)、無公害農(nóng)業(yè)通過禁止或減少化肥、農(nóng)藥的使用,加大有機(jī)肥的應(yīng)用,對(duì)土壤生物產(chǎn)生了積極的影響。某土壤中部分生物類群及食物關(guān)系如圖所示,三種農(nóng)業(yè)模式土壤生物情況如表所示。
取樣深度 (cm) 農(nóng)業(yè)模式 生物組分 (類) 食物網(wǎng)復(fù)雜程度 (相對(duì)值)
0~10 常規(guī)農(nóng)業(yè) 15 1.06
有機(jī)農(nóng)業(yè) 19 1.23
無公害農(nóng)業(yè) 17 1.10
10~20 常規(guī)農(nóng)業(yè) 13 1.00
有機(jī)農(nóng)業(yè) 18 1.11
無公害農(nóng)業(yè) 16 1.07
(1)土壤中的線蟲類群豐富,是土壤食物網(wǎng)的關(guān)鍵組分。若捕食性線蟲為該土壤中的最高營(yíng)養(yǎng)級(jí),與食細(xì)菌線蟲相比,捕食性線蟲同化能量的去向不包括　　　　　　　　　　。某同學(xué)根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的概念認(rèn)為土壤是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),其判斷依據(jù)是　　　　　　　　。
(2)取樣深度不同,土壤中生物種類不同,這體現(xiàn)了群落的　　　　結(jié)構(gòu)。由表中數(shù)據(jù)可知,土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性最高的農(nóng)業(yè)模式為　　　　　　,依據(jù)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)經(jīng)測(cè)定該土壤中捕食性線蟲體內(nèi)的鎘含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他生物類群,從土壤生物食物關(guān)系的角度分析,捕食性線蟲體內(nèi)鎘含量高的原因是　　　　　　　　。
(4)植食性線蟲主要危害植物根系,研究表明,長(zhǎng)期施用有機(jī)肥后土壤中植食性線蟲的數(shù)量減少,依據(jù)圖中信息分析,主要原因是　　　　　　　　。
解析　(1)據(jù)題圖食物網(wǎng)可知,捕食性線蟲是最高營(yíng)養(yǎng)級(jí),而食細(xì)菌線蟲位于中間營(yíng)養(yǎng)級(jí),因此捕食性線蟲同化能量的去向不包括流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。土壤是由各類土壤生物組成的生物群落和無機(jī)環(huán)境相互作用形成的統(tǒng)一整體,因此是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。(2)不同深度的土壤中生物種類不同,這體現(xiàn)了群落的垂直結(jié)構(gòu)。由表格數(shù)據(jù)可知,有機(jī)農(nóng)業(yè)模式下土壤中的生物組分最多,食物網(wǎng)的復(fù)雜程度最大,穩(wěn)定性最高。(3)鎘容易在生物體內(nèi)積累,并隨著食物鏈的延長(zhǎng)而在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)不斷富集。由于該食物網(wǎng)中捕食性線蟲所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)最高,所以其體內(nèi)鎘含量最高。(4)根據(jù)圖中信息可知,施用有機(jī)肥會(huì)首先導(dǎo)致腐生細(xì)菌增加,進(jìn)而導(dǎo)致食細(xì)菌線蟲增加,引起捕食性線蟲增加,植食性線蟲因被大量捕食而減少,減少量多于因植物根系增長(zhǎng)而增加的量,最終會(huì)導(dǎo)致植食性線蟲的數(shù)量減少。
答案　(1)流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)　土壤是由各類土壤生物組成的生物群落和無機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體　(2)垂直　有機(jī)農(nóng)業(yè)　生物組分多,食物網(wǎng)復(fù)雜程度高　(3)鎘隨著食物鏈的延長(zhǎng)逐漸積累　(4)長(zhǎng)期施用有機(jī)肥后腐生細(xì)菌增加使食細(xì)菌線蟲增加,引起捕食性線蟲增加,植食性線蟲因被大量捕食而減少,減少量多于其因植物根系增長(zhǎng)而增加的量
考點(diǎn)二　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)
1.能量流動(dòng)的概念理解。
2.能量流動(dòng)的過程。
(1)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)。
提醒　未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗,也未被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。
(2)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)及其后營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量流動(dòng)。
①?gòu)纳鲜鰣D解可以得到:攝入量=同化量+糞便量。
②除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外其他各營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量均有4個(gè)去路:a.通過呼吸作用以熱能的形式散失;b.被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用;c.被分解者利用;d.未被利用。
3.能量流動(dòng)的特點(diǎn)。
提醒　若能量傳遞效率大于20%,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低,甚至崩潰。
4.生態(tài)金字塔的類型及特點(diǎn)。
5.研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。
(1)幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置,增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
(2)幫助人們科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。
(3)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?br/>正誤判斷
(1)生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者。 (×)
(2)若人與自然和諧統(tǒng)一,生產(chǎn)者固定的能量便可反復(fù)利用。 (×)
(3)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽(yáng)能。 (×)
(4)一種蜣螂專以象糞為食,則該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20%。 (×)
(5)一只狼捕食了一只兔子,則該狼就獲得了這只兔子能量的10%~20%。 (×)
(6)能量金字塔和生物量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。 (×)
(7)沼渣、沼液作為肥料還田,使能量能夠循環(huán)利用。 (×)
(8)拔去田地中的雜草是人為地調(diào)整能量流動(dòng)的方向,提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。 (×)
教材微點(diǎn)
1.(選擇性必修2 P54“問題探討”)下圖表示甲、乙兩個(gè)特定生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。
　
生態(tài)系統(tǒng)甲的能量金字塔 生態(tài)系統(tǒng)乙的能量金字塔
(1)依生態(tài)學(xué)原理看,同樣重量的玉米,甲可養(yǎng)活更多的人,理由是甲中人處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),與乙相比能量在傳遞過程中損耗小。
(2)若土壤中含相同濃度的難降解污染物,則甲、乙中的人體內(nèi)污染物濃度哪個(gè)較高 乙。
(3)一個(gè)吃玉米的人所獲得的能量一定比一個(gè)吃雞肉的人獲得的能量多,對(duì)嗎 為什么 不對(duì)。甲、乙中“人”代表的是相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)級(jí),并非“一個(gè)人”。
2.(選擇性必修2 P55“思考·討論”)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。流入生態(tài)系統(tǒng)的能量一部分儲(chǔ)存在生物體的有機(jī)物中,而另一部分通過生物的呼吸作用以熱能的形式散失至非生物環(huán)境中,兩部分之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等(填“相等”或“不相等”)。
3.(選擇性必修2 P59“探究·實(shí)踐”)人們主要通過合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
長(zhǎng)句突破
1.(生產(chǎn)實(shí)踐)從能量流動(dòng)角度分析農(nóng)田除草、除蟲的目的:調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?br/>2.(科學(xué)思維)生態(tài)系統(tǒng)的能量單向流動(dòng)的原因:食物鏈中的捕食關(guān)系是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果,不能逆轉(zhuǎn);生產(chǎn)者不能再利用散失的熱能。
3.(科學(xué)思維)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的原因:某個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量自身呼吸要消耗一部分,還有一部分被分解者利用,還有一部分能量未被利用,所以不能將全部的能量流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
1.能量流動(dòng)的不同模型構(gòu)建。
(1)能量流動(dòng)過程的“一來二去”模型。
提醒　①A是初級(jí)消費(fèi)者攝入量;B是初級(jí)消費(fèi)者同化量;C是用于自身生長(zhǎng)發(fā)育繁殖量;D是次級(jí)消費(fèi)者攝入量。
②初級(jí)消費(fèi)者攝入量=同化量+糞便量。
③同化量=呼吸作用散失的能量+用于生長(zhǎng)發(fā)育繁殖量。
④生長(zhǎng)發(fā)育繁殖量=遺體殘骸+次級(jí)消費(fèi)者攝入量。
(2)能量流動(dòng)過程的“一來三去”模型。
提醒　①D、E、F分別代表第一、第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量。
②三條去路(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外):呼吸作用散失、流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)、分解者利用。
(3)能量流動(dòng)過程的“一來四去”模型。
提醒　①D、E、F分別代表第一、第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量。
②四條去路(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外):呼吸作用散失、流入下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)、分解者利用、未利用。
2.流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的來源和去路。
(1)能量
來源
(2)能量去向:流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)的能量去向可從以下兩個(gè)角度分析:
3.理解常考的兩種能量流動(dòng)模型。
(1)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)過程模型。
(2)“拼圖法”分析能量流動(dòng)過程。
①W1、D1指相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量,B1、B2指相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中未利用的能量。
②各營(yíng)養(yǎng)級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量為B1+C1+D1或B2+C2+D2。
③能量傳遞效率不會(huì)是100%。從上圖可以看出,相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率等于D1/W1×100%,一般情況下,能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率為10%~20%。
④利用“拼圖法”可得關(guān)系式:
角度一 圍繞能量流動(dòng)過程及特點(diǎn),考查科學(xué)思維能力
1.(2023·寧波模擬)如圖表示在某生態(tài)系統(tǒng)中,能量流經(jīng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖。下列對(duì)該圖分析不合理的是 (　　)
A.能量流動(dòng)是伴隨著物質(zhì)利用進(jìn)行的
B.圖中甲為初級(jí)消費(fèi)者同化的能量
C.該圖不夠完善,缺少甲中因呼吸作用以熱能形式散失的能量
D.乙比甲的能量少的原因主要是甲的遺體殘骸中的能量被分解者利用而未傳遞下去
解析　在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程中,物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體,能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力,能量流動(dòng)是伴隨著物質(zhì)利用而進(jìn)行的,A項(xiàng)正確;該圖不夠完善,沒有標(biāo)出甲中因呼吸作用散失的能量,C項(xiàng)正確;乙比甲的能量少的主要原因是呼吸作用消耗了很多的能量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
2.如圖表示在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,植物光合作用積累的有機(jī)物被植食性動(dòng)物利用的過程。下列敘述正確的是 (　　)
A.④占②的百分比為能量傳遞效率
B.⑤⑥⑦⑧之和為流向分解者的能量
C.植食性動(dòng)物糞便中的能量包含在⑦中
D.①⑤之和為輸入到生態(tài)系統(tǒng)的全部能量
解析　能量傳遞效率是指相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的同化能量之比,④不能表示植食性動(dòng)物的同化能量,②也不能表示植物的同化能量,且圖示中兩者為同一營(yíng)養(yǎng)級(jí),A項(xiàng)錯(cuò)誤;⑤⑥⑦⑧中包括流向分解者的能量和散失的能量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于植食性動(dòng)物糞便是指攝入后未被同化的部分,故包含在⑦中,C項(xiàng)正確;輸入生態(tài)系統(tǒng)的總能量為生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能,一部分用于植物呼吸消耗,一部分儲(chǔ)存在植物體內(nèi)的有機(jī)物中,因此①+⑤不能表示輸入到該生態(tài)系統(tǒng)的總能量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　C
3.(不定項(xiàng))興趣小組對(duì)校園池塘生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了能量流動(dòng)調(diào)查,圖1表示鯉魚的食物來源,圖2為該池塘中不同體長(zhǎng)鯉魚的食性比例。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
　
圖1 圖2
A.該池塘生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括食物鏈、食物網(wǎng)和非生物的物質(zhì)和能量
B.體長(zhǎng)為2.8 cm的鯉魚群體來自藻類的能量,50%用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖
C.若體長(zhǎng)為4.2 cm的鯉魚群體增加100 kJ的能量,理論上最多需要3 250 kJ藻類
D.在藻類爆發(fā)季節(jié),向該池塘中投放體長(zhǎng)大于4.2 cm的鯉魚,可盡快控制藻類的數(shù)量
解析　該池塘生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括食物鏈、食物網(wǎng)和生態(tài)系統(tǒng)的組成成分,A項(xiàng)錯(cuò)誤;體長(zhǎng)為2.8 cm的鯉魚群體來自藻類的能量,大部分用于呼吸作用散失,少部分用于自身生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖,B項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)圖可知,體長(zhǎng)為4.2 cm的鯉魚群體植食性比例為75%,肉食性比例為25%,即75%的同化量來自于藻類,25%的同化量來自沼蝦,體長(zhǎng)為4.2 cm的鯉魚群體增加100 kJ的能量,理論上最多需要藻類提供100×75%÷10%+100×25%÷10%÷10%=3 250 kJ的能量,C項(xiàng)正確;據(jù)圖可知,投放到湖泊中的鯉魚體長(zhǎng)大于4.2 cm時(shí),鯉魚植食性比例最高,肉食性比例最低,故在藻類爆發(fā)季節(jié),向該池塘中投放體長(zhǎng)大于4.2 cm的鯉魚,可盡快控制藻類的數(shù)量,D項(xiàng)正確。
答案　CD
(1)攝入量≠同化量:攝入量-糞便中能量=同化量。動(dòng)物的糞便不曾被動(dòng)物消化吸收而同化,不屬于其同化量,如兔吃草時(shí),兔糞便中的能量應(yīng)為草流向分解者的能量,而不屬于兔同化量。
(2)糞便中能量≠尿液中能量:糞便中能量不屬于動(dòng)物同化量,但尿液中所含能量應(yīng)屬于動(dòng)物同化量的一部分。
角度二通過能量流動(dòng)的有關(guān)計(jì)算,考查科學(xué)思維能力
4.(不定項(xiàng))某農(nóng)場(chǎng)中甲、乙、丙三種生物歸屬于三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),三者的數(shù)量變化曲線(不都是消費(fèi)者)如圖1所示;該農(nóng)場(chǎng)中的能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2所示,其中a2和b3分別為第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量,d1和d2為攝入的飼料量。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
圖1 圖2
A.丙生物是該農(nóng)場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的基石
B.圖1中乙、丙分別屬于第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),且乙和丙的種間關(guān)系為捕食
C.圖2中第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量分別屬于a3+d1、b2+d2
D.該農(nóng)場(chǎng)中第二和第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為(b3+d2)/(a2+d1)×100%
解析　甲、乙、丙三種生物歸屬于三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),三者不都是消費(fèi)者,據(jù)圖1可知,甲為生產(chǎn)者,乙、丙為消費(fèi)者,所以甲生物是該農(nóng)場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的基石,A項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)圖1可知,甲為生產(chǎn)者,乙、丙之間先升先降的為被捕食者,所以食物鏈為甲→乙→丙,乙為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),丙為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí),乙和丙的種間關(guān)系為捕食,B項(xiàng)正確;某營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量是其沒有同化的能量,屬于上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量中流向分解者的一部分,由于d1和d2為攝入的飼料量(糞便中也有來自未消化吸收的飼料中的能量),因此圖2中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于a3+d1,同理,第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)糞便中的能量屬于b2+d2,C項(xiàng)正確;該農(nóng)場(chǎng)中第二和第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞給第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量÷第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量×100%,a2和b3分別為第二、第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量,但第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量還包括一部分來自人工飼料的能量,d1和d2為攝入的飼料量,并不是同化量,所以不能求出第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總同化量,故無法計(jì)算第二和第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　AD
5.(2023·河南安陽(yáng)模擬)恢復(fù)生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因以及恢復(fù)與重建的學(xué)科。塞罕壩曾是一處水草豐沛、森林茂密、禽畜繁集的天然名苑。到解放初期,塞罕壩地區(qū)退化為高原荒丘,呈現(xiàn)“飛鳥無棲樹,黃沙遮天日”的荒涼景象。經(jīng)歷40多年的恢復(fù),塞罕壩生態(tài)環(huán)境得到了一定恢復(fù)。回答下列相關(guān)問題:
(1)塞罕壩之所以會(huì)因外界干擾而受到破壞,是因?yàn)椤　　　　　　　　　　　?br/>(2)假設(shè)塞罕壩生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系如下圖所示(假設(shè)此生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率在10%~20%之間),回答下面兩個(gè)問題:
①當(dāng)蛇的數(shù)量減少時(shí),鷹的數(shù)量并沒有大量減少,這是生物群落內(nèi)部　　　　　的結(jié)果。
②若鼠含有的能量是7.5×109 kJ,狐和蛇的同化量中來自鼠的能量分別是1.8×108 kJ、1.2×108 kJ,則鼠流向鷹的能量最多是　　　　　,此過程體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)能量流具有　　　　　　　　　　　　　　的特點(diǎn)。
解析　(1)由于生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有一定限度,當(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過一定限度時(shí),生態(tài)系統(tǒng)會(huì)因外界干擾而受到破壞。(2)①當(dāng)圖中蛇的數(shù)量減少時(shí),鼠的數(shù)量會(huì)增加,鼠流向鷹的能量會(huì)增加,因此鷹的數(shù)量并不會(huì)大量減少,這是生物群落內(nèi)部負(fù)反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果。負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。②若鼠含有的能量是7.5×109 kJ,狐的同化量中來自鼠的能量是1.8×108 kJ,至少需要鼠的能量1.8×108 kJ÷20%=9×108 kJ,蛇的同化量中來自鼠的能量是1.2×108 kJ,至少需要鼠的能量1.2×108 kJ÷20%=6×108 kJ,則鼠流向鷹的能量最多是(7.5×109 kJ-9×108 kJ-6×108 kJ)×20%=6×109 kJ×20%=1.2×109 kJ。此過程體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減的特點(diǎn)。
答案　(1)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有一定限度
(2)①負(fù)反饋調(diào)節(jié)(反饋調(diào)節(jié)或自我調(diào)節(jié))　②1.2×109 kJ　單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減
角度三 圍繞能量流動(dòng)在實(shí)踐中的應(yīng)用,考查社會(huì)責(zé)任
6.如圖為某總面積為300 hm2的濕地受有害物質(zhì)a污染后,有害物質(zhì)a的濃度在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)部分生物種類體內(nèi)的變化情況。該濕地生態(tài)系統(tǒng)中燕鷗種群的K值為1 200只。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈一般不超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)
B.圖示說明了營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,生物體內(nèi)有害物質(zhì)a的濃度越高
C.當(dāng)燕鷗的種群密度為4只/hm2時(shí),其種群增長(zhǎng)速率最大
D.魚的同化量除用于呼吸消耗之外,還用于自身的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖
解析　由于生態(tài)系統(tǒng)中能量單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減,當(dāng)食物鏈超過五個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)后,傳到第六營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量往往不足以供應(yīng)其生命活動(dòng)所需,故食物鏈常常不超過5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),A項(xiàng)正確;根據(jù)生物富集作用可知,圖示說明了營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,生物體內(nèi)有害物質(zhì)a的濃度越高,B項(xiàng)正確;根據(jù)題意可知,燕鷗的種群密度為K/300=1 200/300=4只/hm2時(shí),其種群增長(zhǎng)速率為0,C項(xiàng)錯(cuò)誤;魚的同化量=呼吸作用散失的能量+用于自身的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量,D項(xiàng)正確。
答案　C
7.(2023·山西太原模擬)下表是某生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果,表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構(gòu)成各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的不同種群[表中數(shù)據(jù)單位:102 kJ/(m2·年)]。請(qǐng)據(jù)表回答下列問題:
種群 同化固定 的能量 體內(nèi)貯存 的能量 呼吸消耗 的能量
甲 16.74 4.54 12.2
乙 70 15.8 54.2
丙 930 229 701
丁 69.5 20 49.5
戊 1.674 0.4 1.274
(1)該生態(tài)系統(tǒng)的基石是上表種群中的　　　　,若該生態(tài)系統(tǒng)的面積為104 m2,那么一年中流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是　　　 kJ。由于某種原因使物種乙滅絕了,但生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率并未發(fā)生改變,則最終戊的數(shù)量會(huì)　　　　　,該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性會(huì)　　　　　。
(2)在甲、乙、丙、丁、戊所構(gòu)成的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)中,第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為　　　　,假如戊種群有機(jī)物的總質(zhì)量為180 kg,那么丙種群有機(jī)物的總質(zhì)量應(yīng)有　　　　 kg才能維持該生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定。
解析　(1)在生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者通過光合作用,把太陽(yáng)能固定在有機(jī)物中(或制造有機(jī)物),將太陽(yáng)能變成化學(xué)能從而被生物利用,故該生態(tài)系統(tǒng)的基石是上表種群中的丙生產(chǎn)者;分析表格可知,生產(chǎn)者固定的能量為930×102 kJ/(m2·年),故若該生態(tài)系統(tǒng)的面積為104 m2,那么一年中流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是9.3×108 kJ。當(dāng)某種原因?qū)е乱覝缃^了,甲可通過捕食丁獲得能量,戊的數(shù)量短期內(nèi)仍能保持相對(duì)穩(wěn)定,數(shù)量基本不變。乙滅絕了,該生態(tài)系統(tǒng)的物種組成減少,自我調(diào)節(jié)能力減弱,生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性降低。(2)根據(jù)上述分析可知,丙是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),乙、丁是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),故第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為(70+69.5)÷930×100%=15%。同理依次可以算的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是12%,第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是10%。要維持該生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定,丙種群有機(jī)物的總質(zhì)量應(yīng)有=180÷10%÷12%÷15%=100 000=105 kg。
答案　(1)丙　9.3×108　基本不變　降低
(2) 15%　105
1.(2020·浙江7月選考)下列關(guān)于營(yíng)養(yǎng)級(jí)的敘述,正確的是 (　　)
A.營(yíng)養(yǎng)級(jí)的位置越高,歸屬于這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量通常越多
B.自然生態(tài)系統(tǒng)中的所有綠色植物都屬于生產(chǎn)者營(yíng)養(yǎng)級(jí)
C.營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈同一環(huán)節(jié)上同種生物的總和
D.食物鏈中的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞效率是相同的
解析　能量流動(dòng)逐級(jí)遞減,一般來說,營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,該營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越少,A項(xiàng)錯(cuò)誤;綠色植物都能進(jìn)行光合作用,屬于生產(chǎn)者,B項(xiàng)正確;營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈同一環(huán)節(jié)上的全部生物的總和,不是同種生物的總和,C項(xiàng)錯(cuò)誤;各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率不一定相同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　B
2.(2019·海南卷)假設(shè)在某島嶼上多年來總是存在一個(gè)約由m只狼組成的狼群、一個(gè)約由n只狼組成的狼群和若干只單獨(dú)生活的狼。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.該島上的狼能夠依據(jù)獵物留下的氣味信息追捕獵物
B.狼從獵物獲得的能量大于獵物從生產(chǎn)者獲得的能量
C.島上狼的總數(shù)可能已接近該島允許狼生存的最大數(shù)量
D.從島上狼的數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定可推測(cè)島上環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定
解析　從島上狼的數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定可推測(cè)島上環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定,且狼的總數(shù)可能已接近該島允許狼生存的最大數(shù)量。由于能量流動(dòng)是逐級(jí)遞減的,因此狼從獵物獲得的能量少于獵物從生產(chǎn)者獲得的能量。故選B。
答案　B
3.(2019·全國(guó)卷Ⅱ)如果食物鏈上各營(yíng)養(yǎng)級(jí)均以生物個(gè)體的數(shù)量來表示,并以食物鏈起點(diǎn)的生物個(gè)體數(shù)作底層來繪制數(shù)量金字塔,則只有兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的夏季草原生態(tài)系統(tǒng)(假設(shè)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)是牧草,第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)是羊)和森林生態(tài)系統(tǒng)(假設(shè)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)是喬木,第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)是昆蟲)數(shù)量金字塔的形狀最可能是 (　　)
A.前者為金字塔形,后者為倒金字塔形
B.前者為倒金字塔形,后者為金字塔形
C.前者為金字塔形,后者為金字塔形
D.前者為倒金字塔形,后者為倒金字塔形
解析　夏季草原生態(tài)系統(tǒng)中牧草的數(shù)量遠(yuǎn)多于羊的數(shù)量,該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈金字塔形;森林生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲的數(shù)量遠(yuǎn)多于喬木的數(shù)量,該生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔呈倒金字塔形,A項(xiàng)正確。
答案　A
4.(2020·全國(guó)卷Ⅲ)假設(shè)某種藍(lán)細(xì)菌(A)是某湖泊中唯一的生產(chǎn)者,其密度極大,使湖水能見度降低。某種動(dòng)物(B)是該湖泊中唯一的消費(fèi)者。回答下列問題:
(1)該湖泊水體中A種群密度極大的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2點(diǎn)即可)。
(2)畫出該湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的示意圖。
(3)假設(shè)該湖泊中引入一種僅以A為食的動(dòng)物(C)后,C種群能夠迅速壯大,則C和B的種間關(guān)系是　　　　。
解析　(1)若水體中N、P等元素含量高,則藍(lán)細(xì)菌會(huì)大量繁殖,即水體富營(yíng)養(yǎng)化,又因?yàn)闆]有其他生產(chǎn)者與其競(jìng)爭(zhēng),所以該種藍(lán)細(xì)菌種群密度極大,使湖水能見度降低。(2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖需體現(xiàn)能量的來源、各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的去向(見答案)。(3)因該湖泊中B以A為食,在引入僅以A為食的動(dòng)物C后,C與B之間是種間競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系,且C的競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng),使C種群能夠迅速壯大。
答案　(1)水體富營(yíng)養(yǎng)化;沒有其他生產(chǎn)者的競(jìng)爭(zhēng)
(2)如圖所示
(3)種間競(jìng)爭(zhēng)
5.(2021·山東卷)海水立體養(yǎng)殖中,表層養(yǎng)殖海帶等大型藻類,海帶下面掛籠養(yǎng)殖濾食小型浮游植物的牡蠣,底層養(yǎng)殖以底棲微藻、生物遺體殘骸等為食的海參。某海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖如下,M、N表示營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
(1)估算海參種群密度時(shí)常用樣方法,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)圖中M用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的能量為　　　　 kJ/(m2·a),由M到N的能量傳遞效率為　　　　%(保留一位小數(shù)),該生態(tài)系統(tǒng)中的能量　　　　(填“能”或“不能”)在M和遺體殘骸間循環(huán)流動(dòng)。
(3)養(yǎng)殖的海帶數(shù)量過多,造成牡蠣減產(chǎn),從生物群落的角度分析,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)海水立體養(yǎng)殖模式運(yùn)用了群落的空間結(jié)構(gòu)原理,依據(jù)這一原理進(jìn)行海水立體養(yǎng)殖的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　。在構(gòu)建海水立體養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)時(shí),需考慮所養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量、種間關(guān)系等因素,從而確定每種生物之間的合適比例,這樣做的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。
解析　(1)樣方法適用于植物和活動(dòng)能力弱、活動(dòng)范圍小的動(dòng)物或昆蟲卵種群密度的估算。(2)M的同化量(在圖中表示為來源的箭頭)有來自生產(chǎn)者3 281 kJ/(m2·a)和來自遺體殘骸2 826 kJ/(m2·a),同化量除了用于自身呼吸作用消耗3 619 kJ/(m2·a),其余用于生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖,所以應(yīng)是3 281+2 826-3 619=2 488 kJ/(m2·a)。由M到N的能量傳遞效率=兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的比值,所以是386/(3 281+2 826)×100%≈6.3%。能量不能循環(huán),物質(zhì)可循環(huán)。(3)海帶與浮游植物生活在表層,存在種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,由于海帶的競(jìng)爭(zhēng),浮游植物數(shù)量下降,而牡蠣又以浮游植物為食,所以牡蠣的食物減少,產(chǎn)量降低。(4)群落的空間結(jié)構(gòu)有水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu),群落的空間結(jié)構(gòu)有利于群落內(nèi)生物充分利用空間和資源,提高利用率。考慮養(yǎng)殖生物的環(huán)境容納量和種間關(guān)系等因素,目的是維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)(或?qū)崿F(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展),既要有一定的經(jīng)濟(jì)效益,又要保護(hù)環(huán)境,可持續(xù)發(fā)展。
答案　(1)海參活動(dòng)能力弱,活動(dòng)范圍小
(2)2 488　6.3　不能
(3)由于海帶的競(jìng)爭(zhēng),浮游植物數(shù)量下降,牡蠣的食物減少,產(chǎn)量降低
(4)能充分利用空間和資源　維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保持養(yǎng)殖產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)(或?qū)崿F(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的可持續(xù)發(fā)展)
(十七)　食物鏈(網(wǎng))的構(gòu)建
1.依據(jù)捕食關(guān)系曲線構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))(如圖1所示)。
根據(jù)先上升先下降者為被捕食者,后上升后下降者為捕食者,可以確定如圖中食物鏈為C→B→A。
圖1
2.依據(jù)所同化能量的多少構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))。
生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級(jí)遞減,且相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為10%~20%。能量值大者為被捕食者,少者為捕食者。若兩種生物的能量值相差不大,不足以構(gòu)成10%~20%的比例關(guān)系,則兩者很可能屬于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。由此可以確定圖2中食物鏈為丙→甲→乙→丁;圖3中食物網(wǎng)為甲→(乙,丙)→丁;表中的食物鏈為B→D→A→C。
圖2 圖3
營(yíng)養(yǎng)級(jí) A B C D
能量(有機(jī)物) 15.9 870.7 1.9 141.0
3.依據(jù)生物體內(nèi)富集物的濃度構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))。
生態(tài)系統(tǒng)中存在生物富集現(xiàn)象,即營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高,體內(nèi)相關(guān)富集物(如農(nóng)藥、重金屬)的濃度越高,兩者在數(shù)值上呈正相關(guān)。體內(nèi)富集物濃度相差不大的兩種生物很可能屬于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
由此可以確定下表中的食物網(wǎng)為A→(C,E)→B→D。
生物種類 A B C D E
有機(jī)汞濃度(ppm) 0.057 7 0.51 68 0.39
4.依據(jù)提供的食物信息,構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))。
信息:古樹上有紅蜘蛛、蚜蟲、草蛉、七星瓢蟲、麻雀、花喜鵲6種動(dòng)物,它們之間的關(guān)系是草蛉、七星瓢蟲捕食紅蜘蛛、蚜蟲;紅蜘蛛、蚜蟲以植物的各器官為食物;麻雀、花喜鵲以紅蜘蛛、蚜蟲、草蛉為食。依據(jù)捕食關(guān)系由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)→高營(yíng)養(yǎng)級(jí)直接繪圖,可得到如圖所示食物網(wǎng)。
5.根據(jù)物質(zhì)循環(huán)圖解構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))。
如圖表示生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)圖解,D是生產(chǎn)者,A是消費(fèi)者,B是分解者,C是非生物環(huán)境,其中的食物鏈?zhǔn)荄→A。
1.如圖為某生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng),甲、乙、丙、丁、戊代表不同的生物,下列相關(guān)說法正確的是 (　　)
A.戊與丙的種間關(guān)系是捕食和競(jìng)爭(zhēng)
B.該食物網(wǎng)由3條食物鏈組成
C.從圖中可以看出,戊占有三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)
D.甲、乙、丙、丁、戊所代表的生物共同構(gòu)成一個(gè)群落
解析　戊與丙的種間關(guān)系是捕食,無競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該食物網(wǎng)中的食物鏈有3條:甲→丁→戊;甲→乙→丙→戊;甲→乙→丁→戊,B項(xiàng)正確;從圖中可以看出,戊占有兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),C項(xiàng)錯(cuò)誤;在一定生活環(huán)境中的所有生物種群的總和叫生物群落,圖中缺少分解者,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　B
2.下表是某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果,表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要種群[表中數(shù)據(jù)單位:102 kJ/(m2·a)]。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
種群 甲 乙 丙 丁 戊
同化固定的能量 16.74 70 930 69.5 1.674
體內(nèi)貯存的能量 4.54 15.8 229 20 0.4
呼吸消耗的能量 12.2 54.2 701 49.5 1.274
A.表中的丙為生產(chǎn)者
B.表中的種群構(gòu)成2條食物鏈
C.當(dāng)某種原因?qū)е乱掖罅繙p少時(shí),戊的數(shù)量仍能保持相對(duì)穩(wěn)定
D.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率約為18%
解析　能量流動(dòng)逐級(jí)遞減,由同化量的多少看,表中的丙同化量最大,應(yīng)為生產(chǎn)者,A項(xiàng)正確;乙和丁同化固定的能量基本相同,應(yīng)該都是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),所以該食物網(wǎng)中存在兩條食物鏈,B項(xiàng)正確;當(dāng)某種原因?qū)е乱掖罅繙p少時(shí),甲可通過捕食丁獲得能量,戊的數(shù)量仍能保持相對(duì)穩(wěn)定,C項(xiàng)正確;乙和丁均是第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),同化的能量是139.5×102 kJ/(m2·a),丙是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),同化的能量是930×102 kJ/(m2·a),則能量由第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是(139.5×102)/(930×102)×100%=15%,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
3.(不定項(xiàng))某相對(duì)穩(wěn)定的草原生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈(網(wǎng))主要有甲、乙、丙、丁、戊五個(gè)種群,且消費(fèi)者只能以其前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的所有生物為食,各種群生物體內(nèi)某種重金屬含量如表所示:
種群 甲 乙 丙 丁 戊
重金屬含量 (微克/公斤· 鮮重) 0.002 7 0.002 5 0.026 0.025 0.5
下列說法不正確的是 (　　)
A.圖中五個(gè)種群構(gòu)成的食物鏈(網(wǎng))最可能為甲→乙→丙→丁→戊
B.甲、乙、丙、丁、戊五個(gè)種群的所有生物個(gè)體統(tǒng)稱為一個(gè)生物群落
C.在甲、乙、丙、丁、戊生物種群之間碳的流動(dòng)形式是CO2
D.據(jù)圖可知,該生態(tài)系統(tǒng)中的甲與乙、丙與丁分別處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)
解析　通過圖中重金屬的含量分析,甲與乙重金屬的含量基本相同,處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí),丙與丁重金屬的含量基本相同,處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高重金屬含量越多,因此營(yíng)養(yǎng)級(jí)最低的為甲、乙,營(yíng)養(yǎng)級(jí)最高的為戊,食物網(wǎng)為,A項(xiàng)錯(cuò)誤;甲、乙、丙、丁、戊只代表了生產(chǎn)者和消費(fèi)者,缺少分解者,不能稱為一個(gè)群落,B項(xiàng)錯(cuò)誤;碳在生物群落的各類生物體中以含碳有機(jī)物的形式流動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;通過圖中重金屬的含量分析,甲與乙重金屬的含量基本相同,處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí),丙與丁重金屬的含量基本相同,處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí),D項(xiàng)正確。
答案　ABC
4.圖甲是某草原生態(tài)系統(tǒng)中幾種生物之間的食物關(guān)系示意圖,據(jù)圖回答下列問題:
甲　 乙
(1)圖甲中共有　　　　條食物鏈,蚱蜢屬于　　　　消費(fèi)者。
(2)同時(shí)占有兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物是　　　　,占第　　　　營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
(3)蛇和鷹的關(guān)系是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)給草施加含32P標(biāo)記的復(fù)合肥后,檢測(cè)32P在蚱蜢和青蛙體內(nèi)的放射性強(qiáng)度,結(jié)果見圖乙,圖中B為　　　　。若增加對(duì)鷹和蛇體內(nèi)的放射性強(qiáng)度的檢測(cè),則它們體內(nèi)的放射性達(dá)到最高峰時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)　　　　(填“高于”或“低于”)前兩者。
(5)商販在某一時(shí)間大量收購(gòu)蛇,導(dǎo)致蛇數(shù)量大量減少,則鷹的數(shù)量會(huì)　　　　,青蛙的數(shù)量　　　　　。
解析　(1)圖甲中共有4條食物鏈,蚱蜢處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),屬于初級(jí)消費(fèi)者。(2)鷹同時(shí)占第四、五兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),其他生物都只有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。(3)蛇和鷹的關(guān)系有捕食和競(jìng)爭(zhēng)兩種。(4)因蚱蜢所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)低于青蛙,故青蛙體內(nèi)的放射性出現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)落后于蚱蜢。鷹和蛇所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)高于蚱蜢和青蛙,因此放射性強(qiáng)度達(dá)到峰值時(shí)應(yīng)高于蚱蜢和青蛙。(5)蛇數(shù)量大量減少,但蚱蜢和蟋蟀的數(shù)量不變,故青蛙數(shù)量基本不變,但蛇減少后,由青蛙流向鷹的能量增加,因此鷹的數(shù)量增加。
答案　(1)4　初級(jí)　(2)鷹　四、五　(3)捕食和種間競(jìng)爭(zhēng)　(4)青蛙　高于　(5)增加　基本不變
(十八)　能量傳遞效率的計(jì)算
1.能量傳遞效率的計(jì)算公式。
2.能量傳遞效率的相關(guān)“最值”計(jì)算。
若題干中未做具體說明,則一般認(rèn)為能量傳遞的最低效率為10%,最高效率為20%。
(1)在食物鏈A→B→C→D中,則有
注:①食物鏈越短,最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量越多;②生物間的取食關(guān)系越簡(jiǎn)單,生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)過程中損耗的能量越少。
(2)在食物網(wǎng)中則有
3.能量傳遞效率有關(guān)的“定值”計(jì)算。
(1)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的,不能按“最值”法計(jì)算,而需按具體數(shù)值計(jì)算
例如:在食物鏈A→B→C→D中,能量傳遞效率分別為a%、b%、c%,若A的能量為M,則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
(2)如果是在食物網(wǎng)中,某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同時(shí)從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)多種生物獲得能量,且各途徑獲得的能量比例確定,則按照各單獨(dú)的食物鏈進(jìn)行計(jì)算后合并。
4.能量來源比例改變的計(jì)算。
在具體計(jì)算時(shí)務(wù)必先澄清分配比例,再確定求解中應(yīng)“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”,以如圖食物網(wǎng)為例:
(1)若已知“植物同化量(A)”,并告知其“傳向動(dòng)物與直接傳向人比例由1∶1調(diào)整為1∶2”,求解人最多增重變化(M),計(jì)算時(shí)宜“順推(用乘法)”。
調(diào)整前 A××20%+A××(20%)2=M1
調(diào)整后 A××20%+A××(20%)2=M2
(2)若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來源“素食、肉食由1∶1調(diào)整為2∶1”,求解最少需要植物量(A),計(jì)算時(shí)應(yīng)“逆推(用除法)”。
調(diào)整前 調(diào)整后
+=A1 +=A2
5.具有人工能量輸入的計(jì)算。
人為輸入到某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量是該營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化量的一部分,但卻不是從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入的能量。如求第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)至第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞效率時(shí),應(yīng)為第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)從第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量(不包括人工輸入到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)/第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量(包括人工輸入到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)×100%。
1.(2023·河北衡水調(diào)研)如圖若黃雀的全部同化量來自兩種動(dòng)物——食草昆蟲和螳螂,且它們各占一半,則當(dāng)綠色植物增加G千克時(shí),黃雀增加體重最多是多少千克 (　　)
A.G/125 B.G/100
C.G/75 D.G/50
解析　假設(shè)黃雀增加體重最多(能量傳遞效率為20%)為x,由題意可知,黃雀的全部同化量來自兩種動(dòng)物,食草昆蟲和螳螂各占一半,所以黃雀要吃食草昆蟲x÷2÷20%=2.5x,同理黃雀要吃螳螂也是2.5x,而螳螂增重2.5x需要消耗食草昆蟲2.5x÷20%=12.5x,加起來相當(dāng)于吃了食草昆蟲15x,又相當(dāng)于吃綠色植物15x÷20%=75x。已知綠色植物增加G千克,所以75x=G,x=G/75,C項(xiàng)正確。
答案　C
2. 某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng),若將丙的食物比例由甲∶乙=1∶1 調(diào)整為2∶1,能量傳遞效率按10%計(jì)算,該生態(tài)系統(tǒng)能承載丙的數(shù)量是原來的 (　　)
A.1.375倍 B.1.875倍
C.1.273倍 D.0.575倍
解析　由于生產(chǎn)者沒有改變,所以流向該生態(tài)系統(tǒng)的總能量沒有變化,設(shè)丙原來的能量為a,則需要甲提供的能量為1/2a÷10%÷10%+1/2a÷10%;改變食物比例后丙的能量設(shè)為b,則需要甲提供的能量為2/3b÷10%+1/3b÷10%÷10%,根據(jù)題意可得:1/2a÷10%÷10%+1/2a÷10%=2/3b÷10%+1/3b÷10%÷10%,得b/a=1.375。
答案　A
3. 如圖為一食物網(wǎng)。若要使丙體重增加x,已知其食用的動(dòng)物性食物(乙)所占比例為a,則至少需要的生產(chǎn)者(甲)的量為y,那么x與y的關(guān)系可表示為 (　　)
A.y=90ax+10x B.y=25ax+5x
C.y=20ax+5x D.y=10ax+10x
解析　由題干中的“至少”可知,應(yīng)該按最大傳遞效率20%計(jì)算,a表示動(dòng)物性食物(乙)所占比例,則1-a表示直接從生產(chǎn)者(甲)獲得食物所占比例,故有(1-a)x÷20%+ax÷20%÷20%=y,即y=20ax+5x。
答案　C
4.如圖為某人工魚塘的主要能量流動(dòng)圖解,其中a、b、c、d為相關(guān)魚的能量同化量。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.魚種甲和魚種乙間的能量傳遞效率為(b+d)/(a+c)×100%
B.魚種乙中不同個(gè)體在魚塘不同水層覓食不能體現(xiàn)群落的垂直結(jié)構(gòu)
C.群落中各種群間不存在地理隔離,因而能進(jìn)行基因交流
D.若除去魚種乙并增加投放飼料,則魚種甲的數(shù)量會(huì)呈現(xiàn)“J”形增長(zhǎng)
解析　據(jù)圖分析,魚種甲和魚種乙間的能量傳遞效率為b/(a+c)×100%,A項(xiàng)錯(cuò)誤;魚種乙中不同個(gè)體在魚塘不同水層覓食,屬于種群的空間特征,不能體現(xiàn)群落的垂直結(jié)構(gòu),B項(xiàng)正確;群落中各種群間不存在地理隔離,但存在生殖隔離,因而不能進(jìn)行基因交流,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若除去魚種乙并增加投放飼料,則魚種甲的食物非常充足,但是生存空間是有限的,因此魚種甲在魚塘中將呈現(xiàn)“S”形數(shù)量增長(zhǎng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　B
5.(不定項(xiàng))如圖所示為一個(gè)小型人工生態(tài)農(nóng)場(chǎng)的模式圖以及該小型人工生態(tài)農(nóng)場(chǎng)中農(nóng)作物和雞的部分能量值(單位:104 kJ)。請(qǐng)根據(jù)圖和表格分析,下列說法正確的是 (　　)
項(xiàng)目 凈同化量(同化量-呼吸消耗量) 呼吸 消耗量 流向 分解者 未利用
農(nóng)作物 110 75 21 58
雞 7 10 1 3
A.該生態(tài)系統(tǒng)中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為10%
B.該小型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生物成分及它們之間形成的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)
C.該小型生態(tài)系統(tǒng)通過食物網(wǎng)流向人的能量值為1.7×105 kJ
D.表中共6.1×105 kJ的未利用能量下一年將被分解者利用
解析　由表中信息可知:第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(農(nóng)作物)的同化量為(110+75)×104 kJ=1.85×106 kJ,第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量為(110-21-58)×104 kJ=3.1×105 kJ,因此該生態(tài)系統(tǒng)中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為[(3.1×105 kJ)÷(1.85×106 kJ)]×100%≈16.7%,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該小型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分(包括生物成分和非生物成分)、食物鏈和食物網(wǎng)(營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由表中信息可知:人從農(nóng)作物中獲取的能量為[(110-21-58)-(10+7)]×104 kJ =14×104 kJ,人從雞中獲取的能量是(7-1-3)×104 kJ=3×104 kJ,所以該小型生態(tài)系統(tǒng)通過食物網(wǎng)流向人的能量值為14×104 kJ+3×104 kJ =1.7×105 kJ,C項(xiàng)正確;表中未利用能量共有(58+3)×104 kJ= 6.1×105 kJ,這些未利用的能量下一年可以流向分解者,也可以流向下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)或用于自身呼吸作用的消耗,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　C
6.下圖所示的食物網(wǎng)中,若人的體重增加1 kg,最少需消耗水藻　　　　 kg,最多消耗水藻　　　　 kg。
解析　能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是10%~20%。求最少消耗水藻量時(shí),應(yīng)選最短的食物鏈,即水藻→小魚→人,傳遞效率按20%計(jì)算,設(shè)最少消耗水藻量為x,則x×20%×20%=1 kg,x=25 kg;求最多消耗水藻量時(shí),應(yīng)選最長(zhǎng)的食物鏈,即水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人,傳遞效率按10%計(jì)算,設(shè)最多消耗水藻量為y,則y×10%×10%×10%×10%×10%=1 kg,y=100 000 kg。
答案　25　100 000
7.如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為103 kJ/(m2·a)],請(qǐng)回答有關(guān)問題:
(1)圖中A代表的生理過程是　　　　。
(2)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是　　　　,第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是　　　　。
(3)流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是　　　　[kJ/(m2·a)]。
解析　(1)每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)(最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)除外)的能量去向包括流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、被分解者分解及呼吸作用中以熱能形式散失三個(gè)途徑。因此,圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。(2)肉食性動(dòng)物從植食性動(dòng)物獲得的且同化的能量=5.1+2.1+0.25+0.05-5=2.5×103 [kJ/(m2·a)],植食性動(dòng)物的同化量=2.5+4+9+0.5=16×103 [kJ/(m2·a)],因此第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率=2.5/16×100%=15.625%。生產(chǎn)者固定的總能量=96×103+14×103(流入植食性動(dòng)物的能量)=110×103[kJ/(m2·a)],故第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為14/110×100%=12.7%。(3)該生態(tài)系統(tǒng)中能量的來源有兩個(gè):生產(chǎn)者固定的能量和有機(jī)物輸入,故流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量為110×103+7×103=1.17×105[kJ/(m2·a)]。
答案　(1)呼吸作用　(2)15.625%　12.7%　(3)1.17×105
第4講　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞與穩(wěn)定性
課標(biāo)解讀 核心素養(yǎng)
1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)的規(guī)律 2.舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)規(guī)律,人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源 3.舉例說出生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和行為信息的傳遞對(duì)生命活動(dòng)的正常進(jìn)行、生物種群的繁衍和種間關(guān)系的調(diào)節(jié)起著重要作用 4.解釋生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定,并維持動(dòng)態(tài)平衡的能力 5.闡明生態(tài)系統(tǒng)在受到一定限度的外來干擾時(shí),能夠通過自我調(diào)節(jié)維持穩(wěn)定 生命觀念 分析生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞之間的聯(lián)系,建立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀念;通過分析生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,建立穩(wěn)態(tài)與平衡觀
科學(xué)思維 通過分析物質(zhì)循環(huán)模式圖、抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性與總穩(wěn)定性的關(guān)系曲線,培養(yǎng)運(yùn)用分析與綜合能力和建模能力
科學(xué)探究 通過“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸,觀察其穩(wěn)定性”的實(shí)驗(yàn),提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作及觀察、分析能力
社會(huì)責(zé)任 通過研究物質(zhì)循環(huán)的原理、信息傳遞在實(shí)踐中的應(yīng)用及提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施,形成保護(hù)生物與環(huán)境的責(zé)任感
考點(diǎn)一　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
1.碳循環(huán)。
(1)碳循環(huán)過程解讀。
提醒　分解者的分解作用不完全等同于分解者的呼吸作用。分解作用包括胞內(nèi)分解作用和胞外分解作用。
(2)碳的存在形式與循環(huán)形式。
(3)碳循環(huán)途徑。
(4)物質(zhì)循環(huán)。
提醒　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)雖具有全球性,但在森林生態(tài)系統(tǒng)中,甚至在池塘生態(tài)系統(tǒng)中也能完成物質(zhì)循環(huán)。
2.生物富集。
3.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。
正誤判斷
(1)碳可在森林群落和無機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行循環(huán)。 (√)
(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)指的是各種化合物在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間往復(fù)循環(huán)。 (×)
(3)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是兩個(gè)獨(dú)立的過程。 (×)
(4)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的渠道都是食物鏈和食物網(wǎng),所以物質(zhì)和能量都是循環(huán)往復(fù)的。 (×)
(5)只有在光照的條件下,生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)才是同時(shí)進(jìn)行的。 (×)
(6)一個(gè)完善的生態(tài)系統(tǒng)不需要從外界獲得任何物質(zhì)和能量補(bǔ)給,就能長(zhǎng)期維持其正常功能。 (×)
教材微點(diǎn)
1.(選擇性必修2 P63“與社會(huì)的聯(lián)系”)汽車尾氣是產(chǎn)生霧霾的重要原因之一,你認(rèn)為應(yīng)采取哪些治理措施
提示　改善燃油的品質(zhì);倡導(dǎo)綠色出行,減少尾氣排放;大量植樹造林等。
2.(選擇性必修2 P67“拓展應(yīng)用”)生物圈是(填“是”或“不是”)一個(gè)在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng),不是(填“是”或“不是”)一個(gè)在能量上自給自足的系統(tǒng),因?yàn)槲镔|(zhì)可以在生物圈內(nèi)循環(huán)利用,而能量不能循環(huán)利用,它必須由生物圈外的太陽(yáng)能源源不斷地輸入方可維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
長(zhǎng)句突破
(科學(xué)思維) 氮元素在生物群落與非生物環(huán)境間能(填“能”或“不能”)循環(huán)利用。為什么還需不斷向農(nóng)田中施加氮肥
提示　農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出,其中的氮元素并不能全部歸還土壤,所以需要施加氮肥。
“箭頭分析法”分析常見物質(zhì)循環(huán)模型。
(1)“三看法”快速判斷。
(2)模式圖常見形式分析。
圖1 圖2 圖3
　
①圖1中,A為生產(chǎn)者,B為大氣中CO2庫(kù),C為消費(fèi)者,D為分解者。
②圖2中,A為生產(chǎn)者,B為大氣中CO2庫(kù),C為初級(jí)消費(fèi)者,D為次級(jí)消費(fèi)者,E為分解者。
③圖3中,E為生產(chǎn)者,A為大氣中CO2庫(kù),B、D、F為消費(fèi)者,C為分解者。
角度一 圍繞碳循環(huán)和生物富集,考查理解能力
1.(2023·遼寧模擬)低碳生活代表著更健康、更自然、更安全,返璞歸真地去進(jìn)行人與自然的活動(dòng)。如今,這股風(fēng)潮逐漸在我國(guó)一些城市興起,潛移默化地改變著人們的生活。近期國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告中,制定了解決碳排放達(dá)峰的行動(dòng)方案,其中包括植樹造林、節(jié)能減排、利用新能源等形式。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間是以有機(jī)物的形式進(jìn)行循環(huán)的
B.植樹造林、節(jié)能減排可以從根本上解決碳排放的問題
C.人類生活中利用石油和利用新能源對(duì)維持碳平衡沒有太大區(qū)別
D.自養(yǎng)型生物的光合作用和化能合成作用可以降低大氣中的CO2的含量
解析　碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間是以CO2形式進(jìn)行循環(huán)的,A項(xiàng)錯(cuò)誤;減少化石燃料的燃燒可以從根本上解決碳排放的問題,B項(xiàng)錯(cuò)誤;石油燃燒會(huì)產(chǎn)生CO2,因此人類生活中利用石油不利于維持碳平衡,而利用新能源有利于維持碳平衡,C項(xiàng)錯(cuò)誤;自養(yǎng)型生物的光合作用和化能合成作用都能利用CO2,從而降低大氣中的CO2的含量,D項(xiàng)正確。
答案　D
2.(不定項(xiàng))關(guān)于有害物質(zhì)在生物體內(nèi)富集的說法正確的是 (　　)
A.一些重金屬及人工合成的有機(jī)化合物存在生物富集現(xiàn)象
B.有害物質(zhì)在生產(chǎn)者體內(nèi)濃度最低
C.食物鏈頂端動(dòng)物體內(nèi)有害物質(zhì)的濃度最低
D.生物富集現(xiàn)象具有全球性
解析　生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄一些重金屬及人工合成的有機(jī)化合物或難以降解的化合物,并在體內(nèi)富集,A項(xiàng)正確;有害物質(zhì)在生物體內(nèi)富集的含量會(huì)隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而逐漸升高,生產(chǎn)者位于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),有害物質(zhì)最少,B項(xiàng)正確;有害物質(zhì)會(huì)沿著食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集,最終積累在食物鏈頂端,故食物鏈頂端動(dòng)物體內(nèi)有害物質(zhì)濃度最高,C項(xiàng)錯(cuò)誤;有害物質(zhì)通過食物鏈在生產(chǎn)者和消費(fèi)者體內(nèi)不斷積累,組成生物體的C、H、O、N、P等元素在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行循環(huán),而且這種循環(huán)的特點(diǎn)是具有全球性,D項(xiàng)正確。
答案　ABD
3.(2021·廣東卷)為積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化,我國(guó)政府在2020年的聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布,中國(guó)于2030年前確保碳達(dá)峰(CO2排放量達(dá)到峰值),力爭(zhēng)在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和(CO2排放量與減少量相等)。這是中國(guó)向全世界的鄭重承諾,彰顯了大國(guó)責(zé)任。回答下列問題:
(1)在自然生態(tài)系統(tǒng)中,植物等從大氣中攝取碳的速率與生物的呼吸作用和分解作用釋放碳的速率大致相等,可以自我維持　　　　。自西方工業(yè)革命以來,大氣中CO2的濃度持續(xù)增加,引起全球氣候變暖,導(dǎo)致的生態(tài)后果主要是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者獲取碳元素的方式分別是　　　　　　　　　　　　　　　　,消費(fèi)者通過食物網(wǎng)(鏈)取食利用,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)全球變暖是當(dāng)今國(guó)際社會(huì)共同面臨的重大問題,從全球碳循環(huán)的主要途徑來看,減少　　　　　　和增加　　　　　是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要舉措。
解析　(1)由題意可知,碳中和是指CO2排放量與減少量相等。植物等從大氣中攝取碳的過程會(huì)使CO2減少,生物釋放碳的過程會(huì)使CO2增加,自然生態(tài)系統(tǒng)中CO2的減少速率與增加速率大致相等,可以自我維持碳平衡。自從西方工業(yè)革命以來,大氣中CO2的濃度持續(xù)增加,從而引起全球氣候變暖,導(dǎo)致的生態(tài)后果主要是冰川融化、海平面上升。(2)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物攝取碳的方式分別是生產(chǎn)者通過光合作用或化能合成作用固定CO2,消費(fèi)者通過食物網(wǎng)(鏈)取食利用,分解者通過分解作用分解植物的殘枝敗葉、動(dòng)物的遺體殘骸和排遺物中的含碳有機(jī)物。(3)從全球碳循環(huán)的主要途徑來看,通過減少化石燃料燃燒、開發(fā)新能源等減少CO2的排放量,和通過植樹造林等增加CO2的吸收量,是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要舉措。
答案　(1)碳平衡　極地冰雪和高山冰川融化、海平面上升　(2)生產(chǎn)者通過光合作用或化能合成作用將CO2固定為含碳有機(jī)物　分解者通過分解動(dòng)植物遺體和動(dòng)物排遺物等獲取碳元素　(3)碳釋放　碳儲(chǔ)存
角度二 圍繞物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),考查綜合運(yùn)用能力
4.(2023·江蘇宿遷模擬)“落紅不是無情物,化作春泥更護(hù)花”體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的原理。根據(jù)這一原理, 下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.物質(zhì)循環(huán)中的“物質(zhì)”指的是組成生物體的各種元素
B.物質(zhì)循環(huán)中的“循環(huán)”指的是在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)
C.物質(zhì)是能量的載體,物質(zhì)循環(huán)也可以促進(jìn)能量循環(huán)利用
D.生態(tài)農(nóng)業(yè)可以加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
解析　物質(zhì)循環(huán)中的“物質(zhì)”指的是組成細(xì)胞的各種元素,A項(xiàng)正確;物質(zhì)循環(huán)中的“循環(huán)”指的是在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間,B項(xiàng)正確;生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是單向的,不能循環(huán)利用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)農(nóng)業(yè)中利用人的調(diào)控作用,可以加快物質(zhì)循環(huán),D項(xiàng)正確。
答案　C
5.如圖是某自然生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的部分圖解,其中a、b、c、d構(gòu)成生物群落,①~⑧表示相關(guān)過程。請(qǐng)回答下列問題:
(1)碳在非生物環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)主要是以　　　　的形式進(jìn)行的。圖示缺少兩個(gè)重要過程,請(qǐng)用虛線箭頭在圖中表示出來。
(2)圖示初級(jí)消費(fèi)者糞便中的能量屬于　　　　(填字母)同化量的一部分。b同化的能量最終的去向有　　　　　　　　　　　　　　　　　。若圖中b的同化量增加1 kJ,則生產(chǎn)者的同化量至少需要增加　　　　 kJ。
(3)過度的人工碳排放,會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的　　　　　　　　　　　,導(dǎo)致氣溫升高從而形成溫室效應(yīng)。為了避免溫室效應(yīng)的形成,可以采取的措施有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(寫出兩點(diǎn))。
解析　(1)碳在非生物環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的;碳在生物群落內(nèi)部是以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行傳遞的。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)特點(diǎn)可知,d為生產(chǎn)者,a為初級(jí)消費(fèi)者,b為次級(jí)消費(fèi)者,c為分解者。圖中缺少a指向c的箭頭和非生物環(huán)境指向d的箭頭。(2)初級(jí)消費(fèi)者(a)糞便中的能量屬于生產(chǎn)者(d)同化量的一部分。b為最高營(yíng)養(yǎng)級(jí),其同化的能量最終的去向有通過自身的呼吸作用散失和被分解者利用。若b的同化量增加1 kJ,則生產(chǎn)者至少需要增加的同化量為1÷20%÷20%=25(kJ)。(3)當(dāng)碳過度排放到環(huán)境中時(shí),會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡,從而導(dǎo)致大氣中的CO2增多,形成溫室效應(yīng)。為了避免溫室效應(yīng)的形成,采取的措施可以從碳的來源和去路兩個(gè)方面進(jìn)行分析。
答案　(1)CO2　如圖所示
(2)d　通過自身的呼吸作用散失和被分解者利用　25
(3)碳平衡(或碳循環(huán)的平衡)　盡量減少使用化石燃料;擴(kuò)大綠化面積;增加綠色植物對(duì)CO2的吸收等(合理即可)
考點(diǎn)二　生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞
1.信息的概念:在日常生活中,人們通常將可以傳播的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)與信號(hào)等稱作信息。
2.信息的種類、特點(diǎn)、來源及實(shí)例(連線)。
答案　①—b—Ⅲ—C　②—c—Ⅰ—A　③—a—Ⅱ—B
提醒　物理信息既可以來源于環(huán)境,如光、電、波等;也可以來源于生物,如花的顏色、鳥的鳴叫。
3.信息傳遞過程。
4.信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。
提醒　生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞不包括細(xì)胞之間的信息傳遞,而是指種群內(nèi)部個(gè)體之間、種群之間以及生物與非生物環(huán)境之間的傳遞。
5.信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
(1)提高農(nóng)畜產(chǎn)品的產(chǎn)量。如利用模擬的動(dòng)物信息吸引大量的傳粉動(dòng)物,就可以提高果樹的傳粉效率和結(jié)實(shí)率。
(2)對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制。如利用昆蟲信息素誘捕或警示有害動(dòng)物,降低害蟲的種群密度。
提醒　控制動(dòng)物危害的技術(shù)方法比較。
正誤判斷
(1)心猿意馬、飛蛾撲火、花香引蝶都屬于生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞。 (×)
(2)信息只能沿食物鏈從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞。 (×)
(3)蝙蝠依賴超聲波進(jìn)行定位、取食和飛行,這說明生物體正常的生命活動(dòng)離不開信息傳遞。 (√)
(4)信息傳遞可來源于無機(jī)環(huán)境或生物,傳遞方向均為雙向。 (×)
(5)通過生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞,可以防治有害動(dòng)物,也可以提高一些農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量。 (√)
角度一 結(jié)合信息的種類、信息傳遞的功能及應(yīng)用,考查分析判斷能力
1.某同學(xué)將一面鏡子豎立在一棵樹旁,該樹上的一只小鳥飛到鏡前,對(duì)著鏡子中的“小鳥”憤怒地啄擊撲打。下列關(guān)于該事件中信息傳遞的敘述,錯(cuò)誤的是 (　　)
A.小鳥啄擊撲打的動(dòng)作本身是一種行為信息
B.小鳥的眼睛能夠感受鏡子發(fā)出的物理信息
C.小鳥把鏡子傳遞的信息當(dāng)作來自入侵者的信息
D.激怒小鳥的信息是直接來自非生物的化學(xué)信息
解析　小鳥對(duì)著鏡子中的“小鳥”憤怒地啄擊撲打是動(dòng)物的特殊行為,能夠?qū)τ谕N或異種生物傳遞某種信息,屬于行為信息,激怒小鳥的信息是直接來自鏡子中的“小鳥”的物理信息,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
2.(不定項(xiàng))蚜蟲的糞便是含有糖分的黏液,稱為“蜜露”。螞蟻非常喜歡吃“蜜露”,常用觸角拍打蚜蟲背部,通過拍打產(chǎn)生的振動(dòng)頻率促使蚜蟲分泌“蜜露”。蚜蟲受到其天敵瓢蟲襲擊時(shí),會(huì)從尾部發(fā)出報(bào)警信息素,將危險(xiǎn)信息通知其他蚜蟲,同時(shí)螞蟻接收到報(bào)警信息素就會(huì)趕來驅(qū)除蚜蟲天敵。下列相關(guān)敘述正確的是 (　　)
A.螞蟻拍打蚜蟲背部產(chǎn)生的振動(dòng)頻率屬于物理信息
B.螞蟻吃“蜜露”,使蚜蟲同化量的一部分傳遞到螞蟻
C.化學(xué)信息可以在同種或異種生物間傳遞
D.信息能調(diào)節(jié)種間關(guān)系,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定
解析　物理信息可來源于非生物環(huán)境和生物,螞蟻拍打蚜蟲背部產(chǎn)生的振動(dòng)頻率對(duì)于蚜蟲來說是物理信息,A項(xiàng)正確;“蜜露”是蚜蟲的糞便,而糞便不屬于蚜蟲的同化量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;據(jù)題干信息可知,報(bào)警信息素屬于化學(xué)信息,該信息可以在蚜蟲間傳遞,也可以在蚜蟲與螞蟻間傳遞,所以化學(xué)信息可以在同種或異種生物間傳遞,C項(xiàng)正確;蚜蟲受到其天敵瓢蟲襲擊時(shí),會(huì)從尾部發(fā)出報(bào)警信息素,將危險(xiǎn)信息通知其他蚜蟲,同時(shí)螞蟻接收到報(bào)警信息素就會(huì)趕來驅(qū)除蚜蟲天敵。可見螞蟻和蚜蟲可以通過信息傳遞調(diào)節(jié)種間關(guān)系,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,D項(xiàng)正確。
答案　ACD
巧判生態(tài)系統(tǒng)信息的類型
(1)涉及聲音、顏色、植物形狀、磁場(chǎng)、溫度、濕度等信號(hào),通過動(dòng)物感覺器官皮膚、耳朵、眼或植物光敏色素、葉、芽等感知上述信息,則判斷為物理信息。
(2)若涉及化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)性(如性外激素等)這一特點(diǎn),則判斷為化學(xué)信息。
(3)凡涉及“肢體語(yǔ)言”者均屬于行為信息。
(4)在影響視線的環(huán)境中(如深山密林),生物間多依靠“聲音”這種物理形式傳遞信息。
(5)在嘈雜的環(huán)境中(如瀑布旁),生物多以“肢體語(yǔ)言”這種行為進(jìn)行信息交流。
角度二 圍繞信息傳遞在生產(chǎn)中的應(yīng)用,考查社會(huì)責(zé)任
3.(2023·邯鄲模擬)古書早有“旱極而蝗”的記載。干旱裸露的荒地是蝗蟲的最佳產(chǎn)卵場(chǎng)所,陰濕多雨的環(huán)境易使蝗蟲間流行疾病,雨雪還能直接殺滅蝗蟲卵。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所揭示了蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘:飛蝗群聚信息素4VA(4 乙烯基苯甲醚),正是它導(dǎo)致了蝗蟲聚群成災(zāi)。下列敘述不正確的是 (　　)
A.較高濃度的“群聚信息素”可代替農(nóng)藥來殺死蝗蟲,減少環(huán)境污染
B.可利用人工合成的“群聚信息素”監(jiān)測(cè)田間蝗蟲的種群數(shù)量動(dòng)態(tài)
C.人工降雨可降低蝗災(zāi)區(qū)蝗蟲的環(huán)境容納量
D.可根據(jù)4VA的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拮抗劑,阻止蝗蟲的聚集
解析　“群聚信息素”可以讓蝗蟲聚集,但是不能殺死蝗蟲,A項(xiàng)錯(cuò)誤;可利用人工合成的“群聚信息素”監(jiān)測(cè)田間蝗蟲的種群數(shù)量動(dòng)態(tài),B項(xiàng)正確;人工降雨可降低蝗災(zāi)區(qū)蝗蟲的環(huán)境容納量,C項(xiàng)正確;可根據(jù)4VA的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拮抗劑,阻止蝗蟲的聚集,D項(xiàng)正確。
答案　A
4.(2023·濟(jì)寧模擬)榕樹通過分泌化學(xué)物質(zhì)吸引榕小蜂進(jìn)入隱頭花序內(nèi)部完成傳粉,同時(shí)榕樹的隱頭花序?yàn)殚判》洚a(chǎn)卵提供場(chǎng)所,為幼蟲發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng);蚜蟲能利用刺吸口器吸食榕樹的汁液,每隔1~2分鐘,就會(huì)翹起腹部分泌蜜露,吸引螞蟻舔食,螞蟻能為蚜蟲驅(qū)趕天敵。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.榕樹向榕小蜂傳遞化學(xué)信息,利于促進(jìn)個(gè)體的繁殖
B.蚜蟲通過寄生危害榕樹,蚜蟲和榕樹之間協(xié)同進(jìn)化
C.信息傳遞能夠調(diào)節(jié)種間關(guān)系,復(fù)雜的種間關(guān)系有利于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定
D.依據(jù)能量傳遞規(guī)律,蚜蟲可獲得榕樹同化能量的10%~20%
解析　榕樹通過分泌化學(xué)物質(zhì)吸引小體積的榕小蜂進(jìn)入隱頭花序內(nèi)部完成傳粉,即榕樹向榕小蜂傳遞化學(xué)信息,利于促進(jìn)個(gè)體的繁殖,A項(xiàng)正確。蚜蟲寄居在榕樹的體表,從榕樹組織中吸取汁液獲取養(yǎng)料,這屬于寄生;蚜蟲與榕樹之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展,表現(xiàn)為協(xié)同進(jìn)化,B項(xiàng)正確。蚜蟲吸食榕樹的汁液,分泌蜜露吸引螞蟻舔食,螞蟻能為蚜蟲驅(qū)趕天敵,說明信息傳遞能夠調(diào)節(jié)種間關(guān)系,復(fù)雜的種間關(guān)系有利于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,C項(xiàng)正確。蚜蟲和榕樹之間的種間關(guān)系為寄生,能量傳遞發(fā)生在由捕食關(guān)系構(gòu)成的營(yíng)養(yǎng)級(jí)中,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
考點(diǎn)三　生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
1.生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(1)生態(tài)平衡。
(2)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。
(1)概念。
①抵抗力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀(不受損害)的能力。
②恢復(fù)力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。
(2)抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的比較。
(3)聯(lián)系:二者一般呈負(fù)相關(guān),如下圖所示,a為抵抗力穩(wěn)定性,b為恢復(fù)力穩(wěn)定性。
提醒　凍原、沙漠等生態(tài)系統(tǒng)兩種穩(wěn)定性都比較低。
(4)影響因素。
3.提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(1)控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度,在不超過生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi),合理適度地利用生態(tài)系統(tǒng)。
(2)對(duì)人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量投入,保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。
4.設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸。
設(shè)計(jì)要求 相關(guān)分析
生態(tài)缸必須是封閉的 防止外界生物或非生物因素的干擾
生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力,種類齊全(具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者) 使生態(tài)缸中的生態(tài)系統(tǒng)能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定
生態(tài)缸的材料必須透明 為光合作用提供光能,保持生態(tài)缸內(nèi)溫度,便于觀察
生態(tài)缸宜小不宜大,缸中的水量應(yīng)適宜,要留出一定的空間 便于操作,且使缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣
生態(tài)缸的采光應(yīng)用較強(qiáng)的散射光 防止水溫過高導(dǎo)致水生植物死亡
選擇的動(dòng)物不宜過多,個(gè)體不宜太大 減少對(duì)氧氣的消耗,防止氧氣的產(chǎn)生量小于消耗量
正誤判斷
(1)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于固定的穩(wěn)定狀態(tài),就是生態(tài)平衡。 (×)
(2)生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變,而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。 (√)
(3)自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng),其恢復(fù)力穩(wěn)定性也就越高。 (×)
(4)生態(tài)系統(tǒng)中的組成成分越多,食物網(wǎng)越復(fù)雜,生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性就越強(qiáng)。 (×)
(5)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性很低,則恢復(fù)力穩(wěn)定性就一定很高。 (×)
(6)河流輕度污染后的凈化恢復(fù)及火災(zāi)后草原的恢復(fù)均屬于恢復(fù)力穩(wěn)定性。 (×)
1.抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性的關(guān)系。
(1)圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。
(2)y的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)弱的指標(biāo),y越大說明抵抗力穩(wěn)定性越弱;反之,抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)。例如,熱帶雨林與草原生態(tài)系統(tǒng)相比,受到相同干擾,草原生態(tài)系統(tǒng)的y值要大于熱帶雨林的y值。
(3)x可以表示恢復(fù)到原狀所需的時(shí)間,x越大,表示恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱;反之,恢復(fù)力穩(wěn)定性越強(qiáng)。
(4)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積,可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo),這一面積越大,說明這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。
2.生態(tài)系統(tǒng)反饋調(diào)節(jié)的種類。
種類 正反饋調(diào)節(jié) 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié) 方式 加速最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化 抑制或減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化
結(jié) 果 常使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài) 有利于生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)穩(wěn)定
實(shí)例 分析 已污染的湖泊污染加劇 草原上植食性動(dòng)物與植物的平衡
角度一 結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,考查科學(xué)思維能力
1.(2023·湖北模擬)下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的敘述正確的是 (　　)
A.負(fù)反饋調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)
B.生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的高低可通過種群內(nèi)個(gè)體數(shù)目的多少來體現(xiàn)
C.同等強(qiáng)度干擾下,草原生態(tài)系統(tǒng)比沙漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)速度慢
D.“野火燒不盡,春風(fēng)吹又生”,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性
解析　負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ),A項(xiàng)正確;生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的高低可通過生物種類的多少來體現(xiàn),B項(xiàng)錯(cuò)誤;因草原的環(huán)境條件較沙漠環(huán)境優(yōu)越,所以,草原生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性比沙漠強(qiáng),故同等強(qiáng)度干擾下,草原生態(tài)系統(tǒng)比沙漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)速度快,C項(xiàng)錯(cuò)誤;“野火燒不盡,春風(fēng)吹又生”,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　A
2.(不定項(xiàng)) 兩個(gè)不同的生態(tài)系統(tǒng)在同時(shí)受到同等強(qiáng)度的干擾(a)后,其結(jié)構(gòu)和功能的曲線變化情況如圖所示,由圖不能得出的結(jié)論是 (　　)
A.同等強(qiáng)度的干擾下,乙生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比甲低
B.同等強(qiáng)度的干擾下,若乙生態(tài)系統(tǒng)干擾提前,則B點(diǎn)左移
C.若甲生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度增大,則C點(diǎn)右移
D.乙生態(tài)系統(tǒng)B點(diǎn)后一定有新的物種產(chǎn)生
解析　從圖中可看出,甲、乙兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后,與乙相比,甲生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)原狀所需要的時(shí)間長(zhǎng),波動(dòng)范圍大,說明甲的抵抗力穩(wěn)定性低,乙的抵抗力穩(wěn)定性高;若乙生態(tài)系統(tǒng)干擾提前,其結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)至正常運(yùn)行范圍的時(shí)間也會(huì)提前,即B點(diǎn)左移;若甲的干擾強(qiáng)度增大,則恢復(fù)原狀所需要的時(shí)間延長(zhǎng),C點(diǎn)右移;乙生態(tài)系統(tǒng)在恢復(fù)原狀后不一定有新物種產(chǎn)生。
答案　AD
角度二 圍繞生態(tài)缸的制作和分析,考查實(shí)驗(yàn)探究能力
3.(2023·洛陽(yáng)期末)設(shè)計(jì)制作封閉型生態(tài)缸應(yīng)該遵循一定的原理和要求,下列原理或要求中合理的是 (　　)
A.應(yīng)該將生態(tài)缸放在陽(yáng)光能夠直接照射的地方,以保證獲得足夠的能量
B.應(yīng)該經(jīng)常向生態(tài)缸中通氣,從而保證缸中生物的呼吸
C.生態(tài)缸中投放的生物必須有很強(qiáng)的生命力,投放的動(dòng)物數(shù)量要多一些
D.生態(tài)缸的各種生物之間以及生物與非生物環(huán)境之間,必須能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)
解析　應(yīng)該將生態(tài)缸放在散射光下,而不能放在陽(yáng)光能夠直接照射的地方,A項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)缸應(yīng)該是密閉的,不能通氣,B項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)缸中投放的生物的數(shù)量和比例要適中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)缸的各種生物之間以及生物與非生物環(huán)境之間,必須能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),D項(xiàng)正確。
答案　D
4.甲、乙、丙、丁4個(gè)透明的生態(tài)瓶,各瓶?jī)?nèi)的組成和條件見表。經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)和觀測(cè)后,發(fā)現(xiàn)甲瓶是最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
生態(tài)系統(tǒng)組成 光 水草 藻類 浮游動(dòng)物 小魚 泥沙
生態(tài)瓶 編號(hào) 甲 + + + + - +
乙 - + + + - +
丙 + + + + - -
丁 + + + + + +
注:“+”表示有;“-”表示無。
A.生態(tài)瓶必須是密閉的,放在直射光下,生物成分的數(shù)量要搭配合理
B.乙瓶中缺乏光照,生態(tài)瓶不穩(wěn)定說明了生態(tài)系統(tǒng)需要穩(wěn)定的能量輸入
C.丙瓶中沒有泥沙,分解者太少,不利于物質(zhì)循環(huán)的順利進(jìn)行
D.丁瓶中雖然物種更加豐富,但可能因?yàn)檠鯕夂可俣蝗缂灼糠€(wěn)定
解析　生態(tài)瓶必須是密閉的,但不能讓陽(yáng)光直射,因?yàn)楣庹者^強(qiáng),生態(tài)瓶?jī)?nèi)溫度太高,會(huì)使生物失去活性,A項(xiàng)錯(cuò)誤;缺乏光照的情況下無法進(jìn)行光合作用,生產(chǎn)者不能生長(zhǎng),生態(tài)瓶不穩(wěn)定,說明了生態(tài)系統(tǒng)需要穩(wěn)定的能量輸入,B項(xiàng)正確;由于丙瓶中沒有泥沙,分解者數(shù)量太少或沒有分解者的分解作用,所以不利于物質(zhì)循環(huán)的順利進(jìn)行,C項(xiàng)正確;丁瓶與甲瓶相比,氧氣含量減少,因?yàn)橄M(fèi)者(小魚等)較多,呼吸要消耗較多的氧氣,D項(xiàng)正確。
答案　A
1.真題重組　判斷正誤
(1)黑光燈傳遞給趨光性昆蟲的信息屬于化學(xué)信息。(2018·全國(guó)卷Ⅲ,6B) (×)
(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)有其自身的運(yùn)行規(guī)律。(全國(guó)卷Ⅰ,5A) (√)
(3)若人與自然和諧統(tǒng)一,生產(chǎn)者固定的能量即可反復(fù)利用。(全國(guó)卷Ⅰ,5B) (×)
(4)碳可在森林群落和無機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行循環(huán)。(海南卷,24A) (√)
(5)生態(tài)系統(tǒng)維持相對(duì)穩(wěn)定離不開信息傳遞。(全國(guó)卷Ⅱ,4C) (√)
2.(2022·浙江6月選考)生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的主要途徑。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.調(diào)查生物群落內(nèi)各物種之間的取食與被取食關(guān)系,可構(gòu)建食物鏈
B.整合調(diào)查所得的全部食物鏈,可構(gòu)建營(yíng)養(yǎng)關(guān)系更為復(fù)雜的食物網(wǎng)
C.歸類各食物鏈中處于相同環(huán)節(jié)的所有物種,可構(gòu)建相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)
D.測(cè)算主要食物鏈各環(huán)節(jié)的能量值,可構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔
解析　生物群落中各物種間通過捕食關(guān)系建立食物鏈,A項(xiàng)正確;錯(cuò)綜復(fù)雜的食物鏈構(gòu)成食物網(wǎng),B項(xiàng)正確;營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指物種在食物鏈中的位置,C項(xiàng)正確;測(cè)算全部食物鏈各環(huán)節(jié)的能量值,可構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
3.(2022·湖南卷)稻—蟹共作是以水稻為主體、適量放養(yǎng)蟹的生態(tài)種養(yǎng)模式,常使用燈光誘蟲殺蟲。水稻為蟹提供遮蔽場(chǎng)所和氧氣,蟹能攝食害蟲、蟲卵和雜草,其糞便可作為水稻的肥料。下列敘述正確的是 (　　)
A.該種養(yǎng)模式提高了營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率
B.采用燈光誘蟲殺蟲利用了物理信息的傳遞
C.硬殼蟹(非蛻殼)攝食軟殼蟹(蛻殼)為捕食關(guān)系
D.該種養(yǎng)模式可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的循環(huán)利用
解析　能量傳遞效率是指相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間同化量的比值,該模式提高了能量的利用率,但不能提高能量的傳遞效率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)系統(tǒng)的物理信息有光、聲、溫度、濕度、磁力等,采用燈光誘蟲殺蟲利用了光,是物理信息的傳遞,B項(xiàng)正確;捕食關(guān)系是指群落中兩個(gè)物種之間的關(guān)系,硬殼蟹(非蛻殼)和軟殼蟹(蛻殼)屬于同一物種,兩者之間的攝食關(guān)系不屬于捕食,C項(xiàng)錯(cuò)誤;生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞是單向的,不能循環(huán)利用,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　B
4.(2022·山東卷)某地長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行稻田養(yǎng)鴨模式,運(yùn)行過程中不投放鴨飼料,鴨取食水稻老黃葉、害蟲和雜草等,鴨糞可作為有機(jī)肥料還田。該稻田的水稻產(chǎn)量顯著高于普通稻田,且養(yǎng)鴨還會(huì)產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)效益。若該稻田與普通稻田的秸稈均還田且其他影響因素相同,下列說法正確的是 (　　)
A.與普通稻田相比,該稻田需要施加更多的肥料
B.與普通稻田相比,該稻田需要使用更多的農(nóng)藥
C.該稻田與普通稻田的群落空間結(jié)構(gòu)完全相同
D.該稻田比普通稻田的能量的利用率低
解析　該稻田生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,其水稻產(chǎn)量還顯著高于普通稻田,而運(yùn)行過程中不投放鴨飼料,因此與普通稻田相比,該稻田需要施加更多的肥料,A項(xiàng)正確;鴨取食害蟲和雜草等,可以減少農(nóng)藥的使用,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該稻田增加了鴨子使得群落的物種組成不同,因此該稻田與普通稻田的群落空間結(jié)構(gòu)不完全相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該稻田的水稻產(chǎn)量顯著高于普通稻田,且養(yǎng)鴨還會(huì)產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)效益,與普通稻田相比,該稻田的能量利用率高,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　A
5.(2021·河北卷)為探究全球氣候變暖對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,研究者將20個(gè)人工淡水池塘均分成兩組,對(duì)照組保持環(huán)境溫度,實(shí)驗(yàn)組始終比對(duì)照組高4 ℃(利用溫控裝置),并從附近淡水棲息地搜集水生生物投入池塘。連續(xù)多年觀測(cè)發(fā)現(xiàn),池塘逐漸形成主要由浮游植物和浮游動(dòng)物組成的群落。第15年時(shí),池塘中浮游植物和浮游動(dòng)物生物量(單位體積水體中生物體的質(zhì)量)的檢測(cè)結(jié)果如圖。
回答下列問題:
(1)池塘生物群落區(qū)別于湖泊生物群落的重要特征為　　　　,池塘生物群落從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程中發(fā)生了　　　　演替。
(2)某種水生生物被投入池塘后,其種群數(shù)量將呈　　　　形增長(zhǎng),若該生物種群密度在較長(zhǎng)時(shí)期保持相對(duì)穩(wěn)定,表明其種群數(shù)量已達(dá)到了　　　　。
(3)從能量流動(dòng)角度分析,升溫導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)總生物量降低的原因可能是　　　　　　　　　　。
(4)碳在池塘生物群落中主要以　　　　　的形式傳遞,碳循環(huán)具有全球性的主要原因是　　　　　　　　　。
解析　(1)物種組成是池塘生物群落區(qū)別于湖泊生物群落的重要特征。由于池塘生物群落原有土壤條件基本保留,甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體,因此池塘生物群落從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程中發(fā)生了次生演替。(2)由于環(huán)境等因素的限制,被投入池塘中的某種水生生物經(jīng)過一定時(shí)間的增長(zhǎng)后,數(shù)量趨于穩(wěn)定,呈現(xiàn)S形增長(zhǎng)。在池塘環(huán)境下,該水生生物的種群密度在較長(zhǎng)時(shí)間保持相對(duì)穩(wěn)定,表明該生物種群數(shù)量已達(dá)到環(huán)境容納量,即K值。(3)根據(jù)題圖可知,溫度升高,生物自身呼吸消耗增加,分解者分解作用加快,導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)總生物量降低。(4)碳在生物群落中主要以有機(jī)物的形式傳遞。碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的,而大氣中的CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng),因此,碳循環(huán)具有全球性。
答案　(1)物種組成　次生　(2)S　K值　(3)生物自身呼吸消耗增加,分解者分解作用加快　(4)含碳有機(jī)物　碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的,而大氣中的CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)
第5講　人與環(huán)境
課標(biāo)解讀 核心素養(yǎng)
1.理解人口增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的影響 2.說明全球性的環(huán)境問題 3.關(guān)注生物多樣性保護(hù)的意義和措施 4.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理 5.準(zhǔn)確分析具體生態(tài)工程的實(shí)例 生命觀念 通過分析人口增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及生物多樣性的價(jià)值和保護(hù),建立生物與環(huán)境相統(tǒng)一的觀點(diǎn)
理性思維 通過分析生物多樣性形成的原因,培養(yǎng)運(yùn)用邏輯思維分析問題的能力
科學(xué)探究 調(diào)查當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)情況,搜集保護(hù)生物多樣性的實(shí)例,提出保護(hù)環(huán)境的合理建議或計(jì)劃
社會(huì)責(zé)任 通過生態(tài)工程原理的學(xué)習(xí)和生態(tài)工程實(shí)例的分析,理解生態(tài)工程的目的和意義,并應(yīng)用相關(guān)原理指導(dǎo)生產(chǎn)、生活
考點(diǎn)一　人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響
1.人口增長(zhǎng)與生態(tài)足跡。
(1)生態(tài)足跡。
(2)人口增長(zhǎng)與環(huán)境的關(guān)系:人口的持續(xù)增長(zhǎng),給生態(tài)環(huán)境帶來越來越大的壓力。
提醒　目前我國(guó)已進(jìn)入低生育水平國(guó)家行列,出現(xiàn)嚴(yán)重老齡化現(xiàn)象,經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到制約。國(guó)家已放開三孩政策,鼓勵(lì)優(yōu)生優(yōu)育,并給予一定的政策支持。
2.全球性生態(tài)環(huán)境問題及其原因(連線)。
答案　①—b　②—d　③—a　④—e　⑤—c　⑥—f
提醒　①生態(tài)環(huán)境問題具有全球性。
②對(duì)生物圈的穩(wěn)態(tài)造成威脅,同時(shí)也影響了人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。
3.水體富營(yíng)養(yǎng)化分析。
(1)水體富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生的原因,如圖所示:
(2)引發(fā)的后果:產(chǎn)生“水華”(發(fā)生在池塘和湖泊中)和“赤潮”(發(fā)生在海洋中)。
正誤判斷
(1)將人類為了維持自身生存需要的物質(zhì)等,換算為相應(yīng)的自然土地和水域面積,就是生態(tài)足跡。 (√)
(2)與步行相比,開車產(chǎn)生的生態(tài)足跡增加的部分只是吸收汽車尾氣所需要的林地面積。 (×)
(3)導(dǎo)致二氧化碳濃度升高的主要原因是人類對(duì)化石燃料的使用、水泥的生產(chǎn)以及土地利用的變化等。 (√)
(4)生態(tài)環(huán)境問題具有全球性,需要全人類的合作與關(guān)注。全球性環(huán)境問題對(duì)生物圈的穩(wěn)態(tài)造成了威脅,同時(shí)也影響了人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。 (√)
(5)溫室效應(yīng)會(huì)造成到達(dá)地面的紫外線增強(qiáng),進(jìn)而對(duì)人類和許多生物的生存產(chǎn)生威脅。 (×)
(6)環(huán)境污染最為常見的是大氣污染、水體污染和土壤污染,大氣污染會(huì)導(dǎo)致霧霾、酸雨頻發(fā)。 (√)
(7)綠色出行會(huì)降低生態(tài)足跡的數(shù)值。 (√)
教材微點(diǎn)
1.(選擇性必修2 P83“旁欄思考”)食用牛肉比食用蔬菜產(chǎn)生的生態(tài)足跡大的原因是牛處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí),蔬菜處于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),而能量在流動(dòng)過程中是逐級(jí)遞減的,所以食用牛肉消耗的資源多;養(yǎng)牛與種植蔬菜相比,前者釋放的CO2多,所需要的森林、草地面積也就越大。
2.(選擇性必修2 P87“思考·討論”)全球性生態(tài)環(huán)境問題產(chǎn)生的根本原因是什么
提示　人類活動(dòng)超出了環(huán)境的承受能力。
長(zhǎng)句突破
(社會(huì)責(zé)任)為什么說“綠水青山就是金山銀山”
提示　綠水青山就是良好的生態(tài)環(huán)境,保持良好的生態(tài)環(huán)境,協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展,才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
角度一 圍繞人口增長(zhǎng)與生態(tài)足跡,考查生命觀念
1.(2023·廣東東莞調(diào)研)下列有關(guān)生態(tài)足跡的敘述,正確的是 (　　)
A.生態(tài)足跡是指維持全人類生存所需的生產(chǎn)資源的土地和水域面積
B.多食牛肉、少吃野菜,有利于減少生態(tài)足跡中草地面積的占用
C.生態(tài)足跡值越大,對(duì)生態(tài)和環(huán)境的影響越大
D.經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的人均生態(tài)足跡值遠(yuǎn)小于不發(fā)達(dá)國(guó)家的人均生態(tài)足跡值
解析　生態(tài)足跡除包括維持全人類生存所需的生產(chǎn)資源的土地和水域面積外,還包括吸納廢物的土地和水域面積,A項(xiàng)錯(cuò)誤;與食用野菜相比,食用牛肉會(huì)增大生態(tài)足跡值,B項(xiàng)錯(cuò)誤;經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的國(guó)家,人們的消費(fèi)水平越高,如開車出行增加了對(duì)道路、停車場(chǎng)的直接占用面積,同時(shí)增加了吸收尾氣所需要的林地面積等,由此推測(cè)其人均生態(tài)足跡值應(yīng)高于不發(fā)達(dá)國(guó)家的人均生態(tài)足跡值,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　C
2.(不定項(xiàng))下圖是反映人與環(huán)境關(guān)系的三種模式圖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.環(huán)境容納量是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人口的承載能力
B.環(huán)境容納量不會(huì)隨著生產(chǎn)的發(fā)展而變化
C.人類可以局部地改造環(huán)境,從而使人口數(shù)量超越環(huán)境容納量
D.生物圈的穩(wěn)態(tài)是人類生存的前提和人類改造自然的基礎(chǔ)
解析　由圖可知,環(huán)境容納量是指生態(tài)系統(tǒng)在平衡、協(xié)調(diào)發(fā)展的情況下所能供養(yǎng)的最大人口數(shù),即生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人口的承載能力,A項(xiàng)正確;環(huán)境容納量會(huì)隨著生產(chǎn)的發(fā)展而變化,例如隨著生產(chǎn)力的提高,環(huán)境容納量會(huì)增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;綜合三個(gè)圖可知,人口數(shù)量總是低于環(huán)境容納量,即使暫時(shí)高于環(huán)境容納量(圖Ⅱ、Ⅲ),最終還是會(huì)降下來,C項(xiàng)錯(cuò)誤;人類活動(dòng)要以生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)為基礎(chǔ),D項(xiàng)正確。
答案　BC
角度二 結(jié)合全球性的環(huán)境問題,考查社會(huì)責(zé)任
3.(2023·山東棗莊調(diào)研)日益惡化的生態(tài)環(huán)境越來越受到各國(guó)的關(guān)注。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.人類過度使用煤、石油和天然氣等燃料是全球氣候變暖的主要原因
B.過度放牧導(dǎo)致草原生態(tài)系統(tǒng)退化,在該生態(tài)系統(tǒng)中生活的牲畜的環(huán)境容納量會(huì)變小
C.霧霾現(xiàn)象可自行退去,說明生態(tài)系統(tǒng)有一定的自我調(diào)節(jié)能力
D.某湖泊的水質(zhì)持續(xù)惡化與該湖泊生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)有關(guān)
解析　全球氣候變暖主要是二氧化碳濃度升高導(dǎo)致的,而人類過度使用煤、石油和天然氣等會(huì)導(dǎo)致二氧化碳濃度升高,A項(xiàng)正確;草原生態(tài)系統(tǒng)退化,在該生態(tài)系統(tǒng)中生活的牲畜的環(huán)境容納量會(huì)變小,B項(xiàng)正確;霧霾現(xiàn)象可自行退去,說明生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,C項(xiàng)正確;某湖泊的水質(zhì)持續(xù)惡化主要與該湖泊生態(tài)系統(tǒng)的正反饋調(diào)節(jié)或人類持續(xù)排污有關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　D
4.如圖表示某河流隨著生活污水的流入,其溶氧量(DO)、生物耗氧量(BOD)、無機(jī)物(富含N、P)的濃度變化情況。下列有關(guān)敘述不正確的是 (　　)
A.a地有機(jī)物濃度高于b地
B.生活污水會(huì)導(dǎo)致無機(jī)物(N、P)的濃度的增加
C.在a、b兩地間,DO值的增加是水體的稀釋使植物數(shù)量增加的結(jié)果
D.河水中藻類等浮游植物將大量繁殖
解析　由題圖可知,a地的有機(jī)物濃度較高,隨著有機(jī)物的分解,到了b地時(shí)有機(jī)物濃度降低,A項(xiàng)正確;生活污水的排放會(huì)導(dǎo)致無機(jī)物(N、P)的濃度增加,B項(xiàng)正確;在a、b兩地間隨著無機(jī)物的增加,植物的數(shù)量逐漸增加,使DO值不斷增加,C項(xiàng)錯(cuò)誤;隨著大量無機(jī)物(N、P)進(jìn)入河流,會(huì)使河水中藻類等浮游植物大量繁殖,D項(xiàng)正確。
答案　C
以成因與危害為突破口,正確區(qū)分水體污染的類型
水體污 染類型 成因 危害
無機(jī)污染 水體中富含N、P等礦質(zhì)元素 藻類大量繁殖、水體渾濁度增加,進(jìn)一步加劇水質(zhì)惡化,水體缺氧,水生生物大量死亡
有機(jī)污染 水體中富含有機(jī)物 異養(yǎng)型生物繁殖,水體缺氧,魚、蝦等水生生物死亡,進(jìn)而使河水變黑、發(fā)臭
重金屬、 農(nóng)藥污染 重金屬、農(nóng)藥進(jìn)入食物鏈 較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的重金屬等濃度較高
考點(diǎn)二　生物多樣性及其保護(hù)
1.生物多樣性的內(nèi)容。
提醒　①同種生物(無生殖隔離)不同個(gè)體(或種群)間存在遺傳多樣性。
②不同生物(具有生殖隔離),即不同物種間存在物種多樣性。
2.生物多樣性的價(jià)值。
提醒　生物多樣性的間接價(jià)值明顯大于其直接價(jià)值。
3.生物多樣性喪失的原因。
4.保護(hù)生物多樣性的措施。
提醒　保護(hù)生物多樣性只是反對(duì)盲目地、掠奪式地開發(fā)利用大自然,但并不意味著禁止開發(fā)和利用,而是提倡合理利用。
正誤判斷
(1)山清水秀、鳥語(yǔ)花香的美景常常令人賞心悅目、流連忘返,這體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值。 (√)
(2)盲魚作為進(jìn)化研究的材料體現(xiàn)了生物多樣性的間接價(jià)值。 (×)
(3)許多野生生物的使用價(jià)值目前還不清楚,說明生物多樣性具有間接價(jià)值。 (×)
(4)保護(hù)生物多樣性并非禁止開發(fā)利用任何自然資源,而是反對(duì)盲目地、掠奪式地開發(fā)利用。 (√)
(5)互花米草原產(chǎn)美洲,引入江蘇沿海等地種植后迅速擴(kuò)散并改變了灘涂生物多樣性,屬于生物入侵。 (√)
(6)保護(hù)生物多樣性是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。物種多樣性比較高的生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。 (√)
(7)為美化城市環(huán)境,可大量從國(guó)外引進(jìn)多種觀賞類植物。 (×)
(8)保護(hù)生物多樣性也就是意味著禁止開發(fā)和利用自然資源。 (×)
教材微點(diǎn)
1.(選擇性必修2 P90“正文信息”)生物多樣性分為遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次。虎有東北虎、華南虎等多種類型,這屬于遺傳的多樣性;草原上有獅子、鹿、野兔等多種動(dòng)物又屬于物種的生物多樣性。
2.(選擇性必修2 P94“正文信息”)對(duì)于瀕危物種來說,就地保護(hù)是否一定是最有效的保護(hù)措施,原因是不一定,若其生存地未被破壞,則應(yīng)就地保護(hù);若其生存地遭到破壞,則應(yīng)進(jìn)行易地保護(hù)。
長(zhǎng)句突破
(社會(huì)責(zé)任)人工打撈和投放大量化學(xué)殺藻劑緊急處理是常用的治理水華的方法。近年來,研究者采用投放植食性魚類和種植大型挺水植物的方法構(gòu)建修復(fù)生態(tài)系統(tǒng),對(duì)治理水華取得了較好的效果。與生物修復(fù)的方法相比,殺藻劑處理的主要缺點(diǎn)有污染環(huán)境(殺傷天敵);使藻類產(chǎn)生抗藥性(合理即可)(寫出兩點(diǎn))。
1.生物多樣性的層次分析。
遺傳多樣性是物種多樣性的前提,物種多樣性是生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ),生態(tài)系統(tǒng)多樣性為物種多樣性提供了環(huán)境條件。
2.生物多樣性的形成原因分析。
(1)從分子水平看。
DNA(基因)多樣性
(根本原因)蛋白質(zhì)多樣性
(直接原因)生物性狀多樣性
(2)從進(jìn)化角度看:物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)多樣性主要是生物的不定向變異與自然的定向選擇在進(jìn)化過程中協(xié)同作用的結(jié)果。
角度一 結(jié)合生物多樣性的概念和價(jià)值,考查理解能力
1.(2021·廣東卷)近年來我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)卓有成效,粵港澳大灣區(qū)的生態(tài)環(huán)境也持續(xù)改善。研究人員對(duì)該地區(qū)的水鳥進(jìn)行研究,記錄到146種水鳥,隸屬9目21科,其中有國(guó)家級(jí)保護(hù)鳥類14種,近海與海岸帶濕地、城市水域都是水鳥的主要棲息地。該調(diào)查結(jié)果直接體現(xiàn)了生物多樣性中的 (　　)
A.基因多樣性和物種多樣性
B.種群多樣性和物種多樣性
C.物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性
D.基因多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性
解析　依據(jù)題干信息可知,該地區(qū)的水鳥有146種,體現(xiàn)了物種多樣性;近海、海岸帶濕地、城市水域都是水鳥的主要棲息地,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)多樣性。
答案　C
2.科研小組利用耐鹽堿、耐旱、抗病等抗逆性較強(qiáng)的不同栽培稻,選育出既耐鹽堿、又高產(chǎn)的“海水稻”,作為沿海灘涂和鹽堿地的改良作物。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.不同栽培稻間基因種類的差別體現(xiàn)了遺傳的多樣性
B.抗逆性較強(qiáng)栽培稻的出現(xiàn)是其主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果
C.“海水稻”的選育過程中,發(fā)生了生物的進(jìn)化
D.用抗逆性強(qiáng)的栽培稻育種體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值
解析　不同栽培稻間基因種類的差別體現(xiàn)的是生物多樣性中的遺傳多樣性,A項(xiàng)正確;抗逆性較強(qiáng)栽培稻的出現(xiàn)是環(huán)境選擇的結(jié)果,B項(xiàng)錯(cuò)誤;“海水稻”選育過程中,耐鹽堿強(qiáng)的個(gè)體被保留,不耐鹽堿的個(gè)體被淘汰,導(dǎo)致耐鹽堿基因頻率定向改變,發(fā)生了生物的進(jìn)化,C項(xiàng)正確;利用抗逆性較強(qiáng)的栽培稻育種體現(xiàn)了生物多樣性的直接價(jià)值,D項(xiàng)正確。
答案　B
角度二 結(jié)合生物多樣性喪失的原因及保護(hù),考查社會(huì)責(zé)任
3.白鱘、白鰭豚、長(zhǎng)江鰣魚等長(zhǎng)江特有魚類已宣布功能性滅絕(數(shù)量非常少,自然情況下難以維持繁殖),為保護(hù)和恢復(fù)長(zhǎng)江生物多樣性,相關(guān)部門制定了10年內(nèi)長(zhǎng)江流域重點(diǎn)水域全面禁止生產(chǎn)性捕撈的方案。下列關(guān)于長(zhǎng)江生物多樣性及保護(hù)的敘述,錯(cuò)誤的是 (　　)
A.長(zhǎng)江魚種生物多樣性的形成是魚種與非生物環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果
B.長(zhǎng)江魚種減少的主要原因是過度捕撈、水域污染等人類活動(dòng)的干擾破壞
C.長(zhǎng)江禁漁方案符合“綠水青山就是金山銀山”的理念
D.單純禁漁難以避免長(zhǎng)江某些特有物種徹底滅絕的風(fēng)險(xiǎn)
解析　長(zhǎng)江魚種生物多樣性的形成是生物與生物之間、生物與非生物環(huán)境之間協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果,A項(xiàng)錯(cuò)誤;長(zhǎng)江長(zhǎng)期以來受過度捕撈、水域污染等影響,水生生物的生存環(huán)境日趨惡化,生物多樣性指數(shù)持續(xù)下降,B項(xiàng)正確;單純禁漁難以避免長(zhǎng)江某些特有物種徹底滅絕的風(fēng)險(xiǎn),還應(yīng)積極對(duì)瀕危魚類進(jìn)行人工繁育并減少污染物的排放,D項(xiàng)正確。
答案　A
4.(不定項(xiàng))景觀破碎化是指人為干擾等導(dǎo)致景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體,是生物多樣性喪失主要的原因之一。下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)
A.斑塊鑲嵌體描述的是群落的垂直結(jié)構(gòu),受光照、地形變化的影響
B.景觀破碎化的形成表明人類活動(dòng)能夠影響群落演替的方向和速度
C.景觀破碎化改變了物種生存所需的地理環(huán)境,使物種生存空間增大
D.景觀區(qū)生物多樣性包括遺傳多樣性、種群多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性
解析　斑塊鑲嵌體描述的是群落的水平結(jié)構(gòu),受土壤濕度、地形變化等的影響,A項(xiàng)錯(cuò)誤;人類對(duì)自然的干擾導(dǎo)致景觀破碎化,故人類活動(dòng)能夠影響群落演替的方向和速度,B項(xiàng)正確;景觀破碎化改變了物種生存所需的地理環(huán)境,使物種生存空間減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;景觀區(qū)生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案　ACD
考點(diǎn)三　生態(tài)工程
1.關(guān)注生態(tài)工程建設(shè)。
(1)生態(tài)工程的概念。
(2)生態(tài)工程建設(shè)的目的:遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律,充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境污染,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。
(3)生態(tài)工程優(yōu)點(diǎn):少消耗、多效益、可持續(xù)。
2.生態(tài)工程所遵循的基本原理。
3.生態(tài)工程的實(shí)例和發(fā)展前景。
(1)生態(tài)工程實(shí)例分析。
(2)發(fā)展前景:重視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù),注重與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的結(jié)合。
正誤判斷
(1)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”遵循的是協(xié)調(diào)原理。 (×)
(2)在建設(shè)高新農(nóng)業(yè)時(shí),沼氣池的建立遵循了循環(huán)原理。 (√)
(3)在建設(shè)生態(tài)工程時(shí),既要考慮自然

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