生物与环境.docx
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生物与环境
生物与环境
专题概览
专题概论
生物不能脱离其生存环境而生活,需要对变化的环境不断地去适应;反之环境需要生物来维持与调控。
生物与环境作为一个统一的整体,是现代生物学在宏观方面所研究的中心内容,也是高中阶段学生学习生态学原理的重要依托。
本章知识是在前面各章知识的基础上展开的,从宏观上将前面各章知识联系起来,又将生物与其生活的环境纳人一个统一的整体,展现了生物真正的生活状态。
只有深刻揭示生物与环境之间的相互关系,发现其内在的规律即生态学原理,才能解决人类社会面临的粮食、环境、资源、人口、能源等危机。
因此生物在环境保护中所起的作用、环境保护的对策、环境污染的危害及防治、生态农业等是全球关注的大事,也是考查生物学知识综合运用的良好契机,高考涉及的可能性较大。
重点知识
生态因素
生物因素、非生物因素、学会解释分析生态因素的综合作用及关键因素。
种群和生物群落
种群和生物群落的概念、特征;学会分析种群数量变化、应用种群的数量变化解决养殖业、捕捞业、生物多样性保护等实际问题。
生态系统
概念、类型和成分;食物链和食物网、能量流动和物质循环、生态系统的稳定性学会应用生物之间的关系、能量流动和物质循环的原理解释特定生态系统的生态效率、生态系统稳定性及人工构建合理、高效的生态系统等问题
人与生物圈
生物圈的概念、生物多样性的概念、价值和保护;我国生物多样性的特点;理解生物圈稳态的自我维持机制、了解某些全球环境问题形成的原因。
高考回溯
本专题知识综合性强,灵活性大,与生态农业、环境保护、资源利用等实际问题联系紧密。
其中种群的数量变化、能量流动和物质循环生态系统的稳定性等知识点考核的综合性强,是考试命题的焦点和难点,试题在围绕生态学原理应用考查的同时,又与新陈代谢、进化、生命活动调节等内容综合考查。
从近几年的高考试题可以看出,这部分知识在高考各类试卷中虽每年比重不同,但均有出现,约占总分数的10%左右。
多数试题将生物多样性与保护、能源利用等热点问题以文字材料、特定情景、实验数据、表格、立体图、曲线图等形式呈现.考查学生综合利用知识、分析现象,抓住本质的能力,是试题中的重点和难点。
学习方法
由于本专题是高中阶段需要学生理解和掌握的生态学的基础内容,而这部分内容与人类的可持续发展、环境保护、资源利用等社会热点紧密联系,又是现代生物学在宏观领域的中心内容,因此在本专题的学习过程中:
首先,要注重对基本概念的理解和把握,能够准确鉴别一些相关的概念如描述种内关系的概念,种内互助、种内斗争;种间关系的概念,竞争、共生、寄生和捕食
其次.要全面掌握生态学的基本原理,如生态因素的综合作用、生态系统的能量流动和物质循环、生态系统的稳定性、生物多样性的形成与发展等。
第三,要善于思考、综合分析并运用所学的基础知识解决实际问题。
例如运用‘能量流动和物质循环’的知识解释生态农业的构建原理、提高能量利用效率等实际问题;利用,’种群增长、种群特征”知识分析、解释人口的增长问题、最大捕捞量及生态人侵等问题
专题纵横
本专题是在前面知识的基础上展开的.因此在学习时应以前面各专题的知识为基础,注意知识的前后联系。
生态系统是本专题的重点,生态系统的成分:
生产者、消费者、分解者是以掌握生物新陈代谢的墓本类型为基础的;能量流动和物质循环又是以动、植物的新陈代谢为基础的,特别是和绿色植物光合作用的过程和实质、微生物的生活联系紧密;而只有掌握了遗传和变异的特性、理解达尔文的自然选择学说,才能真正理解生物对环境适应的普遍性和相对性;遗传的物质基础是理解物种及基因多样性的基础;要正确理解生态因素对生物的影响、理解生物圈稳态的维持则要以理解生命活动的调节为前提。
考试要求
了解生物因素、非生物因素、生态因素的综合作用、影响生物生活的关键因素;种群和群落的概念和特征种群数量的变化和意义;生态系统的概念、类型和成分、食物链和食物网;生物圈的概念、全球环境问题、我国生物多样性的特点。
理解种群增长的J型曲线和S型曲线形成的原因和条件;生态系统的能量流动和物质循环、生态系统的稳定性;生物圈稳态的概念及稳态的自我维待、生物多样性及保护
掌握利用生态因素综合作用及生物间相互关系的原理解释实验数据;利用种群增长模型分析自然界种群数量变化的原因、解决林业、渔业生产的最大产量等问题;应用生态系统能量流动和物质循环的原理分析特定生态系统的组成、生物量变化、生态效率、构建人工生态系统等;能够分析给定生态系统的食物链、食物网、营养级、稳定性等;利用生物多样性的原理分析生态人侵、生态系统稳定性、生态保护等问题
考试内容
生态因素
环境中影响生物的形态、生理和分布等的因素叫做生态因素,包括非生物因素和生物因素。
非生物因素主要有光、温度和水。
光的光照强度、光照周期和光质都会对生物的活动产生影响,其中光照周期主要影响陆生植物、陆生动物的繁殖行为;光照强度及光质影响植物的生长、动物的行为及水生植物的垂直分布。
温度主要影响陆生植物的垂直分布、水平分布、水生动物的季节性徊游。
水是陆生生物生活的限制性因子。
例。
1下列关于光因子对生物影响的叙述错误的是()。
A只有在强光下小麦和玉米才能长得好
B夜间用黑光灯诱捕的蛾类对紫外线敏感
C日照时间长短对动物的繁殖活动没有影响
D光因子决定水体中生物群落的垂直分布
命题意图
本题为知识应用题,目的是考查学生运用知识的能力,以及对光因子对生物影响知识的理解和掌握情况。
解题过程
根据生活中的常识及联系植物的光合作用等知识可以对上述各选项作出逐一分析,小麦和玉米属于阳生植物,只有在强光下才能生长良好,届于光强对植物的影响;蛾类在夜晚活动,是光对动物活动影响的实例;水体中生物群落的垂直分布是和水体中自水面至水底光照强度和光质的变化有关系的;而日照时间的长短正是启动动物繁殖活动的机制。
参考答案C。
注意
解决此类问题要既需要熟记相关知识又需要密切联系生活实际,需要一定的生活常识.如果对某一选项把握不准确,可以采用排除法。
生物因素
生物的生活不仅要受到无机环境的影响和制约,同时也要受到其他生物的影响和制约,包括同种生物和不同种生物。
种内关系主要包括种内互助和种内斗争;种间关系包括共生、竞争、捕食和寄生。
生物之间由于相互影响而形成特定的数量关系曲线
例。
2生活在一个生物群落中的两个种群(a、b)的数量变化如图所示,下列判断正确的是()
A、a种群与b种群为捕食关系,a种群依赖于b种群
B、a种群与b种群为竞争关系,竞争程度由强到弱
C、a种群为S型增长,其增长受本身密度制约
D、b种群为J型增长,始终受到a种群的制约
命题意图
本题是在考查学生图形分析能力的基础上对种间关系知识的理解和运用能力。
解题过程
从图上可以看出,在种群a数量达到最大值时,种群b的数量为零,可见此两种群之间不是捕食关系;在种群a增长的初期,种群b的数量也在增加,故两者间也不可能是竞争的关系;种群b的增长不为J型增长,且不受种群a的制约。
而种群a为典型的种群增长的S型曲线,种群增长率受本身数量的制约。
参考答案C。
注意
解决此类曲线的问题一般先要分析曲线变化的趋势,用排除法首先排除明显错误的选项,然后再根据相关原理分析选出正确答案
种群和生物群落
种群的特征
是描述种群数量变化的指标,包括种群密度、种群的年龄组成、性别比例、出生率和死亡率、迁入和迁出等种群数量变化的发展趋势和种群的特征密切相关,同时控制种群数量的有效方法也是建立在研究种群特征的基础上的。
例。
3种群数量变化受许多因素的影响,据图回答下列问题:
(l)某种昆虫在不同温度和湿度条件下种群数量的变化如图。
据图回答:
在温度偏离最适温度或湿度偏离最适湿度条件下,昆虫种群数量会。
一个生态因子的变化会影响的作用。
昆虫种群数量变化是温度和湿度的结果。
(2)昆虫种群的大小由种群的决定。
(3)经调查,第一年此种昆虫种群数量为NO,如果在理想条件下,每年增长率保持不变,且人=13,第三年该种群数量为。
命题意图:
本题考查学生对种群特征、影响种群数量变化的因素的理解和运用,同时考查了学生的图形分析能力。
解题过程
种群数量的变化要受到多种生态因素的影响,各种生态因素的作用不是孤立的,而是相互影响和制约的。
从图上分析可知:
不同温度条件下种群数量的最大值对应的环境的湿度不同,反之亦然。
在种群的数量特征中,出生率和死亡率、迁人和迁出是描述种群数量变化的一级参数直接决定着种群数量;年龄组成是预测种群数量的参数;性别比例则在一定程度上影响种群的出生率来影响种群数量。
参考答案(I)减少;另一个生态因子;综合作用。
(2)出生率和死亡率、迁人率和迁出率。
〔3)l69No。
注意:
本题一方面要求准确理解生态因素的综合作用和种群的数量特征等知识,同时还要能分析给定的曲线,得出相关的信息来做答。
在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出的曲线成J型叫做种群增长的J型曲线;在空间资源有限的情况下,种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定,这样画出的曲线为S型,不论哪种生物的种群,急是生活在一定的环境中的,环境所能维持的种群最大数量叫做环境容纳量,用K表示。
影响种群数量变化的因素有食物、空间资源、气候、传染病等。
例。
4自然界中生物种群的增长常常表现为“S'’型增长曲线。
下列关于“S'’型增长的正确说法是〔)。
A“S”型增长曲线表示种群数量和食物的关系
B种群增长率在各个阶段是不相同的
C“s”型增长曲线表示了种群数量与时间无关
D种群增长不受种群密度制约
命题意图
本题属于识记和理解的范畴,考查学生对种群“S”型增长曲线产生原因的理解。
解题过程
种群的“S”型增长曲线是指在食物、空间等资源有限的条件下,种群的增长有一最大值,其增长速率要受到种群本身密度的制约,由于种群的增长和对资源的利用是和种群迁人此环境的时间长短有关系的,因此可以排除A、C、D;当种群在一个有限的环境中增长时,随着种群密度的上升,个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的斗争加剧,以该种群生物为食的捕食者也会增加,这就会使这个种群的出生率降低,死亡率升高,从而使种群的增长率降低,当种群数量达到环境所能允许的最大量时,种群数量将会不再增长而保持稳定,可见种群增长率在各个阶段是不相同的。
参考答案B
注意
解决此类问题要在理解“S”型增长曲线形成原因的基础上进行分析,要将生物与环境的关系、生物间的相互影响作综合考虑才能得出正确结论。
种群、生物群落和生态系统的概念
种群指生活在同一地点同种生物的总称。
种群有三个特点:
同地点(一般指种群之间的个体能够比较容易相遇);同一物种(种群内的个体能够相互交配,且交配后能产生可育的后代);一群个体〔这个群体有一定的密度及年龄组成和性别比例等特征)。
群落则是指在同一地点全部生物的总称
区分这两个概念要注意命题中的同种、所有、同一地点等关键词
生态系统则是指生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整休,界定此概念要注意有非生物的因素。
例。
5一个池塘中的所有的鱼类、两栖类、小型节肢动物、香蒲和浮游植物共同构成一个()。
A种群B生物群落C池塘生态系统D以上都不对
命题意图
本题属于考查生态学概念的基础知识,考查学生对种群、生物群落、生态系统概念的理解和把握。
解题过程
题干中描述的不是同一种生物,因此不属于种群的范畴;虽描述了多种生物但我们知道这并不是池塘内全部的生物,因此也不属于生物群落的范畴;题干的描述没有涉及非生物因素,因此也不属于生态系统的范畴
参考答案D。
注意
要正确区分这三个概念,可以采用对比的方法,将三个概念放在一起分析,分别针对每一个概念自己设计一道题目.找出其中的差别。
生态系统
生态系统的成分和结构
生态系统的成分即生产者、消费者、分解者,定义的根据是它们在生态系统的物质循环和能量流动中所起的作用。
生态系统的结构重要的是营养结构即食物链和食物网,生产者所固定的太阳能和物质,通过一系列取食和被取食的关系在生态系统中传递,各种生物按其食物关系排列的链状顺序称为食物链,蚜同一种生物可以以多种生物为食物,也可以被多种生物捕食,这样食物链彼此交错连接成一个网状结构,就是食物网。
按照各种生物在生态系统中所处的营养级别可以分为第营养级、第二营养级等;消费级别可以分为初级消费者、次级消费者、三级消费者等。
食物链、食物网中的各个生物之间的关系,包括竞争关系、捕食关系。
分解者由于不属干食物链,所以不属于任何营养级,分解者不一定都是细菌和真菌,有些动物如蛆蜕等也起到分解者的作用,故也属于分解者的范畴
例.6下列有关生态系统结构的叙述,正确的是()。
A、每种生物在生态系统中只能处于一个营养级上
B、动物都属于消费者,其中食草动物处于第二营养级
C、自养生物都是生产者,是生态系统的主要成分
D、细菌都属于分解者,其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类
命题意图
本题考查学生对生态系统的成分、生态系统结构的整体理解和把握,同时考查了生物代谢类型的知识,有一定的综合性,属于分析应用型的试题。
解题过程
对选项A的分析需要了解食物网的概念,同一种生物在不同的食物链中可能占有不同的营养级,特别是营养级较高的生物;对选项B的分析需要学生清楚界定消费者和分解者的概念,动物中也有一些是营腐生生活的,它们是分解者而不是消费者;对选项D的分析要知道细菌的代谢类型,细菌中同化作用类型既有异养型也有自养型(如硝化细菌),因此不能都看成是分解者。
参考答案C
注意
此题考查了学生对生态系统结构、成分的综合认识和理解,同时考查了细菌代谢类型的知识以及一些生活常识.需要运用所学并联系实际来解决。
能量流动和物质循环
流经生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能。
能量流动的起点是从生产者固定的太阳能开始;渠道是食物链和食物网;在生态系统内部能量流动的形式是有机物中的化学能;能量流动的方向是单向的,能量在流经生态系统的各个营养级时是逐级递减的〔传递效率为10%-2O%),但在一个开放的系统中能量仍是守恒的。
研究能量流动的意义就是要设法调整生态系统的能量流动关系,使能量能持续高效的流向对人类有益的部分。
物质循环是发生在生物群落与无机环境之间的循环,无机环境中的物质可以被生物群落反复利用。
生态系统的物质循环和能量流动多用图解表示;不同生态系统的物质和能量金字塔特征不同。
例。
7下图是生态系统中碳循环示意图,其中“→”表示碳的流动方向。
请回答:
(l)写出图中含有三个营养级的食物链口一口~口(用字母表示)。
(2)在物质循环的过程中.同时伴随着 。
若生产者有5000kg,按能量最大传递效率计算,位于第三营养级的生物可增重kg。
(3)据测定,生产者在黑暗中每小时释放出44mg的CO2,而在光照充足的条件下,每小时释放出32mg的O2,则生产者每小时实际产生的O2量为_mg.。
命题意图
本题中的图是关系图,考查学生观察能力、分析能力、理解能力和知识的运用、迁移能力。
解题过程
从题干分析得出,若图中各字母代表生态系统中的各种成分.那么各生物成分进行呼吸作用会产生C02,图中A、B、D、E都有箭头指向C,由此判断C代表了非生物成分中的C02;只有生产者能利用C02合成有机物,所以A代表生产者;生产者和消费者的残体都会被分解者利用,图中A、D、E都有箭头指向B,则B最有可能是分解者确定的各字母代表的生态系统的成分,可以确定食物链生态系统的能量储存在有机物中,物质循环的过程中必然伴随着能量流动,能量传递效率最大为20%。
生产者除进行光合作用外,还要进行呼吸作用,计算时要考虑到呼吸消耗。
参考答案
(1)A一D一E。
(2)能量流动;200。
(3)64。
注意
生物学科中常遇到用图、表作为表达形式的题目,常见的有关系图、坐标图、模式图、过程图和表格等,解题时要应用相关背景知识包括基本概念、基本原理、各生物量之间的关系等进行分析、比较、推理,导出隐含条件,达到解题目的
生态农业
生态农业是指运用生态学原理,在环境与经济协调发展的思想指导下.应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系。
生态农业的理论依据是通过对农业生态系统中物质的多级利用、能量的最大利用,使农业生产相互依存、相互促进、形成良性循环
生态农业的优点是降低成本,增加收益,净化环境。
生物富集效应
生态系统中同一营养级上的许多生物种群或者生物个体,从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物.使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象称为性物富集。
人工合成的难以降解的有机大分子化合物和不可分解的重金属元素,在代谢过程中不能被排除,而长期停留在生物体内,在生物体内具有浓缩现象,最终造成生物休中毒、死亡。
例.8某同字为了研究环境中重金属元素对生物的污染情况,分别测定了池塘和草原生态系统中某种重金属元素在各种生物体内的质量分数,结果如下。
请据下表回答问题:
生物及环境因素
重金属质量
分数(10-6)
生物及环境因素
重金属质量
分数(10-6)
池塘水
0.02
土壤
0.01
浮游动物
2
秃鹰
12
浮游植物
0.5
猫头鹰
5
大鱼
10
鼠
0.2
小鱼
5
草
0.02
(l)请分别写出两个生态系统中最长的一条食物链:
池塘生态系统:
,草原生态系统:
。
(2)重金属元素在这两条食物链的各种生物体内分布有什么规律:
。
(3)出现这种现象,合理的假设是。
(4)在上述所给出的池塘生态系统中,属于生产者的是,在上述所给出的草原生态系统中,属于消费者的是。
〔5)人如果误服重金属盐会引起中毒.原因是,采取的相应措施是可服用大量。
A水B牛乳C食盐水D糖浆
命题意图
本题综合考查学生对能量流动传递效率的理解和应用,考查了学生迁移运用知识的能力,数据转换能力,试题具有一定的综合性,对知识点的考查较全面,符合高考命题的原则。
解题过程
根据生物富集效应的成因及生态系统能量传递的效率(10%一20%),先将重金属质量分数和生物量的数量作相应转换,这样就得出以上各生物间生物量的相互关系,然后根据能量传递效率确定食物链;根据蛋白质变性的知识我们知道,重金属盐能使人体内的蛋白质发生变性而失去生理活性,误服重金属会引起中毒。
同样利用蛋白质容易和重金属结合的特点,误服重金属时,可以服用蛋白质使之和重金属结合,减缓重金属进人人体的速度。
参考答案
(l)浮游植物一浮游动物一小鱼一大鱼;草一鼠一猫头鹰一秃鹰。
(2)越到食物链的顶端,金属元素的质量分数越大。
(3)生物休不能将进人体内的重金属元素排出,从而累积起来。
(4)浮游植物;鼠、猫头鹰、秃鹰。
(5)重金属盐能使人体内的蛋自质发生变性而失去生理活性;B
注意
解答本题的关键是理解生物富集效应产生的原因,如果对富集效应不清楚,可以先看题干作出合理的假设,然后再解题。
生态系统的稳定性
包括抵抗力稳足性和恢复力稳足性,
两者呈负相关。
抵抗力稳定性越高的生态系统其恢复力稳定性越低;恢复力稳定性越高的生态系统其抵抗力稳定性越低。
生态系统结构的稳定性是功能稳定性的前提,生态系统营养结构越简单、自动调节能力越小,抵抗力稳定性越低,生态系统越容易遭到破坏;相反,生态系统结构越复杂,自动调节能力越大,抵抗力稳定性越大,生态系统就越不容易被破坏。
生物圈的稳态
地球上由各种生物和它们的环境所组成的环绕地球表面的圈层叫做生物圈,生物圈是由生物和非生物组成的具有一定结构和功能的统一整体,是高度复杂而有序的系统,而不是松散无序的集合体。
生物圈是地球上最大的多层次的生态系统.其结构和功能是不断变化的,并不断趋于相对稳定的状态。
生物圈的稳态是人类社会和经济持续发展的基础。
例。
9可以说明生态系统具有自动调节能力的简化实例是()。
A食草动物数量增加,导致植物数量减少,从而引起食草动物数量增长受到限制
B豆科植物供给以根瘤菌有机养料,并从根瘤菌获得含氮养料
C山区植被遭到破坏后造成水土流失
D废弃耕地上杂草丛生
命题意图
本题考查学生对生态系统能够保持稳定性的机制―即生态系统的自动调节能力的理解,解答此题需要学生真正理解生态系统的发展过程,并且具有一定的推理能力。
本题属于较基础的试题。
解题过程
首先要将生态系统的自动调节能力与生态系统的营养结构、复杂程度、稳定性联系起来。
生态系统的自动调节能力是因,生态系统的稳定是果,二者是因果关系。
而生态系统的自动调节能力与生态系统的营养结构复杂性有直接的关系,是生态系统中生产者、消费者、分解者之间能够较长时间地保持一种动态平衡能力的直接体现。
从选项中分析可以得出A选项体现的是生态系统的各种生物成分间保持一种自动平衡的能力,而B选项只描述了两种生物之间的共生关系,并没有体现生物间数量关系的相互影响;C选项则说明的是生态系统破坏后引起严重后果,D选项是形成生态系统的过程,而不是说明生态系统的调节能力。
参考答案A。
注意
解答本题要明确什么是生态系统的自动调节能力,自动调节能力与什么有关。
酸雨等全球环境问题
酸雨中的酸主要是S02转化来的硫酸和NO转化来的硝酸,主要来源是化石你料的燃烧、微生物的分解等酸雨可直接危害植物,使土壤、水域酸化,生态系统受到破坏。
同时由于煤、石油等大量燃烧.使大气中CO2含量增加,大气中CO2含量越多,对地球上热量散失到外层空间的阻碍作用就越大,从而使地球温度升高得越快,这种现象就是温室效应。
生物多样性
地球上所有的生物和它们的基因以及由这些生物和环境构成的生态系统共同构成生物多样性。
它包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性三个方面。
生物多样性具有多方面的价值,是人类赖以生存和发展的基础。
例。
10图中三条曲线分别代表了动物物种多样性程度、动物数量易变程度及冬眠动物比例在不向类型生态系统中的变化趋势。
代表动物物种多样性程度和数量易变程度的曲线依次是()。
A① ②
B② ③
c① ③
D② ①
命题意图
本题考查学生对生态系统、生物多样性及生态系统稳定性关系的理解,同时考查了生物对环境的适应等内容,属于知识较高层次的迁移和综合运用问题。
解题过程
从图上分析可以看出,横坐标所示的几个生态系统从结构的复杂性也就是生物多样性程度来说是递减的;从抵抗力稳定性来说是递减的,因此生物数量的易变程度是递增的;从横坐标地域的变化还可以推知各生态系统中季节、温度等的变化情况。
参考答案C。
注意
解答本题的关键要看清题干,将生态系统和物种多样性程度、物种数量易变程度联系起来,综合分析才能得出正确结论。
生态入侵
是指某些物种从它的原产地通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。
这些生物在人侵地由于没有天敌、环境适宜而迅速蔓延.在直接的生存竞争中导致当地物种的消失,同时通过改变自然环境而产生间接的影响,对当地生物多样性造成严重干扰。
例。
11下列措施符合保护生物多样性原则的是()。
A为美化城市环境,随意从国外引进多种观赏类植物
B为保护
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