“生物与环境”是高中生物知识体系的核心之一,是历年来高考命题的重点与热点。本部分具体内容有种间关系、种群的特征、种群的数量变化、群落的结构特征、群落的演替、生态系统的结构与功能、生态系统的稳定性等。下面笔者结合09年高考的有关试题,谈一下这部分内容的复习。
一、高考相关试题展望
纵观近几年的高考试题,本专题在高考试题中,从内容上看主要考查两点:一是联系生态农业,解决种群特征、群落结构物质循环、能量流动和信息传递问题;二是联系实际,解决环境保护中存在的典型问题,如水体富营养化、沙尘暴、酸雨、臭氧层破坏等。在今后的高考中,本讲内容仍可能将是高考的重点,选择题可以从本讲的任意知识点中出题,而简答题则可能从生态系统的方面出题。能力考查最有可能的出题点是综合运用所学知识分析有关环境污染的问题,一般为简答题,分值大,涉及知识点多,与其他专题内容联系密切。
二、考点归纳突破
1 种间关系
生物的种间关系主要包括互利共生、捕食、竞争和寄生。一是理解它们的含义;二是掌握典型的例子;三是能根据两种生物数量变化血线图判断它们的关系。
互利共生强调的是两种生物生活在一起,互惠互利,若彼此分开,一方或双方都不能独立生活,如地衣中的真菌和藻类、白蚁和它肠道中的鞭毛虫等的关系。
共栖强调两种生物生活在一起,互惠互利,或对一方有利,对另一方也无害,若彼此分开后双方都要独立生活,如犀牛和犀牛背上的小鸟、鳄鱼和千鸟之间的关系。
寄生也是两种生物生活在一起,但一方受益,另一方受害,受益的一方称为寄生生物,受害的一方称为宿主。寄生的情况有两种:一种是一种生物寄居在另一种生物的体表,代谢类型是异养需氧型,如虱和蚤等;另一种是一种生物寄居在另一种生物的体内,代谢类型是异养厌氧型,如蛔虫、绦虫、血吸虫等。
竞争强调的是两种生物生活在一起由于在生态系统中的生态位重叠而发生争夺生态资源而进行斗争的现象。如果生态位完全重叠,又没有制约其种群发展的其他生物因素和非生物因素的存在,就会发生竞争排斥现象,如培养在一起的大小草履虫,16天后,大草履虫全部死亡,小草履虫仍能继续正常生长。但在池塘内,大小草履虫是共生在一个生态系统中的,原因是在池塘中还存在着草履虫的天敌,通过天敌制约着小草履虫种群的发展,所以还有大草履虫的生存空间。
捕食强调了两种生物生活在一起,一种生物以另一种生物为食的现象。捕食关系的两种生物之间没有排斥现象,捕食者选择被捕食者,被捕食者也选择捕食者,具有捕食关系的两种生物之间,在长期的进化过程中进行着相互选择,保持着动态的平衡。
例1 (09全国卷II)下列属于种间竞争实例的是
A 蚂蚁取食蚜虫分泌的蜜露
B 以叶为食的菜粉蝶幼虫与蜜蜂在同一株油菜上采食
C 细菌与其体内的噬菌体均利用培养基中的氨基酸
D 某培养瓶中生活的两种绿藻,一种数量增加。另一种数量减少
解析:蚂蚁取食蚜虫分泌的蜜露属于捕食,菜粉蝶幼虫与蜜蜂采食的是油菜的不同部位,不构成竞争关系;细菌与噬菌体是寄生。培养瓶中的两种绿藻构成竞争关系。
参考答案 D
2 食物链、食物网相关知识及解题要点分析
A 三种食物链
(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。
B 捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下):
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。
(3)在食物网中数食物链条数,一定是从生产者开始一直到具有食物关系的最高营养级为止,中间不能断开。
(4)同一消费者在不同食物链中,可以占有不同的营养级。在食物网中,两种生物之间的关系可能不只一种。
(5)注意食物链中营养级与消费级别的不同,在理解各营养级生物的相互关系的基础上,掌握生态系统中因某种生物数量变化致使其他生物数量变动的分析与判断方法。
例2 (09广东卷)
图(一)为南极某海域的食物链。据图判
断正确的是
A 此食物网共有6条食物链
B 硅藻既是生产者,又是分解者
C 磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D 严禁过度捕杀蓝鲸由于其对该食物网影响最大
解析:此食物网共有8条食物链,硅藻是植物,属于生产者,不是分解者,生产者遭到破坏对食物网的影响最大。而磷虾在每一条食物链中都是第二营养级,所以c项对。参考答案c。
例3(09海南卷)
图(二)是某池塘生态系统中的两食物链,大量捕捞花鲢后,种群将有所变化,下列能正确反映短期内种群总重量增长率变化趋势的是
A 绿藻上升 B 白鲢下降 C 下降 D 上升
解析:大量捕捞花鲢后,水口的数量上升,而乌鱼的数量变化不大,其增加了对白鲢的捕食量,故白鲢的数量下降。
参考答案B
3 生态系统的功能
生态系统的功能主要是进行能量流动和物质循环。
(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入下一个营养级。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(三)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联系在一起,形成一个统一的整体。
例4 (09北京卷)为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用,美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷(编号1、2),两个山谷各有一条小溪。1965年冬,研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量,发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图(四)所示。
请回答问题:
(1)大气中的N:进入该森林群落的两种途径有_____。在森林群落中,能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是______。
(2)氮元素以N2、NO3和______的形式被生物吸收,进入细胞后主要用于合成两类生物大分子。
(3)图中显示,1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化,其原因是不同季节生物_______。
(4)1966年5月后,2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高,主要的两个原因是_______。
(5)硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中,硝酸盐可转变成亚硝酸盐。NO2-能使DNA中C-G碱基对中的“c”脱氨成为“u”。上述发生突变的碱基对经两次复制后,在该位点上产生的碱基对新类型是_______、_______。
(6)氮元素从森林群落输出的两种途径是_______。
(7)该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是_______。
解析:(1)大气中№进入生物群的主要途径是生物固氮,另外还有闪电固氮。能够固氮的生物有植物(如:大豆)和微生物(如:圆褐固氮菌和根瘤菌)。
(2)氮元素以N2、NO3和NH4的形式被生物吸收,并参与生物体内蛋白质和核酸这两类生物大分子的合成。生物体内的生物大分子有蛋白质、核酸、脂质、糖类,而N元素是核酸和蛋白质的重要组成元素。
(3)据图分析可知,1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化,可能是不同季节生物对硝酸盐的利用量不同。
(4)1966年5月后,2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高。从来源和去路上分析:一个是因为硝酸盐的去路减少,二是因为硝酸盐的来路增加。根据题意,1965年冬,2号山谷中的树木全部被砍倒留在原地,丧失了植物对硝酸盐的吸收;动植物遗体分解后,产生的硝酸盐进入小溪,导致小溪中硝酸盐的含量急剧升高。
(6)通过细菌的作用将硝酸盐最终变为N2返回大气或雨水的冲刷,可以将N元素从森林群落中输出。
(7)植物被砍倒,小溪中的硝酸盐含量增加说明植物可以同化无机环境中的N元素;将2号山谷中的树木全部砍倒,发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%,说明植被还有涵养水源的作用。
参考答案:(1)生物固氮闪电固氮 植物和微生物(2)NH4+蛋白质,核酸(3)对硝酸盐的利用量不同(4)①丧失了植被对硝酸盐的吸收②动植物遗体分解后,产生的硝酸盐进入小溪(5)T-A U-A(6)通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N2,返回大气,雨水的冲刷(7)涵养水源,同化无机环境中的氮元素
4 生态系统的稳定性
生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面。
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。生态系统之所以具有抵抗力是因为生态系统具有一定的自动调节能力。生态系统自动调节能力的大小与生态系统中营养结构的复杂程度有关,营养结构越复杂,自动调节能力就越大;反之则自动调节能力就越小。自动调节能力有大有小,抵抗力稳定,性也有大有小。
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。
有许多证据表明,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。
例5(09天津卷)图(五)表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。
据图分析,下列叙述正确的是
①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强
②甲生态系统中生物群落的营养关系一定较乙复杂
③乙生态系统在s点后一定有新的物种产生
④乙生态系统在s点后一定经历次生演替过程
A①③ B①④ C②③ D②④
解析:从图可以看出,甲生态系统种群类型数量较乙生态系统多,一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,抵抗力稳定性越强,因此甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强。群落是同一时间内在一定区域中各种生物种群的集合,这样甲生态系统中生物群落的营养关系不一定较乙复杂;新的物种产生必须经过生殖隔离,乙生态系统在s点后不一定有新的物种产生;乙生态系统在s点时种群类型数量降到最低,而s点后种群类型数量又逐渐增加,可见s点后一定经历过一个次生演替的过程。所以①④正确,选B。
参考答案B