浙江省版高考生物二轮复习第15讲生态系统及人类与环境教案.docx
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浙江省版高考生物二轮复习第15讲生态系统及人类与环境教案
第15讲 生态系统及人类与环境
考点
考试内容
考试要求
生态系统的结构
1.生态系统的概念和组成成分
a
2.食物链、食物网的概念及实例
b
3.食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系
b
4.生物放大
b
5.营养级
a
6.生态金字塔
b
生态系统的功能
1.初级生产量、次级生产量及生物量的含义
a
2.生态系统中的能量流动
c
3.生态系统中的碳循环
c
4.能量流动和物质循环的关系
c
生态系统的稳定性
1.生态系统的稳态
a
2.稳态的调节
b
人类与生物圈
1.生物圈的概念和功能
a
2.人口增长的过程及其对环境的影响
a
3.全球性生态环境问题及其影响
b
4.保护生物多样性的措施和意义
a
5.活动：
调查社区、村镇或学校附近一个淡水区域的水质
b
生态系统的营养结构
1．生态系统的含义和成分
（1）对生态系统的含义理解
①概念：
由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
②范围：
有大有小。
③结构：
组成成分和营养结构（食物链和食物网）。
（2）生态系统的成分
①生态系统的生物成分
生产者
消费者
分解者
营养方式
自养
异养
异养
生物种类
a.绿色植物；
b.光合细菌和蓝细菌；
c.化能合成细菌，如硝化细菌
a.绝大多数动物；
b.营寄生生活的植物（如菟丝子）、细菌和病毒等
a.营腐生生活的细菌、真菌；
b.腐生动物，如蜣螂、蚯蚓等
②生态系统中四种成分的联系
a．由上图可知，非生物的物质和能量是生态系统中生物群落物质和能量的最终来源。
b．生产者主要通过光合作用把太阳能转变为化学能，固定在有机物中，从而被生物所利用。
c．从理论上讲，消费者的活动不会影响生态系统的根本性质。
d．如果一个生态系统中没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩溃。
e．四种成分的关系
Ⅰ.基础：
非生物的物质和能量。
Ⅱ.桥梁：
生产者、分解者。
Ⅲ.主导（基石）：
生产者。
2．生物放大、食物网（链）、营养级和金字塔
（1）生物放大
①含义：
化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集并导致危害的现象。
②途径：
食物链。
如DDT对地球上所有生物的污染。
（2）对食物链的分析
食物链
草 ―→
鼠 ―→
蛇 ―→
鹰
所属类型
绿色植物
植食性动物
小型肉食动物
大型肉食动物
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
①食物链的起止点：
每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物捕食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不算完整的食物链。
②某一营养级生物的含义：
某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是某种群。
③食物链的不可逆性：
食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。
④不参与食物链组成的成分：
分解者和非生物的物质和能量不参与食物链的组成。
（3）对食物网的分析
①模型图示
②相关说明
a．由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1，如鼠是初级消费者，第二营养级。
b．食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量来源。
c．同一消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如鹰在该食物网中分别位于第三、第四营养级。
d．在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如鹰和蛇既是捕食关系，又是竞争关系。
（4）食物网中生物数量变化的分析与判断
①食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。
②“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定。
③“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和鸟，从而导致兔、鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。
3．生态金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形态
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形
正金字塔形
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
生物个体数目在食物链中一般随营养级升高而递减
生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链流动逐级递减
每一阶含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的总生物量
（2019·浙江4月选考）药物A由于某种原因随着污水进入并影响湖泊生态系统。
该过程的部分示意图如下：
回答下列问题：
（1）在食鱼鸟类体内检测到较高浓度的药物A，该药物会使鸟类产生不良反应，这种现象属于________。
生物残体、粪便等主要在湖泊的________层被分解者分解。
（2）若含药物A的污水大量流入该湖泊，使某些藻类种群大暴发，造成水体的________现象，会导致鱼类大量死亡，并可能由于________作用使该生态系统远离稳态。
（3）若药物A只是抑制某种雌鱼的生殖能力，导致出生率降低，则该鱼类种群的________将下降，最终导致种群密度下降。
（4）若对该湖泊进行污水处理使其净化，则水体中鱼类种群数量将以________增长方式恢复。
[答案]
（1）生物放大 底泥
（2）富营养化 正反馈 （3）自然增长率 （4）逻辑斯谛（或“S”形）
食物链变式模型总结
（1）表格数据形式直接呈现（能量值）构建食物链（网）：
如表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
1.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率10%～20%可以确定食物链为B→D→A→C。
（2）表格数据形式间接呈现（重金属、DDT等浓度）构建食物链（网）：
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度
（mg·L－1）
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体的有机汞浓度，并非能量值。
有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的增加，汞浓度增加，两者在数值上
呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。
其食物链（网）如图：
（3）根据题干提供的各种图形信息构建食物链（网）
图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙→甲→乙→丁；图2中的食物链是丙→丁→甲→乙；图3表示的是生态系统的物质循环图解，先根据双向箭头确定D、C为非生物的物质和能量及生产者，则A、B为消费者和分解者；再根据出入箭头数量的多少进一步判断，在D、C中指出箭头多的D为生产者，指入箭头多的C为非生物的物质和能量，最后确定其中的食物链为D→A。
[题组突破]
考向一 生态系统的组成成分辨析
1．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是（ ）
A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
B．硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者
C．病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者
D．蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者
解析：
选B。
太阳光属于非生物的物质和能量，属于生态系统的成分，A项错；病毒营寄生生活，在生态系统中属于消费者，C项错；蚯蚓营腐生生活，在生态系统中属于分解者，D项错。
2．下图是一个生态系统内成分的相互关系图，下列有关说法正确的是（ ）
A．该生态系统的成分包括b、c、d、e、f
B．若b产生60mol氧气，则流入c的能量一般不超过相当于2mol葡萄糖的能量
C．由于长期使用DDT，c类群产生了对DDT的抗药性，c类群抗药性的增强是基因突变的结果
D．可以用标志重捕法调查某种b的种群密度
解析：
选B。
分析图形可知，c是初级消费者，e是三级消费者，生态系统的成分包括生物部分与非生物部分，也包含a，A错误；生产者b产生60mol氧气，则产生的葡萄糖为10mol，因此流入C的能量一般不超过相当于10×20%＝2mol葡萄糖的能量，B正确；抗药性的增强是药物对动物抗药性变异长期选择的结果，C错误；可以用标志重捕法调查活动能力强，活动范围广的动物的种群密度，而不能用来调查植物的种群密度，D错误。
考向二 结合能量流动图或物质循环图判断生态
系统的组成成分
3．如图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是（ ）
A．甲是生产者，它是生态系统的基石
B．乙是消费者，包括各种异养生物
C．生态系统的能量主要来源于太阳能
D．图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构
解析：
选B。
从图中甲、乙和分解者的关系可以判断，甲是生产者，乙是消费者，其中生产者是生态系统的基石，A正确。
异养生物中一部分是消费者，如大部分动物，一部分是分解者，如腐生细菌、真菌和少数动物，B错误。
太阳能是生态系统的主要能量来源，C正确。
食物链是生态系统的营养结构，D正确。
考向三 食物链及食物网的分析方法
4．某同学对一个受到轻度农药污染的湖泊进行调查，测得该湖泊内具有食物链关系的甲、乙、丙、丁4个生物种群所同化的总能量如表。
下列说法中正确的是（ ）
生物种群
甲
乙
丙
丁
能量（kJ）
1.1×108
2.8×109
1.1×107
9.9×107
A.分析表中数据可知，4种生物之间只能形成一条食物链
B．除甲种群外，其他3个种群的同化作用类型都属于异养型
C．在上述4个种群中，丁种群体内的农药残留量是最多的
D．因捕食引起的竞争关系，可能涉及甲、丁两个种群
解析：
选D。
A项错误，根据能量流动特点，能量越多生物所处营养级越低，根据表中数据可知，乙的能量最多，为生产者，丙的能量最少，为顶级消费者。
根据生态系统中的能量传递效率约为10%，且从甲到丁的能量传递效率为：
9.9×107/1.1×108×100%＝90%可知，甲和丁不能形成食物链，故应处于同一营养级，都属于初级消费者，4种生物之间形成两条食物链：
乙→甲→丙和乙→丁→丙。
B项错误，乙为生产者，同化作用类型为自养型，甲、丙、丁为消费者，同化作用类型都属于异养型。
C项错误，根据生物放大作用，即食物链营养级级别越高，体内积聚的有毒物质越多，受污染程度越严重，丙种群体内的农药残留量是最多的。
D项正确，甲和丁处于同一营养级，因为都捕食乙而引起竞争关系。
5．（2018·浙江6月学考）某生态系统中部分生物间物质传递的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）该生态系统中，所有生物构成了一个________。
从生态系统的成分分析，家禽和家畜属于________。
在“水稻→鸡→人”这条食物链中，人属于第________个营养级。
（2）粪肥中的有机物最终来自图示中的________。
粪肥中的有机物经________的分解作用成为无机物，这些无机物又可以被农作物重新吸收和利用。
（3）在家禽和家畜的养殖过程中，如果大量粪便排入河流，会引起水生生物大量死亡，进一步加重污染，并引起更多生物死亡。
这种调节机制属于________调节。
答案：
（1）群落 消费者 三
（2）农作物 分解者
（3）正反馈
考向四 食物链和食物网中的数量变化分析
6.
某生态系统中有鹿、蛇、猫头鹰、草、兔、鼠等生物，能使猫头鹰增多的因子是（ ）
A．蛇增多、鹿增多、草减少
B．鹿减少、蛇增多、鼠减少
C．兔减少、草减少、鼠减少
D．蛇减少、草增多、鹿减少
解析：
选D。
猫头鹰数量增多的条件是流入猫头鹰体内的能量要增加。
食物网中蛇的数量减少，减少了与猫头鹰的竞争，对猫头鹰数量的增加是有利的。
鹿的数量减少，使草的数量增多，草数量的增多引起鼠和兔的数量增加，这对猫头鹰数量的增加是有利的。
草数量增加对猫头鹰的增加也是有利的。
7．如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。
有关分析错误的是（ ）
A．细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物
B．第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺
C．若大米草死亡，将导致细菌数量增加，沼蟹数量亦增加
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
解析：
选B。
细菌在生态系统中可以作为生产者、消费者或分解者，图示中的细菌可以作为消费者线虫的食物；食物链的营养级一般以捕食链划分，生产者为第一营养级，食草虫、线虫和海螺都是第二营养级，第三营养级的生物有沼蟹、蜘蛛；若大米草死亡，则细菌数量增加，以细菌为食物的线虫数量增加，沼蟹数量亦增加；若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛的食物减少，引起蜘蛛数量减少。
考向五 三种生态金字塔
8．如图中a、b、c、d代表四种类型生态系统金字塔，有关说法不正确的是（ ）
A．某些水域生态系统的生物量金字塔为b型
B．c图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率小于10%
C．森林生态系统的数量金字塔也可能为d型
D．在某些特殊生态系统中，能量金字塔也可能为倒金字塔形
解析：
选D。
某些水域生态系统中浮游动物和底栖动物的生物量可能大于浮游植物，其生物量金字塔为b型，A正确。
c图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率为48/596×100%≈8.1%，小于10%，B正确。
森林生态系统中乔木等植物（第一营养级）的数量可能比以植物为食的昆虫等动物（第二营养级）的数量少，捕食以植物为食的昆虫等动物的第三营养级的数量可能比第二营养级的生物数量少，其数量金字塔为d型，C正确。
生态系统的能量流动是逐级递减的，因此，能量金字塔不会呈倒金字塔形，D错误。
生产量、生物量和生态系统的功能
1．比较初级生产量、生物量和次级生产量
项目
初级生产量
生物量
次级生产量
定义
指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量
指净生产量在某一调查时刻前的有机物质或能量的积累量
指在生态系统中第二次的有机物质生产量
能量
来源
太阳光能
太阳光能或有机物
植物生产的有机物
能量
去向
绿色植物
绿色植物或动物等
次级生产者
描述
单位
g/（m2·a）或J/（m2·a）
g/m2或J/m2
g/（m2·a）或J/（m2·a）
能量
大小
最大
较大
较小
三者
的关
系
（1）总初级生产量（GP）＝净初级生产量（NP）＋植物呼吸量（R）；
（2）当净生产量表示在某一时刻前的有机物质积累量时即为生物量；
（3）次级生产量的能量来源于初级生产量；
（4）初级生产量、生物量和次级生产量的能量一般均直接或间接来源于太阳光能
2.生态系统的能量流动
（1）能量在营养级之间流动过程图解
①
②能量去向分析
a．消费者摄入能量＝消费者同化能量＋粪便中的能量，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。
b．消费者同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
c．生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。
（2）能量流动的特点及其原因
①单向流动
a．能量流动是沿食物链进行传递的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。
b．各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。
②逐级递减
a．各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
b．各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。
3．生态系统的碳循环
（1）碳循环过程
①碳进入生物群落的途径：
生产者的光合作用和化能合成作用。
②碳返回无机环境的途径
a．生产者、消费者的呼吸作用。
b．分解者的分解作用。
c．化石燃料的燃烧。
③分析温室效应产生的原因
a．化石燃料的大量燃烧，产生了大量CO2。
b．植被破坏，降低了对大气CO2的调节能力。
（2）能量流动与物质循环之间的关系
①区别
项目
能量流动
物质循环（以碳循环为例）
形式
以有机物为载体
主要是无机物
特点
单向流动、逐级递减
全球性、循环性
范围
生态系统各营养级
生物圈（全球性）
②联系
a．两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。
b．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。
现有草原上的一条食物链：
草→兔→狼，已知图中的a代表狼摄入的能量，则下列相关叙述中，错误的是（ ）
A．a中的能量代表兔子的初级生产量
B．b代表狼粪便中的能量，c代表狼同化的能量
C．光合作用和呼吸作用与碳循环密切相关
D．若狼被人为大量捕杀，则兔的数量先增加后减少，最后趋于稳定
[解析] 初级生产量是指单位时间和单位面积上的绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。
图中的a代表狼摄入的能量，A错误；b代表狼粪便中的能量，c代表狼同化的能量，B正确；光合作用将CO2固定为有机物中的碳，呼吸作用分解有机物释放CO2，二者与碳循环密切相关，C项正确；在“草→兔→狼”这条相对独立的食物链中，若狼被人为大量捕杀，则兔子因为天敌的大量消失很快增加，当达到一定数量后，草不能满足所有兔子的需要时，兔子会因没有充足的食物而死亡减少，所以兔子的数量先增加后减少，最后趋于稳定。
[答案] A
（1）在生物群落中碳不是以CO2的形式进行循环的：
在生态系统中，碳元素主要以CO2的形式循环，其含义是指碳元素从无机环境进入生物群落以及由生物群落返回无机环境是以CO2的形式进行的，但在生物群落内碳元素则是以含碳有机物的形式进行传递的。
（2）能量不伴随着物质循环而循环：
物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。
[题组突破]
考向一 生产量和生物量
1．下列关于生态系统生产量和生物量的叙述，正确的是（ ）
A．陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而增加
B．顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落
C．因海洋生态系统中以捕食食物链为主而导致生物量为倒金字塔形
D．食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更高的次级生产量
解析：
选B。
陆地生态系统的总初级生产量随纬度的增加而减少，故A错；如果要呈现倒的生物量金字塔应该是前营养级的生活周期很短，后营养级的生活周期很长才可能出现，不是因为它以捕食食物链为主才出现，故C错；由于单细胞藻类个体小、繁殖快，可以整个被浮游动物吞食和消化，并迅速转化为下一营养级的生物量，故食高等动物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有较低的次级生产量。
2．下列对草→鼠→鹰这条食物链的生产量的描述，错误的是（ ）
A．草的生产量是初级生产量
B．鹰的生产量是三级生产量
C．鼠的生产量属于次级生产量
D．净初级生产量在某一调查时刻前的积累量就是草的生物量
解析：
选B。
草是生产者，其生产量是初级生产量，它的净初级生产量在某一调查时刻前的积累量就是它的生物量，A、D项正确；鼠和鹰均为消费者，其生产量均为次级生产量，不存在三级生产量的说法，B项错误、C项正确。
考向二 生态系统能量流动过程及相关计算
3．（2019·浙江1月学考）某湿地生态系统能量流动的定量分析如图所示，其中数据为能量值（cal·cm－2·a－2）。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．能量从昆虫向食虫鸟的传递效率明显高于食虫鸟向猛禽的传递效率
B．能量的单向流动使得三级消费者同化的能量最少
C．鼠同化的能量除流向猛禽外其余能量均用于自身呼吸
D．生产者同化能量多的原因是将太阳能转化为化学能的效率高
解析：
选A。
能量从昆虫向食虫鸟的传递效率（3/17）明显高于食虫鸟向猛禽（0.2/3）的传递效率；能量流动的逐级递减使得三级消费者同化的能量最少；鼠同化的能量除流向猛禽外，其余能量一部分用于自身呼吸，一部分流向分解者，一部分未利用；生产者同化能量多的原因是其数量较多，而其将太阳能转化为化学能的效率并不高。
故A正确。
4．如表是某生态系统中能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁、戊分别代表构成该生态系统食物网的主要种群[表中数据单位：
102kJ/（m2·年）]。
下列说法错误的是（ ）
种群
同化固定
的能量
体内贮存
的能量
呼吸消
耗的能量
甲
16.74
4.54
12.2
乙
70
15.8
54.2
丙
930
229
701
丁
69.5
20
49.5
戊
1.674
0.4
1.274
A.表中的丙为生产者
B．表中的种群构成2条食物链
C．当某种原因导致乙大量减少时，戊的数量仍能保持相对稳定
D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率约为18%
解析：
选D。
根据各种群同化量可判断甲、乙、丙、丁、戊能形成食物网
，其中丙为生产者，A、B正确；当乙大量减少时，戊可以通过丙→丁→甲→戊食物链获得能量进而保持数量相对稳定，C正确；乙和丁处于第二营养级，同化的能量是139.5×102kJ/（m2·年），丙处于第一营养级，同化的能量是930×102kJ/（m2·年），则能量由第一营养级到第二营养级的传递效率是（139.5×102）/（930×102）×100%＝15%，D错误。
考向三 生态系统的碳循环
5．气候变化与生态系统的碳循环密切相关，如表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
时期
碳吸收量（kgC·a－1）
碳释放量
（kgC·a－1）
A
1.20×1014
1.20×1014
B
1.20×1014
1.26×1014
下列叙述不正确的是（ ）
A．生态系统碳的吸收主要是通过光合作用实现的，碳的释放主要是通过呼吸作用实现的
B．表中A时期处于相对稳定状态，原因是碳的吸收量与释放量相对平衡
C．由于过度排放人工碳使得植物光合作用受到抑制，破坏了生态系统的物质循环，导致大气中二氧化碳的增加，并引起气候变化
D．化石燃料的燃烧对现代碳循环影响巨大
解析：
选C。
植物通过光合作用固定大气中的无机碳，而生物的呼吸作用则把生物群落中的有机碳转变为无机碳，再返还给大气。
表中A时期碳的吸收量和释放量是相同的，说明大气中碳的含量相对稳定。
B时期碳的释放量大于吸收量，说明人为增加化石燃料的燃烧会增加碳的释放量，从而影响整个生态系统的碳循环。
大气中CO2含量的提高可以增强光合作用，而不是使光合作用受到抑制，所以C项的表述是错误的。
6．（2018·浙江4月选考）
某生态系统碳循环的部分示意图如右：
回答下列问题：
（1）图中的字母________表示大气中的CO2，由于许多因素的影响，使其含量夏季________冬季。
（2）CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落，再被图中的A、B的________和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后再重新循环。
若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的CO2量________整个生物群落排放的CO2量。
（3）若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改
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