第42讲 生物圈的稳态.doc

第42讲 生物圈的稳态走进高考 第一关：教材关合作梳理知识体系解读高考 第二关：考点关考点1 生物圈稳态的自我维持一、原因生物圈之所以能维持相对稳定状态，有以下几个方面的原因：1. 从能量角度：太阳能是生物圈赖以存在的能量基础。2. 从物质方面：生物圈在物质上自给自足是它赖以存在的物质基础。3. 生物圈具有多层次的自我调节能力：这是生物圈赖以存在的保证，但这种能力是有限的。生物的多样性是生物圈自动调节能力的基础，因为生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，自动调节能力越强。二、机制生物圈稳态的维持与调节是通过反馈机制来完成的。在整个生物圈范围内，各种物质储存库（如碳库、氮库、硫库等）的输出和输入都有保持动态平衡、抵消波动的趋势。当二氧化碳含量显著增加时，海洋吸收的二氧化碳会明显增加，生物吸收和沉积碳酸钙也会增多，同时，绿色植物光合作用的效率提高，固定二氧化碳的能力会增强，使更多的二氧化碳转化为有机物，这样就使大气中的二氧化碳含量趋于恢复正常。再例如，气候的变化也存在许多反馈环节。当某个地区气温降低时，水蒸气会加速凝结，释放热量；当气温上升时，则水分蒸发加剧，吸收一部分热量，从而缓冲气温的波动幅度。此外，在生态系统、生物群落、种群等各个层次上都存在着反馈调节机制，这些反馈调节机制是生物圈稳态反应的基础。例析1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)。下列有关叙述不正确的是（ ）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解析：农业生态系统的突出特点是人的作用非常突出，农作物是其主要成分，下图表示该农业生态系统的食物网： 处于第二营养级的生物为人和家禽家畜，沼气池的建造和植树造林有助于提高该生态系统的稳定性，但稳定性的提高并不能提高营养级之间的能量传递效率，该生态系统的建立增加了人可利用的能量。答案：C点评：该题以生态农业的实例考查了生态系统的稳定性、能量流动以及食物链的相关知识。互动探究1-1 下列关于生物圈稳态的叙述中不正确是（ ）A. 人类活动与生物圈稳态的维持有直接关系B. 大气圈、水圈、岩石圈为生物的生存提供了各种必需的物质C. 二氧化碳的增加必定破坏生物圈稳态D. 生物圈稳态的维持可通过反馈调节机制实现解析：人类的活动与生物圈稳态有直接关系，生物圈中大气圈、水圈、岩石圈为各种生物生存提供所需的物质基础，生物圈稳态的维持可通过反馈调节机制实现。如大气中CO2增加植物光合作用加强CO2的吸收加强。可见，CO2增加未必导致温室效应，只有当CO2释放量骤增超过了生物圈的自动调节能力时，才会导致温室效应。答案：C互动探究1-2有关生物圈稳态的叙述中，正确的是（ ）A. 各生态系统稳态的总和B. 由抵抗力稳定性和恢复力稳定性组成C. 生物种类和总数量的相对稳定D. 结构和功能的相对稳定解析：生物圈稳态实质上是组成生物圈的各种生物的种类和数量以及整个生物圈内的物质循环、能量流动都保持着相对的稳定状态。答案：D考点2 生态系统中碳循环、硫循环及氮循环比较一、循环模式图比较（应注意分析每个箭头指向及其含义，并对物质如何由无机环境进入生物群落，及如何由生物群落返回无机环境加以比较）1. 生态系统中碳循环的过程：2. 生态系统中硫循环过程：3. 过程：二、循环过程比较特别提醒：上一讲中提到了碳循环中CO2可以被生产者固定形成有机物，也可通过生物呼吸重新排放到环境中去，所以我们在碳循环简图中，可以看到生产者与环境之间应以双箭头联系，而SO2溶于水被植物吸收后，不会由于呼吸作用形成SO2放出，而只能通过分解者分解作用才可以形成SO2重新进入环境，所以在循环简图中环境与生产者之间只能以单箭头联系。例析2右图表示生物圈物质循环示意图，下列叙述错误的是（ ）A. 若f表示大气中的N2，则af过程不存在，而fa可表示生物固氮作用B. 若f表示无机环境中的NH3，则af过程一般不存在，而硝化细菌在fa过程中起着重要作用C. 若f表示大气中的SO2，则图解可表示硫循环，造成酸雨的主要原因是bf过程的加剧D. 若f表示大气中CO2，则碳循环不包括fb途径解析：本题以生态系统中的物质循环为核心命题点，考查生物圈的物质循环，综合考查学生识图提取信息、图文转换、运用知识的能力。由图分析可知：a为生产者，b为分解者，f为无机环境，cde为消费者。若f表示大气中的N2，则af过程不存在，A对。若f为NH3，则生产者不能直接产生NH3，故af过程不存在，B对；若f为CO2，分解者b为异养生物，不能利用CO2，则D项fb途径不存在，D对；酸雨形成的主要原因是化石燃料的燃烧，而不是分解者分解产生的SO2所致，而且f和a关系中af不应存在于硫的循环。答案：C互动探究2（2009长沙模拟）下图是某生态系统部分物质循环的简图，其中F表示非生物的物质和能量。下列各项正确的是（ ）A.若F为大气中的CO2，则碳元素在图中过程中均以CO2形式传递B.若F为大气中N2，则过程不存在，过程表示固氮蓝藻的固氮作用C.若F为大气中的SO2，则图解可表示硫循环，造成酸雨的主要原因是过程的加剧D.若F为无机环境中的NH3，则过程存在，过程可表示硝化细菌的化能合成作用解析：碳元素在过程中以有机物的形式传递；若F为大气中的SO2，造成酸雨的主要原因不是过程，而是由大量化石燃料的燃烧造成的；若F为无机环境中的NH3，过程表示硝化细菌的硝化作用，而非化能合成作用，硝化细菌不能把含氮物质分解为氨，因此过程不存在。因此只有B选项正确。答案：B考点3“观察二氧化硫对植物的影响”的实验分析1. 实验材料的选择和准备（1）尽量选择对二氧化硫反应敏感的阔叶植物，便于观察植物的受害症状。（2）提前34周准备好实验材料，应多准备些幼苗，以便挑选长势相同的幼苗做实验。2. 设置对照实验设置无SO2危害的植物作空白对照组，增强实验结论的说服力。3. 做好实验现象的观察和记录（1）观察时应进行连续观察（2）作好重点记录，可设计观察记录表时间(钟点) 1号植物 2号植物 3号植物叶 叶 叶 叶 叶 叶 叶 叶 叶4. 配制不同浓度二氧化硫的方法（1）计算钟罩内SO2气体的体积溢水法：可用注水法测出钟罩的容积（三个钟罩容积要相等）。用溢水法测出放入盆栽植物后钟罩的容积（测量钟罩内剩余水的体积即是）。其他方法：如果幼苗栽种在已知容积的容器（如易拉罐）内，则容器的容积可从其标示中读出（L2）。先用注水法测出空玻璃罩的容积（L1），那么L1-L2可大体为放入植物后的玻璃罩的容积(L)（幼苗所占容积忽略不计）。（2）计算Na2SO3的质量通过上述方法测出放入盆栽植物后钟罩的容积，根据实验用SO2的浓度可确定SO2的质量，再根据化学方程形式计算出所需Na2SO3的质量。5. 分析植物受害情况（1）植物叶片的受害顺序为：成熟叶老叶幼叶（2）植株的受害顺序为：叶片叶柄整个植株（3）当SO2超过植物的忍受程度时，危害程度与SO2浓度成正比；当SO2浓度一定时，植物的受害程度与时间成正比（4）光照越强、温度越高，植物对SO2越敏感，越容易受害。例析3将三株长势相同的幼苗按下图装置处理，密封。A钟罩内小烧杯中盛有稀硫酸并放0. 276 mg亚硫酸钠，B钟罩内小烧杯中盛稀硫酸并放0. 138 mg亚硫酸钠，C钟罩内不放上述物质。（钟罩内气体体积为5 L）（1）亚硫酸钠和稀硫酸可生成_气体，_钟罩内该气体含量最高。（2）_钟罩植物最先受到灾害，症状是_。（3）SO2主要破坏植物的_同时使叶肉细胞_而干枯，植物叶片_。（4）玻璃板与玻璃罩之间应用凡士林封住，其目的是_。C装置的作用是_。（5）观察装置内的幼苗叶片变化，需用20 min（每5 min观察一次），请设计一份记录观察实验结果所用的表格。解析：A、B钟罩内烧杯所放物质为A 0.276 mg亚硫酸钠与稀硫酸，B 0.138 mg亚硫酸钠与稀硫酸，C未放上述物质，因而A、B内SO2浓度不同：AB，C起对照作用。答案：（1）SO2 A （2）A 叶发黄，焦枯并逐渐死亡（3）叶绿体 脱水 枯萎 （4）防止罩内气体泄漏 对照（5）如下表时间min 叶片变化 装置 0 5 10 15 201号2号3号互动探究32007年2月9日长江商报以强酸雨频发，市民出门请打伞为题报道武汉市的强酸雨（pH4. 5）以下相关叙述不正确的是（ ）A. 大气中的二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物与雨雪作用形成酸雨B. 大气中的二氧化硫经植物吸收可转变为蛋白质被人类利用C. “观察二氧化硫对植物的影响”实验，可设不同的分组实验，每组二氧化硫浓度应相同D. 防治酸雨的有效措施是减少煤、石油等化石燃料的燃烧解析：二氧化硫对植物的影响应设实验组和对照组，为进一步证明不同二氧化硫浓度对植物的影响，应分别设定不同的二氧化硫浓度梯度。答案：C笑对高考 第三关：技巧关有关社会经济与环保热点问题的考查人类社会的经济发展与环境污染是一个科学难题，随着环境恶化等全球性问题的不断报道，人们的环保意识加强，生物圈的稳态成了发达国家科学研究的重点，人们更加关注人与自然的和谐发展，自然本考点成了高考命题的热点。典例环境污染对植物的生长发育有不同程度的影响。在一定程度上，植物在污染环境中也有继续保持正常生命活动的特性。这种特征称为抗性。研究植物的抗性对筛选具有净化环境功能的植物种类和保护环境有积极意义。(1)一项研究表明，植物对SO2的抗性与叶片上气孔大小等有关。所得数据如下表：被测植物 平均受害面积（%）气孔气孔密度（个/mm2） 每个气孔面积（nm2）甲植物 13. 5 218 272乙植物 33. 4 162 426丙植物 57. 7 136 556该研究说明，植物对SO2的抗性与气孔的密度呈_关系，和每个气孔的面积呈_关系。在SO2污染严重的地区，最好选择表中_植物为行道树种。(2)工业生产中产生的SO2是酸雨(pH老叶幼叶。答案：C5. 下列有关生物多样性叙述错误的是（ ）A. 地球上所有生物及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的多样性B. 生物的多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性C. 保护生物多样性就是在基因、物种和生态系统三个层次上采取保护战略和保护措施D. 保护生物的多样性主要是保护生物基因库的多样性解析：生物多样性包括：遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性，因此保护生物多样性就必须在上述三个层次上采取保护措施。生物多样性也可理解为地球上所有生物拥有的全部基因及各种生态系统共同构成。答案：D6. （多选）大气平流层中的臭氧层可以滤除太阳光中大部分的紫外线辐射，因此被称为地球生物圈的保护伞，然而，由于人类大量排放卤代烃（如制冷剂氟利昂），严重破坏了臭氧层，引起地球表面紫外线辐射增强。臭氧层耗损引起普遍的生物学效应是（ ）A. 海洋浮游生物增多B. 人类皮肤癌、白内障增加C. 生物群落的分布不受影响D. 农作物减产解析：臭氧层是地球生物圈的天然保护伞，在生物进化过程中对生物由水生到陆生有重要意义。臭氧层被破坏后，地球紫外线辐射增强不利于动植物的正常生长生活，造成农作物产量下降。使诱变频率增大，皮肤癌的发病率增加。答案：BD7.若甲代表大气中的SO2；乙代表生产者；丙代表消费者；丁代表分解者。则甲、乙、丙、丁在硫循环中的关系是（ ）解析：生产者和消费者体内的硫必须通过分解者的分解作用才能转变成二氧化硫回到大气中，生产者吸收大气中的二氧化硫等有毒气体。答案：B8. 环境污染已成为人类社会面临的重大威胁之一，下列气体的排放不会造成大气污染的是（ ）A. SO2B. N2C. NO2D. CO解析：SO2、NO2在空气中较多时，引起酸雨，CO较多时，引起人类CO中毒。N2是不会引起污染的，选B。答案：B9. 环境污染呈现越来越严重的趋势，从生物圈功能上分析造成这一结果的原因是（ ）A. 人类排放废物的增加B. 物质循环回路被阻断C. 自动净化能力被阻断D. 物质循环回路在一定程度上被阻断解析：根据生态系统具有一定的自动调节能力，说明只要排放的废物在生态系统的净化能力之内，就不会造成污染，同时，只要生态系统存在，这种净化能力也不会被阻断。显然环境污染与物质循环密切相关，并不是物质不循环，而是物质循环在一定程度上受阻，如废弃物中大量的有机物不能被分解成无机物归还到无机环境中，使得物质循环在一定程度上受到阻断造成环境污染。答案：D10.下图是某生态系统结构模式图，下列说法正确的是（ ）A. 大豆、水稻、蘑菇是该生态系统的主要成分B. 流入鸡体内的能量约占农作物总能量的10%20%C. 该生态系统实现了物质和能量的多级利用，但仍需要外部投入D. 鸡、猪、鱼和磨菇等生物的加入，提高了生态系统的恢复力稳定性解析：本题考查生态系统的知识。生态系统的主要成分是生产者，蘑菇是分解者，A错；农作物总能量的10%20%流入鸡和人体内，B错；生物多样性，增强了生态系统的自动调节能力，增强了生态系统的抵抗力稳定性，D错。答案：C11. 池塘受工业和生活废水的污染，鱼类等生物大量死亡、腐败，水体变黑发臭。污染的类型及发臭物质H2S,NH3的来源分别是（ ）A.有机型污染，脂类B.有机型污染，蛋白质C.无机型污染，含N、S的无机盐D.无机型污染，糖类解析：S、N主要存在于蛋白质。答案：B12. 氮循环不同于硫循环的是（ ）A. 能被微生物利用B. 以矿质元素的身份进入植物体内C. 能通过微生物从大气进入植物体D. 在生态系统内通过有机物传递解析：固氮微生物能固定空气中游离的氮。答案：C13. （2010天星教育联考）假设某生态系统有四种生物，并构成一条食物链abcd，在某一时间分别测得这四种生物a，b，c，d所含的有机物总量分别为m1，m2，m3和m4。下列叙述中，错误的是（ ）A. 四种生物中所含的能量归根到底来自于a通过光合作用固定的太阳能B. 在一段时间内，若b种群数量增加，则a种群数量下降，d种群数量增加C. 若m15m2，则生态系统的稳定性就会遭到破坏D. d个体所含的有机物的质量一定比c个体所含的有机物质量小解析：a是生产者，其固定的太阳能就是用于生态系统流动的能量；由于能量流动是逐级递减的，所以m4m3m2m1，当m15m2时，说明能量传递效率高于20%，将影响生物和生态系统的可持续性发展，生态系统的稳定性就会遭到破坏；若b种群数量增加，将捕食更多的a生物，故a种群数量下降，而c和d得到的物质和能量更多，种群数量增加。答案：D14. 如图为硫循环示意图，据图回答：（1）图中_为生产者，其吸收无机环境中硫的形式为_，若土壤缺O2，将影响_过程进行。硫吸收进入生产者体内后，合成_。（2）图中所示的食物链为_（用字母表示），硫在食物链中以_形式流动。（3）酸雨的出现，主要与图中_过程有关，酸雨对植物的危害往往表现在_。答案：（1）A SO2、SO2-4 （只答也给分） 含硫的有机物，如蛋白质（2）ABC 含硫有机物，如蛋白质 （3） 直接伤害植物芽和叶；影响植物生长15.下图是地球上氮循环以及氮在生物体内的转化过程示意图，请据图回答。（1）过程的主要途径是_。（2）完成过程的生物在生态系统的成分中属于_，完成过程的生物在生态系统的成分中属于_。（3）如果要研究氮元素在植物体内的同化过程，你将采用什么方法？ 。（4）植物体内的NO-3需经硝酸还原酶等多种酶还原成氨才能被用于合成蛋白质。科学家发现小麦幼苗若培养在含硝酸盐的溶液中，体内能产生硝酸还原酶，如用不含硝酸盐的溶液培养，则无此酶出现。这说明硝酸还原酶属于_。（5）在肥料一定的情况下，要想使非豆科植物获得更多的氮素，可采取的方法有哪些？请举出两例。 _；_。（6）过程是在反硝化细菌的作用下进行的，请简要评价反硝化细菌对氮循环和农业生产的影响。_。答案：（1）生物固氮（2）生产者 分解者（3）氮的同位素标记法（4）诱导酶（5）通过基因工程培育能固氮的非豆科植物 中耕松土，促进根对氮元素的吸收 在土壤中增加自生固氮微生物的数量（任选其中两种方法）（6）有利于土壤中硝酸盐最终转化成氮气，返回大气中，促进氮循环；在农业生产中，使硝酸盐最终转化成氮气，返回大气中，造成土壤氮素减少，不利于土壤保持肥力16.2007年夏天，我国太湖爆发了大范围蓝藻，无锡市因此出现饮用水荒，严重影响了市民生活。(1)蓝藻爆发时湖面漂浮着一层绿膜，故有人认为这是绿藻而不是蓝藻，二者在细胞结构上最主要的区别是_。(2)某些蓝藻具有固氮能力，即能够将大气中的氮气还原为_，该过程需要固氮酶的参与，现利用基因工程将固氮基因转入小麦细胞使其具有固氮能力，若该基因在小麦细胞中成功表达，请用中心法则的形式表示该基因表达过程_。(3)为判断太湖上游沿岸某工厂是否为污染源，并初步确定污染物中主要是何种物质含量超标，环保部门进行了实验检测。检测员顺河每隔100米取水样一次，共取9份并依次编号为，已知号水样正对工厂排水口。检验员对所取水样进行了如下处理：检测水中的蓝藻数量(A组)：滤除水样中全部蓝藻后，每份水样分三等份，编号B、C、D分别进行如表处理，之后加入等量的蓝藻，置于阳光下若干天，再次检测水样中蓝藻数量，统计数据如下表(单位：104个mm3)水样编号 A组（原始水样）0. 2 0. 3 0. 3 1 10 10 7 76. 5B组（添加N） 1 1. 5 2 2. 5 20 19 18 17 18C组（添加P）8 9 9. 5 10 1 1 9. 5 7. 5 7. 5 7D组（无添加）0. 2 0. 2 0. 3 1 10 9 7 7 6. 5通过A组数据可判断该工厂是污染源，依据是_。进行B、C、D分组实验的目的是探究_。分析表中数据可得出的结论是_。(4)大范围蓝藻爆发的根本原因是由于大量工业和生活污水的排放，超过了湖泊生态系统_的限度。某些蓝藻会产生并分泌一些_代谢产物(如毒素等)，对鱼类等水生动物造成危害，甚至可以通过食物链累积危害至牲畜乃至人类。实践证明，只有终止污染物的排放，之后利用生态系统的_稳定性发挥其自净功能，再辅以必要的人工治理措施，才有可能根治这种“绿色污染”。解析：(1)原核、真核细胞的主要区别是有无成形的