资源描述
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《高考生物总复习:考点过关和高考预测》第二十六讲 生态系统
I.必记知识全览 工欲善其事 必先利其器
一、必记概念
1.生态系统: 。在陆地生态系统中,又分为 等类型。在水域生态系统中,又分为 。
2.生态系统的稳定性: 抵抗力稳定性: ,称之为抵抗力稳定性。恢复力稳定性: ,叫做恢复力稳定性。
3.分解者:
4.能量金字塔: ,叫做能量金字塔。
5.食物链: ,食物网,在一个生态系统中,
一、1_在一定的空间和时间内,在各种生物之间以及生物与无机环境之间,通过能量流动和物质循环而相互作用的一个自然系统;森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统;海洋生态系统和淡水生态系统
2.由于生态系统中生物的迁入、迁出及其他变化使生态系统总是在发展变化的,当生态系统发展到一定阶段时,它的结构和功能能够保持相对稳定,我们就把生态系统具有保持和恢复自身结构和功能相对稳定的能力,称为生态系统的稳定性;在生物学上把生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力;生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力
3.主要是指细菌、真菌等营腐生生活的微生物,它们能把动植物的尸体、排泄物和残落物等所含有的有机物,分解成简单的无机物,归还到无机环境中,再重新被绿色植物利用来制造有机物
4.可以将单位时间内各个营养级的能量数值,由低到高绘制成图,这样就形成一个金字塔图形
5.在生态系统中,各种生物之问由于事物关系而形成的一种联系;许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系
二、必记规律
6.生态系统的结构包括两方面的内容: 。生态系统一般都包括以下四种成分:非生物的物质和能量(包括阳光、热能、空气、水分和矿物质等),生产者,消费者.分解者。生产者: 。消费者:包括各种动物, ,所以把它们叫做消费者。消费者属于异养生物。 叫做初级消费者;以草食动物为食的肉食动物叫做 ;以小型肉食动物为食的大型肉食动物,叫做三级消费者。
7.消费者等级与营养等级的区别: (生产者为第一营养级,初级消费者为第二营养级,次级消费者为第三营养级); ;
8.能量流动的起点: ,渠道: ,生产者固定的太阳能的三个去处是 。对于初级消费者所同化的能量,也是这三个去处。并且可以认为, 。但对于最高营养级的情况有所不同。特点,单向流动( ),逐级递减.传递效率为10%~20%( )。
9.能量流动和物质循环的关系:生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环.能量流经生态系统各个营养级时,流动是单向,不循环的,是逐级递减的。物质循环具有 ,物质在生物群落与无机环境间可以 。能量流动与物质循环 。
10.生态系统的稳定性包括 等方面。①抵抗力稳定性的本质是 ;生态系统之所以具有抵抗力稳定性,就是因为 。生态系统的成分越单纯,营养结构越简单.自动调节能力越小, 。一个生态系统的自动调节能力是有一定限度的,如果 .生态系统的相对稳定状态就会遭到破坏。抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着 的关系。抵抗力稳定性较高的生态系统,恢复力稳定性较低,反之亦然。
6.生态系统的成分、食物链和食物网;自养型生物(主要是指绿色植物及进行化能合成作用的硝化细菌等);它们的生存都直接或间接地依赖于绿色植物制造出来的有机物;动物中直接以植物为食的草食动物(也叫植食动物);次级消费者
7.消费者等级始终以初级消费者为第一等级.而营养等级则以生产者为第一等级;同一种生物在食物网中可以处在不同的营养等级和不同的消费者等级;同一种生物在同一食物链中只能有一个营养等级和一个消费者等级,且二者仅相差一个等级
8.从生产者固定太阳能开始(输人能量);沿食物链的营养级依次传递(转移能量);呼吸消耗,下一营养级同化,分解者分解;一个营养级所同化的能量=呼吸散失的能量+分解者释放的能量+被下一营养级同化的能量;能量只能从前一营养级流向后一营养级,而不能反向流动;能量在相邻两个营养级间的传递效率只有lO%~20%
9.全球性;反复出现,循环运动;既有联系.又有区别,是相辅相成,密不可分的统一整体
10.抵抗力稳定性和恢复力稳定性;“抵抗干扰、保持原状”;生态系统内 部具有一定的自动调节能力;抵抗力稳定性越低;外界因素的干扰超 过了这个限度;相反
三、必记公式
11.计算规则:消耗最少要选择食物链最短和传递效率最大 ,消耗最多要选择食物链最长和传递效率最小 。
三、11.20%;10%
Ⅱ.考点过关和高考预测过关斩将 一马平川
考点详解 精剖细解 入巿三分
一、基本考点
考点1生态系统的概念及类型
(1)生态系统的概念(重点和难点)。生态系统是生物群落与无机环境相互作用而形成的统一整体。理解生态系统的概念要注意以下几点:①一定的空间范畴。因为生态系统的种群和群落都强调一定的自然区域,即空间;②生态系统的基本组成包括各种生物和它们生活的无机环境。生物不仅有植物、动物,还有微生物。这些结构成分要“齐全”;③生物群落和无机环境是“相互作用”的,这是生态系统的功能。生态系统中的生物与生物之间、生物与无机环境之间是通过“能量和物质”相互联系在一起的,其关系如图7 26-1所示;④生态系统的范围有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈。在
生物圈这个最大的生态系统中,还可以分出很多个生态系统。例如一片森林、一块草地、一个池塘、一片农田、一条河流、一个草原等,甚至是一滴雨水,都可以成为一个生态系统。
(2)生态系统划分的依据:地球上的生态系统分为自然生态系统和人工生态系统。自然生态系统按自然区域分为陆地生态系统和水域生态系统;在陆地生态系统中,根据各生态系统的植被分布情况,分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠(冻原)生态系统等;在水域生态系统中,按照水中盐分的含量(即盐度)分为海洋生态系统和湿地生态系统,人工生态系统是指人工建立的生态系统,主要是农田生态系统和城市生态系统。
(3)各种生态系统的特点(见表7-26-1):
表7-26-1
类 型
分布区域
突出特点
生物类型
重要作用
陆地
生态
系统
森林生
态系统
湿润地区
物种繁多、结构复 杂,垂直分布上会 分层,长期稳定
植物以乔木为主,动物营树栖
和攀缘生活
提供木材、改善环境
草原生 态系统
干旱半干旱 地区
物种相对较少,结构简单,常有剧烈变化
植物以草本为主,动物善挖洞
或快速奔跑
提供牲畜、改善环境
苔原生
态系统
北极地区
物种极少,结构很简单
苔藓类、地衣、北极熊等哺乳动物,细菌等
利于科研
农田生
态系统
农田等
人的作用非常
关键
农作物、牲畜、鱼等
输出农产品
湿地生态系统
湿地
水域
生态
系统
海洋生态系统
海洋
物种较多、结构复杂,垂直分布上会分层
植物主要是微小浮游植物,动
物种类很多
提供生产原料、调节气候
淡水生态系统
河流、湖泊、池塘
垂直分布上会分层
水生植物、各种鱼和软体动物、
微生物等
提供生产原料
城市生态系统
城市地带
人起支配作用
人、人工栽培的植物等
深海热泉口生态系统
热泉口
无光照、高温、高压
耐高温的化能合成细菌等
利于科研
案例剖析 旁征博引 举一反三
考题1-1 分)森林中一棵树死了,倒在地上,苔藓、藻类、蘑菇、白蚁、蠕虫、蜘蛛和鼠均以这棵朽木为生。它们共同构成了一个( )
A.种群 B.群落 C.生态系统 D.生物圈
考题1-2 )热带雨林是陆地上最重要的生态系统。请回答下列问题:
(1)表7-26 2是六类生态系统的有关方面的比较表:
表7-26-2
生态系统
冻原
北方针叶林
温带落叶林
温带草原
热带雨林
净初级生产量
(吨/公顷-年)
1.5
7.5
11.5
7.5
50
生物量(吨/公顷)
10
200
350
18
300
枯叶输入量(吨/公顷·年)
1.5
7.5
11.5
7.5
50
枯叶现存量(吨/公顷)
44
35
15
5
5
①从上表中可以看出,生产能力最高的生态系统是 ,判断依据是表中的 ,造成生产能力最高的环境因素是 。
②热带雨林的土壤是贫瘠的,判断依据是表中的 ,造成贫瘠的主要原因是
(2)据考察,赤道附近的一个小岛(热带雨林)虽然面积不到0.5km2,哺乳动物却多达58种,这一现象说明热带雨林具有复杂的 和极其丰富的 库。
(3)如果大量砍伐热带雨林,则热带雨林会被毁灭且一段时期内很难再呈原貌,这说明热带雨林的生态系统具有 的特点。热带雨 林毁灭后的地区,影响生物生存的关键性的非生物因素是 。
考题1-1点拨:种群是同种生物个体的总和,群落是不同种生物种群的总和,生态系统是生物群落与无机环境相互作用的自然系统,生态系统与生物群落的包容关系是显而易见的。此题中包括苔藓、藻类等自养生物,又包括白蚁、蠕虫、蜘蛛、鼠等动物,朽木及其环境又包含了阳光、温度、水分、土壤、空气、分解者等。各生物之间以及生物与无机环境之间,通过能量流动和物质循环构成了一个自然系统——生态系统。答案:C。考题1-2点拨:在知识方面,此题主要考查有关生态系统中物质循环和能量流动的知识。此外,作为解答此题必不可少的背景知识,考生还必须了解生产者、分解者与物质循环的关系。在能力方面,本题主要考查考生运用生态学原理分析问题的能力。 答案:(1)①热带雨林;净初级生产量最高;温度高,雨量多,光照强②枯叶输入量远大于枯叶现存量;枯叶被分解者分解后又迅速 被植物吸收,土壤中养分很少 (2)食物链;基因 (3)恢复力稳定性差;水总结提示:生态系统强调的是生物与环境之间的相互关系,这与生物群落有本质的区别,生物群落强调的是一定区域中全部生物的统称。生态系统有大、有小,并且不同的生态系统有不同的特点、作用,根据其特点、作用就可判断出该生态系统的类型,例如,农田生态系统的特点是人为作用起关键作用,森林生态系统生产能力强,草原生态系统是人类重要的畜牧基地。
考点2生态系统的结构构成
1.生态系统成分分析:生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
(1)非生物的物质和能量:生态系统中的非生物的物质和能量主要包括阳光、热能、空气、水分和无机盐等。阳光是生态系统能量的主要来源,热能维持着生态系统中各种生物生存所必需的温度条件,空气、水分和无机盐等是生态系统中各种生物进行生命活动的能量来源。非生物的物质和能量是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源,是生态系统存在和发展的基础。
(2)生产者:生产者属于自养型生物,包括:①进行光合作用的绿色植物;②进行光能合成作用的细菌,如硝化细菌、铁细菌、硫细菌等;③光合细菌等。生产者主要指绿色植物。生产者是生态系统中唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量(有机物及其贮藏的化学能)的成分,如果没有生产者,消费者和分解者都不能生存,它是一切消费者和分解者物质和能量的源泉,并且生产者也是群落中生物量最多的成分。因此,生产者是生态系统的主要成分。
(3)消费者:消费者是异养型生物,主要是指生态系统中的各种动物,还包括某些非绿色植物,如菟丝子等寄生植物,它们必须直接或间接地依赖生产者制造的有机物进行生活。由于食性的不同,我们把消费者分成多个级别,直接以绿色植物为食的动物称为初级消费者.如池塘中的水蚤、草鱼、鲢鱼及牛、羊、鹿等陆生动物;直接以植食性动物为食的肉食性动物称为次级消费者。如以浮游动物为食的鳙鱼等;以次级消费者为食的肉食性动物称为三级消费者,如能捕食鳙鱼的黑鱼等;以此类推。
(4)分解者:分解者是异养型生物,能够将动植物遗体、排出物和残留物中所含的复杂的有机物分解成简单的无机物的生物,主要是指营腐生生活的细菌和真菌。绝大多数细菌和真菌属于分解者。像一些腐生动物,如蚯蚓、蜣螂、某些原生动物等也能使土壤中的有机物分解,属于分解者。没有分解者,动植物遗体就会堆积如山,从而导致生态系统的崩溃,所以分解者是
生态系统中必不可少的成分。
(5)各成分之间的关系:生态系统中各成分间的关系可以用图7-26-2来表示,对一个生态系统中的生物类群来讲,生产者通过光合作用固定太阳能,并把CO2等无机物合成有机物,使非生物的物质和能量从无机环境进入生物群落,是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。消费者参与食物链,保证物质循环、能量流动的快速正常进行,并为植物传粉受精、种子的传播等提供帮助。而分解者把动植物遗体中的有机物又分解成无机物返回到无机环境中,为生产者的“再生产”提供原料,因而生产者和分解者是生态系统中连接生物群落和无机环境的两个重要环节。生态系统的四个成分之间是紧密联系,缺一不可的。
2.生态系统的营养结构——食物链、食物网:食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质和能量就是沿着这条渠道流通的。
(1)食物链:食物链是由于生物之间的食物关系而形成的链状结构,主要有三种类型:①生物之间通过捕食关系而形成的捕食链,如草一兔一狐;②生物体内以寄生方式而形成的寄生链,如鸟类一跳蚤一原生动物一细菌一病毒;③某些生物专以动植物遗体为食物而形成的腐生链,如植物枯枝一纤维分解细菌一氧化细菌。捕食链是食物链的重要模式,它是由生产者与消费者之间通过捕食关系建立起来的,通常所说的食物链就是指的捕食链,以下所有介绍的食物链均指捕食链。在食物链中每个环节(即每一种生物)就是一个营养级。在书写食物链时一定要注意生物与生物之间的捕食关系用箭头来表示,箭头表示捕食与被捕食关系和能量流动的方向,箭头的方向一定指向捕食者,即向着高营养级的方向。
(2)食物网:食物网是由于动物食性复杂(杂食性)、种类繁多、数量庞大,构成的食物链交错成网状形成的。即在一个生态系统中,一种生物可能被多种生物捕食,一种生物也可能捕食多种生物。食物网有如下特点:①一种生物可同时占有几个不同的营养级;②食物链的营养级越多,最高营养级获得的能量和物质越少;③食物网中一种生物的变化会引起其他相关生物数量的变化。
考题2 )如图7-26-3是处于平衡状态的简单淡水生态系统,请回答:
(1)此生态系统中共有 条食物链。
(2)含能量最多的生物类群是 流经这个生态系统的总能量是 。
(3)此生态系统中属于第三营养级的动物是 ,淡水虾与小鱼的关系是 ,大鱼与小鱼的关系是 。
(4)此生态系统中的分解者是( )
A.涉禽 B.水绵 C.水藻 D.以上均不是
(5)若所有涉禽迁徙到别处,则大鱼数目 ,水藻数目 .淡水虾数目 。
(6)涉禽获得能量最多的食物链是 。涉禽每增加1千克,需消耗生产者生产的有机物至少是 千克。
(7)图中各种生物的总和,在生态系绩中称为 。
考题2点拨:本题重在考查生态系统的结构,食物链的起点是生产者,终点是最高级消费者,则由题中图示可知共有3条食物链,营养级越低的生物,含有能量越多,即水藻、水绵中含能量最多,且逐级递减。如果涉禽的数量下降,则被捕食者数量会增多,小鱼、淡水虾的数目由于天敌的增多而减少。答案:(1)3(2)水藻、水绵;水藻、水绵固定的太阳能 (3)涉禽、小鱼、淡水虾;竞争;捕食(4)D(5)增多;减少;减少 (6)水藻→甲壳类→涉禽;25(7)生物因素总结提示:在本考点知识体系中应注意两个问题,一是生态系统的结构包括生态系统的成分和营养结构,对此应正确区分结构与营养结构的区别;二是对生态系统中各种生物数量的变化,具体分析时应注意:(1)处于食物链中第一营养级的生物减少而导致的其他物种变动:在某食物链中,若处于第一营养级的生物减少,则该食物链中的其他生物都减少。这是因为第一营养级是其他各种生物赖以生存的直接或间接食物来源,这一营养级生物的减少必然引起连锁反应,致使以后各营养级生物数量依次减少。(2)若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少,则被捕食者数量因此而迅速增加,但这种增加并不是无限的,而是随着数量的增加,种群密度加大,种内斗争势必加剧,再加上没有了“天敌”的“压力”,被捕食者自身素质(如奔跑速度、警惕灵敏性等)必会下降,导致流行病蔓延,老弱病残者增多,最终导致密度减少,直至相对稳定,所以往往出现一个先上升再下降后稳定的过程。(3)若处于“中间”营养级的生物减少,另一种生物的变化情况应视具体食物链确定。如图7 26-4所示的食物网中,如果蚱蜢突然减少,则以它为食的蜥蜴减少,蛇也减少,但鹰会更多地吃兔和食草籽的鸟,在这时必须明确蛇并非鹰的唯一食物,所以蛇减少并不会造成鹰的减少.它可依靠其他食物来源来维持数量基本不变。
考点3生态系统的功能一能量流动
能量流动
(1)能量流动中的几个基本知识点:①能量流动是生态系统的两个重要功能之一;②能量流动的起点是从生产者固定太阳能开始的;③流经生态系统的总能量就是生产者固定的全部的太阳能;④能量的流动是沿着食物链进行的;⑤在生态系统中能量的变化是:光能→生物体中的化学能一热能。而热能是不能重复利用的,所以能量是无法循环的;⑥流人各级消费者的总能量是指各级消费者在进行同化作用过程中所同化的物质中含有的能量总和。消费者粪便中所含有的能量不能汁入排便生物所同化的能量中。
(2)能量流动是单向的原因:①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的,这是长期自然选择的结果;②各营养级的能量大部分是以呼吸作用产生热能的形式散失掉.这些能量是生物无法利用的。
(3)能量在流动中逐级递减的原因:①各营养级的生物都因呼吸作用消耗大部分的能量;②各营养级总有一部分能量未被下一级的生物所利用。
(4)能量的传递效率为10%~20%的含义:是指一个营养级的总能量大约只有10%~20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算,以第一营养级的总能量为100%,第二营养级所获得的能量为20%,第三营养级所获得的能量为20%×20%=4%。第,1个营养级。所获能量是第一营养级能量的(若按传递效率10%计算公式为)。
(5)有关金字塔:不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。
1)能量金字塔(如图7 26-5):①能量金字塔的形状永远是正立的;②能量金字塔每一台阶的含义:代表食物链中每一营养级生物所含能量多少;③能量金字塔的塔基由生产者构成;①能量金字塔形状的象征含义:表明能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性。
2)生物量金字塔:①生物量金字塔每一台阶的含义:表示每一营养级现存生物的质量.即有机物的总质量;②生物
量金字塔的一般形状:能量是以物质形式存在的,因而每一营养级的生物量(现存生物有机物的总质量)在一定程度上代表着能量值的高低,从这个意义上讲,生物量金字塔的形状一般同能量金字塔形状相似(如图7 26-6);③生物量金字塔的特殊形状;如海洋生态系统中.生产者浮游植物个体小,寿命短,又会不断被浮游动物吃掉,因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量.但这并不是说流过浮游植物这一环节的能量比流过浮游动物的要少。
3)数量金字塔:①数量金字塔每一台阶的含义:表示每一营养级生物个体的数目;②数量金字塔的一般形状(如图7-26 7),因为在捕食链中,随着营养级的升高,能量越来越少.而动物的体形一般越来越大,因而生物个体数目越来越少;③数量金字塔的特殊形状.如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系可形象表示如图7 26—8。
综上可知.只有能量金字塔永远是底宽上尖的正金字塔形.数量金字塔及生物量金字塔一般也是正金字塔形.但有时也会出现倒置的特殊形状的金字塔。
考题3 分)图7 26—9是一水域生态系统在一年之内的能量流动情况资料(能流单位:kJ/m2·a)。请分析回答:
(1)该系统的能量传递效率在 之间,能量传递效率如此之低,是因为
(2)上述能流情况以如图7-26 10能量金字塔来表示:则A,B,C,D所代表的数值分别是
(3)人类对生态系统的能量流动进行调查研究.其意义是 。
考题3点拨:生态系统中的能量流动是其主要功能之一,它能使物质沿着食物链流动。它的特点是单向流动,逐级递减,一般传递效 率在lO~20%之间,本题具体在5.5%~16.2%之间,原因是流入某个营养级的能量大部分以呼吸作用消耗,少部分还被分解者分解,所以流入下个营养级的能量只能是其中的一小部分;能量金字塔是按营养级由低到高而绘制出来的,越向上营养级越高。人类研究能量流动的意义:帮助人类合理调整能量流动关系,使能量更多地流向对人类最有益的部分。答案:(1)5.5%~16.2%;大部分能量都被该营养级生物自身的呼吸作用消耗掉,另有一部分能量流向分解者(2)21;383;3368;20810(3)帮助人们合理地调整能量流动关系,使能量更多地流向对人类最有益的部分尊结提示:计算生态系统的能量流动传递效率时应注意:①传递效率是指营养级之间的传递效率;②生物体内的能量是指生物体固定的能量,即同化的能量,不是指生物体吃入的食物中的能量。
考点4生态系统的功能——物质循环
在生态系统中.组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素.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,这就是生态系统的物质循环。因为物质循环带有全球性.所以又叫生物地球化学循环。生态系统的物质循环是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动的过程。
生物地化循环可分为三大类型:水循环、气体循环和沉积型循环。①水循环:没有水循环就没有生态系统的一切活动。水的循环主要依靠日光.能使海洋、湖泊、河流等水体中的水变为水蒸气而进入大气中。水蒸气遇冷则凝成雨、雪、冰雹而降落.返回海洋、湖泊等水体和陆地土壤中。植物从土壤中吸收的水分,大部分通过蒸腾作用而返回大气中去。动物饮水.同时还从食物中取得水分,通过体表蒸发、呼吸及排泄等活动再把水送回到环境中去,但动物总的失水量远不如植物多;②气体循环:在气体循环中,物质的主要储存库是大气和海洋.其循环与大气和海洋密切相关,具有明显的全球性,循环性能最为完善。凡属于气体循环的物质,其分子或化合物常以气体形式参与循环过程。属于这类的物质有氧、二氧化碳、氮、氯和氟等;③沉积型循环:参与沉积型循环的物质,其分子或化合物无气体形态,这些物质主要是通过岩石的风化和沉积物的分解转变为可被生态系统利用的营养物质,而海底沉积物转化为岩石圈成分则是一个缓慢的、单向的物质移动过程.时间要以千年计。这些沉积型循环物质的主要储存库是土壤、沉积物和岩石。而无气体形态。属于沉积型循环的物质有磷、钙、钾、钠、镁、铁、锰、碘、铜、硅等,其中磷是较典型的沉积型循环物质.它从岩石中释放出来,最终又沉积在海底并转化为
新的岩石。
1.碳循环:碳是地球上储量最丰富的元素之一。它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中,并随地球的运动循环不止。同时碳又是有机化合物的基本成分,是构成生命体的最基本元素。亿万年来,在地球的生物圈和大气圈中,碳通过生命的新陈代谢,往复循环,生生不息。碳的循环过程,如图7 26 11。
(1)碳的存在形式:在无机环境中以CO2和碳酸盐的形式存在;在生物体内是以各种含碳有
机物的形式存在。(2)碳的循环形式——CO2:碳在无机环境与生物群落之间的循环主要是以 CO2的形式进行的。碳在生物群落内部是以有机碳的形式通过食物链和食物网进行传递的。(3)碳元素在生物群落和无机环境之间的循环:碳元素进入生物群落的途径主要是光合作用(如绿色植物),也可能是化能合成作用(如硝化细菌)。碳元素进人无机环境的途径主要是通过各种生物的呼吸作用.也有微生物的分解作用。碳元素进出无机环境与生物群落的关系如图7-26-12。
2.关于生态系统物质循环的几个重点知识:(1)物质循环的前提:生物圈范围内(全球性).组成生物体的化学元素在无机环境和生物群落之间的往复运动。(2)生物群落在物质循
环中起决定性作用,因为各生命物质与化学元素之间的转变主要是依靠生化反应来实现的。
(3)能量流动和物质循环的联系:能量流动为物质循环提供动力,物质循环是能量流动的载体.因而物质的循环、能量流动总
是沿着食物链同时进行的,见图7-26 1 3。
考题4 )图7 26-14是生态系统中碳循环示意图,图中“→”表示碳的流动方向。
请回答:(1)写出图中含有四个营养级的食物链(用字母和箭头表示)
(2)在物质循环的过程中.同时伴随着 。若消耗生产者10000kg.按能量最大传递效率计算,位于第四营养级的生物可增重 kg。(3)据测定.当其他条件适宜时.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64mg的O2,经过10小时光照可积累葡萄糖 mg。
(4)分析A→D和E→B过程中碳流动形式的不同点
(5)若由于某种原因.E种群数量大量减少.其他各种群数量随即发生的变化是 。
(6)人类大量开采并燃烧由古代动植物遗体变成的煤和石油.使地层中经过千百万年积存的碳元素在短期内释放.对环境产生的影响 主要是 。
考题4点拨:碳在生态系统中主要以二氧化碳的形式循环,大气库中的二氧化碳只有通过生产者的同化作用才能进入生物群落,才能被各级消耗者所利用,碳在生物群落中是以有机物的形式存在和传递的,最终以二氧化碳形式释放到大气中。答案:(1)D→F→E→B (2)能量流动;80 (3)600[10000×O.2×O.2×0.2=80,180:X=6×44:44;X=30。44:44=32:Y,Y=32。64+32=96。180:Z=6×32:96,Z=90。(90—30)×10=600] (4)A→D是以C02形式循环的,E→B是以含碳有机物形式循环的(5)B减少,F增多 (6)产生温室效应(或“CO2增多”) 总结提示:生态系统物质循环是其行使其他功能的途径,光合作用、化能合成作用、呼吸作用是维持生态系统正常进行物质循环的重要环节。
考点5生态系统的稳定性及维持
1.生态系统的稳定性:生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力.称为生态系统的稳定性,它包括抵抗力的稳定性和恢复力的稳定性,如图7—26—15。
2.抵抗力稳定性:(1)抵抗力稳定性的概念:抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。(2)抵抗力稳定性的原理:生态系统内部具有一定的自动调节能力。自动调节能力取决于生态系统自身的净化能力(抗污染)和完善的营养结构。①净化作用:净化作用包括物理沉降、化学分解和生物分解三个方面。它是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。例如,工厂废水刚排入河流时,酚、氰等有毒物质含量很高.随着河水向下游流动,其浓度逐渐降低,这是由河流生态系统的自净化作用引起的;②生态系统的反馈调节机制:完善的营养结构使生态系统具有一种反馈调节机制,进而抵抗外界干扰,维持自身稳定。如在森林生态系统中,当害虫数量增加时,林木的生长自然受到危害,但食虫鸟类由于食物丰富.数量增多.这样害虫的种群增长就会受到抑制,出现了“有虫不成灾”的现象。由此可见.森林生态系统的抵抗力稳定性取决于“林木一害虫一食虫鸟”这条食物链的反馈调节。生态系统的自动调节能力有大有小,因而抵抗力的稳定性也有高有低。生态系统的成分越单纯,营养结构越简单.自动调节能力就越小,抵抗力稳定性也就越低;反之,生态系统中各营养级的生物种类越多,营养结构越复杂.自动调节能力就越大,抵抗力稳定性就越高。一个生态系统的自动调节能力是有限度的.当外来的干扰超过了这个限度,生态系统的相对稳定状态就会遭到破坏。
3.恢复力稳定性:恢复力稳定性是指生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。如一片草地上发生火灾后,第二年就又长出茂密的草本植物,动物的种类和数量也能很快恢复。“野火烧不尽.春风吹又生”说明了草原生态系统具有较强的恢复力稳定性。
4.抵抗力稳定性与恢复力稳定间的关系:(1)抵抗力稳定性、恢复力稳定性和生态系统总稳定性:关于抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系.可以用图7-26-16来表示。图中两条虚线之问的部分表示生态系统功能正常的作用范围,当一个扰动偏离这个范围时,偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标.而恢复到原状所需要的时间可以作为恢复力大小的定量指标。曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定性的定量指标(Ts),这一面积越大,说明这个生态系统的总稳定性越低。(2)生态系统的稳定性及其原理用图7-26 17表示。
考题5-1 )阅读下列材料,回答有关问题:
澳洲草原广阔,天然牧草资源丰富。自1925年起引入当地没有的牛、羊等家畜,大力发展畜牧业。几年后.千万头牛的粪便覆盖了草 场.牧草大量枯死.同时蝇子蔓延,成了澳洲牧区的公害。整个澳洲草原生态系统处于崩溃的边缘。后来引入蜣螂.它们将牛粪滚成团推到地下,即消除了牛粪又肥沃了土壤,还控制了蝇子,有效地解决了生态危机问题,使澳洲草原又呈现出生机蓬勃的景象。
(1)引入牛羊前.澳洲草原生态系统的结构和功能保持 ; 引入牛羊后.它们对该生态系统的干扰超过了该生态系统的 .也就是破坏了其 状态,出现了生态危机; 引人蜣螂后,提高了该生态系统的 ,从而使该生态系统重现蓬勃生机。蜣螂属于生态系 统成分中的 。
(2)上述事例表明,生态系统的 与生态系统的自动调节能力有关。生态系统的自动调节能力有一定的 。
(3)从生态学的角度看,人们引进牛羊的目的是
(4)上述事例表明,人类的经济活动应
考题5-2 某地有一池塘,生长着丰富的水生植物和多种鱼虾。后来,由于化工厂将大量污水排入池塘内,使水质恶化,各种水生生物先后死亡,根据题意回答下列问题:
(1)从生态平衡角度看,池塘这种变化说明了 。
(2)造成这种变化的原因是
(3)经检测,污水中含有0.012mol·L-1的游离溴,可用亚硫酸钠除去污水中的溴,请写出其化学方程式
(4)处理这种污水5L,需加入0.05mol·L-1的亚硫酸钠 升,才能将溴全部除去。
(5)要使池塘恢复本来面目,首先要解决的问题是 , 首先要恢复的生物是 。
考题5-1点拨:本题重在考查生态系统稳定性的问题,在生态系统中增加生物的种类,可增加抵抗力稳定性,但会降低恢复力稳定性,故生态系统的平衡为相对的稳定,且与生态系统的自动调节能力有很大的关系。答案:(1)相对稳定;自动调节能力;相对稳定;恢复力稳定性;分解者 (2)抵抗力稳定性;限度 (3)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 (4)针对生态系统各种稳定性的特点,采取相应的对策,维持生态系统的相对稳定,这样才能使人与自然和谐发展,避免自毁家园的厄运
考题5-2点拨:本题是一学科问综合题。考查了生态系统的稳定性、氧化还原反应、物质的量浓度计算等基础知识和综合分析解决实际问题的能力。首先分析池塘的变化。变化情况:丰富水生生物→水质恶化→水生生物死亡;变化原因:化工厂排出污水进人池塘。在此基础E,运用生态系统稳定性知识回答(1)、(2)、(5)3个小题;运用氧化还原原理及物质的量浓度计算解决(3)、(4)两个小题。答案:(1)池塘的生态系统遭到破坏 (2)化工厂对池塘的污染超过了池塘生态系统的自动调节能力 (3) (4)1.2 (5)化工厂的污染问题;水生植物总结提示:生态系统稳定性与生态系统中生物种类密切相关,生物的种类越多,自动调节能力越强,生态系统保持相对稳定的能力越强。故在农业生产中,用生
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