高考生物大一轮复习学案+作业第九单元学案43生态系统的能量流动

这是一份高考生物大一轮复习学案+作业第九单元学案43生态系统的能量流动，共65页。学案主要包含了能量流动的概念，能量流动的过程，能量流动研究意义，水污染及其净化，探究性实验，设计型实验试题的解题突破和方法，补充完善类实验等内容，欢迎下载使用。
学案43　生态系统的能量流动
考纲要求　生态系统能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。


一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
二、能量流动的过程

1．起点：生产者____________开始。
2．总量：生产者________________。
3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。
(2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。
③传递效率为______(形象地用____________)。

三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。

探究点一　生态系统中能量流动过程
分析能量流动过程图，完成下列填空：


　由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。
(2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。
(4)能量散失的形式：以热能形式散失。
思维拓展
1．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遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
2．流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
(1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
(2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。
②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。
探究示例1　如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是(　　)

A．能量流动是伴随着物质利用而进行的
B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量
C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸以热能散失的能量
D．乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
听课记录：　

　
探究点二　能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。

(1)大方框代表一个________。
(2)大粗箭头表示流经一个生态系统的总能量，即本生态系统中____________________。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。
(6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。
(7)能量流动特点：________、________。
(8)能量传递效率：________。
计算式为：相邻两营养级之间的传递效率＝下一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%。
2．简述能量流动的意义及提高能量利用率的措施。
　

　

　
思维拓展
1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%……，第n营养级所获得的能量是第一营养级能量的(若按传递效率10%计算，公式为)，由此可知生态系统中的能量传递一般不超过4～5个营养级。
2．确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。
3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。
4．极值计算：(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论
现实
问题
思路求解
D营养级[来源:学科网ZXXK]
净增重M[来源:Z,xx,k.Com]
至少需要A营养级多少[来源:学科网]
N×(20%)3＝M[来源:Z*xx*k.Com][来源:学&科&网]
最多需要A营养级多少
N×(10%)3＝M
A营养级
净增重N
D营养级最多增重多少
N×(20%)3＝M
D营养级至少增重多少
N×(10%)3＝M
(2)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。
探究示例2　(2010·淮安一模)下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是(　　)

A．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性
B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用
C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用
D．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量
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探究点三　生态金字塔
完成下表填空：比较三种金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔形
生物量金字塔
形状



特点
正金字塔形
一般为____金字塔形，有时会出现____金字塔形
一般为正金字塔形
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有________的特性
生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含____的多少
每一营养级生物个体的____
每一营养级生物的________
特殊形状
能量流动的过程中总是有能量的消耗
一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置

浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量



探究示例3　如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ是初级消费者
B．Ⅳ为分解者
C．E1为太阳能，E2为热能
D．能量可在食物链中循环利用
听课记录：　

　



题组一　能量流动过程和特点
1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生产量
D．部分死亡羊的重量
2．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的(　　)
A．能量流动是单向的、不循环的
B．食物链越短，终级消费者获得的能量越多
C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D．营养级越多，散失的能量越多
3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是(　　)
A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级
B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的
4．(2010·无锡模拟)如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法不正确的是(多选)(　　)

A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统
B．组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者
C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等
D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物
5．某自然生态系统中有一条食物链：甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是(　　)
A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群
B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量
C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2 a
D．甲的同化作用类型为自养型
6．(2011·马鞍山模拟)如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是(　　)

A．共有三条食物链
B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a
C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a
D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ
题组二　生态金字塔和研究能量流动的意义
7．(2011·常州模拟)在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)

A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分
C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率
D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性
8．(2011·长沙模拟)如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是(　　)

A．①③ B．②③⑤
C．①③④ D．②⑤
9．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。下列有关叙述中错误的是(　　)
A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的
B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子
C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助
D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物
10．下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是(　　)

①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多
②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减
③若A和B中玉米的数量相同，A若能养活10 000人，则B可能只能养活1 000人
④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低
A．①③④ B．①②③
C．①②③④ D．③④


题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案










题组三　综合题
11．(2011·天津理综，9)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1～G3为放牧强度逐渐增强。


据图回答：
(1)5～10月份的最适放牧强度是________(从G0～G3中选填)，________月份可被初级消费者利用的总能量最多。
(2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有________(多选)。
A．过多枝叶对下层植物有遮光作用
B．植株衰老组织较多
C．缺少动物粪尿的施肥作用
D．草地生态系统的物质循环加快
(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水平，4～10月份需要采取的放牧措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的____________来表示。
(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第________营养级。
(6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入________。
12．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图作答：

(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母的表达式表示)。
(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是
________________________________________________________________________。

(4)若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如右图。其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ(用所给字母的表达式表示。)

学案43　生态系统的能量流动
课前准备区
一、输入　转化
二、细胞呼吸　细胞呼吸　初级消费者　次级消费者　三级消费者　细胞呼吸　有机物　细胞呼吸　热能
1．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网
4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示
三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分
课堂活动区
探究点一
(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者
探究示例1　D　[由图可知，甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量；乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，即第二营养级所含的能量减去因呼吸以热能形式散失的能量之后而剩余的能量，该部分的能量最终将有两个去向，一是遗体、残骸中的能量被分解者利用，二是被次级消费者摄入。乙和甲仍然处于同一个营养级，乙比甲的能量少的原因是呼吸作用消耗。]

探究点二
1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　
(5)增加　越来越少
(7)单向流动　逐级递减　(8)10%～20%
2．(1)意义
①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效利用。
②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(2)措施
①尽量缩短食物链。
②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。
探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三
正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于
探究示例3　C　[能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最低层为第一营养级即生产者，Ⅳ为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落。最终被各营养级成分的呼吸作用以热能的形式散失到无机环境。]

构建知识网络
单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益
课后练习区
1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]
图型解读　能量的来源及去向图解
(1)图示

(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。
2．C　[初级消费者的多少，理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率，因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的。]
3．A　[兔子是第二营养级，狼是第三营养级，故狼捕食兔子后，能量从第二营养级流入第三营养级。]
方法技巧　利用“拼图法”解决能量流动中的难题
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。参考图示，很容易理解以下问题：

(1)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W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。
(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效应等于D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。
(3)在解决有关能量传递的计算问题时，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。
4．ACD　[组分1为生产者，既可代表绿色植物，也可代表硝化细菌、蓝藻等自养生物，故D错误；幼苗茁壮成长，能量的输入大于输出，C错误；能量主要以化学能的形式输入生态系统。]
5．D　[丙营养级有机物大于丁营养级而不是种群；甲从无机环境中获得的能量大于a所含的能量；能量在两营养级之间的传递效率为20%，则b为0.2 a，c为0.04 a，d为0.008 a；生产者甲一定是自养型。]
6．B　[图中共有c→d；c→e→a；c→b→a三条食物链；a处的营养级最高，所以生物富集作用最严重；a“至少”获得的能量：按10%传递，选择食物链最长的计算；d消耗c的能量按最多为1.3×108kJ÷10%＝1.3×109kJ，c剩余的能量为5.8×109kJ－1.3×109kJ＝4.5×109kJ，按10%的传递效率，由c→b→a，得4.5×107kJ，故D正确。]
7．ABD　[该生态农业实现了物质和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，而非能量传递效率。]
8．C　[农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。]
9．B　[利用鸭子消灭蝗虫并非想使能量更多地流向鸭子，根本目的是利用鸭子与蝗虫的捕食关系更好地消灭蝗虫，获得更好地经济效益。]
10．D　[生态系统的能量流动指的是种群间的能量流动，而非个体，故①错误。能量沿食物链单向流动，随着营养级的升高而逐级递减，能量传递效率并未随着营养级的升高而逐级递减，故②错误。]
知识归纳　对三种类型金字塔的理解
(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
(4)以金字塔图形式呈现
如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。

11．(1)G2　6　(2)A、B、C　(3)4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平　
(4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量)　(5)二　(6)分解者
解析　(1)净光合产量最大时的放牧强度最适宜，由图1可知，5～10月份，最适宜的放牧强度是G2。净光合产量最大时，被初级消费者利用的能量最多，由图1可知，6月份的净光合产量最大，该月份被初级消费者利用的总能量最多。
(2)因净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量。不放牧时，影响光合作用的因素是光照强度和肥料多少。枝叶长大后，枝叶对下层植物有遮光作用，导致光照强度下降，从而使光合作用合成量减少。此外，植株衰老时，细胞中相应酶的活性降低，也会导致光合作用强度降低。
(3)由图1可知，净光合产量与放牧量有关，故其措施是4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平，净光合产量都保持最大值。
(4)光合作用强度可用O2生成量、有机物生成量或CO2消耗量表示。
(5)营养级越高的生物，体内积累的32P越多，此为生物富集效应。由图2可知，A消费者的放射强度相对值的最大值小于B，说明A消费者的营养级级别低于B，故A消费者为初级消费者，属于第二营养级。
(6)生产者的能量除被消费者利用外，还有部分被分解者利用。
12．(1)太阳能(或同化固定的能量)　热能(或呼吸作用散失的热量)　营养级越高，可利用能量越少(或营养级高的物种，往往体型较大)　(2)同化固定的能量　用于生长、发育和繁殖的能量　b/y×100%　(3)单向流动，逐级递减　(4)25A/(1＋4X)
解析　(1)m1表示流入该生态系统的能量，这部分能量是太阳能或同化固定的能量，m2表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，则营养级越高的生物，可利用能量越少，所以个体数量也越少。
(2)若A表示图甲营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。
(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动，逐级递减。
(4)假设至少需要消耗甲的能量为a，则甲中直接提供给丙的能量为a×X×20%，由甲经过乙传递给丙的能量为a×(1－X)×20%×20%，根据题干中的条件可知：a×X×20%＋a×(1－X)×20%×20%＝A，因此a＝25A/(1＋4X)。

学案44　生态系统的物质循环
考纲要求　生态系统物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)。


一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；生物群落中的主要存在形式：________；无机环境与生物群落之间的循环形式：________。
2．循环过程

3．温室效应
(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________的平衡。
(2)影响：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
三、能量流动与物质循环的关系及意义
1．与能量流动的关系：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。
动动脑　有人认为：“物质是能量的载体，物质是往复循环的，能量自然也应该伴随着物质的循环而循环。”你认为这句话对吗？如果有错误，请指出原因。
　

　

　

探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：

1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例1　下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是(　　)

A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用
B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递
C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环
听课记录：　

　
变式训练1　(2010·广东理综，26)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
时期
碳吸收量(kg C·a－1)
碳释放量(kg C·a－1)
A
1.20×1014
1.20×1014
B
1.20×1014
1.26×1014
(1)生态系统碳的吸收主要是通过________作用实现的，碳的释放主要是通过________作用实现的。
(2)表中________时期的生态系统处于稳定状态，原因是___________________________。
(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的___________________________________，
导致大气中______________增加并引起全球气候变化。
(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的________阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的__________________________________________直接发酵转化为燃料乙醇。
探究点二　物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：

1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。
4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
1．能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。
物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。
2．任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。
探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是(　　)

A．大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%
D．C处在第三营养级
听课记录：　

　
变式训练2　(2011·苏州联考)图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，请分析回答：

(1)在图1中，B、C分别属于________________。碳元素在生物群落内传递是沿________实现的。
(2)图1中表示呼吸作用过程的是________(填序号)。A、C、D为B提供____________。
(3)若图1中的C产生60 mol氧气，则流入D的能量一般不超过相当于________mol葡萄糖的能量。如果A发生瘟疫，D发生的变化是________________________。
(4)在图2的食物链中，②/①的比值代表________(生物之间)的能量传递效率，③和④分别属于________和________(生物)间的同化量的一部分。
实验探究　探究土壤微生物的分解作用
1．实验原理
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为________。
(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的____________、____________等生态因子相关。
2．实验流程

案例1
案例2
实验假设
微生物能分解落叶使之腐烂
微生物能分解____
实
验
设
计
实验组
对土壤____处理
A杯中加入____________
对照组
对土壤不做任何处理
B杯中加入30 mL蒸馏水
自变量
土壤中是否含微生物
土壤中的微生物的有无
实验现象
在相同时间内实验组落叶腐烂程度____
对照组
A
A1
______
A2
产生______
B
B1
______
B2
______
结论分析
微生物对落叶有分解作用
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
思维拓展
1．探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。
2．各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的能力也不同，需要的时间也有差异，一般需要温暖、湿润的条件。
探究示例3　(2011·泰州联考)同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是________________原则和________________原则。
(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B组处理的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。
(3)(2)中实验的自变量是________________________，因变量是________________，无关变量是________________________________________________________________________
____________(至少写出两点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶________________。

(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。
听课记录：　

　

　



题组一　碳循环的过程及特点
1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)
A．大气中的CO2 B．生产者
C．分解者 D．消费者
2.

如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
A．f表示大气中的二氧化碳库
B．该图中有三条食物链
C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
D．碳以有机物的形式由a传到b
3．下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．③过程代表绿色植物的光合作用
B．图中A、B分别代表消费者和生产者
C．温室效应主要是由⑦过程造成的
D．农业生产中的中耕松土可以增大⑤过程
4．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．不依赖于水 B．伴随能量流动
C．产生温室气体 D．具有全球性
5．图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是(　　)

A．甲图中O2浓度最高的是B
B．乙图中的D是生态系统中的主要成分
C．人体发生过敏反应时，甲图中的A增多导致组织水肿
D．因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的B所处的营养级
题组二　能量流动和物质循环的关系
6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)
A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降
B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量
C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花
D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺
7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)

A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
8．(2011·南通质检)下列与生态系统功能相关的描述中，错误的是(　　)
A．碳循环过程需要能量的驱动
B．物质与能量在生物与环境之间循环流动，信息的流动只在生物之间发生
C．植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分
D．全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关
题组三　土壤微生物的分解作用
9．下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是(　　)

A．a＞b＞c B．c＞b＞a
C．c＝b＞a D．a＞c＝b
10．现提供桂花和月季的落叶若干，同种且大小和生理状态相同的蚯蚓若干。以蚯蚓的日排粪便量为实验因变量，来探究温度与蚯蚓分解落叶速率的关系。完成下列实验：
(1)取同样大小的玻璃缸标记为A、B、C，并控制A、B、C的温度分别为5℃、15℃、25℃。
(2)取________的落叶足量，再加入数量相等的蚯蚓，在适宜的条件下培养。
(3)每天取出A、B、C中的蚯蚓粪便并________。
(4)一周后分别求出A、B、C中蚯蚓________________，并进行比较。
(5)蚯蚓分解落叶速率最快的玻璃缸最可能是________(填字母)。
题组四　综合题
11．建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括(　　)
A．努力实现物质的分层次多级利用
B．减轻对环境的污染，提高抵抗力稳定性
C．加强生物防治，控制有害生物的危害
D．实现物质和能量的循环，使废物资源化

题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
答 案










12.根据下面的碳循环示意图回答问题：

(1)从微观上看，过程③主要是在细胞内________________中进行。
(2)碳从无机环境进入生物群落的主要途径①是____________；碳主要以________的形式从无机环境进入生物群落。
(3)参与过程④的生物新陈代谢类型是____________________________。它们与同区域中的动、植物共同构成了________________。
(4)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，其中物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。能量作为________，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。
(5)从上图可知，减少温室效应的最关键的措施是：
第一：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第二：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

学案44　生态系统的物质循环
课前准备区
一、1.(1)C、H、O、N、P、S　(2)生物群落　(3)生物圈
2．(1)生物地球化学　(2)往返循环
二、1.CO2　有机物　CO2　2.光合　细胞呼吸
3．(1)CO2　碳循环
三、1.物质　能量　能量　食物链(网)　动力　生物群落　无机环境　2.能量流动　物质循环
动动脑　不对。这句话很难从字面上挑出错误，实际上采用了“汉字(词)”的通用方法，偷换了概念，“物质是能量的载体”中的“物质”是指含有化学能的有机物质(如糖类、脂质、蛋白质)，而“物质是往复循环的”中的“物质”则是指基本元素(如C、H、O、N、P…)，二者本质含义根本不同。
课堂活动区
探究点一
1．光合作用　化能合成作用
2．CO2　食物链和食物网　有机物
3．分解者的分解作用　动植物的呼吸作用　化学燃料的燃烧
4．生产者　分解者　5.双向　单向
探究示例1　C　[首先需要确定这四种成分，1箭头指向2、3、4可以确定1是生产者，因为生物群落总能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定4为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定3为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生二氧化碳。碳元素在1和4间，是以二氧化碳形式传递的；1、2、3之间是以有机碳的形式传递的。1是生产者，所含有的有机物最多。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。]

变式训练1　(1)光合　呼吸　(2)A　碳吸收量等于碳释放量　(3)稳定性　CO2　(4)光反应　葡萄糖
解析　(1)光合作用吸收CO2，呼吸作用放出CO2，生态系统中碳循环主要通过光合作用和呼吸作用进行。(2)生态系统中碳的吸收量等于释放量时，该生态系统正处于稳定状态；而当碳的吸收量大于释放量时，处于生长期；当碳的吸收量小于释放量时，则处于衰退期。(3)过度的人工碳排放使得碳的释放量大大超出碳的吸收量，从而破坏了生态系统的稳定性，大气中不能被吸收的大量CO2能引起温室效应，导致全球气候变化。(4)光合作用的光反应阶段，光能的吸收发生在叶绿体的类囊体的薄膜上。光合作用的产物葡萄糖经酒精发酵可生成乙醇。
探究点二
1．物质　能量　2.生产者　3.合成　分解　4.载体
5．动力　群落　无机环境
探究示例2　D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)，D为分解者；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%，但不包括分解者(D)。]

思路导引　①各字母、标号所代表的意义。②图示中的食物链组成包括什么？并排出食物链、营养级。③食物链中能量传递效率是多少？④区别①、⑧能量的转化类型。
变式训练2　(1)分解者、生产者　食物链(网)　(2)2、3、4、5　物质和能量　(3)2　先增加，后减少，最后稳定
(4)兔与狼　草　兔
解析　(1)大气中的二氧化碳通过绿色植物的光合作用进入生物群落，生产者、消费者、分解者通过呼吸作用把二氧化碳释放到大气中，生产者、消费者最终都被分解者分解，因此C属于生产者，A、D属于消费者，B属于分解者。(2)1表示的生理过程是光合作用，2、3、4、5表示的生理过程是呼吸作用。A、C、D为B提供物质和能量。(3)图1表示的食物链为C→D→A，C产生60 mol氧气，则产生的葡萄糖为10 mol，因此流入D的能量一般不超过相当于10×20%＝2 mol葡萄糖的能量。A以D为食，A如果发生瘟疫，A的数量将减少，则D的数量先增加，当D增加到一定数量时，由于生存环境限制及种内斗争的加剧，导致D的数量又减少，最后趋于稳定。(4)①为兔的同化量，②为狼的同化量，所以②/①的比值代表兔与狼之间的能量传递效率；③表示的能量储存于兔的粪便中，而粪便主要是草未被兔消化的残渣，故③为草的同化量的一部分；④表示的能量存在于兔的遗体中，故④为兔的同化量的一部分。
实验探究
1．(1)分解者　(2)温度　水分
2．淀粉　高温　30 mL土壤浸出液　小于　不变蓝　砖红色沉淀　变蓝　不变色
探究示例3　(1)单一变量　等量性　(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变　(3)土壤微生物(作用)的有无　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)　(4)腐烂程度小于A组
(5)如图

解析　由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的等量性原则和单一变量原则，应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：①明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；②两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；③由于微生物的分解作用，两曲线均呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；④随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。
构建知识网络
生物圈　全球性　光合　化能合成　呼吸
课后练习区
1．A　[人体内碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。]
2．B　[f表示大气中二氧化碳库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者。该图中只有1条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。]
知识链接　有关碳循环的几个易考点
(1)C的存在形式：C在生物群落内(生物体内及生物之间传递时)以有机物的形式存在，在无机环境中的主要存在形式有CO2、碳酸盐等。
(2)C的循环形式：C在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。
(3)与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用，其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。
3．ABD　[化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。③过程表示呼吸作用，A表示分解者，中耕松土对过程③有促进作用。]
4．A　[碳循环过程中，首先依赖于绿色植物吸收CO2进行的光合作用，这一过程消耗水；另外，生物呼吸作用分解有机物产生CO2的过程也产生水。]
5．C　[图乙中的A代表生产者，B代表分解者，C代表消费者，D代表大气中的CO2库，生态系统的主要成分是生产者，A和C因捕食关系可建立食物链，分解者不属于任何营养级。图甲中A代表组织液，B代表淋巴，C代表血浆，D代表细胞内液，图甲中O2浓度最高的是C(血浆)。]
方法技巧　物质循环过程相关图解
(1)碳循环过程示意图

弄清箭头的方向及代表含义。
(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)，如下面三种变式图


据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D为分解者。
②图2——根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据ABD的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
③图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。
6．C　[夏季缩短光照使菊花提前开花应用的是生态系统的信息传递功能。]
7．ACD　[进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，所以A是错误的；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，所以B是正确的；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，所以C是错误的；物质是循环的，能量流动是单向的，所以D是错误的。]
归纳提升　生态系统中能量流动和物质循环的关系
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。
(1)区别
能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减。因此，生态系统要不断地从外界获得能量(太阳光能)，只有这样，生态系统的能量才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间反复出现，循环流动(见下表)。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递
反复循环
范围
生态系统的各营养级
生物圈
(2)联系

8．B　[物质循环指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素在生物群落和无机环境间的往返循环，能量流动是动力，但能量不能循环，能量流动是单向递减的。]
知识链接　温室效应
温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业过多燃烧煤炭、石油和天然气等燃料释放大量CO2进入大气造成的，大气层中的CO2等温室气体有一种特殊作用，它们能够使太阳通过短波辐射到达地球，而地球以长波辐射形式向外散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。地球平均温度上升、极端气候事件(如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气)发生频率增加是地球温室效应的主要特征。
9．A　[由题图可知，a地区落叶量大，但土壤中有机物的含量最少，说明a地区的有机物分解速度快，依次类推b地区有机物的分解速度小于a大于c。由此可推知，分解落叶的能力a＞b＞c。]
10．(2)同种等量(或等量的桂花落叶，或等量的月季落叶)
(3)称重　(4)日平均排粪便量　(5)C
解析　题干已明确指出的蚯蚓日排粪便量为实验因变量，目的是“探究温度与蚯蚓分解落叶速率的关系”，即其自变量为温度。按照对照原则及单一变量原则，不难完成本题。
11．D　[生态农业建设实现了能量的多级利用，而不能实现能量的循环利用。]
12．(1)线粒体　(2)光合作用　CO2　(3)异养需氧型或异养厌氧型　生物群落　(4)载体　动力　(5)保护植被、大力植树造林，提高森林覆盖率　严格控制化学燃料燃烧，提高能量利用率，开发除化学燃料以外的能源如水能、太阳能等，切实减少CO2的排放量
解析　(1)从图中信息可知③为动、植物的有氧呼吸作用产生CO2的过程。该过程主要是在细胞的线粒体中进行的。(2)大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落，又以CO2形式返回到无机环境。(3)过程④为分解者的分解作用，代谢类型是异养需氧型或异养厌氧型，均为腐生。分解者与其他生物共同构成了生物群落。(4)生态系统的能量流动与物质循环是同时进行、相互依存、不可分割的，前者以后者为载体，后者以前者为动力。
(5)要减轻温室效应，就要减少CO2的释放或增加CO2的利用，使大气中CO2浓度维持相对稳定，其措施是多方面的。

学案45　生态系统的信息传递
和稳定性
考纲要求　1.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。2.生态系统的稳定性(Ⅱ)。


一、生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的________、声、____、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，如蜘蛛网的振动频率。
(2)化学信息：生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的______，如植物的生物碱、有机酸、动物的______等。
(3)行为信息：动物的________，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
辨一辨
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
　
(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及到的信息有何不同？
　
2．在生态系统中的作用
(1)个体：________的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的________，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的________关系，以维持生态系统的________。
3．在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量。
(2)对有害动物进行________。
思考　动物的行为信息都与繁衍有关吗？
　
二、生态系统的稳定性
1．概念：生态系统所具有的保持或__________自身结构和________相对稳定的能力。
2．抵抗力稳定性
(1)概念：生态系统抵抗外界________并使自身________和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的________能力。
(3)规律：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越________，抵抗力稳定性就越________，反之则越高。______能力有一定限度，越过限度，________就遭到破坏。
3．恢复力稳定性
(1)概念：生态系统遭到外界干扰因素破坏后________的能力。(2)原因：生态系统具有________________。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是________的。
想一想　“野火烧不尽，春风吹又生”这句诗说明了生态系统的哪一种稳定性？　
4．提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统的________。
(2)实施相应的________投入，保证生态系统内部________________的协调关系。

探究点一　生态系统的信息传递
1．简述信息的种类及作用？
　

　
2．简述信息传递在农业生产中的应用，请各举一例。
　

　
思维拓展
1．生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
2．与能量流动、物质循环的比较
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但又各有不同。
能量流动——生态系统的动力
物质循环——生态系统的基础
信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态

能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
探究示例1　(2011·连云港模拟)有关生态系统信息传递的说法，不正确的是(　　)
A．生命活动的正常进行，离不开信息传递
B．在多细胞生物体内的细胞与细胞、个体与个体、种群与种群之间传递
C．能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
D．利用人工合成性引诱剂诱捕害虫也属于信息传递
听课记录：　

　
探究点二　生态系统的稳定性
理解生态系统的稳定性，完成下列填空：
1．稳定性的表现
(1)结构相对稳定：动植物________及________保持相对稳定。
(2)功能相对稳定：________和________的输入、输出相对平衡。
2．稳定性的两个方面

抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实质
________自身结构功能相对稳定
________自身结构功能相对稳定
核心
抵抗干扰、保持原状
遭到破坏、恢复原状
影响
因素
一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越____，抵抗力稳定性越____
一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越____，恢复力稳定性越____
联系


①____关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定，如图：
思维拓展
1．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡。
2．生态系统的稳定是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
3．任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
4．生物多样性是生态系统稳定性的基础
生物多样性营养结构复杂程度自我调节能力大小稳定性强弱。
5．生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(如下图)

(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量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定强，如热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
探究示例2　采取下列哪项措施，能提高一个生态系统的抵抗力稳定性(　　)
A．减少捕食者和寄生者的数量
B．使生产者和消费者的数量保持一样
C．增加适宜的物种种类
D．限制某一个演替过程
听课记录：　

　

实验探究　设计并制作生态缸(生态瓶)，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。
(2)将少量植物，以这些植物____________和其他__________放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——小生态瓶。
(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
根据研究的对象和实习条件确定模拟________的种类
　↓
调查该种生态系统的主要________及其________，了解它们的基本情况
　↓
从各成分中选取典型的种群，确定它们的________关系，务必使它们互相连接成为一条或数条________，保证能完成生态系统的功能
　↓

观察并记录结果
　↓
结果分析与结论
思维拓展
1．小生态缸的设计要求及分析
设计要求
相关分析
生态缸必须是封闭的
防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明
为光合作用提供光能；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大
减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量
2.生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
(3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。
探究示例3　(2010·盐城摸底)某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是(　　)

A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
听课记录：　

　



题组一　生态系统的信息传递
1．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，把一只雌性大蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管当时狂风骤雨，但还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明(　　)
A．昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相互联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相互联系，这种信息是化学信息——性外激素
2．(2011·临沂质检)下列关于生态系统的信息传递，正确的叙述是(　　)
A．生态系统中物理信息的来源只能来自无机环境
B．动物的特殊行为对于同种或异种生物能够传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
D．利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
3．(2011·泰州模拟)如图为生态系统信息传递模式图，相关叙述不正确的是(　　)

A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
4．(2011·合肥模拟)下列不属于生态系统的信息传递在农业生产中的应用的是(　　)
A．利用人工合成的化学信息素吸引昆虫前来，提高传粉率和结实率
B．草原返青时的“绿色”，为食草动物提供可以采食的信息
C．延长光照时间，提高家禽产蛋量
D．利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物
题组二　生态系统的稳定性
5．(2010·杭州期中)如图两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常作用的范围。y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原来状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。下列说法正确的是(　　)


A．y值大小可以作为生态系统恢复力稳定性的定量指标
B．在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类有关，与数量无关
C．对同一个生态系统来说，y值和x值之间呈负相关
D．TS值越小，这个生态系统的总稳定性越大
6．下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，正确的是(多选)(　　)
A．森林中，害虫数量增加时食虫鸟也会增多，害虫种群的增长就受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节
B．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
C．自我调节能力强的生态系统，其稳定性也高
D．当外界干扰强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力将会丧失
7．下图表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。

据图分析，下列叙述正确的是(　　)
①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强　②甲生态系统中生物群落的营养关系一定较乙复杂　③乙生态系统在S点后一定有新的物种产生
④乙生态系统在S点后一定经历次生演替过程
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
8．(2011·淮安调研)以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是(　　)
A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例
B．提供的生物应具有较强的生活能力
C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可
D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的
题组三　综合题
9．下列有关生态学方面的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．分解者在分解动植物遗体时，将有机物中的能量释放出来，供生产者再利用
B．不同的细菌在生态系统中可能是生产者、消费者或分解者
C．生态系统的营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强
D．根据生态学原理制作小生态瓶时，要注意保证光照，及时换气
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案









10.(2010·全国新课标，31)假设a、b、c、d是一个简单生态系统中最初仅有的四个种群，其a、c、d的营养关系为a→c→d，a与b的关系如图，a是该生态系统主要的自养生物，请回答：

(1)该生态系统中a和b的种间关系是________。
(2)若d大量死亡，则一定时间内种群密度增加的种群是________，种群密度减少的种群是________。
(3)若持续干旱使a大量死亡，c和d种群密度将会_________________________________。
(4)当受到外界的轻微干扰后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，说明该系统具有________________。与热带雨林相比，该生态系统的抵抗力稳定性________(低、高)。
(5)为了调查该系统c种群的密度，捕获了50个个体，将这些个体标记后放掉，一段时间后重新捕获了40个个体，其中有5个带有标记，c种群的数量约为__________________个。
11．某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采集该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸收甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答：
(1)上述现象中，X分别在________________________之间进行传递。
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是______________和____________，影响乙昆虫活动的信息种类是________________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是________________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是____________________________________________________________________。

学案45　生态系统的信息传递和稳定性
课前准备区
一、1.(1)温度　光　(2)化学物质　性外激素　(3)特殊行为
辨一辨　(1)左图为物理信息，右图为化学信息。
(2)前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
2．(1)生命活动　(2)繁衍　(3)种间　稳定　3.(2)控制
思考　不一定。有些行为与繁衍有关，如孔雀开屏。但某些信息与捕食有关，如某大型肉食动物捕食时，除了发出吼叫声外，还伴随着一些动作，这些动作就是行为信息。
二、1.恢复　功能　2.(1)干扰　结构　(2)自我调节
(3)小　低　自我调节　生态系统
3．(1)恢复原状　(2)自我调节能力　(3)相反
想一想　恢复力稳定性。
4．(1)干扰程度　(2)物质、能量　结构和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。
(2)作用：①调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。
②调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．(1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制：黏虫的成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中调入蜡类物质以诱杀之。
探究示例1　B　[多细胞生物体内细胞间的信息传递是个体内的信息传递，不属于生态系统的信息传递范畴。]

探究点二
1．(1)种类　数量　(2)物质　能量　2.保持　恢复　复杂　高　简单　高　相反
探究示例2　C　[生态系统的抵抗力稳定性取决于生态系统的自我调节能力，而该能力与其营养结构复杂程度相关。适当增加物种的种类可以使其营养结构变得复杂，进而抵抗力稳定性也得到提高。]

实验探究
1．(2)为食的动物　非生物物质
2．生态系统　生物群落　无机环境　数量　食物链　封闭
探究示例3　A　[甲瓶与乙瓶的区别是小鱼数量不同，乙瓶与丙瓶的区别是放置的环境不同。甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多，丙瓶置于黑暗中，植物不能进行光合作用，瓶中生物也会很快死亡。相比之下，乙瓶中的生物存活时间较长。]

构建知识网络
循环　单向　恢复力稳定性　抵抗力稳定性　行为信息　化学信息　物理信息　双向
课后练习区
1．D　[昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄个体就可以通过化学信息联系在一起，完成各繁衍过程。]
2．B　[①生态系统的物理信息可以来自无机环境，也可以来自其他生物，如寄生生物的物理信息大都来自寄主。②动物的行为信息可以在同种生物之间传递，如求偶行为，也可在异种生物之间传递，如捕食者的捕食行为向被捕食者的传递。③生态系统中能量流动是单向的，但信息传递可以是双向的，如捕食者给被捕食者发出信息，被捕食者也可以发出信息给捕食者。④利用昆虫信息素诱捕有害动物是利用化学信息进行的生物防治。利用农药防治有害动物才属于化学防治。]
3．A　[能量的传递是单向的，故A错误。]
知识链接　有关生态系统信息传递归纳
(1)范围

(2)形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。
(3)来源：可来自于环境，也可来自于生物。
(4)方向：信息传递是双向的。
(5)作用：信息传递可以调节生物的种间关系。

4．B　[信息传递在农业生产中的应用：①提高农产品或畜产品的产量，如鸡场在秋季通过延长光照时间提高产蛋率；②对有害生物进行控制，如利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田或利用性引诱剂防治害虫。B选项是信息传递在生态系统中的作用，即调节生物的种间关系以维持生态系统的稳定。]
5．D　[已知y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，所以y值大小可以作为生态系统抵抗力稳定性的定量指标，且y值越小，抵抗力稳定性越大，恢复到原状态所需时间x越长，所以y值和x值之间呈正相关；TS值越小，这个生态系统的总稳定性越大；在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类和数量都有关。]
6．ABD　[生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面。营养结构越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性越强，而恢复力稳定性越差。]
知识链接　对负反馈调节和正反馈调节的理解
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到和保持相对稳定。
②实例：森林中的食虫鸟和害虫的数量变化

(2)正反馈调节
①作用：加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的良性循环和恶性循环。
②实例


7．B　[据图可知，在S点气候发生了很大变化，但对甲生态系统影响不大，说明甲生态系统的抵抗外界干扰能力较强，而乙生态系统变化较大，说明对外界干扰的抵抗力较弱。乙生态系统在S点时，种群类型及数量几乎接近于零，而后又逐渐恢复到原来状态，所以可确定乙在S点后经历了次生演替过程。]
归纳提升　调节能力与稳定性相关问题归纳
(1)自我调节能力大小包括：①自身净化能力——物理沉降、化学分解和微生物的分解；②完善的营养结构——自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。
(2)抵抗力稳定性高低比较：生物圈>海洋生态系统>热带雨林>温带草原>极地荒漠。恢复力稳定性正好与其相反。
(3)某一生态系统在彻底破坏之前，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。
(4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准
先看食物链，数量越多越稳定；若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
8．C　[人工微生态系统的自我调节能力较小，因此要放置在环境适宜的地方，避免阳光直接照射。]
9．AD　[不同细菌在生态系统中的作用是不同的，如硝化细菌能进行化能合成作用，是自养型生物，属于生产者；根瘤菌与豆科植物共生，从活的植物体中获取有机养料，属于消费者；营腐生的乳酸菌等，属于分解者。]
10．(1)竞争　(2)c　a　(3)降低(或快速降低)
(4)恢复力稳定性(或自我调节能力)　低　(5)400
解析　(1)由a与b的关系图直接判断两者的关系为竞争。(2)根据食物“a→c→d”可以判断，若d大量死亡，在一段时间内，c因缺少天敌其种群密度会增加，而由于c的增多，a因被c大量捕食而减少。(3)图中a是该生态系统的生产者。a大量死亡后，输入到该生态系统的能量减少，所以c、d的种群密度会降低。(4)生态系统遭到干扰而使其结构发生了变化后能够恢复到原来的状态，这是因为生态系统具有恢复力稳定性。生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越大，所以该生态系统的抵抗力稳定性低于热带雨林。
(5)根据标志重捕法的计算公式：个体总数N∶初次捕获标记个数M＝再次捕获个数n∶重捕的标记个数m，可得N∶50＝40∶5，所以N＝400。
11．(1)植物与甲昆虫的天敌；植物与乙昆虫　(2)无机环境　生物　化学信息和物理信息(其他合理答案也可)　物理信息(其他合理答案也可)　(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
解析　理解题意，理顺各种生物间的关系，区别生态系统的各种信息是解题的突破口。植物释放出的物质X既能吸引甲昆虫的天敌，又能驱赶乙昆虫，故X分别在植物与甲昆虫的天敌、植物和乙昆虫之间进行传递。影响甲昆虫取食的信息来自生物(植物)，影响甲昆虫在白天活动的物理信息来自环境。影响乙昆虫活动的物质X是化学信息，影响乙昆虫在夜晚活动的信息是物理信息。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫的信息是利用蜘蛛网的振动频率，属于物理信息。X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，故植物上施用人工合成的物质X后，短期内该植物上甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少。

学案46　生态环境的保护
考纲要求　1.人口增长对生态环境的影响(Ⅱ)。2.关注全球性生态环境问题(Ⅰ)。3.生物多样性保护的意义及措施(Ⅰ)。


一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，________过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在________亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近________亿)。
2．人口增长对生态环境的影响
　

(1)________的压力；(2)水资源的压力；(3)________的压力；(4)森林资源的压力；(5)________的压力。
想一想　预测一个国家的人口未来发展状况的主要依据是什么？
　

　
二、保护我们共同的家园
1．关注全球性环境问题
全球________变化、水资源短缺、________破坏、酸雨、土地________，海洋________、生物多样性锐减等。
动动脑　如何预防和减少温室效应的影响？酸雨的主要成因是什么？　
2．保护生物多样性
　
(1)生物多样性：生物圈内所有的________、动物和________，它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性，包括____________、物种多样性和________________。
(2)生物多样性的价值
①________：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②________：生态功能。
③______：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①________：主要指建立自然保护区。
②________：将物种迁出原地，进行特殊保护和管理，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护，协调好人与生态环境的关系(关键)。
③加强立法，执法和宣传教育。
思考　从分子生物学角度考虑生物多样性的直接原因和根本原因分别是什么？从进化的角度考虑生物多样性的原因是什么？
　

　
三、可持续发展
1．含义：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要，它追求的是________________的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护________________。
(2)保护环境和资源。
(3)建立________________________之间的协调与平衡。

探究点一　人口增长对生态环境的影响
分析人口增长对环境影响的模型，回答有关问题：

1．简述人口增长会给生态环境带来压力？
　

　

　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
　

　
思维拓展
1．人口增长对环境影响主要体现在土地资源、水资源、森林资源、能源和环境污染等五个方面的压力。
2．我国人口急剧增长的主要原因
(1)生育率较高和逐渐下降的死亡率，形成了巨大的“落差”，从而使人口增长加快。
(2)人口基数过大也是原因之一。
3．人口增长引发环境问题的实质：人类的活动超出了环境的承受能力，对人类自身赖以生存的生态系统的结构和功能造成了破坏。
4．人口增长与其他生物种群增长规律的关系
(1)一个国家或地区的全部人口可以看作一个种群，它同样具有种群的特征，其相互关系如下：

(2)人口增长规律与其他生物种群增长规律并不完全相同。
①人是生物界中的一员，所以生物种群增长规律有适用于人口增长情况的一面。
②人不同于一般的生物：人具有发达和善于思维的大脑，具有制造工具和能动地调控人口增长以及能动地改造和保护自然的本领等。因此，人口增长规律又有其特有特点，如实行计划生育。
探究示例1　(2011·宿迁质检)下列关于我国人口增长与环境关系的认识，正确的是(　　)
A．我国现有的人口已经超过了我国自然环境的人口环境容纳量
B．随着我国社会的发展和进步，人们的各种消费水平不断提高，人口增长会对生态环境造成更大的压力
C．因自然资源丰富，人口增长过快，消耗大量的自然资源并不影响生态环境
D．人口快速增长有利于解决我国在发展中遇到的困难和问题
听课记录：　

　
变式训练1　下图所示为四个不同国家，在相同的时间内人口种群大小与每英亩土地粮食产量的关系(实线为种群大小，虚线为粮食产量/英亩)。请问在无粮食进口的情况下，哪一个国家能生存的最长久(　　)


探究点二　全球性生态环境问题
理解生态环境问题成因及危害，完成下表：

主要的环境问题
成因
危害
____
大气中____过多
伤害叶、芽；使水体酸化，危害水生生物安全
____
____
大气中____等温室气体过多
气温升高，海平面上升
臭氧层破坏
______等物质大量排放
皮肤癌和白内障患病率上升；植物光合作用受到抑制
海洋污染
________、________进入海洋水体，海洋运输时________和倾倒污染物等
发生赤潮，影响水生生物生存
土地荒漠化
植被(如草原、森林等)破坏是主要原因
出现______
思维拓展
1．温室效应、酸雨问题的共性
(1)成因：植被减少(吸收CO2、SO2减少)，化学燃料大量燃烧(排放CO2、SO2增多)，超出了环境自动净化能力。
(2)防治措施：大量植树造林(增加吸收力)，开发新能源，减少化学燃料的燃烧(减少排放)。
2．海洋污染和土地荒漠化均是由于人类活动、掠夺式地开发利用自然资源及污染环境造成的。
3．图解

探究示例2　有关环境污染和破坏的叙述，正确的是(　　)
①造成温室效应的主要原因是煤、石油、天然气的大量燃烧　②造成臭氧层空洞的主要原因是人们大量使用氟氯烃制冷剂　③酸雨形成的主要原因是森林大量破坏　④水体富营养化、藻类大量繁殖，主要是由于有毒物质在生物体内的积累和浓缩
A．①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
听课记录：　

　
变式训练2　英国著名经济学家K·E·博尔丁把对自然界进行掠夺、破坏式开发利用的经济模式称为“牧童经济”，下列现象不是由“牧童经济”模式造成的是(　　)
A．沙尘暴频发 B．火山爆发
C．温室效应加剧 D．湿地内物种减少
探究点三　保护生物的多样性
1．简述生物多样性及其价值分类。
　

　

　
2．简述生物多样性的保护措施？
　

　
思维拓展
1．多样性成因分析
(1)从分子水平看：
→
(2)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。
2．生物多样性的间接价值，即生物多样性对生态系统自我调节的能力，这是生态系统乃至整个生物圈稳态的基础，因此，生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。
探究示例3　(2010·北京理综，5)保护生物多样性是实现人类社会可持续发展的基础。下列对生物多样性的理解正确的是(　　)
A．生物多样性的丰富程度与自然选择无关
B．群落演替过程中的生物多样性逐渐降低
C．物种多样性比较高的生态系统相对稳定
D．遗传多样性较低的种群适应环境能力强
听课记录：　

　
变式训练3　下列属于生物多样性间接使用价值的是(　　)
A．“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”，激发人们文学艺术创作灵感
B．野生生物相互依存、相互制约，共同维系生态系统的稳态
C．科学家根据苍蝇平衡棒的导航原理，研制了新型的导航仪
D．生物多样性是培育农作物、家畜和家禽新品种不可缺少的基因库




题组一　人口增长对生态系统的影响
1．现在世界上面临的五大问题是：人口膨胀、资源短缺、能源危机、粮食不足、环境污染。其中要解决这五大问题，关键是要解决(　　)
A．粮食问题 B．人口问题
C．环境问题 D．资源问题
题组二　全球环境的问题
2．目前气象预报中有“紫外线指数”的内容，提醒市民注意避免紫外线伤害。造成地面紫外线照射增强的直接原因是(　　)
A．滥伐森林 B．水体污染
C．南极冰川融化 D．臭氧层破坏

3．某环保部门在凌晨2点选择某养猪场附近河流的四个不同地点测量其溶氧量，结果如图所示，根据图示分析正确的是(多选)(　　)
A．这条河流污染最严重的是地点3附近
B．污染最可能从地点2附近开始
C．地点3溶氧量减少的主要原因是光照不足，浮游植物光合作用减弱
D．地点4数据表明该河流具有抵抗力稳定性
4．(2011·黄冈模拟)造成温室效应的原因和缓解全球温室效应危机的措施依次是(　　)
A．煤、石油、天然气的大量燃烧；节能减排、营造森林绿地
B．SO2等有毒气体的大量产生；种植夹竹桃等能大量吸收SO2的植物
C．人造含氟制冷剂的泄漏；采用无氟制冷剂
D．汽车和工厂排放的废气和烟尘；收取排污费，限令整改
5．(2010·扬州调研)造成我国野生生物资源减少的主要原因是(　　)
A．生存斗争的激烈化 B．物种退化
C．自然条件的变化 D．生存环境的改变和破坏
题组三　生物多样性
6．菁草是菊科植物的一个种。采集同一山坡不同海拔高度的菁草种子，种在海拔高度为零的某一花园中，植株高度如下图。下列叙述中，不正确的是(多选)(　　)

A．原海拔高度不同的菁草株高的差异表现出物种多样性
B．不同海拔高度菁草之间不能杂交或杂交不育
C．研究遗传差异是否影响菁草株高，需原海拔处的数据
D．图示结果说明菁草株高的变化受到花园环境的影响
7．下列关于“生物多样性及其保护”的叙述，正确的是(　　)
A．地球上所有的植物、动物和微生物，以及它们拥有的全部基因共同组成生物的多
样性
B．许多野生生物的使用价值目前还不清楚，所以生物的多样性具有间接的使用价值
C．人为因素是生物多样性面临威胁的主要原因
D．生物多样性保护的最有效措施是禁止开发和利用野生动植物资源
8．(2011·泰州质检)下列各项不属于生物多样性价值体现的是(　　)
A．用芦苇、秸秆作原料造纸
B．将抗虫基因转入棉花体内培育转基因抗虫棉
C．以石油产品为原料生产化纤
D．引进蜣螂消除草原上成灾的牛羊粪便
9．(2011·江苏卷，20)下列关于江苏省境内发生的几个生态事件的叙述，错误的是(　　)
A．互花米草原产美洲，引入到江苏沿海等地种植后迅速扩散并改变了滩涂生物多样性，属于生物入侵
B．克氏原螯虾(小龙虾)原产美洲，经由日本引入南京地区后迅速扩散，对农田有一定危害，但成为餐桌上的美味，不属于生物入侵
C．麋鹿原产我国，但后来在国内绝迹，从欧洲引入并在大丰境内建立自然保护区实行迁地保护
D．丹顶鹤在我国东北等地繁殖，迁徙到江苏沿海滩涂越冬，在盐城建立自然保护区实行就地保护
题 号
1
2
3
4
5
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9
答 案









10.(2011·广东卷，28)人们使用含三丁基锡、三苯基锡等有机锡化合物的油漆涂于船只、海洋建筑物等的表面，有效防止了海洋生物附着生长，但近年来的研究发现油漆中的有机锡可释放入海，对多种生物造成毒害。有关该污染的部分研究如下，请回答：
(1)较低浓度的有机锡即能抑制软体动物雌性个体的雌性激素合成，这些雌性个体的繁殖功能有何变化？__________________。小鼠在食用含较高剂量三丁基锡的食物后胸腺萎缩，请推测其细胞免疫和体液免疫功能各有何变化？________________________________。
该污染物通过________的富集可能对鱼类、鸟类甚至人类造成危害。
(2)有机锡污染导致某海域一种鱼的种群年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。

图中数字表示各年龄期个体数占总个体数的百分比





(3)某海域受有机锡污染后，部分海藻以及多种软体动物的生物量显著下降，个别物种消亡，而沙蚕等多毛纲动物变为优势类群。这是在____________水平上研究的结果。
(4)以上资料表明，如果有机锡长期污染将会导致____________下降，从而降低生态系统的____________。若想探究海洋底泥中是否存在分解三丁基锡的细菌，以便用于今后的生态修复，筛选目标菌株的培养基成分为：蛋白胨、________、NaCl、H2O和琼脂。

11．在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃、气候宜人。若干年后，岛上人口增长曲线如图所示。请回答：
(1)该岛在m年内，人口增长呈________型曲线。当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n线是该岛环境_________________________________________________________。
(2)当人口数量强行增长到O点时就会很快下降至P点，原因是人口剧增后，岛上__________________发生短缺，________遭到破坏，________越来越严重，变得不再适宜人类居住。所以岛上居民纷纷迁出该岛所致。

学案46　生态环境的保护
课前准备区
一、1.(1)人口基数　(2)①14.5　②16　2.(1)土地资源　(3)能源　(5)环境污染
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、1.气候　臭氧层　荒漠化　污染
动动脑　大力植树造林，减少化学燃料的燃烧；酸雨成因：煤、石油等化学燃料的燃烧。
2．(1)植物　微生物　基因　生态系统　遗传多样性　生态系统多样性　(2)①直接价值　②间接价值　③潜在价值　(3)①就地保护　②易地保护
思考　从分子生物学角度考虑，生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性，根本原因是基因的多样性。从进化角度考虑，生物多样性的原因是生物生存的多种多样的环境对生物进行不同方向的选择。
三、1.自然、经济、社会　2.(1)生物多样性　(3)人口、环境、科技和资源消费
课堂活动区
探究点一
1．(1)人类的生存资源、土地资源、森林资源、能源是有限的，过度利用使其减少。
(2)人口增加，人类需求也不断增加，为了满足衣食住行的要求和经济发展，使污染物的总量增大，大量工农业废弃物和生活垃圾排放到环境中，影响了环境的纳污量以及对有毒、有害物质的降解能力，加剧了环境污染。
2．(1)继续控制人口增长。
(2)加大保护资源和环境的力度。
(3)监控治理江河湖泊及海洋的污染。
(4)加强生物多样性保护和自然保护区建设。
(5)推进生态农业。
探究示例1　B　[环境容纳量表示的是环境所允许的最大值。我国现有的人口并没有超过我国自然环境的人口环境容纳量。随着人口的增长，会带来相应的环境问题，如人均生存空间的减少、土地资源压力、水资源压力、能源危机、环境污染等，不利于可持续发展。]

变式训练1　B　[在无粮食进口的情况下，人口的增长与粮食产量保持协调发展的国家生存的最长久。]
思路导引　读图获取信息：A国人口数量与粮食产量呈反比；B国二者大致同步；C 国后期人口增长远超过了粮食产量的增长；D国后期人口增长与粮食产量呈负相关。
探究点二
酸雨　SO2　温室效应　CO2　氟利昂　生活污水　工业废水　石油泄漏　沙尘暴
探究示例2　C　[酸雨形成的主要原因是由于污染大气的二氧化硫等气体过多而使雨水的酸性增强。水体富营养化、藻类大量繁殖，主要原因是水体中N、P等矿质元素增多造成的。]

变式训练2　B　[“牧童经济”模式是指对自然界进行掠夺、破坏式开发利用的经济模式，是人类的行为对生态环境造成破坏。而火山爆发是自然因素而不是人为因素引起的。]
探究点三
1．(1)概念：生物圈内所有动物、植物和微生物及它们所拥有的全部基因和各种各样的生态系统，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
(2)生物多样性价值
①直接价值：药用价值、工业原料、科研价值、文学艺术创作、旅游、美学价值等。
②间接价值：生态功能，如保持水土、涵养水源、调节气候等。
③潜在价值：大量野生生物的使用价值目前还不清楚，但将来可能有重要作用，一旦这些生物从地球上消失，就永远无法再生了。
2．(1)就地保护；(2)易地保护；(3)利用生物技术进行保护；(4)加强教育和法制管理。
探究示例3　C　[生物多样性的形成是长期自然选择的结果；群落演替过程中，生物的多样性会逐渐加强；一般来说，生态系统中物种多样性越高，生物系统中的组分就越多，食物网越复杂其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。突变和基因重组导致生态系统遗传多样性的产生，从而为生物的进化提供了大量的原材料，其中，可能有一些会适应某种变化的、生存所必需的遗传类型，因此，遗传多样性的提高对生物的进化是有利的。]

变式训练3　B　[生物多样性间接使用价值是指生物多样性的生态功能，如森林和草地对水土保持作用、调节气候等，对生态系统具有重要的调节作用。]
构建知识网络
物种　生态系统　直接　可持续
课后练习区
1．B　[在人类社会文明高度发展的今天，人类开发利用自然资源、能源的水平有了很大的飞跃，粮食的产量大大提高，医疗卫生事业也有了很大进步。但同时世界人口也在飞速增长，且其增长速度大大超过了粮食的增长速度及资源、能源的开发速度，因此造成了世界资源枯竭、能源缺乏、粮食不足，而且人口的增长、工业的发展对环境造成了巨大污染。由此可见，要解决这些问题，关键是要解决人口膨胀这个问题。]
热点链接　人口与环境问题是一个永恒的话题，人口增长对环境影响的突出表现是环境污染，围绕生物学知识考查的主要有富营养化(蓝藻事件、水华与赤潮现象)、水污染(石油污染、工业废水排放、生活污水处理)、温室气体排放、DDT等有机磷农药引起的生物富集现象及危害等。
2．D　[臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。]
3．ABD　[地点3溶氧量减少主要是由水中好氧型细菌消耗氧气引起的。]
4．A　[首先明确，产生温室效应的原因是大气中CO2的含量增加，而CO2的含量在大气中增加的原因主要是由于煤、石油、天然气的大量燃烧。要想缓解全球温室效应的危机，需采取措施降低大气中CO2的含量。]
5．D
6．ABD　[因处于不同海拔高度的菁草属于同一物种，故原海拔高度不同的菁草株高的差异表现的是个体差异，而不是物种多样性。同一物种间不存在生殖隔离，个体之间可以杂交。不同海拔高度的菁草种子在海拔高度为零的某一花园中株高的差异说明遗传的差异。研究遗传差异是否影响菁草株高，需原海拔处的数据，若与原海拔处的数据相同，说明遗传差异影响株高，若与原海拔处的数据不同，说明环境差异影响株高。]
7．C　[A错误，生物多样性包括三个层次：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，即地球上的所有植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性；B错误，许多野生生物的使用价值目前还不清楚，属于生物多样性的潜在价值；C正确，人为因素是生物多样性面临威胁的主要原因，如破坏生态环境、掠夺式开发、乱捕滥猎及盲目引种等；D错误，生物多样性保护的最有效措施是就地保护，但这并不意味着要禁止开发和利用野生动植物资源，而是应建立合理的开发利用机制。]
模型构建　保护生物多样性

8．C　[A和B为直接价值；D为间接价值；石油是生物产品而非生物。]
9．B　[生物入侵是指某种生物从外地自然传入或人为引种后成为野生状态，并对本地生态系统造成一定危害的现象。互花米草引入到江苏沿海等地后，在与本地物种的竞争中占优势，使本地的生物多样性受到威胁，A项正确；小龙虾由日本引入后，在与本地生物的竞争中占优势而大量繁殖并迅速扩散，属于生物入侵，B项错误；麋鹿原产我国，在国内绝迹后，从欧洲引入并在大丰境内建立自然保护区保护起来，属于迁地保护，C项正确；盐城的丹顶鹤自然保护区是在其越冬地进行的就地保护，D项正确。]
知识链接　外来物种入侵——人类自找的麻烦
一个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人类的帮助才能勉强生存；也有可能因新的环境中没有相抗衡或制约它的生物，而可能成为真正的入侵者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。
外来物种的入侵可能引起：当地物种数量直接减少、改变当地生态系统和景观、生态系统抵抗力稳定性降低、土壤保持和营养改善能力降低、生物多样性保护能力降低等。
10．(1)减弱　细胞免疫和体液免疫都逐渐减弱　食物链(网)　(2)该种群的数量将越来越少。　(3)群落
(4)物种多样性　抵抗力稳定性　三丁基锡
解析　(1)由于较低浓度的有机锡即能抑制软体动物雌性个体的雌性激素的合成，造成雌性动物体内雌性激素减少，所以繁殖功能减弱。胸腺是T淋巴细胞发育成熟的场所，胸腺萎缩后T淋巴细胞减少，则T淋巴细胞对应的细胞免疫减弱。在体液免疫中，T淋巴细胞分泌淋巴因子，刺激B淋巴细胞分化，所以T淋巴细胞减少，体液免疫也会减弱。(2)有机锡污染后，鱼的年龄组成由增长型变为衰退型，可以预测该种群的数量将会越来越少。(3)该题考查物种多样性的变化以及优势种的问题，这些都属于群落水平上研究的内容。(4)生态系统中的组分越简单，其自我调节能力越小、抵抗力稳定性越差。因为要探究细菌能不能分解三丁基锡，所以培养基中应添加三丁基锡，以便观察海洋底泥中的细菌能不能将其分解。
11．(1)“J”　人口最大容纳量　(2)生活资源　生态环境　环境污染
解析　(1)由于海岛上土地肥沃，气候宜人，因此在m年内当地人口增长应呈“J”型曲线增长。而随人口数量增加，环境阻力增大后，应呈“S”型曲线增长，因此n线应为“S”型曲线的K值。(2)当人口数量增长到O点时，由于此时远远大于K值，生态系统的生活资源是有限的，人口过多，必然导致生活资源的短缺(如淡水资源)和生态环境的破坏，生产、生活活动增多，又必然会导致环境污染。

专题学案47　生态问题归纳拓展与集训

命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。


一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率

(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率

(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。

其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：

(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　

　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。


2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，

表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：

三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(1)概念：当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。
(2)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例
森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
已经污染的湖泊中污染状况加剧
图示


探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　

　
四、水污染及其净化

思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．解决水污染最有效的办法就是减少排放。对不可避免产生的污水，要集中到处理厂进行净化。通常的方法有物理沉降过滤、化学反应分解等，最符合生态学原理的是利用生物分解的办法降解。
3．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。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)

1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)

A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)

A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)

A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案







8.(2011·山东卷，26)6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”，草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如下图所示。

(1)图中食物网较简单，因此，该草原生态系统的______________能力较差，其________稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有________才能保证其物质循环的正常进行。
(2)如果图中草能提供10 000 kJ的能量，营养级间的能量传递效率为10%～20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是________kJ和________kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会________。若外来生物入侵该区，则会导致该草原的____________锐减或丧失。
(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是________和竞争。若某年兔种群的K值为1 000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则兔种群的K值变为________只。用标志重捕法调查该区鼠的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果________(填“偏高”或“偏低”)。
(4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压________，引起________渗透压感受器兴奋，增加抗利尿激素的释放，进而引起________对水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，一度都有较大的种群数量。由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1 600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。
(1)从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定生存优势的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于________________________________________________________________。
(3)目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生________________________________________________________________。
(4)建立自然保护区，改善栖息环境，以提高________，是提高大熊猫种群密度的根本措施。

专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]
知识链接　生态系统的能量流动过程可以用下图表示

流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
(1)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有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③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，只有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。
(2)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：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。
7．D
8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)　抵抗力　分解者　(2)10　400　增加　生物多样性(或物种多样性)　(3)捕食　900　偏高　(4)升高　下丘脑　肾小管和集合管
解析　(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。
(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。
(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。
(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。
9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多　(2)化学信息　(3)基因交流　(4)环境容纳量(或K值)
解析　(1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。

专题学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。


一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用

____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)

内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
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二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是(　　)
A．苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪
B．龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂
C．健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
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三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)

A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
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变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。

上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α­淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α­淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
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变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)

甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。

(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：



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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6

探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实


验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。

(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。

Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)对不同种类污水的净化作用，某研究小组进行了以下实验：
(1)实验目的：(略)
(2)实验材料：从不同地点采集的生活污水、工业污水、混合污水、普通池塘水4种水样；菖蒲若干；透明玻璃缸若干个；测定BOD(即水中有机污染物经微生物分解的需氧量)和总氮量的设备。
(3)请写出实验步骤：
(4)实验结果：该实验小组得出的数据如下图所示，请分析回答：

①实验后a、b、c、d 4种水样中的总氮量均下降到较低的水平，其原因是________________________________________________________________________。
②4种水样中，有机污染物浓度最高的是________(填图中字母)。
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七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：___________________________________________________________。
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1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是(　　)
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．(2011·山东卷，4)

某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　　)
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是(多选)(　　)
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)

A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．(2011·新课标卷，6)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　)

实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。每天记录各培养皿中种子萌发总数，持续进行2周。如果你是该小组的一员，你认为下列哪个表格最适合记录实验结果(　　)


8.去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，物质代谢低下，而且在血液中无法检出甲状腺激素。摘除后第5日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最必要的是下列哪项实验(　　)
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素对照组
B．注射甲状腺激素，切除甲状腺后第5日移植甲状腺
C．摘除后第5日开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
9．某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入淀粉糊2 mL，甲试管又加入2 mL唾液，两试管同时放入37℃的温水中保持10 min后取出，各加入0.5 mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出(　　)
A．乙试管应低温或室温
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加入与唾液等量的蒸馏水
D．应再加一支试管，内加些酸或碱
10．对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(　　)

A．若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞，可见其液泡体积逐渐变小，颜色逐渐变深
B．若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖某视野中的图像，则要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向右移动
C．若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙，则视野中观察到的细胞数目增多
D．若图④是利用2 m×2 m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体)，则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案










11.(2011·福建理综，26)回答下列Ⅰ、Ⅱ题。
Ⅰ.机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL－18)能促进免疫细胞的增殖和分化，提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL－18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下：
选取若干实验小鼠，随机分成三组：①组无辐射损伤；②组辐射损伤(60Co照射，下同)；③组先辐射损伤，1天后注射IL－18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了0 h、12 h、24 h、48 h后，进行细胞凋亡检测，得到的细胞凋亡相对值如下表：
组别
处理方法
0 h
12 h
24 h
48 h
①
无辐射损伤
0.046
0.056
0.048
0.038
②
辐射损伤
0.460
0.420
0.530
0.520
③
辐射损伤＋IL－18
0.239
0.265
0.279
0.269
(1)选择脾细胞作为本实验材料，是因为脾脏是机体重要的________器官。已知IL－18是一种淋巴因子，淋巴因子与________都属于免疫活性物质。
(2)细胞凋亡是由遗传机制决定的________死亡。从表中数据可知，细胞凋亡相对值越小，说明发生凋亡的脾细胞数目越________；从________(组别)两组数据可知，IL－18能够抑制脾细胞凋亡。
(3)科研小组还设置了第④组实验，方法是先注射IL－18，3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组。与第③组相比，设置第④组的目的是____________________________
________________________________________________________________________。
(4)在作物育种中，可用60Co放出的γ射线使作物发生基因突变，从中筛选出优良的变异类型，这种育种方法叫做________育种，其特点是____________________________________
(至少答出两点)。
Ⅱ.使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：
实验
观察对象
染色剂
实验结果
①
花生子叶细胞的脂肪颗粒
苏丹Ⅲ
脂肪颗粒被染成橘黄色
②
人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布
吡罗红甲基绿
细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积
③
人口腔上皮细胞中的线粒体
健那绿
线粒体呈现蓝绿色
④
洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂
龙胆紫
间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色
(1)上述实验结果的归纳，正确的有____________(实验序号)。
(2)实验②和实验④在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理，其中，实验②用盐酸可改变________通透性，加速染色剂进入细胞；实验④用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度、处理材料时的温度和________。
(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第________阶段反应，该反应变化是___________________________________________。
12．为了探究生长素对早期幼苗生长发育的影响，某校生物兴趣小组以萝卜种子为材料设计了以下实验方案，假如你是其中一员，请你一起完成该研究方案。
(1)请为该研究方案拟一个名称：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验假设：____________________________________________________________。
(3)实验设计
A．材料用具：已萌发的生长状况相同的萝卜种子若干、移液管和培养皿若干、蒸馏水、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100 mg/L、10 mg/L、1 mg/L、0.1 mg/L、0.01 mg/L)。
B．方法步骤：①_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使用移液管，__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果实验处理的幼苗生长情况如下图所示，则可以判断生长素促进幼苗生长的最适浓度范围为________________，请建立坐标曲线图以统计结果。








(5)为了进一步探究促进早期幼苗生长发育的最适生长素浓度，你认为应采取怎样的措施？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(2011·大纲全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。

回答问题：
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是__________，直接能源物质是________，后者是通过__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。
14．(2011·江苏卷，28)洋葱(2n＝16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5～8 min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸—品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。

请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是_______________________。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是_____________________。
(3)根据所学的知识推测，石炭酸—品红试剂是一种________性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是____________________。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是__________________________。
(6)下面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是________________________________________________________________________。


专题学案48　生物实验与探究
课堂活动区
一、制片　分组　设置　处理　结论　观察　选择　处理　观察　模拟　材料
探究示例1　D　[调查遗传病的遗传方式应在患者家系内进行；调查遗传病的发病率最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病并在人群中随机调查。种群密度的调查，随机选取的样方应该大小一致。设计的生态瓶，不能放在直射光下，以免高温对生物造成伤害。调查环境污染对生物的影响可采用实际调查法、实验法等，例如选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响。]
二、砖红色　现用现配　蛋白质　A　B　橘黄(红)色　DNA　红色　蓝绿色　染色质(体)
探究示例2　C　[苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。]
三、1.(1)O2　CO2　(2)O2　CO2　(3)放射性同位素
2．(4)黑暗　(7)NaHCO3
探究示例3　A　[比较三个装置可知，装置中的CO2浓度不同(Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ)，即实验变量为CO2浓度，研究的是CO2浓度与光合作用速率的关系。]
思路导引　①NaHCO3、NaOH的作用是什么？②NaHCO3溶液浓度不同，目的是什么？③光合作用的基本过程是什么？
变式训练1　C　[根据图示信息，放射性的荧光物质被激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动。]
四、1.(1)实验者所操纵　自变量　原因　结果　(2)可变
2．不受干扰　最低　(4)无关　无关　实验结果
探究示例4　C　[在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH是无关变量。在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是要检测的因变量。]

变式训练2　C　[依据单一变量原则和等量性原则分析，丙组中含有4种营养物质，为对照组；甲、乙、丁三组都只缺少其中的一种，为实验组，故该实验研究了3种物质对蟑螂发育的影响。具体为：通过甲、丙两组研究抗生素对蟑螂发育的影响；通过乙、丙两组研究维生素对蟑螂发育的影响；通过丁、丙两组研究蛋白质对蟑螂发育的影响。]
五、1.(1)实验变量　发生　不发生　(2)④单一　(4)重复好几次
探究示例5　(1)实验方案：①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成6组，每组30粒，在培养皿中培养。
②培养条件：光照强度分别设为0、2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 Lux；温度25℃，培养一周。
③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。
注：要求至少分三组(三个处理)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux(黑暗)。
(2)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。
解析　该实验目的为探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，实验变量为不同光照强度，反应变量为大豆植株的高度。书写实验方案的一般步骤为分组、对照培养、检测。预测实验结果时应通过分析题中给出的“黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多”信息进行预测。
2．不知晓　已知　验证　重复性　未知　已知　一种　几种　不存在　探究　验证　未知　已知　确定　可能　肯定
探究示例6　是否　含　出现或不出现　出现　出现或不出现　出现　出现　不出现　含
六、1.原理　变量　方法　装置　步骤　2.(1)取材　分组　编号　(3)相同
探究示例7　Ⅰ：(1)吸收水中的化学元素　铜、锌、汞
(2)多株且相等
(3)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和混合种植)
Ⅱ：(3)①取四个透明玻璃缸，编号，分别放入等量的上述4种水样；分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。②分别放入等量的长势相似的菖蒲，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，再分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。③重复上述实验3次(或3次以上)，记录数据并求平均值。
(4)①水样中的含氮无机盐被菖蒲吸收　②a

七、2.(1)②材料　蒸馏水　(2)②关键词　(3)②分组　对照　观察　(4)①一种　多种
探究示例8　(2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种　不接种(或接种与A组等量的经灭菌处理的摩西球囊霉菌菌种)
(3)相同且适宜　(4)干旱(或停止浇灌)　紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数)　结果预测与分析：A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或A组紫花苜蓿死亡率等于或高于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱能力)
解析　本实验为探究性实验，实验过程应注意设置对照(实验组接种等量的摩西球囊霉菌，对照组不接种)，同时应注意在设置对照时等量原则的运用；应根据不同情况对结果进行预测，即实验结果具有不确定性。
课后练习区
1．C　[A项中，生态缸应放在较强的散射光下，以保证源源不断的能量供应；B项中，应该用龙胆紫等碱性染料使染色体着色；D项中，线粒体需用活细胞染料健那绿染色。]
2．D　[酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A项正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，创造无氧环境，B项正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C项正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式释放，其余的存留在酒精中，D项错误。]
3．ACD　[研究氧浓度对植物呼吸的影响应是用“不同浓度的氧气”形成对照进行实验。主动运输方式与其他方式相比，最主要的区别是需要消耗能量，故探究Ca2＋的主动吸收应以“是否需消耗能量”形成对照。研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，应用“是否经过解离液处理”形成对照。]
4．A　[P点无光照，小球藻不进行光合作用，此处为细胞呼吸消耗氧气的量。在一定温度范围内，温度升高，酶活性增强，呼吸作用加强，消耗O2量增多。]
5．A　[在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染色紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。]
6．AC　[是否设置对照组根据实验目的确定，若为验证性实验则无需对照。实验的假设只是一种推测，要用结果来验证。若结果与假设一致，说明假设正确，反之，则假设错误。所以结果与假设不一定一致。]
7．C　[本题的研究性学习小组设计的实验变量为温度，其余均为无关变量，需控制为相同且适宜。C选项中将温度确定为单一变量体现了实验的意图，符合对照实验设计中的单一变量原则。]
8．C　[本实验的自变量为甲状腺激素，为了排除注射用溶剂对实验结果的干扰，必须设置只注射溶剂的对照组。]
9．C　[为了消除无关变量的干扰，通常要增设对照组。该同学的实验操作违背了这个原则，只给甲试管添加了2 mL唾液，而没给乙试管加入2 mL蒸馏水，应予以改进。]
10．A
11．Ⅰ.(1)免疫　抗体(溶菌酶)　(2)编程性(程序性)　少　②③　(3)比较核辐射前后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响　(4)诱变(辐射)　提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可)
Ⅱ.(1)①③　(2)细胞膜　时间　(3)三　[H]与氧结合形成水，同时释放出大量的能量
解析　Ⅰ.(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目减少。①②比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，②③比较则说明IL－18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第④组实验与第③组实验的不同是先注射IL－18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL－18与核辐射后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用γ射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。
Ⅱ.(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
12．(1)探究不同浓度的生长素溶液对早期幼苗生长发育的影响
(2)不同浓度的生长素对幼苗的影响不同
(3)①取6个培养皿，分别编号A、B、C、D、E、F，并垫上滤纸　②取等量的5种浓度的生长素溶液和蒸馏水分别移入6个培养皿中　③取等量的生长状况相同的已萌发的种子分别放入6个培养皿中　④将6个培养皿放在相同且适宜的环境中一段时间后，收集测量幼苗的株高并统计平均值
(4)1～10 mg/L　坐标曲线图如下图所示

(5)配制一系列浓度大于1 mg/L小于10 mg/L的生长素溶液，重复实验步骤①②③④的做法
13．(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP　(4)无
解析　(1)光照条件下，植物叶片通过光合作用产生淀粉，此过程中叶肉细胞释放的氧气来自于水的光解。(2)组3、组4、组7、组8因缺少空气而无法进行有氧呼吸。剩余四组中只有组2和组6为黑暗条件。(3)由题意可知，光合作用的产物中有淀粉，淀粉是由葡萄糖合成的，所以合成淀粉需要葡萄糖和有氧呼吸提供的ATP。组1、组3、组5、组7四组叶片在光下能够进行光合作用，所以有淀粉生成；组2叶片虽然在无光条件下，但由于外界溶液中含有葡萄糖并在溶液中通入空气，能够进行有氧呼吸，可以为淀粉的合成提供葡萄糖和ATP，所以组2叶片有淀粉的产生；组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺乏ATP，所以组4无淀粉生成；组6和组8无光照，不能进行光合作用，外界溶液中也没有葡萄糖，故无淀粉生成。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，则组7叶片由于缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，故叶片中无淀粉。
14．(1)使组织中细胞相互分离开来　(2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜
(3)碱　(4)每组装片观察多个视野　(5)①0.01%　②0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h
(6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后