高中生物学选择性必修2 生物与环境 知识清单

高中生物学选择性必修2生物与环境知识清单一、核心概念的内涵与外延（一）生物与环境的相互关系【基础】【核心】生物与环境之间是相互作用、相互依存的有机整体。环境为生物的生存提供了空间、物质和能量，而生物的生命活动又不断地改变着环境。这种关系可细分为两个方面：环境对生物的作用（影响）和生物对环境的反作用（适应与改造）。【重要】1、环境对生物的影响：生态因子（环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素，如光照、温度、水分、土壤、空气及生物因子）的综合作用。其中，距离限制生物生存和繁殖的关键性生态因子称为限制因子（例如，干旱地区的降水，寒冷地区的温度）。2、生物对环境的适应：生物在形态结构、生理机能和行为方式上与环境相适应的现象，是自然选择的结果。例如，保护色（雷鸟的羽色变化）、警戒色（胡蜂的黄黑条纹）、拟态（枯叶蝶形似枯叶）等。3、生物对环境的改造：生物的生命活动能够改变环境的物理和化学状况。例如，蚯蚓的取食和掘穴活动能改良土壤的通气性和肥力；森林植被能够涵养水源、调节气候。【高频考点】（二）种群的特征与数量变化【重要】种群是指在一定的空间范围内，同种生物的所有个体形成的集合。这是种群水平上研究的基本单位。1、种群的数量特征：种群密度是种群最基本的数量特征。决定种群数量变化的直接因素有出生率、死亡率、迁入率、迁出率。年龄结构和性别比例则是通过影响出生率和死亡率来间接影响种群密度的【高频考点】。年龄结构可分为增长型（幼年个体多，老年个体少）、稳定型（各年龄期个体比例适中）和衰退型（幼年个体少，老年个体多），据此可预测未来种群数量的变化趋势【难点】。2、种群的空间特征：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，包括均匀型、随机型和集群型。3、种群数量的变化规律【★核心考点】（1）“J”形增长：在理想条件下（食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种），种群数量每年以一定的倍数（λ）增长。数学模型为：Nt=N0·λt（N0为起始数量，t为时间，Nt为t年后数量）。其特点是增长率保持不变，无K值。【重要】（2）“S”形增长：在自然条件下，资源和空间总是有限的，种群数量达到环境容纳量（即K值）后会停止增长，有时在K值左右保持相对稳定。种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，此时资源再生能力最强，是渔业捕捞、狩猎等利用资源的最佳时机（但捕捞后应剩余K/2的量以利种群快速恢复）【高频考点，解题关键】。环境容纳量（K值）不是固定不变的，它会随着环境条件的改变而变化【难点】。4、影响种群数量变化的因素：包括生物因素（种内竞争、种间关系）和非生物因素（气候、灾害等）。在自然界，种群数量变化呈现出一定的波动性，大多数种群的数量总是在波动之中，处于动态平衡。（三）群落的结构与演替【基础】【重要】群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。它研究的是不同物种之间的关系以及群体的组成和结构。1、群落的物种组成：物种组成是区别不同群落的重要特征。一个群落中物种数目的多少称为丰富度。优势种是指在群落中不仅数量很多，而且对其他物种的生存和群落的形成起决定作用的物种。2、群落的种间关系【高频考点，易错点】（1）原始合作：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。例如，海葵与寄居蟹。（2）互利共生：两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。例如，豆科植物与根瘤菌（根瘤菌固氮供给植物，植物提供有机养料）、地衣中的真菌与藻类。【★热点】（3）捕食：一种生物以另一种生物为食。捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，客观上起到促进种群发展的作用。（4）寄生：一种生物（寄生者）寄居于另一种生物（寄主）的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。例如，蛔虫与人、菟丝子与大豆。（5）种间竞争：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。例如，同一草原上的牛和羊。（6）注意区分：竞争是相互抑制，捕食是单向关系，寄生对一方有害另一方有利，互利共生是双方绝对有利。3、群落的空间结构：包括垂直结构和水平结构。垂直结构是指在垂直方向上的分层现象，显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。水平结构是指在水平方向上的分区段现象，常呈镶嵌分布。4、群落的演替【重要】（1）概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。（2）类型：初生演替（在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替，如裸岩→地衣→苔藓→草本→灌木→森林）和次生演替（在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替，如弃耕农田→草本→灌木→森林）。【难点辨析】次生演替的速度一般比初生演替快。（3）演替的实质：是群落物种组成和优势物种的更替，是群落内部关系与外界环境相互作用不断调整的结果，最终一般会达到一个与所处环境相适应的相对稳定的状态——顶极群落。（四）生态系统的结构与功能【★核心模块】生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。生物圈是地球上最大的生态系统。1、生态系统的组成成分【基础】【高频考点】（1）非生物的物质和能量：阳光、热能、空气、水、无机盐等。（2）生产者：自养生物，主要是绿色植物，也包括光合细菌和化能合成细菌。是生态系统的基石，将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能。【非常重要】（3）消费者：异养生物，主要是动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物。能够加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和传播种子。【重要】（4）分解者：异养生物，主要是细菌和真菌，也包括蚯蚓等腐食性动物。能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，供生产者重新利用。如果没有分解者，动植物遗体会堆积如山，生态系统就会崩溃。【非常重要，易漏】2、生态系统的营养结构——食物链和食物网【基础】【高频考点】（1）食物链：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。书写格式：生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者……。注意：第一营养级总是生产者，分解者不参与食物链的构成。（2）食物网：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强。【重要】3、生态系统的核心功能【★难点与热点】（1）能量流动【必考】：指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。a.起点：生产者固定太阳能。b.渠道：食物链和食物网。c.能量形式变化：光能→有机物中的化学能→热能（最终散失）。d.流动特点：单向流动、逐级递减。相邻两个营养级间的能量传递效率一般为10%～20%。【解题关键，用于计算】e.研究意义：帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用（如桑基鱼塘）；帮助人们合理调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分（如除草、灭虫）。（2）物质循环【重要】：指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。具有全球性（物质循环的概念）和循环性。碳循环是全球性最重要的循环之一，主要形式是CO2，温室效应与化石燃料的大量燃烧密切相关。（3）信息传递【热点】：指生态系统中的各种信息（物理信息、化学信息、行为信息）在生物与生物、生物与环境之间的传递过程。a.种类：物理信息（光、声、温度、磁力）、化学信息（性外激素、信息素）、行为信息（孔雀开屏、蜜蜂跳舞）。b.作用：有利于生命活动的正常进行（如蝙蝠的回声定位）；有利于生物种群的繁衍（如鸟类的求偶炫耀）；调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。【高频考点】c.应用：提高农产品或畜产品的产量（如利用人工合成的昆虫性外激素类似物诱杀雄性害虫）；对有害动物进行控制。4、生态系统的稳定性【重要】（1）概念：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。（2）类型：抵抗力稳定性（抵抗外界干扰保持原状的能力，一般与物种丰富度、营养结构复杂程度正相关）和恢复力稳定性（受到破坏后恢复原状的能力）。【易混辨析】（3）提高措施：控制对生态系统的干扰强度，在不超过其自我调节能力范围内合理利用；对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质和能量投入，保证内部结构与功能的协调。二、生态学观点与科学思维方法【学科素养】（一）贯穿始终的生命观念1、稳态与平衡观：种群数量的动态平衡、群落结构的相对稳定、生态系统的能量输入与输出动态平衡、物质循环的全球平衡，都是稳态与平衡观的具体体现。认识到生物与环境之间、生物与生物之间存在着精巧的协调与平衡，任何破坏这种平衡的行为都可能带来不可预知的后果。2、系统观：将种群、群落、生态系统视为不同层次的系统。分析系统时，既要看到其组成部分（组分），更要关注组分之间的相互联系和作用（结构），以及系统作为一个整体所表现出的特性（功能）。生态系统是一个开放的、非线性的复杂系统。3、信息观与能量观、物质观的统一：认识到生态系统中不仅有物质流和能量流，还有信息流。信息传递调节着能量流动和物质循环的方向和状态，三者共同将生态系统各部分联系成为一个统一的整体。（二）科学思维与探究方法1、数学模型建构与应用：在种群数量变化的研究中，学会建构“J”形和“S”形增长的数学模型，并能运用模型解释和预测种群数量的动态。这是本模块最突出的科学思维训练。【★核心能力】2、系统思维与整体性思维：在分析生态系统的结构、功能及稳定性时，需要运用系统思维，考虑内部各因素的相互作用以及系统与外部环境的联系。例如，在“设计生态缸”的活动中，需要综合考虑生产者、消费者、分解者以及非生物环境的比例和协调，这就是系统思维的体现。3、分析与综合：研究生态系统的结构时，首先要分析其组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物环境），然后将这些部分综合起来，理解它们是如何通过能量流动和物质循环联系成一个整体的。4、调查与量化研究：本模块强调调查类活动，如种群密度的调查（样方法、标记重捕法【重要实验方法】）、土壤中小动物类群丰富度的研究等。这些活动要求学生运用数学方法进行统计和分析，培养科学探究的严谨性。5、复杂性思维与辩证思维：面对如“猎物与捕食者种群数量变化的循环因果关系”、“人类活动对生态系统的复杂影响”等问题，需要运用复杂性思维，认识到因果关系的循环性和结果的连锁效应。辩证看待人与自然的关系、资源开发与保护的关系。三、高频考点、考向与解题指导【★应试策略】（一）常见考查方式本部分内容在高考中通常以选择题和非选择题（综合性大题）两种形式出现。选择题多考查核心概念辨析、种间关系判断、种群特征理解；非选择题则常结合坐标图、数据表格、食物网模型，综合考查能量流动计算、物质循环过程、生态系统的稳定性分析及生态工程原理的应用。（二）核心考点与解题步骤1、考点一：种群密度的调查方法（1）样方法：适用于植物或活动范围小、活动能力弱的动物（如跳蝻、蚜虫）。关键要做到随机取样。常用取样方法有五点取样法、等距取样法。（2）标记重捕法：适用于活动能力强、活动范围大的动物。计算公式：个体总数(N)/初次捕获标记数(M)=再次捕获总数(n)/重捕中标记数(m)。【易错点】若标记物易脱落、标记物导致个体易被天敌捕食、标记个体在种群中分布不均等，都会导致估算值偏大或偏小。2、考点二：种群数量变化曲线的应用（1）审题：看清坐标系横纵坐标含义（是数量还是增长速率），识别是“J”形还是“S”形曲线。（2）关键点分析：“S”形曲线中，K/2处对应增长速率最大，K值时增长速率为0，出生率等于死亡率。（3）应用：渔业捕捞后应使种群数量维持在K/2，以实现“既不影响种群再生，又能获得较大捕获量”。有害动物的防治应在种群数量达到K/2之前进行。3、考点三：食物链（网）中生物数量变动分析与生物富集【高频考点】（1）分析思路：遵循食物链的传递方向（生产者→各级消费者）。（2）数量变动：若某一营养级生物减少，应以“食物来源”和“天敌数量”为线索，推导对其他物种的影响。若捕食者有多种食物来源，其中一种减少，捕食者可转向捕食其他物种，对其他物种的影响可能不大，但自身数量可能维持稳定。（3）生物富集：有害物质（如DDT、重金属）因不易被分解和排出，会沿食物链逐级积累，营养级越高的生物体内有害物质浓度越高。【解题关键】根据生物体内有害物质浓度的高低，可以反推其在食物链中的营养级位置。4、考点四：能量流动的相关计算【★难点与必考点】（1）传递效率计算：相邻营养级之间的传递效率=（下一营养级同化量/上一营养级同化量）×100%。（2）最少消耗与最大传递：计算“至少消耗”或“最多获得”能量时，选用最短食物链、按最大传递效率20%计算；计算“最多消耗”或“最少获得”能量时，选用最长食物链、按最小传递效率10%计算。【经典题型】（3）能量分配型计算：当某一营养级有多条食物来源或去向时，需要根据题目给出的比例（如a部分来自某途径）设未知数列方程求解。例如，若要使丙增加mkg，甲的能量中比例为x的部分直接提供给丙，则要使丙增加m，至少需要甲的能量为y，需考虑丙有两条食物链（甲→丙和甲→乙→丙