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文档简介
初中生物七年级上册第七章“绿色植物在生物圈中的作用”复习知识清单
一、核心概念与主干知识网络
本章节的核心在于理解绿色植物不仅是生物圈中的生产者,更是维持整个生态系统平衡与稳定的关键一环。复习时,需要构建一个以“物质循环”与“能量流动”为主线,以“三大作用”(光合作用、呼吸作用、蒸腾作用)为支点的知识网络。重点把握绿色植物如何通过其生命活动,对生物圈中的其他生物(包括人类)、水循环以及碳氧平衡产生深远影响。
(一)绿色植物是生物圈中的基石——生产者地位【基础】【核心】
1、概念辨析:生产者与消费者的本质区别。生产者(主要是绿色植物)能够利用光能,将无机物(二氧化碳和水)合成为有机物(如淀粉),并将光能转变为化学能储存在有机物中。消费者(如动物、人等)则直接或间接以生产者为食,获取物质和能量。分解者(细菌、真菌等)将动植物遗体遗物分解为无机物,供生产者重新利用。
2、物质生产者的角色:绿色植物通过光合作用,制造的有机物不仅满足自身生长、发育、繁殖的需要,还为生物圈中包括人类在内的几乎所有生物提供了赖以生存的食物来源。这些有机物构成了生物体的重要组成部分,如蛋白质、脂肪、核酸等,其基本框架都源于光合作用的初级产物。
3、能量转换器的角色:地球上绝大部分生命活动的能量最终都来源于太阳能。绿色植物是唯一能够大规模地将光能固定并转化为化学能的生物。储存在有机物中的化学能,通过食物链和食物网在生态系统中流动,驱动着整个生物圈的生命运转。
(二)绿色植物维系着生物圈中的碳氧平衡【非常重要】【高频考点】
1、碳氧平衡的科学内涵:指生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡状态。绿色植物在光合作用中吸收二氧化碳,释放氧气;而生物(包括植物自身)的呼吸作用、微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧等过程,则消耗氧气,释放二氧化碳。这两种过程的动态平衡,维持了大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定。
2、具体过程与公式:
光合作用:二氧化碳+水——(光能,叶绿体)——>有机物(储存能量)+氧气
呼吸作用:有机物+氧气——(线粒体)——>二氧化碳+水+能量
正是这两个相反相成的过程,构成了碳氧循环的核心环节。
3、温室效应与碳氧失衡:【热点】【难点】
(1)成因:人类活动(如大量燃烧煤、石油等化石燃料)导致向大气中排放的二氧化碳急剧增加;同时,对森林等植被的过度砍伐,减少了吸收二氧化碳的总面积。这两个因素共同打破了原有的碳氧平衡,导致大气中二氧化碳浓度升高。
(2)后果:二氧化碳等温室气体浓度增加,增强了大气对地面红外线辐射的吸收能力,引发全球气候变暖,即温室效应。进而导致冰川融化、海平面上升、极端气候事件频发等一系列生态问题。
(3)植物缓解作用:植树造林、保护植被,实质上是扩大“碳汇”,即增加吸收和固定二氧化碳的总量,是减缓温室效应最根本、最有效的生物途径。
4、考查方式与易错点:
(1)常见题型:选择题常考查光合作用和呼吸作用在维持碳氧平衡中的具体贡献;分析说明题常结合温室效应热点,要求分析原因并提出基于植物作用的解决措施。
(2)易错点:混淆光合作用和呼吸作用发生的时间(光合作用只在有光时进行,呼吸作用时刻都在进行);误认为植物只在白天吸收二氧化碳、释放氧气,忽略了夜晚植物主要进行呼吸作用,会释放二氧化碳。但整体上,全天24小时,光合作用吸收的二氧化碳远大于呼吸作用释放的。
(三)绿色植物促进了生物圈的水循环【重要】
1、蒸腾作用的意义:【基础】
概念:水分以气体状态从植物体内,主要是通过叶片的气孔,散失到大气中的过程。
(1)主要动力:蒸腾作用是植物吸收水分和促使水分在体内运输的主要动力。高大的树木能将水分从根部输送到百米高的树冠,全靠蒸腾作用产生的强大拉力。
(2)溶解运输:溶解在水中的无机盐,也随着水分的吸收和运输,被输送到植物体的各个部分。
(3)降低体温:蒸腾作用使水分从液态变为气态,带走大量热量,可以有效降低植物叶片表面的温度,避免在强光下被灼伤。
2、植物与水循环的关系:
(1)增加大气湿度:植物通过蒸腾作用,将土壤中的水“抽”上来,再以水蒸气的形式释放到大气中,大大增加了空气湿度。
(2)促进降雨:释放到大气中的水蒸气是形成云层和降水的重要来源。一片森林地区上空的空气湿度比无林地区要高,降雨量也更充沛。
(3)涵养水源:植物的枯枝落叶层和发达的根系,能够使地表径流减速,增加雨水下渗,起到保持水土、涵养水源的作用。这使得降雨能够更多地被土壤吸收并缓慢释放,补充地下水,调节河流流量。
3、考查方式:
常结合图形分析气孔的开闭、蒸腾作用的影响因素(光照、温度、湿度等)。易错点是将蒸腾作用的主要“门户”气孔误认为仅仅是水分进出的通道,实则也是气体(二氧化碳、氧气)交换的通道。
(四)绿色植物与生物圈中的其他生物【基础】【高频】
1、构建栖息地:绿色植物为动物和其他生物提供了栖息、繁殖和隐蔽的场所。森林、草原、灌丛等不同植被类型,为不同种类的生物营造了多样的生存环境。
2、提供食物来源:绿色植物是生物圈中最基础的食物来源。直接以植物为食的动物是植食动物,以植食动物为食的是肉食动物,由此形成食物链。复杂的食物链相互交错,构成食物网。任何一个环节的缺失,尤其是生产者(绿色植物)的变动,都会对整个食物网产生深远影响。
3、维持生物多样性:丰富的植物种类和植被类型,是维持生物多样性的前提。植物群落的结构越复杂,能为其他生物提供的生态位就越多,该生态系统的生物多样性就越丰富。
二、核心考点深度解析与解题策略
(一)考点一:光合作用、呼吸作用与碳氧平衡的综合应用【★★★★★】【必考】
1、考向分析:
(1)曲线图分析:给出一天24小时内,植物周围环境中二氧化碳浓度变化曲线、氧气浓度变化曲线,或植物光合作用与呼吸作用强度的变化曲线,要求考生分析各时间段点(如日出、正午、日落、午夜)对应发生的生理过程。
(2)装置实验分析:利用透明塑料袋、黑色塑料袋、氢氧化钠溶液(吸收二氧化碳)、澄清石灰水(检测二氧化碳)、带火星的木条(检测氧气)等材料,设计实验验证光合作用产生氧气、需要二氧化碳,或呼吸作用产生二氧化碳。
(3)生产生活应用:考查如何利用光合作用和呼吸作用原理提高农作物产量(如合理密植、增加二氧化碳浓度、延长光照时间、增大昼夜温差等)。
2、解题步骤与要点:
(1)识图类题目:
第一步:看坐标。横轴通常是时间,纵轴是二氧化碳/氧气浓度或生理作用强度。
第二步:找关键点。重点关注曲线的拐点。
例如:在夏季晴朗的一天,植物周围二氧化碳浓度最低点通常是下午(光合作用积累最多),最高点是黎明前(夜间呼吸作用释放积累)。
第三步:析原理。明确曲线上升或下降是由哪种生理作用占主导导致的。上升(二氧化碳浓度增加)→呼吸作用>光合作用;下降(二氧化碳浓度减少)→光合作用>呼吸作用。
第四步:昼夜温差分析。夜间温度低,呼吸作用减弱,有机物消耗少,积累的有机物就多,这是新疆瓜果特别甜的重要原因。【重要考点】
(2)实验类题目:
第一步:明确实验目的。是验证产物(如淀粉、氧气)还是验证原料(如二氧化碳、水)?
第二步:找准对照。实验必须设置对照实验,遵循单一变量原则。例如,验证光合作用需要二氧化碳,一组用氢氧化钠吸收二氧化碳,另一组用清水作为对照(有二氧化碳)。
第三步:观察现象。根据特定的检测方法观察现象。淀粉遇碘变蓝;氧气能使带火星的木条复燃;二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。
第四步:得出结论。描述现象与结论的逻辑关系必须严密。
3、易错点警示:
(1)误认为植物在晚上也能进行光合作用。纠正:光是光合作用的必需条件。
(2)混淆“增加二氧化碳浓度”和“增强光照”在农业生产中的不同目的。前者是增加“原料”,后者是增加“能量来源”,两者都是为了提高光合作用效率。
(3)认为植物白天只进行光合作用,不进行呼吸作用。纠正:呼吸作用是时刻进行的,白天光合作用强度大于呼吸作用强度。
(二)考点二:蒸腾作用与水循环的实验探究【★★★☆☆】【中频】
1、考向分析:
(1)实验设计题:验证叶片是蒸腾作用的主要器官(用带叶的枝条和去叶的枝条,分别插入装有等量水的量筒中,液面加食用油防止蒸发,置于相同环境下,观察液面下降情况)。
(2)现象分析题:分析移栽植物时剪去部分枝叶、选择在阴天或傍晚移栽的原因(都是为了降低蒸腾作用,减少水分散失,提高成活率)。
2、解题要点:
(1)设计对照实验时,必须控制单一变量(如是否有叶片)。
(2)为防止水分蒸发对实验结果的干扰,必须在量筒水面上滴加一层植物油。
(3)移栽植物时保护根尖,是为了保证吸水能力不受太大影响,与蒸腾作用导致的失水相抗衡。
(三)考点三:生态系统中植物的作用综合分析【★★★★☆】【常考】
1、考向分析:
(1)给定一个具体的生态系统(如森林、草原、湿地),分析绿色植物在其中扮演的角色以及其对于维持该生态系统稳定性的具体作用。
(2)结合时事热点(如某地森林大火、大规模砍伐森林、退耕还林政策),从生物学角度分析事件对环境的影响及政策的意义。
2、解题策略:
(1)构建“角色-作用”模型:
生产者角色→提供物质和能量→是食物链(网)的起点,是生态系统的基石。
碳氧平衡器角色→吸收CO2,释放O2→调节大气成分,缓解温室效应。
水土保持者角色→涵养水源,保持水土→减少旱涝灾害,防止水土流失。
环境净化器角色→吸收有害气体,阻滞尘埃→改善空气质量,净化环境。
(2)分析影响时,要全面考虑“直接后果”和“间接后果”。如森林砍伐,直接后果是生产者减少,间接后果是碳氧平衡被打破、水土流失、生物多样性下降等一系列连锁反应。
3、常见题型:材料分析题,要求阅读短文,回答问题。问题往往设置梯度,从基础概念填空,到原理分析,再到提出建议。
三、跨学科视野拓展与核心素养渗透
(一)数学思维在生物学中的应用
1、量化植物对环境的影响:可以建立简单的数学模型估算一片森林或一个城市绿地的生态效益。
(1)产氧量估算:已知某种植物单位叶面积的平均光合作用产氧速率,结合该地区的总叶面积,估算其一天的产氧量,再折算成能够满足多少人一天的呼吸需求。
(2)滞尘量估算:已知单位面积叶片在一定时间内的平均滞尘量,估算整个绿地在一定时期内的空气净化效果。
这种量化分析,将抽象的生物作用具体化为数据,更能深刻体会植物的价值。
(二)化学知识在理解植物生理中的作用
1、二氧化碳与碳酸:大气中的二氧化碳能溶于水形成碳酸,正常雨水略显酸性。当空气中二氧化碳浓度升高,会导致雨水酸性略微增强,但这并非酸雨(酸雨主要由硫氧化物和氮氧化物引起)。理解这一点,有助于区分温室效应与酸雨的不同成因。
2、有机物化学式的理解:光合作用的产物葡萄糖(C6H12O6)和淀粉[(C6H10O5)n],其元素组成均为碳、氢、氧。这解释了为什么光合作用的原料是二氧化碳和水,因为它们恰好提供了这三种元素。呼吸作用则是有机物在氧气参与下被分解的过程,本质上是一种缓慢的氧化反应。
(三)地理视角下的植物分布与环境
1、植被类型的纬度地带性:从赤道到北极,植被类型依次为热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针叶林、苔原。这与太阳辐射(热量)的纬度分布密切相关。不同植被类型的植物,其光合作用、蒸腾作用的强度和效率不同,对全球碳氧平衡和水循环的贡献也各有特点。
2、植被分布的海拔垂直地带性:在高山地区,从山脚到山顶,植被类型也发生类似从低纬度到高纬度的变化。这说明了温度是影响植物分布的关键生态因素,而植物分布又反过来塑造了不同海拔的生物群落和环境特征。
(四)工程学思想在生态修复中的应用——基于自然的解决方案
1、人工湿地系统:模仿自然湿地中植物的净化功能,设计建造人工湿地来处理污水。利用芦苇、香蒲等水生植物的根系吸附、吸收水中的富营养物质(如氮、磷)和重金属,同时植物为微生物提供附着表面,微生物分解有机物。这体现了利用植物(生物)解决环境问题的工程学智慧。
2、城市屋顶绿化与垂直绿化:在城市建筑密集、土地稀缺的条件下,利用建筑立面进行绿化。这不仅是增加绿化面积,更是利用植物的蒸腾作用降低城市“热岛效应”,利用植物滞尘功能改善空气质量,同时实现雨洪管理(延缓屋顶雨水径流)。这是将植物生态功能与建筑设计相结合的前沿理念。
四、知识清单与易错点速查
(一)核心概念必背【基础】
1、绿色植物在生物圈中的作用:生产者、维持碳氧平衡、促进水循环、为其他生物提供食物和栖息地。
2、碳氧平衡的维持者:光合作用吸收二氧化碳,释放氧气;呼吸作用消耗氧气,释放二氧化碳。
3、水循环的促进者:蒸腾作用提高大气湿度,增加降水;枯枝落叶和根系涵养水源,保持水土。
4、生物圈中其他生物的基础:是食物链的起点,也是生物多样性的重要维持者。
(二)重要生理作用辨析【非常重要】
1、光合作用与呼吸作用比较:
场所:叶绿体/线粒体
条件:光/有光无光均可
原料:二氧化碳、水/有机物、氧气
产物:有机物、氧气/二氧化碳、水
能量变化:光能→化学能(储存能量)/化学能→其他能(释放能量)
意义:为自身及其他生物构建身体、提供能量;为生命活动提供能量。
2、蒸腾作用与水分吸收运输的关系:
“拉力”——蒸腾作用是吸收和运输水分的主要动力。
“门户”——气孔是水分散失和气体交换的通道。
“调节”——保卫细胞控制气孔的开闭,调节蒸腾作用强度。
(三)高频考点与易错点速记【★★★★★】
1、关于碳氧平衡:
【易错1】认为森林是“地球之肺”,是因为它能释放氧气。其实更核心的是它能吸收二氧化碳,平衡大气成分。
【易错2】误认为白天植物只进行光合作用,晚上只进行呼吸作用。正确理解:呼吸作用时刻进行,白天光合作用强度远大于呼吸作用,表现上为吸收CO2释放O2;晚上无光合作用,只进行呼吸作用,表现上为释放CO2。
【易错3】混淆“温室效应”的元凶(CO2等温室气体)与“酸雨”的元凶(SO2、氮氧化物)。
2、关于水循环:
【易错1】认为森林能增加降水,仅仅是因为它能释放水蒸气。实际上,森林的大面积存在还能改变下垫面性质,影响局部气流循环,综合影响降水。
【易错2】在实验设计中,忘记在量筒水面上滴加植物油,导致水分蒸发干扰实验结果,使蒸腾作用的测定值偏大。
3、关于食物链与能量流动:
【易错1】食物链的起点必须是生产者(绿色植物),不能从阳光或动物开始。
【易错2】能量沿着食物链流动是单向的、逐级递减的,传递效率大约为10%-20%。因此,绿色植物固定的太阳能总量,决定了整个生态系统所能承载的生物总量。
五、综合题型突破与高分技巧
(一)案例分析题突破
例题:某市对市内一条主要河流进行生态修复,主要措施包括:①在河岸两侧种植多种本土乔木、灌木和草本植物,形成立体植被结构;②在河道内种植多种沉水植物、浮叶植物和挺水植物;③在部分河段建设小型人工湿地。请结合所学知识,分析上述措施是如何体现绿色植物在生物圈中的作用的?
解题思路与高分模板:
1、审题:锁定关键词“绿色植物在生物圈中的作用”。将作用归纳为几点(生产者、碳氧平衡、水循环、栖息地等)。
2、结合材料逐一分析:
(1)“河岸两侧种植多种本土植物,形成立体植被结构”:增加了生产者种类和数量,为河岸带的昆虫、鸟类、小型兽类等提供了丰富的食物来源和栖息场所,有利于维持生物多样性。
(2)“河道内种植多种水生植物”:这些水生植物通过光合作用,吸收水中的二氧化碳,释放氧气,增加水体溶解氧,改善水质;同时,它们的根系可以吸收水中多余的氮、磷等营养物质,防止水体富营养化,体现了植物净化环境的作用。
(3)“建设人工湿地”:湿地中的植物(如芦苇、菖蒲等)能有效地吸收、吸附、分解水中的污染物,同时通过蒸腾作用增加空气湿度,调节局部小气候。整个湿地生态系统就像一个天然的“净化器”和“蓄水池”,有力地促进了区域的水循环和水质净化。
3、总结升华:这些措施综合运用了绿色植物在物质循环(碳、氧、水)、能量流动(作为生产者为生态系统输入能量)以及提供栖息地等方面的多重功能,实现了对河流生态系统的全面修复。
(二)实验探究题突破
例题:为探究影响植物蒸腾作用的因素,某兴趣小组设计了如下实验:取三个相同的量筒,编号甲、乙、丙,分别加入等量清水,并滴加食用油。选取三株大小相似的同种植物,甲株保留所有叶片,乙株去除部分叶片,丙株去除所有叶片。分别插入三个量筒中,置于阳光下。两小时后,观察并记录量筒内剩余水量。
1、该实验的变量是什么?设置丙组的目的是什么?
2、如果观察到甲组量筒内剩余水量最少,乙组次之,丙组最多,可以得出什么结论?
3、该实验设计中,滴加食用油的目的是什么?
4、如果要探究光照强度对蒸腾作用的影响,你应该如何设计实验?
解题思路与规范答题:
1、实验变量:叶片的数量(或叶面积)。设置丙组(去所有叶片)的目的是作为对照,排除水分可能从植物体其他部位(如茎)少量散失对实验结果的干扰,从而更准确地证明叶片是蒸腾作用的主要器官。
2、结论:在一定范围内,植物的叶片数量越多(叶面积越大),蒸腾作用越强,散失的水分就越多。叶片是蒸腾作用的主要器官。
3、目的:防止量筒内的水因自然蒸发而减少,干扰实验结果,确保水量的减少主要是由植物的蒸腾作用引起的。
4、实验设计:
(1)取三个相同的量筒,加入等量清水并滴加等量食用油。
(2)
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