2023届新高考生物备考复习：生态学中的计算

2023届新高考生物备考复习

生态学中的计算

高中生物学选择性必修二生态学是一个重点内容,

需要关注一些基本概念，如种群、群落和生态系统；

初级生产量、次级生产量、生物量；营养结构、能量

流动、物质循环。而一些数量的变化，如能量传递效

率、种群密度的计算等，则既是重点又是高中生物学

的难点。

1.标志重捕法及误差分析

(1)调查对象：

适用于活动范围广和活动能力强的动物。

(2)注意事项：

调查期间无迁入和迁出、出生和死亡；标志物对

所调查动物生命活动无影响，不能太过醒目、不易脱

落。

(3)误差分析:

不需要硬背，关键搞清楚正比例法，再通过哪个

数据发生变化，再去确定数值的大小。一般情况下可

以参考以下总结:

第一•次捕获M只并标e第二次捕获了"只

调杳期间.若调在区域

有较多个体出生、死亡、

迁入或迁出.则会导致

估算出现较大错误

第：次捕获中被标记的m偏小：第二次捕获中被标记的小

。标志物脱落；偏大：

2被标M个体的被捕机会降低;1被标记个体放回后还未充

6标志物导致被标匕个体易尸分融入该种群中就再次被捕

被无敌发现；获：

@在被标记个体稀少处捕获2在被标记个体密集处捕获

会导致估算值偏大会导致估算值偏小

但有时也在灵活机动，例如，若在第二次捕获过

程中，发现有因被捕食而脱落的标记物，这种情况下，

估算的种群密度值会（填“偏高”“偏低”或

“基本不变”）。答案是“基本不变”，理由是捕食过

程中被标记和未标记数应该也是成比例的。

2.酵母菌的血细胞计数及误差分析

（1）血细胞计数板规格：

血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央

有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格（如上

图A所示），有两种规格，即每个大方格是2mmX2mm

或ImmXlmm,加盖玻片后的深度为0.1mm,可以算出

溶液的容积。另外，中央大方格以细线等分为25个中

方格（如上图B所示）。每个中方格又等分为16个小

方格，总数为400个小方格，供细胞计数用。

大

放

方

大

格

图

面

正

A

放

大

一

中

方

格

支持柱计数室支持柱

切面图

（2）计算方法：

在计数时，先统计（图B所示）5个中方格中的

总菌数，求得每个中方格的平均值除以16,就得出一

个小方格的总菌数，然后再乘以400就是大方格的总

菌数。除以0.4mm或0.1mm：,菌液体积，再进行单位换

算，即lmL=1cn?=1000mm',再乘以稀释倍数，乘以

总溶液容积数。

例如，某生物实验小组将酵母菌接种到装有10mL

液体培养基的试管中，下图是小组成员用血细胞计数

板观察到的培养结果（样液稀释10倍，血细胞计数板

规格1mmX1mmX0.1mm）。此时试管中酵母菌数量约

为个？图中双边线内16个小方格中共有酵母

菌24个，则此时试管中酵母菌数量约为24・16X400

X10000X10X10=6义IO'（个）。

（3）误差分析：

引起酵母菌计数误差的可能是气泡计数在内、酵

母菌的芽体计数、线上的酵母菌计数、取样液部位等。

2.生态系统中的能量流动计算

（1）能量流动的特点：

单向流动及原因：能量流动只能沿食物链由低营

养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动；同

时各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群

落重复利用，因此能量流动无法循环。

逐级递减及原因：

输入到某一营养级的能量中，只有约10%的能量

能够传递到下一营养级。原因是各营养级生物的呼吸

消耗；各营养级同化的能量总有一部分流入分解者；

总有一部分不能被下营养级利用。

(2)能量流动的传递效率：

能量的传递效率=下一营养级同化的能量/该营

养级的同化量X100%。

(3)能量流动过程中可以得出的一般结论：

植食动物比肉食动物多；高营养级生物数量少、

生物量小、能量少、价值高；一个生态系统必须不断

地从外界输入能量才能维持其正常功能。

(4)研究能量流动意义：

调整能量流动的关系，使能量更多地流向人类，

即提高能量对人的利用率。以下两道试题就可以充分

说明研究能量流动的意义。

例1、如图为某草场生态系统的部分能量流动示

意图，图中Q表示牧草在一年内固定的太阳能总量，

Qi、Q2、Q3分别表示流入昆虫、牲畜、鼠体内的能量。

下列有关叙述正确的是（

食

虫

吟3Q

人

牲

牧

太阳能畜

A.Q为太阳能中的大部分能量

B.Q./Q表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率

C.Q1+Q2+Q3表示牧草的净初级生产量

D.保护鹰和食虫鸟，利于生态系统中的能量更多地流

向人类

解析：

Q为太阳能中的极少的一部分能量，A错误；昆虫、

牲畜及鼠为第二营养级，故（QI+Q2+Q；,）/Q表示第一

营养级到第二营养级的能量传递效率，B错误；牧草

的净初级生产量=Q—牧草呼吸消耗量，Qi+Q2+Q3属

于牧草的净初级生产量的一部分，C错误；保护鹰和

食虫鸟，能够有效控制鼠和昆虫的数量，从而使能量

更多地流向人类，D正确。故答案为D。

例2、稻鸭共作的生态农业模式如图所示，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。

若B中的能量不变，将D的食物比例由B：C=1：1

调整为2：1,能量传递效率按10%计算，该生态系统

传递给D的能量是原来的倍。假设A摄

入的能量为a,其粪便中的能量为b,通过呼吸作用消

耗的能量为c,用于生长、发育和繁殖的能量为d,则

由A流入B的能量为o

解析：

按B：C=1：1(设D获得的同化量为m),B-C-

D(0.5m)中，B=50m；B-D(0.5m)中，B=5m,总B=

55mo按B：C=2：1(设D获得的同化量为n),B-C

-*D(l/3n)中，B=100/3n；B-*D(2/3n)中，B=20/3n,

总B=120/3no所以n=1l/8m=1.375m0

A流入B的能量是B获得的同化量，A的同化量是a—

b,按照传递效率10%,B的同化量为（a—b）X10%。A

的同化量也可以表示为生长繁殖（次级生长量）+呼吸

=d+c,所以B的同化量也可以是（c+d）X10%。

例3、如图1为某生态系统的能量金字塔，其中

P表示生产者，D表示分解者，C表示消费者。图2

为碳的全球循环示意图，A、B、C代表生态系统中的

生物成分，回答下列问题：

（1）图1中P的能量为该生态系统的量，图

1还反映了生态系统各间的能量关系，其

中能量从一级消费者至二级消费者的传递效率

为%（保留一位小数），由此图可得出生

态系统能量传递具有的特点。

（2）图2中③代表的种间关系是,B对应

图1中的（填字母），图中应另添加导致

大气中二氧化碳增加的过程。

（3）当环境变化导致的变动，从而引起

相关种群数量的上下波动。

答案：

（1）（总）初级生产营养级11.4%逐级递

减

（2）捕食或寄生D燃料的燃烧作用

（3）出生率和死亡率

解析：（1）据图分析：图1表示能量金字塔，P是生

产者固定的太阳能，即流入生态系统的总能量，即总

初级生产量；C为各营养级的同化能量，D为流向分解

者的能量。图1还反映了生态系统各营养级间的能量

流动关系，能量从一级消费者至二级消费者的传递效

率为38393368X100%=11.4%。图示表明生态系统的

能量流动是逐级递减。

（2）图2中，A是生产者，C是消费者，B是分解者，

所以③代表的种间关系是捕食或寄生。图中B分解者

对应于图1中的D,图中应另添加导致大气中二氧化

碳增加的燃料的燃烧作用过程。

(3)环境变化会导致出生率和死亡率、迁入率和迁出

率的变化，直接影响种群数量的变化。

例4、某湖泊因沿岸居民长期排入生活污水和农田使

用过多化肥，造成氮、磷污染而废弃，经过若干年生

态修复后逐渐恢复为一个稳定的湿地生态系统。回答

下列问题：

(1)过量化肥等氮、磷污染物排入水体，常常造成水

体的，污染早中期水体具有明显的分层现

象，这体现了群落的,藻类的大量繁殖造

成水体的，使下层水体的初级生产量显著

低于上层水体。随着污染的加剧，鱼虾等大型水生动

物因死亡而减少，死鱼腐烂后又进一步加重污染，这

就是生态系统的调节。

(2)生态修复过程需要投入一定的鱼类等水生动物，

为确保投放鱼类在水体中分布的立体层次性，需要考

虑不同鱼类的o在确定某种鱼类投放量时，

应考虑投放鱼类的上一营养级现有的

(3)恢复稳定后的湿地生态系统的能量流动主要

以食物链为主。

答案：

(1)富营养化垂直结构光穿透性下降正

反馈

(2)习性生物量

(3)腐食

解析：该试题考查水体富营养化和反馈调节。

(1)化肥中含有氮、磷等元素，化肥等氮、磷污染物

排入水体会造成水体富营养化，富营养化的水体中会

滋生大量的藻类，藻类的大量繁殖造成水体