高考生物生态系统及其稳定性和环境保护总复习

高考生物生态系统及其稳定性和环境保护总复习

专题十三 生态系统及其稳定性和环境保护 ‎ ‎ 高考预测 　　本专题主要介绍了生态系统的结构、功能、稳定性及环境保护的有关内容。由于生态系统的结构是研究生态的重要基础，高考考查生态系统的内容必然以具体的某一生态系统来出题。所以生态系统中各种成分的特点，功能以及食物链（网）是历年高考的重点。人类社会中，经济发展与环境之间的矛盾是一个科学难题。随着人们环保意识逐渐加强，世界对生物多样性及环境问题日益重视，有关生态环境的保护的内容也成为今年高考的热点。 知识体系 　　　　　　　　　　　　　 考点归纳突破 生态系统的结构 　　生态系统的结构包括生态系统的成分和生态系统的营养结构。 　　①‎ 生态系统的成分由两部分组成:非生物成分和生物成分。非生物成分是指阳光、空气、水分和矿物质等非生物物质和能量。生物部分包括生产者、消费者和分解者。生产者以绿色植物为主，是生态系统的主要成分，属于自养型生物，在营养结构中总是处于第一营养级。消费者主要是指各种动物，它们的生存直接或间接依赖于绿色植物通过光合作用制造的有机物，消费者属于异养型生物。分解者主要是指细菌、真菌等营腐生生活的微生物，也包括一些营腐生生活的动物，如蚯蚓等。分解者能将动植物的尸体、排泄物和残落物中的复杂有机物分解成为简单的无机物。分解者在生态系统中是一种不可缺少的成分，如果缺少分解者，物质循环将会中断。 　　②生态系统的营养结构是指食物链和食物网，食物链是指生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系，由于生态系统中动物的食物来源大都不是单一的，而是多种多样的，所以在生态系统中许多食物链常交错成网状，形成复杂的营养关系。 食物链 　　(1)捕食链：生物之间因捕食关系而形成的食物链。其第一营养级(开端)一定是生产者，第二营养级 　 　　　　　　一定是植食性动物。例如：草→鼠→蛇→猫头鹰。高中生物通常意义上的食物链就是捕食 　 　　　　　　链。 　　(2)寄生链：生物间因寄生关系形成的食物链。例如：鸟类→跳蚤→细菌→噬菌体。 　　(3)腐生链：某些生物专以动植物遗体为食物而形成的食物链。例如：植物残枝败叶→真菌→氧化细 　 　　　　　　菌。 　　捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下) ‎ ‎　‎ 草 ‎→‎ 鼠 ‎→‎ 蛇 ‎→‎ 猫头鹰 成分 生产者 ‎　‎ 初级消费者 ‎　‎ 次级消费者 ‎　‎ 三级消费者 营养级 第一营养级 ‎　‎ 第二营养级 ‎　‎ 第三营养级 ‎　‎ 第四营养级 ‎　　特别注意： 　　(1)食物链(捕食链)由生产者和各级消费者组成，分解者不能参与食物链。 　　(2)食物链中的营养级是从食物链的起点(生产者)数起的，即生产者永远是第一营养级；消费 　 　　者是从第二营养级(即植食性动物)开始的。 生态系统的功能 　　①生态系统的能量流动。生态系统中的能量归根到底来自太阳能，生态系统中绿色植物通过光合作用所固定的太阳能便是流经这个生态系统的总能量。每个营养级所具有的能量一般流向3个方面： 　　一部分是被该营养级的生物本身的生命活动所消耗的； 　　一部分尸体、排泄物和残落物被分解者分解后以热能的形式释放出来； 　　还有一部分被下一个营养级的生物所同化而流人下一个营养级。能量流动的特点是单向的、不循环的，而且是逐级递减的。‎ ‎ 　　能量在沿食物链流动时传递的平均效率为10%～20%。 　　②生态系统的物质循环。物质循环是指组成生物体的C、H、O、N等基本元素在生态系统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动。地球上最大的生态系统是生物圈，所以物质循环带有全球性，称为生物地球化学循环。 　　重点掌握碳循环过程，如图所示： 　　　　　　　　　　　　　 　　③物质循环和能量流动的关系。生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的，二者互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。生态系统的各成分中，通过能量流动和物质循环而紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 　　抵抗力和恢复力之间存在着相反的关系，具有高抵抗力稳定性的生态系统，其恢复力的稳定性是低的，反之亦然。但是一个抵抗力与恢复力都很低的生态系统，它的稳定性当然也是很低。如冻原生态系统，它的生产者主要是地衣，地衣对环境的变化很敏感，很容易被破坏，它的生长又很慢，一旦因某种原因使地衣遭到破坏后就很难恢复，从而导致生态系统的崩溃。如森林生态系统与杂草生态系统相比较，森林生态系统自动调节能力强，抗干扰的能力也强。森林比较能忍受温度的变动，也较能抵抗干旱和虫害的危害。一次春寒可能把树木的新叶冻死，但树木很快就能长出另外的新叶来。但如果将森林生态系统中的乔木全部砍掉，这个森林生态系统就很难恢复到原来的样子。尽管杂草生态系统的抵抗力稳定性不如森林生态系统，但如一场大火将杂草全部烧光，形成次生裸地，第二年又恢复成一个杂草生态系统。所以以恢复力稳定性来恒量生态系统的调节能力，杂草生态系统的恢复力显然比森林高。 生物多样性 　　地球上所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。‎ ‎ 　　遗传多样性是指种内基因的变化，包括分子、细胞和个体三个水平的遗传变异度，它是生命进化和物种分化的基础。 　　物种多样性是指某特定地理区域内动物、植物及微生物种类的丰富性，它是人类生存和发展的基础。物种资源是农、林、牧、副、渔各类经营的主要对象，它为人类提供了必要的生活物质。 　　生态系统多样性是指生物及其生存环境所构成的综合体。生态系统的类型极其多样，但是所有生态系统都保持着各自的生态过程。生态过程主要是指生态系统的组成、结构与功能在时间上的变化和生态系统的生物组分之间及其环境之间的相互作用或相互关系。不论是对一个小的生态系统而言或是从全球范围来看，这些生态过程对于所有生物的生存、进化和持续发展都是至关重要的。 高考真题体验 　　1．（08四川理综卷）下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是（ 　） 　　A．在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高 　　B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高 　　C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降 　　D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高 　　考点定位：本题考查了生态系统的稳定性 　　指点迷津：在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，物种的多样性增加，因而抵抗力稳定性增加。在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，由于这样会导致物种多样性降低，因此抵抗力稳定性降低。同样道理，C、D两项描述的变化物种多样性都增加，因此抵抗力稳定性都提高，恢复力稳定性都降低。 　　参考答案：B 　　2．（06广东）生物柴油是以植物油和动物油脂等为原材料制成的燃料。研究表明生物柴油燃烧后比化石燃料低11％—53％。使用生物柴油的优点是（ 　） 　　①减少空气污染 ②缓解温室效应 ③不可再生 ④减少酸雨危害 　　A．①②③ 　　　B．①②④ 　　　C．①③④　　　 D．②③④ 　　考点定位：本题以生物科技新成果生物柴油为素材，主要考查学生的审题能力和对环境问题的掌握程度。 　　指点迷津：SO2和颗粒物质排放很少，特别是CO等有害气体的排放量减少，不仅可以减少空气污染、减少酸雨危害，还可以缓解温室效应。而且生物柴油属于可再生资源。 　　参考答案：B 　　3．（08广东生物）生产者是生态系统的重要组成部分，下列关于生产者的叙述，‎ 不正确的 是（　 ） 　　A．都位于能量金字塔同一营养级　　　　 B．一定能固定CO2 　　C．都是生态系统能量转换的载体　　　　 D．一定是植物 　　考点定位：本题考查了对于生产者的理解 　　指点迷津：生产者是第一营养级，可能为植物、蓝藻、光合细菌以及化能合成的细菌，固定CO2合成有机物，自养型，都是生态系统能量转换的载体。 　　参考答案：D 　　4．（08广东生物）随着水体富营养化程度日趋严重，淡水湖泊藻类水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来，研究者采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法，收到较好的效果。根据上述材料回答问题： 　　（1）杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比，主要缺点是____________和____________。 　　（2）在该修复生态系统中，主要生产者是_________和_________，鱼类属于该生态系统的________。 　　（3）生物修复系统构建后，种间关系发生了哪些主要变化? 　　（4）挺水植物在该系统中的作用是____________和____________。该修复系统经过一段时间运行后， 　　　　 群落结构趋于稳定，群落的这个变化过程属于____________。 　　考点定位：本题考查了水体污染的防治方法和生物原理 　　指点迷津：利用化学药剂来处理通常都会造成环境污染，而生物修复则是重新恢复了生态平衡。在生物修复过程中，通过竞争和捕食使藻类大量减少，这样就避免了对环境的污染，而且提高了生物的多样性。 　　参考答案： 　　（1）污染环境（杀伤天敌）、使藻类产生抗药性。 　　（2）藻类，挺水植物，消费者。 　　（3）挺水植物和藻类竞争，投放鱼类捕食藻类等。 　　（4）通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在光合作用所制造的有机物中， 生态系统的自我调 　 　　　节能力。 　　5．（08全国卷II）‎ 某湖泊由于大量排入污水，连续多次发生蓝藻爆发，引起水草死亡，周边居民也有出现某种有毒物质中毒现象的。请回答： 　　（1）湖泊中导致蓝藻爆发的主要非生物因素是过量的____________。导致水草死亡的主要原因是水草 　 　　　生长的环境中缺少____________和____________这两种非生物因素。 　　（2）某小组分别于早晨和下午在该湖泊的同一地点、同一水层取得两组水样，测得甲组pH为7.3，乙 　 　　　组pH为6.0，那么取自早晨的水样是_________组，理由是_______________，甲组水样中的O2含 　 　　　量______于乙组的，理由是________________________ 　　（3）如果居民中毒是由于有毒物质经食物链的传递引起的，这类食物链中含有的四个营养级的食物链 　 　　　是___________→____________→____________→人。 　　考点定位：本题主要考察生态系统的有关知识 　　指点迷津：“水华”是淡水中一种氮、磷等无机营养含量过多所引起的富营养化的水质污染现象，主要是由于蓝藻等大量快速繁殖引起。大量的蓝藻等呼吸消耗大量氧气使水体缺氧，导致鱼类等水生动物大量死亡；另外水体缺氧及透光减少，使水面下的水草(沉水植物)死亡。周边居民中毒是由于蓝藻产生的有毒物质经食物链传递发生的生物富集作用。这样的食物链还有许多，如蓝藻→田螺→鸭→人。 　　参考答案： 　　（1）无机盐（矿质元素）；阳光；氧 　　（2）乙；由于蓝藻等夜晚呼吸产生大量CO2，CO2与水结合产生碳酸后使水的pH下降；大；蓝藻等白天 　 　　　进行光合作用释放大量O2，使水中含O2量上升 　　（3）蓝藻，浮游动物，鱼（其他合理答案也可） 　　6．（08宁夏卷）有一山区由于开采露天小铁矿等活动，自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上（ 　） 　　A.回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统 　　B.撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复 　　C.回填土壤，栽培当地经济农作物，发展农业生产 　　D.回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林 　　考点定位：本题主要考察了生态系统的恢复知识 　　指点迷津：‎ 当自然生态系统完全被破坏后，要想尽快恢复，应当结合实际情况，种植当地原有植物，并且进行人工养护，因为完全靠自然的演替时间太慢了。 　　参考答案：D 　　7．（2006年江苏卷）土壤动物能够促进农田生态系统物质循环并改良土壤结构，其类群组成和数量是评价农田生态环境的重要指标。下表是某农田使用两种肥料后4类土壤动物物种数和密度(个／m2)调查数据。‎ 动物类群 样地 跳虫类 蜱螨类 线蚓类 线虫类 物种数 密度 物种数 密度 物种数 密度 物种数 密度 有机肥田 ‎10‎ ‎167‎ ‎38‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎120‎ ‎19‎ ‎339‎ 化肥田 ‎4‎ ‎79‎ ‎16‎ ‎4l ‎18‎ ‎32‎ ‎7‎ ‎52‎ ‎　　根据表中数据可以得到的正确结论是（　 ） 　　A．化肥田土壤动物的物种多样性减少，营养结构简单 　　B．有机肥田的土壤动物数量大大增加，有机质减少 　　C．化肥田土壤动物个体总数减少，但是生物多样性提高 　　D．有机肥田的各类土壤动物密度总是大于化肥田 　　考点定位：考查的考点为是：生态系统的稳定性，该知识点的教学要求是C。考查解释数据、根据数据作出合理的判断的能力，这是实验能力与探究能力的重要组成部分。 　　指点迷津：物种数越多，物种的多样性就增加，营养结构就越复杂，施用有机肥的田比施用化肥的田中的有机物质要多。所以答案选A。要注重思维能力的训练，知识是依托，能力是主导。高考试题的设计有两种设计思路。一种是考查内容直接呈现出现来，用什么知识回答问题一目了然。大部分题都是这样。另一种考查的内容相对隐蔽，回答问题，需要考生分析题干提供的背景材料，才能确定题目考查的内容以及用哪种知识来回答问题。这里有一个确定考查内容的过程，材料来源非常广泛，表达形式也多种多样，可以是示意图、曲线图、或是文字、表格，这类题目可以很好地体现理论联系实际、理论指导实践的命题指导思想。 　　参考答案：A 　　8．（08广东生物）要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是（ 　） 　　A．通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源 　　B．使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产 　　C．发展生态农业，实现物质和能量的多级利用 　　D．大力开垦湿地，扩大粮食种植面积 　　考点定位：本题考查了人与环境的和谐相处 　　指点迷津：要想实现人与自然的和谐发展，必须保证生态系统的稳定性。使用农药、开垦湿地，都会破坏原有的生态系统或造成环境污染。而转化淀粉产生可再生能源则对于能量来讲是一种浪费。 　　参考答案：C 　　9．（08北京）水华可因蓝藻爆发所致。科研人员浓度利用某种细菌限制蓝藻数量，相关实验的示意图如下。图中①－⑥‎ 表示实验步骤。请回答问题：　 　　　　　 　　⑴从细胞结构的特点与复杂程度看，蓝藻属于___________细胞；从生态系统的营养结构上看，蓝藻处 　　　于__________________；蓝藻的代谢类型通常是___________________________。 　　⑵引发水华的蓝藻可产生蓝藻毒素。蓝藻毒素_____________（是、不是）蓝藻生长、繁殖所必需的物 　　　质。蓝藻毒素对人是一种致癌因子，可使原癌基因__________________，导致正常细胞发生癌变。 　　⑶图中②、⑤通常使用的是①、④中已培养至____________________期的蓝藻和溶藻细菌。 　　⑷图中⑤实验组在每个培养皿中，如果做三个重复实验，可采取的做法是：__________________。为 　　　完善实验设计方案，应增设对照组，可采取的做法是：_________________________。 　　⑸蓝藻通常呈蓝绿色，观察实验结果，发现培养皿中出现褪色空斑，说明蓝藻__________________。 　　考点定位：本题以蓝藻为出发点，考查了细胞、遗传、实验等内容 　　指点迷津：蓝藻（蓝细菌）是原核生物，进行光合作用，是自养需氧生物，在生态系统的成分中属生产者，在营养结构中是处于第一营养级。蓝藻毒素是蓝藻的次级代谢产物，可使蓝藻在生存斗争中处于较有利的地位。原癌基因在正常情况下是处于被抑制状态，当在致癌因子作用下原癌基因被激活，正常细胞分化成为癌细胞。对数期的菌体形态和生理特征稳定，所以微生物培养中，通常选用对数期菌体作为菌种进行培养。题干中已经提示，“在每个培养皿中”“做三个重复实验”，所以只能在一个培养皿中选择三个不同位置，且是重复实验，处理条件是完全相同的。实验组是滴加含溶藻细菌的培养液，那么对照组就滴加不含溶藻细菌的细菌培养液。 　　参考答案： 　　⑴原核 第一营养级 自养需氧型 　　⑵不是 从抑制状态变成激活状态 　　⑶对数 　　⑷‎ 在每个培养皿中，选择三个不同位置，各滴加等量菌液在每个培养皿中；选择三个不同位置，各滴 　　　加等量的、不含溶藻细菌的细菌培养液 　　⑸被溶藻细菌裂解（死亡）‎