高考生物二轮复习 专题六 生态与环境 小专题6 利用物质和能量观点分析生态学问题学案.docx

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高考生物二轮复习专题六生态与环境小专题6利用物质和能量观点分析生态学问题学案

利用物质和能量观点分析生态学问题

例1

　（2018·全国Ⅰ，29）回答下列问题：

（1）大自然中，猎物可通过快速奔跑来逃脱被捕食，而捕食者则通过更快速的奔跑来获得捕食猎物的机会，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上称为____________。

（2）根据生态学家斯坦利的“收割理论”，食性广捕食者的存在有利于增加物种多样性，在这个过程中，捕食者使物种多样性增加的方式是____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）太阳能进入生态系统的主要过程是______________________________________

_____________________________________。

分解者通过______________________________来获得生命活动所需的能量。

答案　

（1）协同进化（或共同进化）　

（2）捕食者往往捕食个体数量多的物种，为其他物种的生存提供机会　（3）绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中　呼吸作用将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解

解析　

（1）不同物种之间，生物与无机环境之间，在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化，猎物和捕食者的每一点进步都会促进对方发生改变，这种现象在生态学上也是共同进化。

（2）捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，有利于增加物种的多样性。

（3）太阳能进入生态系统的主要途径是生产者的光合作用，通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中。

分解者通过呼吸作用将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解来获得生命活动所需的能量。

例2

　（2018·全国Ⅲ，32）下图是某农业生态系统模式图。

据图回答下列问题：

（1）蚯蚓生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的________（填“有机物”或“无机物”）。

生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者，在生态系统中分解者的作用是_____________________

________________________________________________________________________。

（2）根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即_____________________________

________________________________________________________________________。

（3）有机肥在土壤中经分解、转化可产生NO

，通常植物根系对NO

的吸收是通过________运输完成的。

答案　

（1）有机物　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物　

（2）待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的种类，处理环境的理化条件　（3）主动

解析　

（1）蚯蚓是异养生物，属于分解者，故生命活动所需的能量来自于枯枝败叶中的有机物，分解者在生态系统中的作用是将动植物遗体及动物排遗物中的有机物分解为无机物。

（2）若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素为以下几个方面：

了解生活垃圾的性质以确定能分解该垃圾的分解者、选择能分解垃圾中有机物的分解者、调整处理垃圾的理化条件（温度、湿度、pH等）以便适合分解者生活，快速降解有机物。

（3）植物从土壤中吸收无机盐离子通常是通过主动运输方式，故对NO

的吸收是通过主动运输完成的。

1．理清能量流动和物质循环的关系

2．生态农业中常用的生物学原理

（1）物质循环再生：

废物资源化，通过延长或增加食物链实现无废料生产。

（2）能量多级利用：

合理地删减或增加食物链，调整能量流动的关系，使能量尽可能多的流向对人类最有益的部分，提高能量利用率。

（3）生物防治：

采取生物防治，减少农药的使用，既能防止害虫出现抗药性，又能减少农药的污染。

1．下图为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分，下列叙述正确的是（　　）

A．碳循环是指二氧化碳在甲与丙之间不断循环的过程

B．乙在该生态系统中均处于第二营养级

C．甲、乙、丙共同组成了生态系统

D．生物X可能不具有成形的细胞核，生物Y可能含有线粒体

答案　D

解析　图中甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，甲、乙、丙共同组成生物群落。

碳循环是指C元素在生物群落和无机环境之间不断循环的过程，A项错误；乙是消费者，在该生态系统中不一定都处于第二营养级，B项错误；生态系统除了图中所示的各种生物类型外，还包括无机环境，C项错误；生产者主要是绿色植物，还有少数进行化能合成作用的生物，如硝化细菌等，因此X可能是硝化细菌等原核生物，所以生物X可能不具有成形的细胞核；分解者包括腐生的细菌和真菌，还包括少数动物，可见图中Y可能是真核生物，含有线粒体，D项正确。

2．（2018·湖北八市高三3月联考）下图表示某种群的同化量在三个主要生命活动[①因争夺生存资源（竞争）而消耗；②避免捕食者的捕食所需；③繁育后代]分配比例的四种情况。

下列说法错误的是（　　）

A．最可能出现在群落演替早期的是情况甲，该种群的种群密度呈增大趋势

B．与其他生物的竞争、捕食越激烈，种群用于繁殖的能量比例就越小

C．种群的同化量有四个去向：

以热能形式散失，用于生长、发育和繁殖，流入下一个营养级，流向分解者

D．为防治农田鼠害，可引入天敌，使鼠的能量分配向情况丙转变，从而降低鼠的环境容纳量

答案　C

解析　据图分析，甲中该种群同化的能量中，繁殖后代占有的比例最大，该种群密度将增大，最可能出现在群落演替的早期，A正确；与其他生物的竞争、捕食越激烈，种群用于繁殖的能量比例就越小，如图中的乙、丙，B正确；种群的同化量的去向包括以热能形式散失和用于生长、发育和繁殖，后者又包括流入下一个营养级、流向分解者以及未被利用等，C错误；为防治农田鼠害，可引入天敌，使鼠的能量分配向情况丙转变，从而降低鼠的环境容纳量，D正确。

3．（2016·全国Ⅲ，5）我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。

若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于树林中。

下列叙述正确的是（　　）

A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量

B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者

C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节

D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向

答案　C

解析　鹰迁入后，形成的食物链为植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少、螳螂增加、蝉减少等系列变化，A错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D错误。

4．（2017·衡水中学三调）蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食。

为探究蚯蚓对森林凋落物的作用，研究者做了如下实验，请回答下列问题：

（1）从生态系统的成分角度看，蚯蚓属于________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了______________________。

（2）研究者选择4个树种的叶片做了不同处理，于6～9月进行了室外实验。

每种叶片置于两个盆中，与土壤混合均匀，将数目相等的蚯蚓置于其中饲养，统计蚯蚓的食物消耗量，结果如下表：

单位体重蚯蚓日平均食物消耗量[mg/（g·d）]

不同处理

蒙古栎

杨

红松

白桦

未分解叶

2.44

5.94

4.79

7.30

半分解叶

7.20

9.42

8.71

5.23

①实验所选蚯蚓生长状况基本一致，其目的是________________________________。

②据表分析，在不同叶片中蚯蚓对____________最为喜好。

由此说明____________________是影响蚯蚓摄食偏好的主要因素。

（3）依据上述实验分析，若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树，有利于增加________的数量和种类，提高整个生态系统的__________。

答案　

（1）分解者　物质循环和能量流动　

（2）①排除蚯蚓个体差异对实验结果的影响　②杨半分解叶　叶片种类和分解程度　（3）蚯蚓　稳定性（或自我调节能力）

解析　

（1）蚯蚓能将有机物分解成无机物，因此从生态系统的成分来看，蚯蚓属于分解者，能够促进生态系统的物质循环和能量流动。

（2）①实验所选的蚯蚓生长状况基本一致，其目的是排除蚯蚓个体差异对实验结果的影响。

②据表可知，蚯蚓对杨半分解叶消耗量最多，说明蚯蚓对杨半分解叶最喜好；根据表格可知，叶片种类和分解程度是影响蚯蚓摄食偏好的主要因素。

（3）依据上述实验分析，若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树，有利于增加蚯蚓的数量和种类，提高整个生态系统的（抵抗力）稳定性。

5．（2018·福州高三下学期质量检测）下图是某农场建立起的综合循环利用型的生态农业模式图，据图回答以下问题：

（1）图中的肥料为农、林、果的生长提供了________。

图中废料、粪便和下脚料中的能量最终来源于____________，这些不能被消费者直接利用的能量可被沼气池中的________所利用。

该生态农业合理的设计实现了生态系统中能量的________________。

（2）畜牧业中所养殖的动物多为初级消费者，而非二、三级消费者，从能量流动角度中分析，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）无机盐　（农、林、果光合作用固定的）太阳能　分解者（或微生物）　多级利用　

（2）生态系统中能量流动是逐级递减的，食物链越长，畜牧业产品所获能量越少

解析　

（1）无机盐对植物的生长具有重要意义，植物需要多种无机盐，图中的肥料为农、林、果树的生长提供了无机盐。

废料、粪便和下脚料中的能量最终来源于（农、林、果树光合作用固定的）太阳能，这些不能被消费者直接利用的能量可被沼气池中的分解者（微生物）所利用，该生态农业合理的设计实现了生态系统中能量的多级利用。

（2）畜牧业中所养殖的动物多为初级消费者，而非二、三级消费者，从能量流动角度分析，原因是生态系统中能量流动是逐级递减的，食物链越长，畜牧业产品所获能量越少。

真题1

　（2017·全国Ⅱ，31）林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。

通常，对于鼠害较为严重的林场，仅在林场的局部区域（苗圃）①进行药物灭鼠，对鼠害的控制很难持久有效。

回答下列问题：

（1）在②资源不受限制的理想条件下，山鼠种群的增长曲线呈________型。

（2）在苗圃进行了③药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是_____________________________________________。

（3）理论上，除药物灭鼠外还可以采用④生物防治的方法控制鼠害，如⑤引入天敌。

天敌和山鼠之间的种间关系是________________________。

（4）通常，种群具有个体所没有的特征，如种群密度、年龄组成等。

那么，种群的⑥年龄组成是指________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[题干信息]

信息

推断或结论

①④

药物灭鼠难持久有效，生物防治才长久有效

②

理想条件——“J”型增长

③

药物灭鼠后，种群数量下降，除了该原因外，还应考虑的因素一定不能再回答“死亡率上升”这一答案

⑤

引入天敌，种间关系只能是“捕食”

⑥

考教材“年龄组成”这一基本概念

解析　

（1）理想环境条件下，种群呈“J”型增长。

（2）导致种群数量下降的主要因素有出生率、死亡率、迁出率等。

（3）天敌和山鼠之间的种间关系是捕食。

（4）种群的年龄组成是指种群中各年龄期个数在种群所占的比例。

答案　

（1）J　

（2）苗圃中山鼠种群中个体的迁出

（3）捕食　（4）种群中各年龄期个体数在种群中所占的比例

[学科素养解读]　该题以林场灭鼠为背景材料，综合考查种群的数量变化，种群的数量特征——年龄组成，种间关系等内容，注重了专题内知识的整合及教材概念的考查。

核心素养要求重视生物学核心概念，如种群、种群密度、年龄结构等，学科能力要求重视知识之间的横向联系。

[思维延伸]　判断与填充：

（1）（2010·浙江，3和2012·重庆，4整合）某生态系统中植食性动物甲和蝗虫种群数量的变化分别如图1和图2所示，判断下列关于种群个体数量变化的叙述：

①若图1中a点时环境因素发生变化，但食物量不变，则a点以后个体数量变化不符合“S”型曲线增长（　×　）

②若图1中所示的生物种群出生率提高，则个体数量的增加会大幅超过b点（　×　）

③在图2中若利用性引诱剂诱杀雄虫，改变性别比例可防止c点出现（　√　）

④图1中天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势与b～c段相似，而年龄组成变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与c～d段相似（　√　）

（2）（2014·山东，27节选）根据下图分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于________点。

用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。

答案　b　偏高

真题2

　（2014·新课标Ⅰ，30）请回答①关于群落演替的问题：

（1）在②光裸的岩石上开始的演替和③从森林被全部砍伐的地方开始的演替中，哪个属于初生演替，哪个属于次生演替？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）一般来说，若要④演替到相对稳定的森林阶段，上述两个演替中⑤次生演替所需的时间短，分析其主要原因。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）据调查，近5万年以来，⑥某地区由于气候越来越干燥，森林逐渐被灌丛取代，这也是自然界存在的一种演替类型。

近50年来，由于⑦人类过度开垦，导致局部灌丛出现了荒漠化。

该现象表明，与⑧该地区具有的自然演替相比，人类的开垦活动使得该地区群落的⑨演替速度______________（填⑩“未发生改变”“变慢”或“变快”），⑪演替的方向____________（填⑫“发生改变”或“未发生改变”）。

[题干信息]

信息

推断或结论

①

确定本题考查范围，不要回答与群落演替无关的内容

②③

演替的起点不同决定了演替的类型不同，这是两种演替的重要区别

④⑤

④为经过一定时间演替到达的特定阶段，⑤回答两个演替所需时间长短的原因

⑥⑦

⑥是该地区自然演替的情况——是一种反方向的自然演替类型（生物多样性越来越少）；⑦是人为活动导致的该地区演替情况

⑧

“该地区”上述⑥和⑦才有可比性；与自然演替⑥相比，问的是⑦人类活动的演替速度和方向，千万不可把二者弄颠倒

⑨⑪

要求从演替的两个方面作答

⑩⑫

按括号的内容抄写所选答案，万不可打“√”或随意更改

解析　

（1）初生演替是指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，故在光裸的岩石上开始的演替是初生演替。

次生演替是指在原有植被虽已经不存在，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（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。

从森林被全部砍伐的地方开始的演替属于次生演替。

（2）次生演替开始就具备了形成森林所需要的土壤条件，而初生演替形成该土壤条件需要漫长的时间。

（3）人类的过度开垦导致局部灌丛出现了荒漠化，使该地区的演替速度变快。

由于该地区气候越来越干燥，该地区最终会向荒漠化方向演替，故该地区群落的演替方向并未改变。

答案　

（1）在光裸的岩石上开始的演替为初生演替，从森林被全部砍伐的地方开始的演替为次生演替　

（2）形成森林需要一定的土壤条件，上述次生演替起始时即具备了该条件，而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间　（3）变快　未发生改变

[学科素养解读]　新课标要求重视环境，天人合一，不要破坏环境，留得青山绿水就是宝贵的财富。

学科能力要求利用信息进行分析推理，灵活运用知识。

[经典再现]　

（1）（2015·全国Ⅰ，4）下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述，正确的是（　　）

A．草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同

B．草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂

C．草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强

D．草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境

答案　D

解析　灌木阶段中灌木的生长起到了遮阴、避风等作用，同时为各种生物提供了更为丰富的食物，所以灌木阶段的物种丰富度要大于草本阶段的物种丰富度，A错误；由于灌木比草本植物更为高大，因此无论从垂直结构上还是从水平结构上看，灌木阶段比草本阶段的群落空间结构更复杂，B错误；灌木阶段比草本阶段物种更加多样化使得群落结构更稳定，群落自我调节能力更强，C错误；草本阶段在动植物的共同作用下，土壤中的有机物越来越丰富，土壤的通气性越来越好，为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境，D正确。

（2）（2014·新课标全国Ⅰ，6）某种植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的。

稻田中青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。

下列叙述正确的是（　　）

A．青蛙与稻飞虱是捕食关系

B．水稻与青蛙是竞争关系

C．病毒V与青蛙是寄生关系

D．水稻和病毒V是互利共生关系

答案　A

解析　由题干信息可知，青蛙与稻飞虱是捕食关系，A项正确、B项错误；植物病毒V是可寄生在水稻细胞内的病毒，因此病毒V与青蛙不是寄生关系，水稻和病毒V是寄生关系，C、D项错误。

真题3

　（2014·新课标Ⅱ，31）某陆地生态系统中，①除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。

调查得知，②该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且③每个种群只处于一个营养级。

一年内输入各种群的能量数值如④下表所示，表中能量数值的单位相同。

种群

甲

乙

丙

丁

戊

能量

3.56

12.80

10.30

0.48

226.50

回答下列问题：

（1）请画出该⑤生态系统中的食物网。

（2）甲和乙的种间关系是____________；种群丁是该生态系统⑥生物组分中的________________。

（3）一般来说，生态系统的主要功能包括__________、________，此外⑦还具有信息传递等功能。

碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在__________和__________之间的循环主要以CO2的形式进行。

[题干信息]

信息

推断或结论

①

除分解者外，即甲、乙、丙、丁、戊为生产者或消费者

②③

4个营养级，5个种群，必有2个种群处于同一营养级，且每个种群只处于一个营养级，则可推出该食物网只有2条食物链

④

据表格数据分析，乙和丙包含能量相近，应处于同一营养级，且戊最多，其次是乙和丙，再次是甲，最少为丁，可画出食物网

⑤

画食物网而非食物链

⑥

生物组分即生态系统中生物组成成分——生产者、消费者、分解者

⑦

生态系统一共三大功能，一定不能填⑦，应填⑦之外其他2个功能

解析　

（1）根据题干可知：

①营养级之间的能量流动效率为10%～20%；②每个种群只处于一个营养级。

戊占有能量最多，应属于第一营养级；乙和丙能量值处于同一数量级并且二者之和（23.10）介于戊能量值的10%～20%（10.20%），故乙和丙应同属于第二营养级；甲能量值介于第二营养级的10%～20%（15.41%），应属于第三营养级；丁能量值介于第三营养级的10%～20%（13.48%），应属于第四营养级。

（2）根据

（1）的食物网可推知，甲和乙的种间关系是捕食；题干已说明所列数据不包括分解者，而戊属于第一营养级，为生产者，因此其余生物包括丁在内均为消费者。

（3）物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的三大主要功能；碳以CO2的形式在生物群落与无机环境之间循环往复。

答案　

（1）

（2）捕食　消费者　（3）物质循环　能量流动　生物群落　无机环境

[学科素养解读]　学科能力要求能从表格和图解中获取信息，分析数据之间的内在联系，利用生物学知识进行分析推理得出结论。

思维模型是：

第一步：

识表——分析表格中数据；

第二步：

析表——分析数据之间的关联性；

第三步：

用表——结合教材相应知识，分析推理得出结论。

[思维延伸]　判断与填充

（1）土壤微生物可作为生态系统的分解者，而硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者（2014·海南，16BD）（　×　）

（2）生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级（2015·海南，25D）（　×　）

（3）在如图所示的某生态系统的能量流动简图中，甲是生产者，乙是消费者，二者和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量（2012·海南，19）（　×　）

（4）如图所示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，则浮游动物总量锐减后再急升，而浮游植物总量急升后再锐减（2013·广东，5CD）（　×　）

（5）（2015·全国Ⅱ，31节选）假设某生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物，则在该食物链中，乙种动物同化的能量________（填“大于”“等于”或“小于”）丙种动物同化的能量。

答案　大于

（6）（2016·全国Ⅲ，31节选）通常，生态系统的食物链不会很长，原因是________________________________________________________________________。

答案　能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的