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第14讲 生态系统与环境保护,-2-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点一生态系统的结构与功能 1.生态系统的营养结构分析 (1)由于第一营养级一定是生产者,因此一种动物在某一食物链中的营养级=消费者级别+1,如兔是初级消费者,第二营养级。 (2)某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物,不代表单个生物个体,也不一定是一个种群。 (3)同一种消费者在不同食物链中,可以占据不同的营养级,如狼占据第三、第四营养级。 (4)在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关系,又是竞争关系。,-3-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.生态系统中成分的判断 (1)先据双向箭头“ ”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”,再根据D有“3”个指出箭头,确定D为“生产者”,C有“3”个指入箭头,确定C为“非生物的物质和能量”,最后根据DAB、DB,确定A为消费者、B为分解者。 (2)D主要为绿色植物,A主要为动物,B主要为营腐生生活的细菌和真菌。,-4-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(3)解读下图 根据与之间的双向箭头判断:是生产者,是非生物的物质和能量。根据都指向,可进一步判断:是初级消费者,是次级消费者,是分解者。,-5-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,3.生态系统的能量流动分析 (1)每一营养级具体的能量流动情况 理解流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。,-6-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,定量不定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条:a.自身呼吸散热消耗;b.流入下一营养级;c.被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行。 定量定时分析 流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条:a.自身呼吸散热消耗;b.流入下一营养级;c.被分解者分解利用;d.未被自身呼吸消耗,也未被后一营养级和分解者利用,即“未利用”。如果是以年为单位研究,d部分的能量将保留到下一年。,-7-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)粪便中的能量分析 消费者同化的能量=摄入量-粪便中有机物的能量,即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排便生物所同化的能量,它实际与上一个营养级的遗体残骸一样,属于未被下一营养级利用的那一部分能量。例如,蜣螂利用大象的粪便获得能量,就不能说蜣螂获得了大象的能量,而是获得了植物的能量。 (3)关于生态系统中能量流动的计算问题 在解决有关能量流动的计算问题时,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值。能量传递效率为10%20%,要注意“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼,从而确定使用10%还是20%。,-8-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,设食物链为ABCD,分情况讨论。 a.当D营养级净增重为M,若计算至少需A营养级多少时,解题思路为x20%20%20%=M;若计算最多需A营养级多少时,解题思路是x10%10%10%=M,最终求出x值。 b.当A营养级净增重为N,若计算D营养级最多增重多少时,解题思路是N20%20%20%=x;若计算D营养级至少增重多少时,解题思路是N10%10%10%=x,最后求出x值。 同一食物链不同营养级之间传递效率不同时,相关问题的解决思路:设在ABCD这条食物链中,传递效率依次为a%、b%、c%,若现有A营养级生物重M,则能使D营养级生物增重多少?计算:Ma%b%c%=x。此时不能再涉及“最多”“至少”,即不能再涉及“10%20%”的传递效率。,-9-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,在某一食物网中,一个消费者往往同时占有多条食物链。当该消费者增加了某一值时,若要计算最少消耗生产者多少时,应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算,这样消费者获得的能量最多;若要计算最多消耗生产者多少时,应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算,这样消费者获得的能量最少。,-10-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,4.物质循环的实例碳循环 (1)大气中的碳元素进入生物群落,是通过植物的光合作用或微生物的化能合成作用完成的。 (2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2;碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行,传递形式为有机物。,-11-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(3)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无机环境之间的传递是相互的,其他成分之间的传递都是单向的。 (4)通过碳循环过程理解生态系统的状态(不考虑人工排放CO2)。 若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统处于成长阶段; 若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统处于相对稳定阶段; 若从大气进入生物群落的CO2量从生物群落进入大气的CO2量,则生态系统往往处于衰退阶段。,-12-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,5.生态系统中信息的种类与传递过程 (1)生态系统中信息的种类,-13-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)信息传递的存在范围,-14-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 1.利用“拼图法”分析能量流动 输入第一营养级的能量(W1),被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中,包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。,-15-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,流经整个生态系统的总能量,是生产者固定的总能量,即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级,则刚好等于D1,即第二营养级同化的总能量;再将D1“拼回”第一营养级,则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见,在一个草原生态系统中,草原上所有生物的总能量都来自于W1,所有生物总能量之和小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。 2.从来源、去路如何分析消费者的同化量? (1)从来源分析,消费者的同化量=摄入量-粪便量。 (2)从去路分析,回答时结合题意选择回答“两条”“三条”“四条”三种情况的答案:两条:自身呼吸消耗(热能散失)+用于生长、发育、繁殖的能量;三条:自身呼吸消耗(热能散失)+流向下一营养级+被分解者利用;四条:自身呼吸消耗(热能散失)+流向下一营养级+被分解者利用+未被利用(限时情况下)。 特别提示:如果是最高营养级的生物,则其能量去路中没有“流向下一营养级”这一部分。,-16-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,掌握能量流动规律,解答相关分析、计算及应用题 (2015福建理综)下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图图中数字为能量数值,单位是J/(m2a)。下列叙述正确的是( ) A.该食物网中最高营养级为第六营养级 B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25% C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1 357 J/(m2a) D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统,答案,解析,-17-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,方法规律 能量传递效率与能量利用效率的比较 能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级减少,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%20%。其计算公式为能量传递效率=(下一营养级同化量/上一营养级同化量)100%。 能量利用效率:通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值,或考虑分解者的参与,以实现能量的多级利用。在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,因此食物链越短,能量利用效率越高;同时,生态系统中生物种类越多,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强,能量利用效率越高。,-18-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,1.(2015河北邯郸摸底)根据图示判断,下列叙述正确的是 ( ) A.图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统 B.图中食物链的条数为2条 C.细菌与蝉之间的关系属于竞争 D.蛇属于三级消费者,答案,解析,-19-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2015浙江杭州月考)某同学绘制了如下所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能),下列叙述不正确的是( ) A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2) B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1 C.流入初级消费者体内的能量可表示为(A2+B2+C2) D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减,答案,解析,-20-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,3.(2015北京东城期末)下图表示某生态系统的碳循环。下列相关叙述正确的是( ) A.缺少类群乙则生态系统的物质循环不能进行 B.图中b、c、d过程均可表示不同生物的呼吸作用 C.图中甲、乙、丙、丁的全部生物构成了该生态系统的生物群落 D.由于细胞呼吸的消耗,乙对食物的同化量远小于摄入量,答案,解析,-21-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,4.(2015贵州贵阳监测)下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述,不正确的是( ) A.动物的特殊行为可在同种或异种生物之间传递信息 B.生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的 C.信息能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定 D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,以降低害虫的种群密度,答案,解析,-22-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点二生态系统的稳定性与环境保护 1.生态系统的稳定性与调节图解,-23-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.生态系统自我调节能力辨析 (1)实例 河流的自我调节 森林的自我调节,-24-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(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。 3.全球性生态环境问题 (1)环境污染的来源与后果,-25-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)水体富营养化分析,-26-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(3)外来物种入侵 外来物种入侵就是某物种从它的原产地通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。人们把在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,特称侵入种。 外来物种入侵的危害:破坏原生态系统的稳定性或生态平衡;使原生态系统的生物多样性受到严重威胁,即引发生态危机。 侵入种引发生态危机的原因:占据生态位。如果迁入地环境条件适宜,侵入种由于缺少天敌的控制,传播能力特别强,一旦传入能迅速传播蔓延开来,在短时间内种群数量呈现“J”型增长。,-27-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,4.生物多样性的层次及成因分析 (1)生物多样性的三个层次,-28-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)生物多样性成因分析 从分子水平看 从进化角度看 物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。,-29-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性、总稳定性的关系,-30-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。 (2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小,偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱;反之,抵抗力稳定性强,如热带雨林与草原生态系统相比,受到相同干扰,草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。 (3)x可以表示恢复到原状态所需的时间:x越大,表示恢复力稳定性越弱,反之,恢复力稳定性越强。 (4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为总稳定性的定量指标,这一面积越大,即x与y越大,生态系统的总稳定性越低。,-31-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,结合坐标曲线图,解答有关抵抗力稳定性与恢复力稳定性的题 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( ),-32-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,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种群数量的波动受食物等内源性因素的影响,答案,解析,-33-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,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。若要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。,-34-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,1.某山区在过去一段时间内,由于人们滥用农药和滥捕青蛙,导致农田中的青蛙几乎消失,虫害严重,粮食减产。近年来当地村民已逐渐认识到上述做法的危害,停止使用有害农药,同时在农科所科研人员的帮助下,向农田内放养一小批青蛙;几年来,虫害减少,粮食产量提高,农田内青蛙数目逐渐增多。有关科研人员对放养后青蛙种群的增长速率变化情况进行取样调查,获得结果如右上图。则下列叙述错误的是( ) A.在图中ac段内,农田生态系统的恢复力稳定性逐渐提高 B.在图中e点时,青蛙种群数量达到K值,农田生态系统 处于相对稳定状态 C.在测量时期内,青蛙种群呈“S”型曲线增长 D.上述情况表明农田生态系统中人的作用非常关键,答案,解析,-35-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.(2015四川成都月考)下列有关生物多样性的叙述,不正确的是( ) A.基因突变能导致多种等位基因的产生,从而丰富了遗传多样性 B.生物的适应性与生态系统的多样性,是生物与环境共同进化的结果 C.森林具有涵养水源、调节气候等功能,体现了生物多样性的直接价值 D.保护生物的物种多样性时,就地保护与易地保护相比是更为有效的措施,答案,解析,-36-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,3.奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣,如不处理会严重影响周边人、畜的饮水安全等。下图是某奶牛场废水处理流程图,下列叙述正确的是( ) A.输入此氧化塘的能量只有光能 B.氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成生态系统 C.氧化塘后部的溶解氧含量比前部的少 D.要控制废水流入氧化塘的速率,废水不能过量流入氧化塘,说明生态系统的自我调节能力是有限的,答案,解析,-37-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,不能准确判定生态系统的成分 防范策略 (1)判断生产者时要注意是否为自养型生物,若为自养型生物,则为生产者。 (2)判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词,植物、微生物都有可能成为消费者。 (3)判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残枝败叶等转变成无机物,即营腐生生活,如蚯蚓。,-38-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练1 下列有关生态系统结构的叙述,正确的是( ) A.每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上 B.动物都属于消费者,其中食草动物处于第二营养级 C.自养生物都是生产者,是生态系统的主要成分 D.细菌都属于分解者,其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类 我的失分点:,答案,解析,-39-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对生态系统能量流动的概念和过程混淆不清 防范策略 (1)生态系统中同化量和摄入量的比较 同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量,摄入量是消费者摄入的能量,同化量=摄入量-粪便量。消费者产生的粪便中的能量,不属于该营养级同化的能量,属于上一营养级同化的能量。 (2)生态系统能量流动过程分析 生态系统的能量流动不但指能量的输入和输出过程,还包括能量的传递和转化过程。 散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统,故能量流动单向不循环。 有些分解者可为消费者提供能量,如人吃蘑菇,鸡吃蚯蚓等,但分解者不可为生产者提供能量。,-40-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练2 (2015江西玉都模拟)科学家研究了不同种类动物的能量变化情况,部分结果如下表所示。下列叙述不正确的是 ( ),-41-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,A.收割蚁只有不到1%的同化量用于自身生长发育等生命活动 B.占盐沼蝗摄入食物63%的未同化量可被分解者所利用 C.黄鼠的生长效率(P/A)较低的原因是呼吸消耗的能量较多 D.表中几种动物同化效率(A/I)不同是因为能量传递效率不同,答案,解析,-42-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对生态系统的两种稳定性界定不清 防范策略 (1)抵抗力稳定性与恢复力稳定性并不都呈负相关 在某些特殊生态系统中,抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低,如北极苔原生态系统和荒漠生态系统。 (2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断 某一生态系统在彻底被破坏之前,受到外界干扰,遭到一定程度的破坏而恢复的过程,应视为抵抗力稳定性,如河流轻度污染的净化;若遭到彻底破坏,则其恢复过程应为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。,-43-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练3 下列关于生态系统的叙述,正确的是( ) A.生态系统在外界干扰作用下自身结构与功能不受损害的能力叫做恢复力稳定性 B.在一个草原生态系统中通过管理提高某种牧草的产量后,其抵抗力稳定性提高 C.过度放牧会降低草原生态系统的自我调节能力 D.一个生态系统的抵抗力稳定性高,其恢复力稳定性也高 我的失分点:,答案,解析,
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