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新高考生物一轮复习讲练课件：第31讲 生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习讲练课件：第31讲 生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性（含解析），共60页。PPT课件主要包含了素养目标，全球性，碳元素，CO2和碳酸盐，CO2，4过程图解，生产者，呼吸作用，化石燃料燃烧，知识拓展温室效应等内容，欢迎下载使用。
一、生态系统的物质循环1.物质循环概念 元素的循环
碳、氢、氧、氮、磷、硫
2.碳循环(1)概念: 在生物圈中的循环过程称为碳循环。 (2)存在形式:碳在无机环境中主要以 的形式存在;在生物群落中主要以有机物的形式存在。 (3)循环形式:在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环。
加速了物质循环图中标号代表的含义a. ,b.消费者,c. ,d. ,e. ,f. 。
光合作用和化能合成作用
易错提醒物质循环的3个易误点
3.能量流动与物质循环的关系(1)区别
(2)联系①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非生物环境之间循环往返。 ②二者同时进行,相互依存、不可分割。
5.探究土壤微生物的分解作用(1)原理①土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌,它们在生态系统中的成分是分解者。②由于各地气候与环境(如温度、湿度等)等因素不同,落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。
旁栏边角(选择性必修2,第67页,“拓展应用”改编)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用?你如何解释需不断向农田中施加氮肥?
提示 能。农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量和效益,使能量更多地流向人类,满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品源源不断地从农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
易错辨析1.基于对碳循环的理解,判断下列表述是否正确。(1)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间往复循环。( )(2)物质循环和能量流动是两个独立的过程。( )(3)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网,所以物质和能量都是循环往复的。( )2.基于生物富集的理解,判断下列表述是否正确。(1)DDT进入人体或动物体,容易积累在人体的脂肪和器官细胞中。( )(2)水俣病主要是由甲基汞中毒造成,甲基汞是一种脂溶性无机汞化合物,毒性不高。( )
二、生态系统的信息传递1.生态系统中信息的种类
特别提醒信息传递的3要素
2.信息传递在生态系统中的作用
3.信息传递在农业生产中的应用(1)提高 的产量。 (2)对 进行控制。
易错辨析基于生态系统的信息传递的理解,判断下列表述是否正确。(1)变色龙变化体色,主要是向同类传递行为信息。( )(2)“心猿意马”不属于生态系统的信息传递。( )(3)生物碱、有机酸和性外激素等都属于化学信息。( )(4)羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。( )(5)生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然有利。( )(6)通过生态系统的信息传递,可以防治有害动物,也可以提高农产品或畜产品的产量。( )
三、生态系统的稳定性1.生态平衡(1)概念:生态系统的 处于相对稳定的 。(2)特征
(3)调节机制:负反馈机制,是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为 调节该系统的工作,并且使系统工作的效果 ,它可使系统 。
2.生态系统的稳定性(1)概念:生态系统 自身 处于相对平衡状态的能力。 动态平衡 (2)原因:生态系统具有自我调节能力。
(3)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 曾经受到破坏 正在受到破坏一般来说,生态系统中的 越多, 越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。
3.提高生态系统的稳定性(1)提高生态系统的稳定性的原因①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类 。②处于生态平衡中的生态系统能够使人类 的环境保持稳定。 (2)提高生态系统稳定性的措施①要控制对生态系统的 ,在不超过生态系统 的范围内,合理适度地利用生态系统。 ②对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的 、 的投入,保证生态系统内部 的协调。
易错提醒生态系统稳定性的4个易误点
4.设计制作生态缸,观察其稳定性(1)目的要求:设计一个生态缸,观察这一人工生态系统的 。 (2)基本原理 成分全,比例合适①生态缸中必须包括生态系统的4种成分,特别需要注意必须有足够的分解者。②各种生物之间及生物与非生物环境之间,必须能够进行物质循环和能量流动。生物之间要有合适的食物链结构,生物的数量不宜过多。
旁栏边角(选择性必修2,第80页,“复习与提高”改编)农业部门在防治棉铃虫问题上,提出了两种方案:A.喷洒高效农药;B.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性。说明理由。
提示 放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度大爆发。在棉田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系,因此,能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。方案B有利于提高农田生态系统的稳定性。
易错辨析基于生态系统的稳定性的理解,判断下列表述是否正确。(1)生物多样性增加有利于提高生态系统的自我调节能力。( )(2)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。( )(3)某相对稳定的生态系统中旅鼠天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。( )长句应答生态系统的营养级数越多,其稳定性不一定越高,原因是 。
提示 判断生态系统的稳定性应综合分析生物种类数和生态系统营养结构的复杂程度
考向探究考向1碳循环1.(2022重庆渝北模拟)下图为部分碳循环示意图,下列叙述正确的是( )A.由生产者、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构成的食物链中,能量是单向流动、逐级递减的B.生产者为第一营养级,①②⑥⑧之和为生产者固定的总能量C.①⑦⑧过程以CO2的形式进行,②③④⑤⑥过程以含碳有机物的形式进行D.根瘤菌与豆科植物互利共生时,其生命活动所需的有机碳来自⑥过程
答案 C 解析 图中由生产者、Ⅱ(初级消费者)、Ⅲ(次级消费者)构成食物链,Ⅳ是分解者,Ⅰ是无机环境,不参与食物链组成,A项错误;生产者为第一营养级,①为生产者固定的总能量,B项错误;途径①主要是通过绿色植物通过光合作用吸收CO2实现的,途径⑦⑧是通过分解者和生产者的呼吸作用释放二氧化碳实现的,故①⑦⑧过程以CO2的形式进行,②③④⑤⑥过程在生物群落中以有机物的形式进行,C项正确;根瘤菌是消费者,因此它与豆科植物互利共生时,其生命活动所需的有机碳应该来自②,而不是⑥,D项错误。
2.(2022湖南衡阳八中模拟)“碳中和”是指排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。“碳循环”是实现“碳中和”的科学路径之一。下列有关生态系统中“碳循环”的说法,错误的是( )A.碳循环是指CO2在生物群落和无机环境间的循环过程 B.化石燃料的燃烧使“碳中和”受到严重干扰C.与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和细胞呼吸等D.植树造林、采用低碳等生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
答案 A 解析 碳在群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环,而碳循环是指C元素在生物群落和无机环境间往复循环的过程,A项错误;化石燃料的燃烧使CO2的全球平衡被打破,从而引起温室效应,使“碳中和”受到严重干扰,B项正确;在碳循环过程中,通过光合作用、化能合成作用实现了C元素进入生物群落的过程,而通过细胞呼吸可以使C元素从生物群落返回到无机环境,因此,与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和细胞呼吸等,C项正确;植树造林、采用低碳等生活方式可缓解温室效应,有助于维持生物圈中碳循环的平衡,D项正确。
考向2生物富集3.(2022浙江月考)英吉利海峡中存在“绿藻→虾→宽吻海豚”的一条食物链。据最新报道,科学家在英吉利海峡附近的海豚体内发现“混合污染物”,包括高浓度的汞、多氯联苯和二噁英等。下列叙述错误的是( )A.“绿藻→虾→宽吻海豚”为捕食食物链B.海豚体内高浓度的汞等有毒物质是通过食物链移动和浓缩的C.测量单位面积中绿藻、虾和宽吻海豚的生物量可制成生物量金字塔D.英吉利海峡中生产者的个体大小、繁殖速度和纤维素含量决定其生物量金字塔的形状
答案 C 解析 绿藻、虾和宽吻海豚之间是食与被食的关系,“绿藻→虾→宽吻海豚”为捕食食物链,A项正确;生物体从周围环境吸收、积蓄的某种元素或难以降解的化合物会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,最终会积累在食物链的顶端,海豚体内高浓度的汞等有毒物质是通过食物链移动和浓缩的,B项正确;制成生物量金字塔应分别测量绿藻、虾和宽吻海豚的生物量,即干重,C项错误;英吉利海峡中生产者的个体大小、繁殖速度和纤维素含量决定其生物量金字塔的形状,D项正确。
考向3探究土壤微生物的分解作用4.(2022山东济宁育才中学月考)某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料,研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用,对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是( )A.该实验能探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用B.该实验的自变量为土壤是否灭菌,因变量是土壤的湿度C.为了控制实验中的无关变量,作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理D.预期结论是1、3组的落叶不被分解,2、4组中的落叶被不同程度分解
答案 B 解析 该实验有两个自变量:土壤是否灭菌和土壤的湿度,因此可以探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用;作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理,防止落叶中的微生物影响实验结果;1组和3组土壤灭菌,没有微生物分解落叶,2组和4组土壤没有灭菌,土壤中有微生物分解落叶,只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同。
方法突破1.用模型建构法分析碳循环模式图(1)在碳循环中,只有生产者与大气中的CO2(非生物的物质和能量)之间是双向箭头。生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的CO2。除大气中的CO2外,生产者、消费者都有箭头指向分解者。
(2)“三看法”快速判断碳循环模型中的成分
(3)说明:①图1中A~D代表的成分依次是生产者、大气中CO2库、消费者、分解者。②图2中A代表生产者,B、D代表消费者,E代表分解者,C代表大气中CO2库。③图3中,E代表生产者,B、D、F代表消费者,C代表分解者,A代表大气中CO2库。
2.结合模式图,明确碳循环的4个要点
3.重金属盐和DDT等农药的生物富集作用生物富集作用与能量流动正好相反,能量在沿食物链流动时逐级递减,而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”,即营养级越高,该物质浓度越高。如图所示:
DDT作为杀虫剂,曾对农业的发展起到了很大的推动作用。但DDT在生态系统的富集影响生物的生存和发展,也给人类带来威胁。DDT进入生态系统的途径:一是经过植物的茎、叶和根进入植物体,在体内积累,再经过植食性动物和肉食性动物逐级取食,逐级富集;二是喷洒的DDT落到地面,经过土壤动物和食虫动物而逐级富集。所以食物链越复杂,逐级富集量越大。例如:水环境中微量的DDT通过食物链不断富集,水体→浮游植物(富集1.3万倍)→小鱼(富集1.7万倍)→大鱼(富集66万倍)→白头海雕(富集833万倍)。
考向探究考向1生态系统中信息的种类和作用1.(2022湖北武汉十一中学模拟)信息传递是生态系统的功能之一。下列与生态系统信息传递相关的叙述,正确的是( )A.通常情况下,交配信息在同种个体间传递B.食物信息一定是在不同种个体之间传递C.变色龙变换的体色只能给其天敌传递信息D.生物防治中,诱杀害虫只能利用化学信息
答案 A 解析 不同种生物间存在生殖隔离,通常情况下,只有同种个体间才能感受异性个体传来的交配信息,A项正确;有些生物会摄食同种的个体,如鲈鱼的成鱼也可能以本物种的幼鱼为食,B项错误;变色龙体色的变换不仅给其天敌传递信息,还向同类传递信息,C项错误;生物防治中,诱杀害虫可以利用化学信息,如人工合成的性引诱剂,也可以利用物理信息,如黑光灯诱捕,D项错误。
2.烟草植株在4—10月开花,开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后,能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫,夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能停留在叶片上产卵。相关叙述或推断合理的是( )A.光信息刺激植物开花,体现生命活动的正常进行离不开信息的传递B.“深山密林,猿声尖啼”所体现的信息类型与信息素相同C.信息素只能作用于不同种生物,维持生态系统的稳定D.信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系
答案 D 解析 光信息刺激植物开花,体现了种群的繁衍离不开信息的传递,A项错误;“深山密林,猿声尖啼”所体现的是声信息,属于物理信息,与信息素(化学信息)不同,B项错误;信息素可以作用于同种生物,也可以作用于不同种生物,C项错误;信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系,D项正确。
考向2信息传递在生产中的应用3.(2022山东济南外国语学校月考)一种电子仪器能够产生与蜜蜂跳圆圈舞和摆尾舞相同频率的声音。在果园放置该仪器,当蜜蜂接收到其发出的声音信息后,就会飞到果园采蜜,帮助苹果更好地传粉,以提高苹果产量。下列叙述不正确的是( )A.信息传递能够调节种间关系,电子仪器发出的声音属于物理信息B.一个果园内所有中华蜂构成一个种群,最基本的数量特征是种群密度C.蜜蜂神经细胞接收声音刺激,Na+通过主动运输进入细胞产生动作电位D.授粉的苹果发育成果实过程中,发育的种子合成的生长素促进果实发育
答案 C 解析 生态系统中光、声音等通过物理过程传递的信息属于物理信息,电子仪器发出的声音信息能够使蜜蜂飞到果园采蜜,起着调节种间关系的作用,A项正确;一个果园内所有的中华蜂构成一个种群,种群最基本的数量特征是种群密度,B项正确;动作电位的产生是Na+通过Na+通道进入神经细胞的,该过程的运输方式为协助扩散,C项错误;发育的苹果种子合成的生长素具有促进果实发育的功能,D项正确。
方法突破1.构建模型分析生态系统中的信息传递(1)信息的来源:生物或无机环境。(2)从图中可以看出,信息传递可发生在生物与生物之间,以及生物与环境之间。(3)从信息传递的方向分析,生态系统的信息传递往往是双向的。
2.判断生态系统信息传递种类的方法(1)从信息传播的途径判断①涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度等物理因素,可判断为物理信息。②涉及的信息载体为化学物质,如性外激素,可判断为化学信息。③涉及特殊行为,“肢体语言”可判断为行为信息。(2)从文字表述的着重点判断①孔雀开屏,如果是通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。②孔雀开屏,如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息。
考向探究考向1生态平衡与生态系统的稳定性1.(2022湖南)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如下图所示。下列叙述错误的是( )A.食草动物进入早期,其种群数量增长大致呈“J”形曲线B.图中A点的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量C.该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关D.过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性
答案 B 解析 早期食草动物进入草原生态系统,由于空间、资源充足,又不受其他生物的制约,所以食草动物的种群数量的增长大致呈“J”形曲线增长,A项正确;环境容纳量是指在相当长一段时间内,环境所能维持的种群最大数量,即该种群在该环境中的稳定平衡密度,达到图中A点的纵坐标对应的数量后,该食草动物的数量下降,所以环境容纳量应小于A点的纵坐标对应的数量,B项错误;从图中可以看出,食草动物过多会导致植物数量的下降,食草动物数量的下降又会导致植物数量的增多,属于典型的负反馈调节,C项正确;生态系统具有自我调节能力,但有一定的限度,过度放牧使得草原生物的种类和数量减少,降低了草原生态系统的自我调节能力,致使草原退化,D项正确。
2.(2022湖北模拟)下图表示受到一定程度的干扰后,某生态系统功能的变化图,两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围,下列分析中不合理的是( )A.x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标B.受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小C.TS面积越大,生态系统的整体稳定性越高D.x、y在同一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳态
答案 C 解析 抵抗力稳定性越大,受到相同程度的外界干扰时偏离正常范围的距离即图示的y值就越小,抵抗力稳定性越小,恢复力稳定性越大,遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的时间就越短,即图示中x的距离越短,A项正确;热带雨林比草原生态系统的抵抗力稳定性强,受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小,B项正确;一般来说,同一生态系统抵抗力和恢复力呈负相关(北极冻原生态系统除外),x、y分别代表受到干扰后偏离正常范围的幅度,分别对应恢复力稳定性和抵抗力稳定性,二者共同维持系统的稳态,但TS面积越大,整体稳定性越低,C项错误;x、y在同一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳态,D项正确。
考向2抵抗力稳定性和恢复力稳定性3.(2022辽宁一模)下列关于生态系统稳定性的叙述,正确的是( )A.大量引进外来物种必然会提高生态系统的稳定性B.封山育林可通过延长生态系统的食物链,从而提高生态系统的稳定性C.与草原生态系统相比,荒漠生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很弱D.反馈调节在生态系统中普遍存在,都能使生态系统保持稳定
答案 C 解析 大量引进外来物种,有可能引起物种入侵,降低物种多样性,反而影响生态系统的稳定性,A项错误;封山育林能减少人类的干扰,是在保持森林自给自足的生态模式下发生演替,使得生物种类得以保持或增加,使得森林营养结构变复杂,提高森林的生物稳定性,B项错误;与草原生态系统相比,荒漠生态系统由于结构比较简单,其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低,C项正确;反馈调节在生态系统中普遍存在,其中负反馈调节能使生态系统保持稳定,D项错误。
考向3设计制作生态缸,观察其稳定性4.(2022山东一模)微水景生态缸改变了传统鱼缸与盆景的单一观赏效果,吸纳园林山水特点于微景,能在鱼缸中形成一个稳定的微型生态系统,保证了鱼类、植物等生物的存活,实现“零换水”。下列有关说法错误的是( )A.放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当B.微水景生态缸要定期通气,以保证各种生物的正常呼吸C.生态缸的营养结构比较简单,一般很难长时间维持相对稳定D.当微水景生态缸达到稳定状态后,各种生物的种群数量均达K值
答案 D 解析 由于生态系统中能量是单向传递、逐级递减的,因此放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当,A项正确;微水景生态缸中的植物通过光合作用能制造氧气,但是制造的氧气量是有限的,因此需要定期通气,以保证各种生物的正常呼吸,B项正确;生态缸的动植物种类比较少,营养结构比较简单,因此一般很难长时间维持相对稳定,C项正确;生态缸达到稳定状态后,各生物种群数量保持相对稳定,但并不一定均能达到K值,D项错误。
方法突破1.生态系统抵抗力稳定性大小的判断
2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性之间的关系(1)一般呈负相关,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。如图所示:
3.比较归纳正反馈调节与负反馈调节
生态系统的功能和稳定性知识必备1.生态系统三大功能的区别与联系
2.“等量关系法”理解流经第二营养级的能量示意图
说明:某营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,属于上一营养级流向分解者的能量。
3.“三步法”判断碳循环模式图中的组成成分
4.“实例法”分析抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小关系
专项突破典例.(2022河北)为探究全球气候变暖对生态系统的影响,研究者将20个人工淡水池塘均分成两组,对照组保持环境温度,实验组始终比对照组高4 ℃(利用温控装置),并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现,池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时,池塘中浮游植物和浮游动物生物量(单位体积水体中生物体的质量)的检测结果如图。
回答下列问题。(1)池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为 ,池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了 演替。 (2)某种水生生物被投入池塘后,其种群数量将呈 形增长,若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定,表明其种群数量已达到了 。 (3)从能量流动角度分析,升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是 。 (4)碳在池塘生物群落中主要以 的形式传递,碳循环具有全球性的主要原因是 。
答案 (1)物种组成 次生 (2)S K值 (3)生产者固定的能量减少,生产者、消费者和分解者的呼吸消耗加大 (4)含碳有机物 CO2是气体,可在生物圈内流动解析 本题解题的切入点是种群、群落和生态系统的结构及功能。结合题图中对照组和实验组的结果差异分析作答。(1)不同群落相互区别的重要特征是物种组成。池塘生物群落从简单到复杂发生的是次生演替。(2)生物种群数量在自然界中将呈现“S”形增长,当种群密度在较长时间内保持稳定时,表明其种群数量已达到了K值。(3)从能量流动角度分析,升温使生产者固定太阳能减少,各种生物成分呼吸消耗量加大,导致生态系统总生物量降低。(4)碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式传递。CO2可以在生物圈内快速流动是碳循环具有全球性的主要原因。
专项训练1.(2022河北衡水中学三模)下图是一中学新建的一个人工湿地:池塘边有一片芦苇滩,池塘底种植了大量睡莲,水中放养了大量鱼类。一段时间后,睡莲全部被鱼吃光,后来学校每天用食堂的剩饭、剩菜饲喂鱼苗,“水体严重富营养化”等问题又出现了。该校生物兴趣小组尝试将池塘水泵入芦苇滩以净化水质。请分析回答下列问题。
(1)该池塘中所有生物可以看作是一个 。输入该生态系统的能量有 。(2)为监测池塘水质的变化,兴趣小组在每周周六的7:00、12:00、17:00 3个时间点测定池塘水的pH,推测pH最高的时间点是 ,原因是 。
(3)为改善池塘水质,学校每天上午9:00开始将池塘水泵入芦苇滩,再从出水口引回,如此循环处理6 h,6 h循环水量约为池塘总水量的10%。下表是兴趣小组某天从进水口和出水口分别采集水样测定的相关指标的结果:
①化学耗氧量(COD)是指水体中的有机物等在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量,在一定程度上能够反映水体的污染程度。据表判断,COD值与污染程度呈 。 ②与进水口比较,出水口的总磷、总氮含量均有所下降的原因是芦苇可以 。 (4)结合所学知识,请为该校改善池塘水体富营养化提出两条合理化的建议: 。
答案 (1)群落 生产者固定的太阳能;投喂的剩饭、剩菜中有机物内的化学能 (2)17:00 白天水中植物光合作用吸收CO2,pH增大 (3)正相关 吸收氮和磷 (4)适当捕一部分鱼、池塘中栽植沉水植物(或更换清洁的水,或采用浮床生态工艺法净化污水)解析 (1)根据生物群落的概念可知,该池塘中所有生物可以看作一个群落。根据题意可知,输入该生态系统的能量有生产者固定的太阳能和投喂的剩饭、剩菜中有机物内的化学能。(2)为监测池塘水质的变化,兴趣小组在每周周六的7:00、12:00、17:00 3个时间点测定池塘水的pH。影响池塘水pH改变的主要是水中的二氧化碳含量的变化,由于在白天植物进行光合作用,吸收二氧化碳,导致池塘中的二氧化碳减少,使得池塘水pH增大,因此推测pH最高的时间点是17:00。
(3)①根据以上分析可知,表中COD值越高,分解的有机物越多,说明水体富营养化造成的污染程度越高,因此COD值与污染程度呈正相关。②据表可知,每一个时间点,出水口与进水口比较,出水口的总磷、总氮含量和COD值均有所下降,这是因为芦苇等水生植物吸收了鱼塘水中的N、P等元素,用于了植物的生长发育。(4)根据题意可知,池塘污染是由于池塘中的鱼类将池塘底的睡莲全部吃光,后又因为投入的食堂的剩饭、剩菜饲喂鱼引起了富营养化的问题,因此改善水质可以适当捕获一部分鱼,维持池塘生态系统的物质循环;其次根据通过芦苇塘的循环处理能使水质得到改善,可以采取在池塘中栽植沉水植物或更换清洁的水或者采用浮床生态工艺法净化污水的做法,改善池塘水质。
2.(2022湖北黄冈中学模拟)碳汇一般是指植物把大气中的CO2以生物量的形式固定在植被和土壤中,从而减少大气中CO2浓度的过程。海洋对碳汇起着巨大的作用。海洋中存在着大量的有机碎屑,包括海洋生物尸体分解成的小碎块、食物残余、粪便以及被河流冲进海洋中的有机颗粒物质。因此除了以生产者为起点的“捕食食物链”外,海洋中还存在着以有机碎屑为起点的“碎屑食物链”。请回答下列问题。(1)CO2被植物吸收后,碳元素经光合作用转化成有机物并储存于植物中。上述过程中NADPH的产生场所是叶绿体的 。除光合作用外,碳汇还受植物呼吸作用的影响,细胞呼吸过程中会产生[H],其场所是 。
(2)海洋在碳汇中所起着的巨大作用,直接影响着全球气候变化,这主要体现了生物多样性的 价值。“捕食食物链”中消费者的粪便作为有机碎屑经“碎屑食物链”被其他生物利用,据此 (填“能”或“不能”)认为能量被循环利用了。 (3)鱼A是一种以浮游动物为食的鱼类,写出一条以鱼A为最高营养级的“捕食食物链”: 。研究人员调查了海洋中鱼A的种群数量,若他们首次捕获了a条,第二次捕获b条,其中带有标记的有c条,则鱼A种群个体总数N约为 条。
(4)某海域“捕食食物链”和“碎屑食物链”各营养级间的能量传递效率见下表。
研究发现该海域中积累了大量的有机碎屑,根据表中信息分析,可能的原因有 。
答案 (1)类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体(基质) (2)间接 不能 (3)某种浮游植物(藻类\植物\生产者)→浮游动物→鱼A (a×b)/c (4)“捕食食物链”中,营养级Ⅰ→Ⅱ、营养级Ⅱ→Ⅲ的能量传递较低,产生了较多的有机碎屑;“碎屑食物链”中营养级Ⅰ→Ⅱ的能量传递效率较低,有机碎屑消耗少,故有机碎屑积累较多解析 (1)CO2被植物吸收后,碳元素经光合作用转化成有机物并储存于植物中。光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,上述过程中NADPH是在光反应过程中产生的,场所是叶绿体的类囊体薄膜。除光合作用外,碳汇还受植物呼吸作用的影响,细胞有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都会产生[H],其场所是细胞质基质、线粒体。
(2)海洋在碳汇中所起的巨大作用,直接影响着全球气候变化,这主要体现了生物多样性的生态功能,即间接价值。“捕食食物链”中消费者的粪便作为有机碎屑经“碎屑食物链”被其他生物利用,据此不能认为能量被循环利用了,因为能量最终以热能的形式散失,不能被再利用。(3)已知鱼A是一种以浮游动物为食的海洋鱼类,则以鱼A为最高营养级的“捕食食物链”可表述为:某种浮游植物(藻类\植物\生产者)→浮游动物→鱼A。研究人员采用标志重捕法调查了海洋中鱼A的种群数量,若他们首次捕获了a条,第二次捕获b条,其中带有标记的有c条,鱼A种群个体总数为N,则相关等式为a/N=c/b,故N=(a×b)/c。
(4)分析该海域“捕食食物链”和“碎屑食物链”各营养级间的能量传递效率,可知该海域中积累了大量的有机碎屑,可能的原因有:“捕食食物链”中,营养级Ⅰ→Ⅱ、营养级Ⅱ→Ⅲ的能量传递效率较低,产生了较多的有机碎屑;“碎屑食物链”中营养级Ⅰ→Ⅱ的能量传递效率较低,有机碎屑消耗少,故有机碎屑积累较多。
3.(2022天津一模)生态系统的稳定性是指其结构和功能上的相对稳定。图中“置位点”为生态系统所具有的某个理想状态,其中P、A、B、C、D、E表示其生物成分,箭头表示物质的传递方向。请分析回答下列问题。
(1)P、A、B、C、D构成了生态系统的 ,这是实现生态系统 等功能的主渠道。 (2)图中碳元素在P、A、B、C、D、E间以 形式传递。
(3)某研究小组考察了一个位于置位点的湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成,结果如下表所示:
注:表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1,小于2,其他以此类推。
①研究表明:该鱼在3+时达性成熟(进入成年),9+时丧失繁殖能力(进入老年),根据表中数据预测该鱼种群的年龄结构类型是 。 ②如果引入该湖泊没有的鲶鱼并大量繁殖后,导致原鱼种减少,从而改变了此湖泊群落演替的方向和速度,此演替类型属于 。 ③在湖泊下游生活着大量的动植物,其中沉水植物大量繁殖后,部分浮游植物的数量下降,大型底栖动物的数量有所增加,这是在 (填“种群” “群落”或“生态系统”)水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息在其叶表面,从而抚育出高密度的浮游动物。浮游动物能够大量捕食浮游藻类,也间接地控制了浮游藻类的数量。这体现出信息传递的 的作用。
答案 (1)营养结构(食物链和食物网) 物质循环、能量流动、信息传递 (2)有机物 (3)稳定型 次生演替 群落 调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定解析 (1)P是生产者,A、B、C、D是消费者,E是分解者。P、A、B、C、D构成了生态系统的营养结构(食物链和食物网)。生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递。食物链和食物网是生态系统物质循环、能量流动和信息传递的主渠道。(2)图中P、A、B、C、D、E构成生物群落,碳元素在生物群落内以含碳有机物的形式传递。
一、生态系统的物质循环1.物质循环概念 元素的循环
碳、氢、氧、氮、磷、硫
2.碳循环(1)概念: 在生物圈中的循环过程称为碳循环。 (2)存在形式:碳在无机环境中主要以 的形式存在;在生物群落中主要以有机物的形式存在。 (3)循环形式:在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环。
加速了物质循环图中标号代表的含义a. ,b.消费者,c. ,d. ,e. ,f. 。
光合作用和化能合成作用
易错提醒物质循环的3个易误点
3.能量流动与物质循环的关系(1)区别
(2)联系①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非生物环境之间循环往返。 ②二者同时进行,相互依存、不可分割。
5.探究土壤微生物的分解作用(1)原理①土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌,它们在生态系统中的成分是分解者。②由于各地气候与环境(如温度、湿度等)等因素不同,落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。
旁栏边角(选择性必修2,第67页,“拓展应用”改编)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用?你如何解释需不断向农田中施加氮肥?
提示 能。农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量和效益,使能量更多地流向人类,满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品源源不断地从农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
易错辨析1.基于对碳循环的理解,判断下列表述是否正确。(1)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间往复循环。( )(2)物质循环和能量流动是两个独立的过程。( )(3)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网,所以物质和能量都是循环往复的。( )2.基于生物富集的理解,判断下列表述是否正确。(1)DDT进入人体或动物体,容易积累在人体的脂肪和器官细胞中。( )(2)水俣病主要是由甲基汞中毒造成,甲基汞是一种脂溶性无机汞化合物,毒性不高。( )
二、生态系统的信息传递1.生态系统中信息的种类
特别提醒信息传递的3要素
2.信息传递在生态系统中的作用
3.信息传递在农业生产中的应用(1)提高 的产量。 (2)对 进行控制。
易错辨析基于生态系统的信息传递的理解,判断下列表述是否正确。(1)变色龙变化体色,主要是向同类传递行为信息。( )(2)“心猿意马”不属于生态系统的信息传递。( )(3)生物碱、有机酸和性外激素等都属于化学信息。( )(4)羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。( )(5)生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然有利。( )(6)通过生态系统的信息传递,可以防治有害动物,也可以提高农产品或畜产品的产量。( )
三、生态系统的稳定性1.生态平衡(1)概念:生态系统的 处于相对稳定的 。(2)特征
(3)调节机制:负反馈机制,是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为 调节该系统的工作,并且使系统工作的效果 ,它可使系统 。
2.生态系统的稳定性(1)概念:生态系统 自身 处于相对平衡状态的能力。 动态平衡 (2)原因:生态系统具有自我调节能力。
(3)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 曾经受到破坏 正在受到破坏一般来说,生态系统中的 越多, 越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。
3.提高生态系统的稳定性(1)提高生态系统的稳定性的原因①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类 。②处于生态平衡中的生态系统能够使人类 的环境保持稳定。 (2)提高生态系统稳定性的措施①要控制对生态系统的 ,在不超过生态系统 的范围内,合理适度地利用生态系统。 ②对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的 、 的投入,保证生态系统内部 的协调。
易错提醒生态系统稳定性的4个易误点
4.设计制作生态缸,观察其稳定性(1)目的要求:设计一个生态缸,观察这一人工生态系统的 。 (2)基本原理 成分全,比例合适①生态缸中必须包括生态系统的4种成分,特别需要注意必须有足够的分解者。②各种生物之间及生物与非生物环境之间,必须能够进行物质循环和能量流动。生物之间要有合适的食物链结构,生物的数量不宜过多。
旁栏边角(选择性必修2,第80页,“复习与提高”改编)农业部门在防治棉铃虫问题上,提出了两种方案:A.喷洒高效农药;B.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性。说明理由。
提示 放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度大爆发。在棉田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系,因此,能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。方案B有利于提高农田生态系统的稳定性。
易错辨析基于生态系统的稳定性的理解,判断下列表述是否正确。(1)生物多样性增加有利于提高生态系统的自我调节能力。( )(2)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。( )(3)某相对稳定的生态系统中旅鼠天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。( )长句应答生态系统的营养级数越多,其稳定性不一定越高,原因是 。
提示 判断生态系统的稳定性应综合分析生物种类数和生态系统营养结构的复杂程度
考向探究考向1碳循环1.(2022重庆渝北模拟)下图为部分碳循环示意图,下列叙述正确的是( )A.由生产者、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构成的食物链中,能量是单向流动、逐级递减的B.生产者为第一营养级,①②⑥⑧之和为生产者固定的总能量C.①⑦⑧过程以CO2的形式进行,②③④⑤⑥过程以含碳有机物的形式进行D.根瘤菌与豆科植物互利共生时,其生命活动所需的有机碳来自⑥过程
答案 C 解析 图中由生产者、Ⅱ(初级消费者)、Ⅲ(次级消费者)构成食物链,Ⅳ是分解者,Ⅰ是无机环境,不参与食物链组成,A项错误;生产者为第一营养级,①为生产者固定的总能量,B项错误;途径①主要是通过绿色植物通过光合作用吸收CO2实现的,途径⑦⑧是通过分解者和生产者的呼吸作用释放二氧化碳实现的,故①⑦⑧过程以CO2的形式进行,②③④⑤⑥过程在生物群落中以有机物的形式进行,C项正确;根瘤菌是消费者,因此它与豆科植物互利共生时,其生命活动所需的有机碳应该来自②,而不是⑥,D项错误。
2.(2022湖南衡阳八中模拟)“碳中和”是指排出的二氧化碳或温室气体被植树造林、节能减排等形式抵消。“碳循环”是实现“碳中和”的科学路径之一。下列有关生态系统中“碳循环”的说法,错误的是( )A.碳循环是指CO2在生物群落和无机环境间的循环过程 B.化石燃料的燃烧使“碳中和”受到严重干扰C.与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和细胞呼吸等D.植树造林、采用低碳等生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
答案 A 解析 碳在群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环,而碳循环是指C元素在生物群落和无机环境间往复循环的过程,A项错误;化石燃料的燃烧使CO2的全球平衡被打破,从而引起温室效应,使“碳中和”受到严重干扰,B项正确;在碳循环过程中,通过光合作用、化能合成作用实现了C元素进入生物群落的过程,而通过细胞呼吸可以使C元素从生物群落返回到无机环境,因此,与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和细胞呼吸等,C项正确;植树造林、采用低碳等生活方式可缓解温室效应,有助于维持生物圈中碳循环的平衡,D项正确。
考向2生物富集3.(2022浙江月考)英吉利海峡中存在“绿藻→虾→宽吻海豚”的一条食物链。据最新报道,科学家在英吉利海峡附近的海豚体内发现“混合污染物”,包括高浓度的汞、多氯联苯和二噁英等。下列叙述错误的是( )A.“绿藻→虾→宽吻海豚”为捕食食物链B.海豚体内高浓度的汞等有毒物质是通过食物链移动和浓缩的C.测量单位面积中绿藻、虾和宽吻海豚的生物量可制成生物量金字塔D.英吉利海峡中生产者的个体大小、繁殖速度和纤维素含量决定其生物量金字塔的形状
答案 C 解析 绿藻、虾和宽吻海豚之间是食与被食的关系,“绿藻→虾→宽吻海豚”为捕食食物链,A项正确;生物体从周围环境吸收、积蓄的某种元素或难以降解的化合物会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,最终会积累在食物链的顶端,海豚体内高浓度的汞等有毒物质是通过食物链移动和浓缩的,B项正确;制成生物量金字塔应分别测量绿藻、虾和宽吻海豚的生物量,即干重,C项错误;英吉利海峡中生产者的个体大小、繁殖速度和纤维素含量决定其生物量金字塔的形状,D项正确。
考向3探究土壤微生物的分解作用4.(2022山东济宁育才中学月考)某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料,研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用,对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是( )A.该实验能探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用B.该实验的自变量为土壤是否灭菌,因变量是土壤的湿度C.为了控制实验中的无关变量,作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理D.预期结论是1、3组的落叶不被分解,2、4组中的落叶被不同程度分解
答案 B 解析 该实验有两个自变量:土壤是否灭菌和土壤的湿度,因此可以探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用;作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理,防止落叶中的微生物影响实验结果;1组和3组土壤灭菌,没有微生物分解落叶,2组和4组土壤没有灭菌,土壤中有微生物分解落叶,只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同。
方法突破1.用模型建构法分析碳循环模式图(1)在碳循环中,只有生产者与大气中的CO2(非生物的物质和能量)之间是双向箭头。生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的CO2。除大气中的CO2外,生产者、消费者都有箭头指向分解者。
(2)“三看法”快速判断碳循环模型中的成分
(3)说明:①图1中A~D代表的成分依次是生产者、大气中CO2库、消费者、分解者。②图2中A代表生产者,B、D代表消费者,E代表分解者,C代表大气中CO2库。③图3中,E代表生产者,B、D、F代表消费者,C代表分解者,A代表大气中CO2库。
2.结合模式图,明确碳循环的4个要点
3.重金属盐和DDT等农药的生物富集作用生物富集作用与能量流动正好相反,能量在沿食物链流动时逐级递减,而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”,即营养级越高,该物质浓度越高。如图所示:
DDT作为杀虫剂,曾对农业的发展起到了很大的推动作用。但DDT在生态系统的富集影响生物的生存和发展,也给人类带来威胁。DDT进入生态系统的途径:一是经过植物的茎、叶和根进入植物体,在体内积累,再经过植食性动物和肉食性动物逐级取食,逐级富集;二是喷洒的DDT落到地面,经过土壤动物和食虫动物而逐级富集。所以食物链越复杂,逐级富集量越大。例如:水环境中微量的DDT通过食物链不断富集,水体→浮游植物(富集1.3万倍)→小鱼(富集1.7万倍)→大鱼(富集66万倍)→白头海雕(富集833万倍)。
考向探究考向1生态系统中信息的种类和作用1.(2022湖北武汉十一中学模拟)信息传递是生态系统的功能之一。下列与生态系统信息传递相关的叙述,正确的是( )A.通常情况下,交配信息在同种个体间传递B.食物信息一定是在不同种个体之间传递C.变色龙变换的体色只能给其天敌传递信息D.生物防治中,诱杀害虫只能利用化学信息
答案 A 解析 不同种生物间存在生殖隔离,通常情况下,只有同种个体间才能感受异性个体传来的交配信息,A项正确;有些生物会摄食同种的个体,如鲈鱼的成鱼也可能以本物种的幼鱼为食,B项错误;变色龙体色的变换不仅给其天敌传递信息,还向同类传递信息,C项错误;生物防治中,诱杀害虫可以利用化学信息,如人工合成的性引诱剂,也可以利用物理信息,如黑光灯诱捕,D项错误。
2.烟草植株在4—10月开花,开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后,能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫,夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能停留在叶片上产卵。相关叙述或推断合理的是( )A.光信息刺激植物开花,体现生命活动的正常进行离不开信息的传递B.“深山密林,猿声尖啼”所体现的信息类型与信息素相同C.信息素只能作用于不同种生物,维持生态系统的稳定D.信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系
答案 D 解析 光信息刺激植物开花,体现了种群的繁衍离不开信息的传递,A项错误;“深山密林,猿声尖啼”所体现的是声信息,属于物理信息,与信息素(化学信息)不同,B项错误;信息素可以作用于同种生物,也可以作用于不同种生物,C项错误;信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系,D项正确。
考向2信息传递在生产中的应用3.(2022山东济南外国语学校月考)一种电子仪器能够产生与蜜蜂跳圆圈舞和摆尾舞相同频率的声音。在果园放置该仪器,当蜜蜂接收到其发出的声音信息后,就会飞到果园采蜜,帮助苹果更好地传粉,以提高苹果产量。下列叙述不正确的是( )A.信息传递能够调节种间关系,电子仪器发出的声音属于物理信息B.一个果园内所有中华蜂构成一个种群,最基本的数量特征是种群密度C.蜜蜂神经细胞接收声音刺激,Na+通过主动运输进入细胞产生动作电位D.授粉的苹果发育成果实过程中,发育的种子合成的生长素促进果实发育
答案 C 解析 生态系统中光、声音等通过物理过程传递的信息属于物理信息,电子仪器发出的声音信息能够使蜜蜂飞到果园采蜜,起着调节种间关系的作用,A项正确;一个果园内所有的中华蜂构成一个种群,种群最基本的数量特征是种群密度,B项正确;动作电位的产生是Na+通过Na+通道进入神经细胞的,该过程的运输方式为协助扩散,C项错误;发育的苹果种子合成的生长素具有促进果实发育的功能,D项正确。
方法突破1.构建模型分析生态系统中的信息传递(1)信息的来源:生物或无机环境。(2)从图中可以看出,信息传递可发生在生物与生物之间,以及生物与环境之间。(3)从信息传递的方向分析,生态系统的信息传递往往是双向的。
2.判断生态系统信息传递种类的方法(1)从信息传播的途径判断①涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度等物理因素,可判断为物理信息。②涉及的信息载体为化学物质,如性外激素,可判断为化学信息。③涉及特殊行为,“肢体语言”可判断为行为信息。(2)从文字表述的着重点判断①孔雀开屏,如果是通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。②孔雀开屏,如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息。
考向探究考向1生态平衡与生态系统的稳定性1.(2022湖南)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如下图所示。下列叙述错误的是( )A.食草动物进入早期,其种群数量增长大致呈“J”形曲线B.图中A点的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量C.该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关D.过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性
答案 B 解析 早期食草动物进入草原生态系统,由于空间、资源充足,又不受其他生物的制约,所以食草动物的种群数量的增长大致呈“J”形曲线增长,A项正确;环境容纳量是指在相当长一段时间内,环境所能维持的种群最大数量,即该种群在该环境中的稳定平衡密度,达到图中A点的纵坐标对应的数量后,该食草动物的数量下降,所以环境容纳量应小于A点的纵坐标对应的数量,B项错误;从图中可以看出,食草动物过多会导致植物数量的下降,食草动物数量的下降又会导致植物数量的增多,属于典型的负反馈调节,C项正确;生态系统具有自我调节能力,但有一定的限度,过度放牧使得草原生物的种类和数量减少,降低了草原生态系统的自我调节能力,致使草原退化,D项正确。
2.(2022湖北模拟)下图表示受到一定程度的干扰后,某生态系统功能的变化图,两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围,下列分析中不合理的是( )A.x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标B.受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小C.TS面积越大,生态系统的整体稳定性越高D.x、y在同一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳态
答案 C 解析 抵抗力稳定性越大,受到相同程度的外界干扰时偏离正常范围的距离即图示的y值就越小,抵抗力稳定性越小,恢复力稳定性越大,遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的时间就越短,即图示中x的距离越短,A项正确;热带雨林比草原生态系统的抵抗力稳定性强,受到相同干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比y值要小,B项正确;一般来说,同一生态系统抵抗力和恢复力呈负相关(北极冻原生态系统除外),x、y分别代表受到干扰后偏离正常范围的幅度,分别对应恢复力稳定性和抵抗力稳定性,二者共同维持系统的稳态,但TS面积越大,整体稳定性越低,C项错误;x、y在同一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳态,D项正确。
考向2抵抗力稳定性和恢复力稳定性3.(2022辽宁一模)下列关于生态系统稳定性的叙述,正确的是( )A.大量引进外来物种必然会提高生态系统的稳定性B.封山育林可通过延长生态系统的食物链,从而提高生态系统的稳定性C.与草原生态系统相比,荒漠生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很弱D.反馈调节在生态系统中普遍存在,都能使生态系统保持稳定
答案 C 解析 大量引进外来物种,有可能引起物种入侵,降低物种多样性,反而影响生态系统的稳定性,A项错误;封山育林能减少人类的干扰,是在保持森林自给自足的生态模式下发生演替,使得生物种类得以保持或增加,使得森林营养结构变复杂,提高森林的生物稳定性,B项错误;与草原生态系统相比,荒漠生态系统由于结构比较简单,其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低,C项正确;反馈调节在生态系统中普遍存在,其中负反馈调节能使生态系统保持稳定,D项错误。
考向3设计制作生态缸,观察其稳定性4.(2022山东一模)微水景生态缸改变了传统鱼缸与盆景的单一观赏效果,吸纳园林山水特点于微景,能在鱼缸中形成一个稳定的微型生态系统,保证了鱼类、植物等生物的存活,实现“零换水”。下列有关说法错误的是( )A.放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当B.微水景生态缸要定期通气,以保证各种生物的正常呼吸C.生态缸的营养结构比较简单,一般很难长时间维持相对稳定D.当微水景生态缸达到稳定状态后,各种生物的种群数量均达K值
答案 D 解析 由于生态系统中能量是单向传递、逐级递减的,因此放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当,A项正确;微水景生态缸中的植物通过光合作用能制造氧气,但是制造的氧气量是有限的,因此需要定期通气,以保证各种生物的正常呼吸,B项正确;生态缸的动植物种类比较少,营养结构比较简单,因此一般很难长时间维持相对稳定,C项正确;生态缸达到稳定状态后,各生物种群数量保持相对稳定,但并不一定均能达到K值,D项错误。
方法突破1.生态系统抵抗力稳定性大小的判断
2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性之间的关系(1)一般呈负相关,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。如图所示:
3.比较归纳正反馈调节与负反馈调节
生态系统的功能和稳定性知识必备1.生态系统三大功能的区别与联系
2.“等量关系法”理解流经第二营养级的能量示意图
说明:某营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,属于上一营养级流向分解者的能量。
3.“三步法”判断碳循环模式图中的组成成分
4.“实例法”分析抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小关系
专项突破典例.(2022河北)为探究全球气候变暖对生态系统的影响,研究者将20个人工淡水池塘均分成两组,对照组保持环境温度,实验组始终比对照组高4 ℃(利用温控装置),并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现,池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时,池塘中浮游植物和浮游动物生物量(单位体积水体中生物体的质量)的检测结果如图。
回答下列问题。(1)池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为 ,池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了 演替。 (2)某种水生生物被投入池塘后,其种群数量将呈 形增长,若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定,表明其种群数量已达到了 。 (3)从能量流动角度分析,升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是 。 (4)碳在池塘生物群落中主要以 的形式传递,碳循环具有全球性的主要原因是 。
答案 (1)物种组成 次生 (2)S K值 (3)生产者固定的能量减少,生产者、消费者和分解者的呼吸消耗加大 (4)含碳有机物 CO2是气体,可在生物圈内流动解析 本题解题的切入点是种群、群落和生态系统的结构及功能。结合题图中对照组和实验组的结果差异分析作答。(1)不同群落相互区别的重要特征是物种组成。池塘生物群落从简单到复杂发生的是次生演替。(2)生物种群数量在自然界中将呈现“S”形增长,当种群密度在较长时间内保持稳定时,表明其种群数量已达到了K值。(3)从能量流动角度分析,升温使生产者固定太阳能减少,各种生物成分呼吸消耗量加大,导致生态系统总生物量降低。(4)碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式传递。CO2可以在生物圈内快速流动是碳循环具有全球性的主要原因。
专项训练1.(2022河北衡水中学三模)下图是一中学新建的一个人工湿地:池塘边有一片芦苇滩,池塘底种植了大量睡莲,水中放养了大量鱼类。一段时间后,睡莲全部被鱼吃光,后来学校每天用食堂的剩饭、剩菜饲喂鱼苗,“水体严重富营养化”等问题又出现了。该校生物兴趣小组尝试将池塘水泵入芦苇滩以净化水质。请分析回答下列问题。
(1)该池塘中所有生物可以看作是一个 。输入该生态系统的能量有 。(2)为监测池塘水质的变化,兴趣小组在每周周六的7:00、12:00、17:00 3个时间点测定池塘水的pH,推测pH最高的时间点是 ,原因是 。
(3)为改善池塘水质,学校每天上午9:00开始将池塘水泵入芦苇滩,再从出水口引回,如此循环处理6 h,6 h循环水量约为池塘总水量的10%。下表是兴趣小组某天从进水口和出水口分别采集水样测定的相关指标的结果:
①化学耗氧量(COD)是指水体中的有机物等在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量,在一定程度上能够反映水体的污染程度。据表判断,COD值与污染程度呈 。 ②与进水口比较,出水口的总磷、总氮含量均有所下降的原因是芦苇可以 。 (4)结合所学知识,请为该校改善池塘水体富营养化提出两条合理化的建议: 。
答案 (1)群落 生产者固定的太阳能;投喂的剩饭、剩菜中有机物内的化学能 (2)17:00 白天水中植物光合作用吸收CO2,pH增大 (3)正相关 吸收氮和磷 (4)适当捕一部分鱼、池塘中栽植沉水植物(或更换清洁的水,或采用浮床生态工艺法净化污水)解析 (1)根据生物群落的概念可知,该池塘中所有生物可以看作一个群落。根据题意可知,输入该生态系统的能量有生产者固定的太阳能和投喂的剩饭、剩菜中有机物内的化学能。(2)为监测池塘水质的变化,兴趣小组在每周周六的7:00、12:00、17:00 3个时间点测定池塘水的pH。影响池塘水pH改变的主要是水中的二氧化碳含量的变化,由于在白天植物进行光合作用,吸收二氧化碳,导致池塘中的二氧化碳减少,使得池塘水pH增大,因此推测pH最高的时间点是17:00。
(3)①根据以上分析可知,表中COD值越高,分解的有机物越多,说明水体富营养化造成的污染程度越高,因此COD值与污染程度呈正相关。②据表可知,每一个时间点,出水口与进水口比较,出水口的总磷、总氮含量和COD值均有所下降,这是因为芦苇等水生植物吸收了鱼塘水中的N、P等元素,用于了植物的生长发育。(4)根据题意可知,池塘污染是由于池塘中的鱼类将池塘底的睡莲全部吃光,后又因为投入的食堂的剩饭、剩菜饲喂鱼引起了富营养化的问题,因此改善水质可以适当捕获一部分鱼,维持池塘生态系统的物质循环;其次根据通过芦苇塘的循环处理能使水质得到改善,可以采取在池塘中栽植沉水植物或更换清洁的水或者采用浮床生态工艺法净化污水的做法,改善池塘水质。
2.(2022湖北黄冈中学模拟)碳汇一般是指植物把大气中的CO2以生物量的形式固定在植被和土壤中,从而减少大气中CO2浓度的过程。海洋对碳汇起着巨大的作用。海洋中存在着大量的有机碎屑,包括海洋生物尸体分解成的小碎块、食物残余、粪便以及被河流冲进海洋中的有机颗粒物质。因此除了以生产者为起点的“捕食食物链”外,海洋中还存在着以有机碎屑为起点的“碎屑食物链”。请回答下列问题。(1)CO2被植物吸收后,碳元素经光合作用转化成有机物并储存于植物中。上述过程中NADPH的产生场所是叶绿体的 。除光合作用外,碳汇还受植物呼吸作用的影响,细胞呼吸过程中会产生[H],其场所是 。
(2)海洋在碳汇中所起着的巨大作用,直接影响着全球气候变化,这主要体现了生物多样性的 价值。“捕食食物链”中消费者的粪便作为有机碎屑经“碎屑食物链”被其他生物利用,据此 (填“能”或“不能”)认为能量被循环利用了。 (3)鱼A是一种以浮游动物为食的鱼类,写出一条以鱼A为最高营养级的“捕食食物链”: 。研究人员调查了海洋中鱼A的种群数量,若他们首次捕获了a条,第二次捕获b条,其中带有标记的有c条,则鱼A种群个体总数N约为 条。
(4)某海域“捕食食物链”和“碎屑食物链”各营养级间的能量传递效率见下表。
研究发现该海域中积累了大量的有机碎屑,根据表中信息分析,可能的原因有 。
答案 (1)类囊体薄膜 细胞质基质、线粒体(基质) (2)间接 不能 (3)某种浮游植物(藻类\植物\生产者)→浮游动物→鱼A (a×b)/c (4)“捕食食物链”中,营养级Ⅰ→Ⅱ、营养级Ⅱ→Ⅲ的能量传递较低,产生了较多的有机碎屑;“碎屑食物链”中营养级Ⅰ→Ⅱ的能量传递效率较低,有机碎屑消耗少,故有机碎屑积累较多解析 (1)CO2被植物吸收后,碳元素经光合作用转化成有机物并储存于植物中。光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,上述过程中NADPH是在光反应过程中产生的,场所是叶绿体的类囊体薄膜。除光合作用外,碳汇还受植物呼吸作用的影响,细胞有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都会产生[H],其场所是细胞质基质、线粒体。
(2)海洋在碳汇中所起的巨大作用,直接影响着全球气候变化,这主要体现了生物多样性的生态功能,即间接价值。“捕食食物链”中消费者的粪便作为有机碎屑经“碎屑食物链”被其他生物利用,据此不能认为能量被循环利用了,因为能量最终以热能的形式散失,不能被再利用。(3)已知鱼A是一种以浮游动物为食的海洋鱼类,则以鱼A为最高营养级的“捕食食物链”可表述为:某种浮游植物(藻类\植物\生产者)→浮游动物→鱼A。研究人员采用标志重捕法调查了海洋中鱼A的种群数量,若他们首次捕获了a条,第二次捕获b条,其中带有标记的有c条,鱼A种群个体总数为N,则相关等式为a/N=c/b,故N=(a×b)/c。
(4)分析该海域“捕食食物链”和“碎屑食物链”各营养级间的能量传递效率,可知该海域中积累了大量的有机碎屑,可能的原因有:“捕食食物链”中,营养级Ⅰ→Ⅱ、营养级Ⅱ→Ⅲ的能量传递效率较低,产生了较多的有机碎屑;“碎屑食物链”中营养级Ⅰ→Ⅱ的能量传递效率较低,有机碎屑消耗少,故有机碎屑积累较多。
3.(2022天津一模)生态系统的稳定性是指其结构和功能上的相对稳定。图中“置位点”为生态系统所具有的某个理想状态,其中P、A、B、C、D、E表示其生物成分,箭头表示物质的传递方向。请分析回答下列问题。
(1)P、A、B、C、D构成了生态系统的 ,这是实现生态系统 等功能的主渠道。 (2)图中碳元素在P、A、B、C、D、E间以 形式传递。
(3)某研究小组考察了一个位于置位点的湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成,结果如下表所示:
注:表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1,小于2,其他以此类推。
①研究表明:该鱼在3+时达性成熟(进入成年),9+时丧失繁殖能力(进入老年),根据表中数据预测该鱼种群的年龄结构类型是 。 ②如果引入该湖泊没有的鲶鱼并大量繁殖后,导致原鱼种减少,从而改变了此湖泊群落演替的方向和速度,此演替类型属于 。 ③在湖泊下游生活着大量的动植物,其中沉水植物大量繁殖后,部分浮游植物的数量下降,大型底栖动物的数量有所增加,这是在 (填“种群” “群落”或“生态系统”)水平上研究的结果。沉水植物通过一定的信息传递吸引浮游动物栖息在其叶表面,从而抚育出高密度的浮游动物。浮游动物能够大量捕食浮游藻类,也间接地控制了浮游藻类的数量。这体现出信息传递的 的作用。
答案 (1)营养结构(食物链和食物网) 物质循环、能量流动、信息传递 (2)有机物 (3)稳定型 次生演替 群落 调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定解析 (1)P是生产者,A、B、C、D是消费者,E是分解者。P、A、B、C、D构成了生态系统的营养结构(食物链和食物网)。生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递。食物链和食物网是生态系统物质循环、能量流动和信息传递的主渠道。(2)图中P、A、B、C、D、E构成生物群落,碳元素在生物群落内以含碳有机物的形式传递。
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