专题12 生物与环境-2021届高考生物必背知识手册

专题12 生物与环境-2021届高考生物必背知识手册

1 专题 12 生物与环境 书本黑体字速记 1.由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是生物圈， 生物圈包括地球上的所有生物及其无机环境。 2.生态系统的结构包括：生态系统的组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者和分 解者)、食物链和食物网。 3.食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。食物链和食物网是生态系统的营养 结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。 4.生态系统的能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。其特点是单向 流动和逐级递减。 5.在相邻两个营养级间的能量传递效率大约是 10％—20％。营养级越多，在能量流动过程中 消耗的能量就越多。越是位于能量金字塔顶端的生物，得到的能量越少，而通过生物富集作 用，体内的有害成分却越多。 6.生产者所固定的太阳能的总量便是流经这个生态系统的总能量。 7.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有 效的利用。还可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系：使能量持续高效地流向对 人类最有益的部分。 8.生态系统的物质循环具有全球性和反复利用的特点。 9.能量的固定、储存、转移和释放都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的载体， 使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间 循环往返。 10.生态系统的功能：能量流动、物质循环(主要功能)和信息传递。 11.信息的种类：物理信息、化学信息和行为信息。 12.生命活动的正常进行，离不开信息的作用：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。信 息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。 13.负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。 14.抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状不受损害的能力。 15.恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。 2 16.抵抗力稳定性大，则恢复力稳定性就小，反之亦是。一般来说，生态系统中的组分越多， 食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。 17.全球性生态环境问题主要包括全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、土地荒 漠化、海洋污染和生物多样性锐减等。 18.生物多样性的价值：潜在价值、间接价值(生态功能)、直接价值。 19.保护生物多样性的措施：就地保护(建立自然保护区)和易地保护。 必背基础知识点 1.食物链由生产者和消费者组成，其中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。 2.生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。 3.某一营养级生物同化量去路：一部分通过呼吸作用以热能形式散失，一部分用于生长发育 繁殖；其中后者中的能量有的流入下一营养级，有的被分解者利用，还有的未被利用。 4.生态系统所具有的 保持或 恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。 5.生态系统多样性三层次包括基因、物种、生态系统多样性。 6.调查土壤中小动物丰富度的方法是取样器取样法。 7.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。组成成分包括非生物的物质和能量、 生产者、消费者和分解者。食物链和食物网是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动 的渠道。 8.生态系统三大功能：能量流动、物质循环、信息传递。 9.流经生态系统的总能量是：生产者固定的太阳能总量。 10.同化量 = 摄入量 - 粪便量 生长发育繁殖量 = 同化量 - 呼吸消耗量 11.同化量的最终三大去向： ①呼吸作用消耗； ②被分解者利用；③流入下一营养级（即 被下一营养级同化）。 12.能量传递效率=本营养级同化量÷上一营养级同化量×100％ 13.能量流动的特点：单向流动、逐级递减。物质循环的特点：全球性、循环性。信息传递 往往是双向的。 14.研究能量流动可以帮助人们①科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用； ②合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 15.碳元素返回无机环境，通过①生产者、消费者的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃 料的燃烧。 16.信息传递功能：①利于生命活动正常进行；②维持生物种群繁衍；③调节生物种间关系， 以维持生态系统的稳定。信息传递的种类包括物理信息、化学信息和行为信息。 3 17.生态系统维持相对稳定的原因（基础）是生态系统具有自我调节能力。自我调节能力的 基础负反馈调节。 18．生态系统的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。 19.生态系统稳定性分为抵抗力稳定性、恢复力稳定性，二者一般呈负相关。 20.生产者的作用主要是固定太阳能，合成有机物。 21.分解者的作用是将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物。 22.消费者的作用：加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和种子传播。 23.生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。 24.生物多样性的价值包括潜在价值（目前人类尚不清楚）、间接价值（也叫生态功能）和直 接价值（如观赏、旅游） 。 25.保护生物多样性的措施：就地保护（自然保护区，最有效方法）、易地保护（动物园）。 易错易混考点 一、生态系统的结构 1．生态系统中，除生物成分之外，还有非生物的物质和能量。 2．分解者在生态系统中的功能是将动植物遗体、粪便等中的有机物分解成无机物。 3．生态系统的结构包括生态系统的成分和营养结构。 二、生态系统的能量流动 4．若题中画出多个营养级之间的能量流动图解，两个相邻营养级之间的传递箭头一般优先 理解为同化量(同化量中不含本级粪便量)，若题中画出两个营养级之间的详细能量流动图解， 要特别注意，相邻两个营养级之间的传递箭头可能是表示摄入量(摄入量中含有本级粪便量)。 5．处于生长期的森林生态系统中，生产者光合作用产生的 ATP 的量大于全部生物消耗的 ATP 的量。 6．若是人工生态系统，流入该生态系统的总能量是生产者固定总量和人工输入的能量之总 和；若是自然生态系统，则不考虑人工输入能量。 三、生态系统的物质循环和信息传递 7．生态系统中传递的信息种类有物理、化学和行为信息。 8．碳元素在无机环境和生物群落之间是以 CO2 的形式循环的，在生物群落内部是以含碳有 机物的形式传递的。 四、生态系统的稳定性 9．设计并制作生态缸，观察其稳定性，此实验中，观察并评判其稳定性的指标是生态缸内 生物种类和数量变化。 10．生态系统的营养级数越多，其稳定性不一定(填“一定”或“不一定”)越高，应综合分析生 物种类数和营养结构的复杂程度，一般能被捕食的生产者种类越多越稳定，食物链数越多越 稳定，或假设其中某一种生物全部死亡对其他生物的影响越小则该生态系统越稳定。 4 11．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。 五、生态环境的保护 12．猴类在小儿麻痹疫苗的研制中起着重要作用，这利用了生物的直接价值。 13．生态系统多样性形成的原因可以概括为共同进化。 19 年真题赏析 考点 1 生态系统的功能和稳定性 1.（2019 全国Ⅱ理综，6 分）如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示,并以食物链 起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔,则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设 第一营养级是牧草,第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木,第二营养级是 昆虫)数量金字塔的形状最可能是 A.前者为金字塔形,后者为倒金字塔形 B.前者为倒金字塔形,后者为金字塔形 C.前者为金字塔形,后者为金字塔形 D.前者为倒金字塔形,后者为倒金字塔形 【答案】.A 【解析】本题考查生态系统的相关知识，意在考查考生的理解和分析能力。夏季草原生态系 统中，作为第一营养级的牧草的个体数远大于作为第二营养级的羊的个体数量，该生态系统 数量金字塔的形状最可能是金字塔形。而在森林生态系统中，作为第一营养级的乔木的一个 个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒 金字塔形。 2.（2019 北京理综，6 分）为减少某自然水体中 N、P 含量过高给水生生态系统带来的不良 影响,环保工作者拟利用当地原有水生植物净化水体。选择其中 3 种植物分别置于试验池 中,90 天后测定它们吸收 N、P 的量,结果见下表。 5 结合表中数据,为达到降低该自然水体中 N、P 的最佳效果,推断应投放的两种植物及对 该水体的生态影响是 A.植物 a 和 b,群落的水平结构将保持不变 B.植物 a 和 b,导致该水体中的食物链缩短 C.植物 a 和 c,这两种植物种群密度会增加 D.植物 a 和 c,群落中能量流动方向将改变 【答案】.C 【解析】本题创设了“用水生植物净化水体”的情境，考查的知识点是生态系统的能量流动等， 意在考查考生获取有效信息的能力和推理能力。植物作为生产者，能吸收水体中的 N、P， 分析表格内容可知，浮水植物 a 吸收 N 的能力最强、吸收 P 的能力居中，沉水植物 c 吸收 P 的能力最强、吸收 N 的能力居中，综合来看，投放这两种植物降低水体中 N、P 的效果较好， 排除 A、B 选项。投放植物后，植物吸收 N、P 用于自身生长、发育、繁殖，其种群密度将 会增加，C 选项正确。结合题中信息可知，植物 a、c 均为当地原有水生植物，故而投放后 能量流动方向不会发生改变，D 选项错误。 3.（2019 天津理综，6 分）多数植物遭到昆虫蚕食时会分泌茉莉酸,启动抗虫反应,如分泌杀 虫物质、产生吸引昆虫天敌的挥发物质等。烟粉虱能合成 Bt56 蛋白。该蛋白会随烟粉虱唾 液进入植物,抑制茉莉酸启动的抗虫反应,使烟粉虱数量迅速增长。下列叙述错误的是 A.植物产生挥发物质吸引昆虫天敌体现了信息传递调节种间关系的功能 B.植食性昆虫以植物为食和植物抗虫反应是长期共同进化的结果 C. Bt56 基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量增长比未被抑制的对照组快 D.开发能水解 Bt56 蛋白的转基因植物可为控制烟粉虱提供防治措施 【答案】.C 【解析】本题考查生态系统的信息传递、共同进化等相关知识，旨在考查考生的理解能力、 6 分析与综合能力、概括与判断能力。多数植物遭到昆虫蚕食时会产生吸引昆虫天敌的挥发物 质，从而吸引昆虫的天敌，使植物免受虫害，这说明信息传递能调节生物种间关系，A 项正 确；植食性昆虫以植物为食，多数植物遭到昆虫蚕食时会启动抗虫反应，这是植食性昆虫和 植物在相互影响中不断进化和发展（共同进化）的结果，B 项正确；烟粉虱合成的 Bt56 蛋 白会随烟粉虱唾液进入植物，抑制茉莉酸启动抗虫反应，使烟粉虱数量迅速增长，据此可推 测 Bt56 基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物（抗虫反应能正常进行）上的数量增长比未被 抑制的对照组慢，C 项错误；若 Bt56 蛋白随烟粉虱唾液进入能水解 Bt56 蛋白的转基因植物， 由于 Bt56 蛋白被水解，茉莉酸启动的抗虫反应不能被抑制，则烟粉虱的数量不能迅速增长， 所以开发能水解 Bt56 蛋白的转基因植物可为控制烟粉虱提供防治措施，D 项正确。 【核心素养探究】 高考生物试题贴合学科核心素养，如本题通过烟粉虱的防治措施传递关 注生态环境的观念；结合生物与生物之间的共同进化，体现生物进化观；借助信息传递调节 生物种间关系，体现稳态与平衡观。 4.（2019 全国Ⅱ理综节选，4 分）回答下列与生态系统相关的问题。 (1)在森林生态系统中,生产者的能量来自于 ，生产者的能量可以直接流向 （答出 2 点即可）。 【答案】.（1）太阳能（2 分） 初级消费者、分解者（2 分） 【解析】 本题考查了生态系统的能量流动，意在考查考生的理解能力和综合运用能力。（1） 生态系统中生产者的能量来自其自身光合作用所固定的太阳能。生产者的能量可直接流向初 级消费者和分解者。 5.（2019 江苏，8 分）图 1 是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题： （1）生态系统最基本的生物成分是 。 7 图 1 由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第 营养级。 （2）从图 1 所示的营养关系分析，属于分解者的有 。有机碎屑被彻 底分解产生的 （至少写出两类）等供生态 系统循环利用。 （3）由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量 有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 结构。 (4)下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有 （填序号）。 ①空间分布 ②迁入率 ③互利共生 ④物种丰富度 ⑤种群密度 (5)图 2 是图 1 生态系统中某两个营养级（甲、乙）的能量流动示意图，其中 a~e 表示能量 值。乙粪便中食物残渣的能量包含在 （填图 2 中字母）中，乙用于生长、发育及 繁殖的能量值可表示为 （用图 2 中字母和计算符号表示）。 【答案】. (每空 1 分)(1)生产者 二、三、四 (2)大型真菌、跳虫 无机盐、CO2、H2O (3) 水平 (4)①②⑤ (5)c a-b 【解析】 本题考查群落的结构、生态系统的组成成分、能量流动等知识，意在考查考生的 识记能力和理解能力。（1）生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者 和分解者。其中生产者是最基本的生物成分，在乔木→杂食性鸟与草本植物→杂食性鸟这两 条食物链中，杂食性鸟均属于第二营养级；在草本植物→蝗虫→杂食性鸟这条食物链中，杂 食性鸟属于第三营养级；在草本植物→蝗虫→蜘蛛→杂食性鸟这条食物链中，杂食性鸟属于 第四营养级。（2）分析题图中各成分可知，大型真菌和跳虫属于分解者。有机碎屑被彻底分 解可产生无机盐、二氧化碳和水等。（3）该地表在水平结构上，由于地形的变化、土壤湿度 和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素， 不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布，题中 地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有水平结构。（4）题中属于该区域东亚飞蝗种群 8 基本特征的有空间分布、迁入率和种群密度。（5）乙粪便中食物残渣的能量属于上一营养级 （甲）所同化的能量，且包含在甲流向分解者的能量（c）中。根据题图可知，乙用于生长、 发育和繁殖的能量值可表示为 a-b。 【教你审题】 解答本题的关键在于读懂图中的关键信息，掌握了图中各成分及其在食物链 中所处的营养结构，才能正确答题。 考点 2 生物多样性及生态环境的保护 6.（2019 浙江 4 月选考，2 分）下列关于全球性生态环境问题的叙述，错误的是 A.臭氧层能降低太空紫外线对生物的伤害 B.人类活动对大量野生生物的灭绝没有影响 C.限制二氧化硫和一氧化氮的排放量是防治酸雨的有效措施 D.化石燃料的大量燃烧使二氧化碳的全球平衡受到严重干扰 【答案】.B 【解析】本题考查全球性生态环境问题，意在考查考生的理解能力和识记能力。臭氧能吸收 紫外线，可以降低太空紫外线对生物的伤害，A 正确。人类活动对野生生物的灭绝会产生影 响，B 错误。防治酸雨最有效的办法是限制二氧化硫和一氧化氮的排放量，或者从燃料中把 这些物质去掉，C 正确。化石燃料的大量燃烧会释放较多的二氧化碳，从而严重干扰二氧化 碳的全球平衡，D 正确。 7.（2019 江苏，2 分）我国生物多样性较低的西部沙漠地区生长着一种叶退化的药用植物锁 阳,该植物依附在另一种植物小果白刺的根部生长,从其根部获取营养物质。下列相关叙述正 确的是 A.锁阳与小果白刺的种间关系为捕食 B.该地区生态系统的自我调节能力较强,恢复力稳定性较高 C.种植小果白刺等沙生植物固沙体现了生物多样性的间接价值 D.锁阳因长期干旱定向产生了适应环境的突变,并被保留下来 【答案】.C 【解析】本题考查生物种间关系、生态系统的稳定性、生物多样性的价值、现代生物进化理 论等基础知识，要求考生在平时的学习中重视基础知识。根据题意，锁阳的叶已经退化，说 明其光合作用较弱或不进行光合作用，且其需要依附在小果白刺的根部生长，并从其根部获 9 取营养物质，可推知锁阳与小果白刺的种间关系为寄生，A 错误。该地区为沙漠地区，物种 多样性较低，生物种类少，生态系统的营养结构简单，所以该地区生态系统的自我调节能力 较弱，恢复力稳定性较低，B 错误。种植小果白刺等沙生植物固沙体现了小果白刺对生态系 统的重要调节功能，即生态功能，这属于生物多样性的间接价值，C 正确。突变是不定向的， 锁阳在繁殖过程中出现了耐旱突变，干旱的沙漠环境起到了定向选择的作用，D 错误。 8.（2019 天津理综，10 分）在北方农牧交错带的中温带半干旱区,当农田连续耕作六年后, 农作物产量往往下降,弃耕后土地易沙化。对三片弃耕土地分别采取围封禁牧、人工种植灌 木或乔木等恢复措施,灌木、乔木成活后该地自然恢复。十五年后进行调查,结果见表。 *多样性指数综合反映丰富度和均匀度 据表回答: (1)土壤含水量增加最明显的是 样地。土壤全氮增加最明显的是 样 地,这是该样地内豆科植物与根瘤菌相互作用的结果,豆科植物与根瘤菌的种间关系 为 。 (2)三种恢复措施均可改良土壤,这体现了生物多样性的 价值。 (3)在半干旱地区,节肢动物是物种最丰富和数量最多的类群,在食物网中占据重要地位,其多 样性一定程度上可反映生态系统的物种多样性。从生物多样性角度分析,三种恢复措施中更 适宜于中温带半干旱区的是 。 (4)在中温带半干旱区,草原生态系统比农田生态系统的自我调节能力更 。 【答案】.（除标明外，每空 2 分）(1)人工乔木林（1 分） 人工灌木林（1 分） 互利共生 (2) 间接 (3)围封禁牧 (4)强 【解析】 本题考查生物种间关系的判断、生物多样性的价值、生态系统的稳定性等相关知 10 识，意在考查考生的理解能力和信息转换能力。（1）与对照组（弃耕地）相比，禁牧草地、 人工灌木林和人工乔木林中人工乔木林的土壤含水量增加最多，即人工乔木林的土壤含水量 增加最明显。同理，土壤全氮增加最多的是人工灌木林，即土壤全氮增加最明显的是人工灌 木林。互利共生是指两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利。豆科植物与根瘤菌之 间：植物供给根瘤菌有机养料，根瘤菌则将空气中的氮转变为含氮的养料，供植物利用，因 此，豆科植物与根瘤菌为互利共生关系。（2）三种恢复措施均可改良土壤，这体现了在生态 功能方面的间接价值。（3）多样性指数综合反映丰富度和均匀度。据表可知，禁牧草地的节 肢动物多样性指数最高。再结合信息“节肢动物的多样性一定程度上可反映生态系统的物种 多样性”可知，禁牧草地生态系统的物种多样性最高，故三种恢复措施中更适宜于中温带半 干旱区的是围封禁牧。（4）在中温带半干旱地区，草原生态系统比农田生态系统的组分多， 食物网更复杂，其自我调节能力就更强。