生物与环境(二) 生态系统

生物与环境（二）生物与环境（二） 生态系统生态系统 【知识网络结构及知识点归纳知识网络结构及知识点归纳】 【重点、难点、拓展问题解析重点、难点、拓展问题解析】 （一）从生态系统的区域特征、组成成分、功能特征、和生物圈的关系四个方面理解生态系统的概念 一定空间和时间内（区域特征） 生物群落与非生物环境之间（组成成分） 通过能动流动和物质循环相互作用的自然系统（功能特征） 生态系统是生物圈的结构和功能单位 （二）从生物群落和无机环境两大方面理解不同类型生态系统的特征体会，不同生态类型的形成是自然选择的结果 主要类型群落环境群落特征 森林生态 系统 湿润或比较湿润的地 区 物种多，植物以乔木为主，树栖攀援动物多，种群密度稳 定，群落结构复杂稳定 草原生态 系统 年降水量少的地区 物种少，植物以草本为主，善跑或穴居动物多，种群密度 易变，群落结构一般不稳定 农业生态 系统 农作物种植区作物种类少，种群密度大， 群落结构单一而不大稳定 海洋生态 系统 整个海洋，类 型多， 分布各异 微小浮游植物为主，有大型藻类，各类动物集中于 200m 以上水层，底栖动物适应性特殊 淡水生态 系统 陆地淡水水域 浅水区为水生和沼泽植物，深水区表层为浮游植物，主要 有浮游动物、鱼类和底栖动物 （三）以物质流和能量流为线索，理解生态系统的组成成分之间的相互关系。 生命是一种开放的系统，是在同环境进行物质交换过程中呈现输入和输出、自身物质组分的组建和破坏的平衡的系 统。“生命的形式不是存在着，而是发生着，它是通过有机体进行的物质和能量永恒流动的表现形式。 生命世界是一个复杂的网络，地球上有如此众多的生物种类，他们塞满了几乎一切可以生存的空间。而且，每一种 生物的生存和发展，都是以其他生物的生存和发展为前提，一种或几种生物的消亡，可能对其他生物造成灾难性的后果。 这种生物界多样性的相互依存和相互制约的关系，在非生命自然界中，远没有达到这种程度。我们可称之为生命之网， 连接生命之网的主线是生物对物质和能量的需要，即摄食关系是生命网的主线。食物链和食物网的本质是物质和能量的 流动。 （四）注意本章节知识和其他知识章节的联系如明确生物新陈代谢的类型和其在生态系统中的功能的关系，如：自 养的绿色植物是生态系统中的生产者；生物的新陈代谢过程和生态系统内能量流动特点的关系：如能量沿食物链流动时 单向流动、逐级递减的特点和呼吸作用、光合作用中能量转变的关系。生物的代谢和自然界中物质循环的关系，如：光 合作用和呼吸作用和碳素循环的关系，水分代谢和水循环的关系。 （五）生态系统的功能是本部分知识的重点 生态系统是一个动态功能系统 生态系统处于不断发展和变化之中 通过功能类群之间的营养联系实现“自我维持“ 具有生物生产、能量流动、物质循环、信息交流等基本功能 生物生产-系统内物质和能量的源泉 初级生产：主要指绿色植物的光合作用 次级生产：指异养生物对初级生产品的利用和再生产 能量流动-系统内能量转移的过程 过程 起点：始于生产者固定太阳能 （输入能量） 渠道：沿食物链的营养级依次传递（转移能量） 终点：最终以呼吸热的形式散失 （输出能量） 特点 以赛达伯格湖的能流分析资料为例 传递数量：低于净初级生产量（总初级生产量与生产者呼吸量之差） 传递方向：单向流动（既不能循环流动，也不能逆向流动） 传递效率：逐级递减，传递效率为 10%20%（遵循 1/10 法则） 物质循环-系统内生命元素的运动形式 3 物质循环是指群落与环境之间生命基本元素的循环运动，包括： 系统内物质输入与输出，以及营养级之间的交换过程 系统间的物质交换，以及大气圈、水圈和岩石圈之间的调节过程 实例：碳循环 碳素循环特点 带有全球性质 岩石圈大气圈水圈生物群落 碳素贮存形式无机盐CO2HCO3-有机态 是否参与交换-+ 碳素交换形式 气态型（主要以 CO2形式循环） 进入群落途径 光合作用同化 CO2 返回无机环境 细胞呼吸、微生物分解、化石燃料利用 物质流与能流的关系 渠道相同。系统内能流伴随物质流。 方向不同。生物圈的物质呈往复循环运动；能量呈单向流动。 （六）生态失调和环境保护是人们关注的热点问题 生态系统稳态被破坏的表现 生态系统出现物种缺损，或不同营养级的数量比例失调 生态系统内能流受阻，或正常的物质循环途径中断 全球性生态系统稳态破坏的实例 大气中 CO2浓度增加导致温室效应，将引起地球热平衡失调 平流层臭氧量减少，使紫外线辐射量增加 酸雨使土壤和水域逐渐酸化 有毒物质（如 DDT）沿食物链的浓缩和积累 森林和草原的破坏导致水土流失、碱化或沙漠化 某些野生动物和植物资源濒临绝灭的危机 维护生态系统稳态 人类一切活动要遵循生态系统的基本规律 认识生态系统的自动调节机制，促使自动调节机制正常运行 制定和执行有关环境保护的各项法律 【精选例题精选例题】 1、在生态系统中，下列各组生物均属于生产者的是（ ） A 光合细菌 、酵母菌、菠菜 B 光合细菌、硝化细菌 、海带 C 乳酸菌、酵母菌、马铃薯 D 硝化细菌、蘑菇、绿色植物 答案：B 2、下列那一组动物都属于草原生态系统的组成成分（ ） A 瞪羚、野兔、狮 B 野兔、狮、虎 C 眼镜猴、黄羊、狐 D 松鼠、卷尾猴、狼 答案：A 3、在右图所示的食物网中，鹰同时占有的消费级和营养级分别是 A 次级、三级消费者，第二、三营养级 B 次级、四级消费者，第三、四营养级 C 三、四级消费者，第三、五营养级 D 次级、四级消费者，第三、五营养级 答案：D 4、我国有句谚语“一山不能容二虎“，用生态学的观点可以解释为（ ） A 老虎性情古怪、孤僻，虎与虎之间通常不群居 B 老虎是处于营养级较高的生物，能得到的能量较少，因此个体数量也较少 C 身强力壮的老虎通常可以欺负身体弱小的老虎，甚至可以将它吃掉 D 老虎生活需要较大空间，一般一座山只能提供给一只老虎生活的空间 答案：B 5、水葫芦引入我国后，在一部分地区已经阻塞河道，成了河流和湖泊中行船的主要障碍。一株水葫芦能在 50 天中 产生 1000 个后代，其原因可能是（ ） A 没有天敌 B 气候适宜 C 繁殖力强 D 以上都正确 答案：D 6、下图是以每个营养级生物数量的多少而给出的塔型结构，其中“A“、“B“、“C“分别代表第一、第二 和第三营养级的生物，下面与塔型结构相符的食物链是（ ） A 草 昆虫 鸟 B 树 昆虫 鸟 C 草 兔 狼 D 草鸟 狼 5 答案：B 。解答本题要注意个体数量营养级和能量营养级的区别。 7、生产者通过初级生产过程固定的太阳能，除哪部分外均通过食物链在生物之间传递与转化： A 作为能源物质生产者自身利用的部分 B 作为营养物质被食草动物摄食的部分 C 作为凋落物成为穴居动物和分解者营养源的部分 D 以有机物形式暂存于自养生物体内的部分 答案：A 8、假定你被困在一个荒岛上，随身携带的食物只有 12 只鸡和一升玉米，在一个月内你将得不到营救，这段时间内 也不能种出更多的玉米。为了生存，你将（ ） A 先吃玉米，后吃鸡 B 先吃鸡后吃玉米 C 用玉米喂鸡，然后吃鸡下的蛋 D 玉米和鸡同时吃 答案：B 9、能量沿食物链由一个营养级传递到下一个营养级时，逐级递减的原因是（ ） A 各营养级生物维持自身生命活动的呼吸消耗 B 枯枝败叶、尸体或粪便被分解者利用 C 各营养级生物体内贮存部分能量 D 上述各个原因都是 答案：D 10、自然林区内的马尾松一般不容易发生虫害，但在一些人工马尾松林中却会发生严重的松毛虫危害，其主要原因 是（ ） A 松毛虫繁殖力强 B 马尾松抗虫害能力差 C 人工林场营养结构简单 D 当地气候适宜松毛虫生长 答案：C 11、如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物（甲、乙、丙、丁）所含 有机物的总量如右图所示，在一段时间内，如果乙的种群增加，则会引起： A 甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降 B 甲、丙、丁的种群数量均增加 C 甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加 D 甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加 答案：D 12、由于赤潮的影响，一条 4 千克重的杂食性海洋鱼死亡，假如此杂食性鱼的食物有 1/2 来自植物，1/4 来自草食鱼 类，1/4 来自以草食鱼类为食的小型肉食性鱼类，按能量流动效率 20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物 （ ） A 160kg B 80kg C 400kg D 200kg 答案：A 计算方法：41/25+41/452+41/453=160kg 13、我国在各地都设有大气监测站，北京是由分布在城区的各监测点组成的一个监测网，以监测大气情况，且每天 公布空气质量，包括（ ） 可吸入颗粒物 总悬浮颗粒物 氮氧化物 CO2 SO2 NO2 CO NO N2 O3 A B C D 答案：D 14、在一个达到成熟阶段的生态系统中，四个不同种群各自含有的总能量和残留 DDT 浓度大致如下： 该系统的生产者为_；初级消费者为_。 由四个种群构成的营养结构为_（以箭头形式表示）。 7 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为_；从第一营养级到第三营养级，能量的传递平均效率 是_。 丁种群生物体内 DDT 浓度，相当于甲种群的 85 倍，你对这种现象的解释是 。 答案： 15、下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物轻度污染后）的净化过程示意图： 在该河流的 AB 段上，溶解氧大量减少的主要原因是_。 藻类大量繁殖的主要原因是_。 水中溶解氧含量恢复的主要原因是_。 如酿酒厂味精厂将含大量有机物的废物排入河流,对河流生态系统可能造成的最严重危害是_,请运用生 态平衡原理分析造成这种后果的主要原因_。 答案： 藻类数量减少，需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随着有机物被细菌分解而大量消耗 有机物分解后形成大量 NH4+等无机盐离子，有利于藻类大量繁殖 藻类通过光合作用释放氧气，有机物减少，需氧型细菌数量下降，因此溶解氧的消耗量减少 河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏 因为生态系统的自动调节能力有一定限度，当外来干扰超过这个限 度时，生态平衡就会遭到破坏 在线测试在线测试 1. 种群密度和生物群落结构常有剧烈变化的自然系统是（ ） A、森林生态系统 B.湖泊生态系统 C、海洋生态系统 D、草原生态系统 2. 下列生物属于种群的是（ ） A、一块水田里的全部水稻、水草、鱼、虾及其他生物 B、一个池塘中的全部鱼 C、一块朽木上的全部真菌 D、一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成熟蚜 3. 生态系统内，食物网越复杂，说明（ ） A、生产者的个体数量过多 B、消费者的个体数量多 C、消费者的种类越多 D、分解者的种类越多 4.生态平衡是指生态系统的（ ） A、结构复杂化和功能完善化的阶段 B、物质和能量收支的平衡状态 C、各种群数量稳定不变 D、结构及功能保持一种较长时间的动态平衡 5. 下列哪项措施能提高一个生态系统的稳定性（ ） A、减少捕食者和寄生物的数量 B、使生产者消费者的数量保持平衡 C、增加物种数目 D、限制生态系统中生产者的数 6. 下图四个数量金字塔中的哪一个与植物蚜虫食蚜瓢虫这一食物链相符合（ ） 7. 在能量金字塔中，如果生产者在光合作用中产生 240 摩尔氧气，全部用于初级消费者分解血液中的血糖，其释放并贮存在 ATP 中 的能量有多少焦耳可被三级消费者捕获。（1 卡=4.2 焦） A、0.24106 B、5.061106 C、1.008106 D、2.008106 8. 下图是两个生态系统中腐殖质总量随时间而发生变化的情况，这是指哪两个生态系统（ ） A、热带草原 热带雨林 B、热带草原 温带阔叶林 9 C、冻土苔原 热带雨林 D、热带草原 温带草原 9. 图 8-20 是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表（ ） A、甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者 B、甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者 C、甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者 D、甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者 10. 如图示两类动物的耗氧量与环境温度的关系。下列叙述中正确的是（ ） A、甲是恒温动物, 乙是变温动物 B、甲乙都是恒温动物 C、甲乙都是变温动物 D、甲是变温动物, 乙是恒温动物 答案与讲解答案与讲解: : 1. D 2. D 3. C 4. D 5.C 6. C 7. D 8. C 9.A 10.A 1.因为生态系统的自我调节能力与生态系统的营养结构有密切关系。据此可知森林生态系统中动植物种类繁多，群落结构复杂， 因此种群密度和群落结构能够长期处于较稳定的状态。湖泊生态系统属于淡水生态系统，水域中动植种类较多，各水层生物分布相对 稳定。海洋生态系统非常巨大，约占整个地球面积的 70%，营养结构层次复杂，种类繁多，自我调节能力也最强。只有草原生态系统 分布在干旱地区，动植物种类相对较少，群落结构相对简单，在不同的季节或年份，降雨量很不均匀，因此自我调节能力相对较弱， 导致种群密度和群落结构常发生剧烈变化。答案：D。 2. 解答此题，要求全面理解种群、群落的概念及区别。种群是同种生物中许多个体的集合体，群落则是各个生物种群的集合体， 范畴比前者大，属较高级的结构层次。选项中的 D 项与种群概念相符，A 明显不符，包含了多种生物。B 项中的一个池塘里全部的鱼， 一般不会由一种鱼组成，C 项中一块朽木上的全部真菌也不会是单一的真菌，都属于群落范围。 3. 复杂的生态系统中，一种绿色植物往往被多种草食动物所食，而一种草食动物既可吃多种植物，又可能成为多种肉食动物的 捕食对象，多种消费者就使得各条食物链彼此交错，形成复杂的食物网。食物网是食物链彼此交错形成的，食物链越多则食物网越复 杂，而食物链的多少与消费者种类多少有关。 4. 此题主要考查生态平衡的概念。生态平衡是指生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者之间能够较长时间地 保持着一种动态平衡、亦即其能量流动与物质循环能较长时间地保持着一种动态平衡。这种平衡状态的维持是依靠系统的自动调节能 力。结构简单的生态系统完全可通过调节而达到动态平衡，因而答案 A 不确切。此外，平衡是一种动态的平衡，这并不意味着能量及 物质的输入与输出相等，也不是各种群密度不可变更，相反的，能量在流动中会逐级递减，种群密度也是在不断地变动中，甚至可能 出现某种群灭绝而被另一种群所取代的现象。因面答案 B、C 都不正确。答案：D。 5. 生态系统中物种数目越多，它的物质循环和能量流动渠道应当越多，每个物种所起的作用就越小，部分物种的消失或绝灭对 整个生态系统稳定性的冲击就越小，生态系统就越稳定。C 是正确的。A 项错误，因为减少捕食者和寄生物的数量不仅减少了生态系 统的物种数目，也干扰和破坏了原有生态系统的自然平衡，只能增加生态系统的不稳定性。B 项不对，因为 B 项措施只有利于保持生 态系统的原稳定性，而不能使稳定性进一步提高。D 项也错，因为限制生态系统中生产者的数量，不但不会提高生态系统的稳定性， 反而会降低生成系统的稳定性。答案：C。 6. 由植物、蚜虫、瓢虫构成的数量金字塔中，蚜虫的个体数量应多于植物。因为一株植物上可生活很多蚜虫，同时，蚜虫的数 量也会多于瓢虫，而瓢虫的数量也会多于植物，因为植物体占有的能量较多，一株植物体中可以养活多个蚜虫及瓢虫，所以从数量上 看，蚜虫瓢虫植物。由于图中金字塔的最底层也是第一营养级，依次向上为第二营养级和第三营养级。故该题应选 C。注意区分能 量金字塔和数量金字塔。能量由于逐级递减，从金字塔上表现出由多向少的变化，而数量金字塔是根据各营养级的数量多少绘画而成， 不一定随营养级逐级递减或逐级增加。答案：C。 7. 考查能量流动、储存和能量流动特点的知识。血糖分解是根据以下关系： （其中 1255 千焦储存在 ATP 中）可知，240 摩尔氧气全部用于分解初级消费者 的血糖，储存在 ATP 中的能量为 125540=50200（千焦）。由题意可知，能量在生态系统的逐级流动中的最大传递效率为 20%，根据 以下关系：生产者初级消费者次级消费者三级消费者，三级消费者所捕获的最大能量为 5020020%20%=2008 千焦即 2.008106焦耳。 8. 生态系统中腐殖质总量积累速度最快最大的是热带雨林，只需短时间便能达到最大值，应对应曲线 I。腐殖质总量积累速度最 慢的是种数稀少，结构最为简单且初级生产最小的冻土苔原生态系统，它必须经漫长的时间才能达到最大值，因此，冻土苔原和热带 雨林这一对生态系统较其它 A、B、D 三对生态系统差异明显。 9. 生态系统的物质循环中，生产者通过光合作用摄取大气中的 CO2，其体内碳的去处有三条途径：其一是通过呼吸作用释放到大 气中；其二是被消费者所摄取；其三是其遗体、枯枝落叶等被分解者分解，并将其中的碳以 CO2形式释放到大气中。消费者的碳来源 于对生产者的取食，其体内碳的去向，一是通过呼吸作用释放到大气中；二是通过分解者的分解，以 CO2形式释放到大气中。从上述 分析中，不难推断，图中甲是生产者、乙是分解者、丙是消费者。所以，本题答案为 A。 10. 变温动物（如蛇）随着环境温度的降低，体温下降，代谢变慢，以至于零下几度时进入冬眠状态，代谢水平极低（耗氧量极 小）。注意分析图中曲线的方向，应从右向左（即温度降低时）分析两种动物耗氧量的变化。环境温度低时，甲耗氧量增加，呼吸强、 产热多，维持体温恒定，乙的耗氧量并不多，说明乙并不需要产热，它应属变温动物。答案：A。 11 课外拓展课外拓展 1、生态系统与种群和群落等概念的比较、生态系统与种群和群落等概念的比较 生态系统的最大特点是不仅囊括了该区域内的所有生命部分（即群落），更重要的是包含了为该系统的生物提供物 质及能量的无机环境部分。因而，生态系统是一个真正的能够行使物质循环及能量流动的相对独立体系（即生态平衡体 系）。生态系统的范围有大有小，一块草地、一个池塘甚至一棵朽木及上面生存的各种生物，均可看作一个生态系统， 因为它们都既含生物群落又含非生物的物质及能量，都能在群落内部及群落与无同环境间拉动物质的循环及能量的流动， 所以都符合生态系统的概念，而生物圈则是指地球上最大的生态系统，它包含了地球上的全部生物及生命所能存在的无 机环境，既凡生物生存的区域都在生物圈之内。生物圈是地球上一切生态系统的总和。 2、生态系统的成分及各成分在系统中的地位、生态系统的成分及各成分在系统中的地位 每个生态系统，不论其大小，都包含四种成分即：非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，这四类成分中， 非生物的物质和能量是生态系统的最终物质及能量供应站，生产者是自养生物，通过生产者的光合作用及化能合成作用， 可将生态系统中的非生物物质及能量转化为有机物及其内所含有化学能，而这种自养产物不仅满足了生产者自身的物质 与能量需求，更通过动物摄食及分解者分解成为消费者与分解者的物质及能量源泉，而分解者则可以通过微生物的分解 作用将生产者、消费者的残枝败叶、尸体等分解为无机物归还到大自然中，将来再成为生产者自养的物质来源。 由此可见，没有非生物的物质与能量，生产者将无从“生产“，没有生产者的“生产“，消费者将无可“消费“，而没有分 解者的分解，非生物的物质与能量将会枯竭，致使生产者不能“再生产“-因此，非生物的物质与能量、生产者、分解者 都是一个生态系统必不可少的成分。由于消费者的活动，不会决定生态系统的根本性质，所以消费者并非生态系统所必 需。 生产者不是专指绿色植物。教材中首先把生产者介绍为“主要是指绿色植物“，但同时也指出“生产者属于自养生物 “。这就是说，生产者不仅仅是绿色植物，还应包括属于自养生物的某些细菌类，如：硝化细菌等，它们也是生产者。 分解者还应包括那些腐食性的动物。教材中所提到的分解者主要是指细菌、真菌等营腐生生活的微生物，它们能把 动、植物的尸体、排泄物和残落物中的有机物分解成简单的无机物。因此，腐生性微生物在生态系统中属于分解者。但 有些寄生性细菌，它们从活的生物体内吸取有机物，在生态系统中扮演“小型消费者“的角色，故寄生细菌属于消费者。 象一些腐食性动物，如蚯蚓、蜣螂等也能使土壤中有机物分解，起到分解者的作用，故属于分解者。 3、自然界中一条食物链的营养级别为何一般不超过五个、自然界中一条食物链的营养级别为何一般不超过五个 由于能量在沿食物链朝前流动时是逐级递减的，有效传递率只有 10%-20%，即下一营养级的生物只能得到上一营养 级生物所同化能量的 10%-20%，当能量流入第第五营养级时，所能传下来的能量已经很少-这远远不能满足该营养级的 生物生命之需。因此，在一条食物链中，营养级一般不超过 5 个，事实上，当营养级级别达到四、五级时，都必须依靠 多条食物链才能满足生命对能量的需求。否则这些生物将无法获得足以维持生命的能量而被淘汰，同时，随营养级别的 升高，能量的递减必将造