专题五 人与生物圈.docx
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专题五人与生物圈
专题五、人与生物圈
一专题知识平台
二、高考热点聚焦
生态学是研究生物与环境关系的科学，是生物学研究的宏观领域。
本部分涉及必修和选修教材中的两章内容，即"生物与环境"和"人与生物圈"。
站在这样一个高度对该部分内容进行学习，符合当今社会发展的潮流，因为该部分涉及到许多社全热点、焦点问题，如生态农业、生物多样性、可持续发展、沙尘暴、温室效应、西北大开发的环境问题、森林在环境保护中的作用及酸雨的形成等全球性环境污染问题，所以恢复高考以来，该部分的赋分比值逐年增加，单科考试占总分的20%左右，每年都有l-2个大题考查该部分知识：
综合考试中亦有题目涉及，这反映了人们越来越关心人们赖以生存的家园--地球，关心与人们友好相处的各种生物，关心我们周围的生活环境。
从该部分高考题命题素材看，均来源于各种生产、生活实际，要求考生关注现实问题、关注生命科学在人类生存和社会发展中所起的作用和产生的影响，关注生命科学发展的热点问题。
高考题中的考点分布主要有：
生态因素及实例判断、种间关系的经典研究案例、种群与生物群落、物质循环与能量流动及两者关系、营养级、食物链与食物网、生态系统稳定性的分类、生态平衡的原理及应用（如破坏生态平衡的因素、西部大开发等）、环境污染、水体污染及自净化原理、森林在环境保护中的作用……在综合题中还可以将细胞亚显微结构、光合作用、呼吸作用、能量代谢、代谢类型等与生态系统的结构和功能揉为一体进行考查，还可以给出题目进行实验设计、实验分析。
本部分主要考查学生的综合能力、分析解决问题的能力、实验能力及创造性思维等多种能力，能够体现出高考的能力要求，是考查能力的重点内容之一。
三、重难点知识整合
本专题考点章、节综合为三条主线，第一条主线是生态学研究的层次及其之间相互关系的综合；第二条主线是生态系统结构与功能相互关系及其相关知识综合；第三条主线是人与环境、生态环境保护之间关系的综合。
1．以生命的结构层次为例，从低层到高层归纳第一条主线相关知识点之间的内在联系。
2．以生态系统能量流动为例分析生态系统结构和功能相统一观点，将初、高中生物相关知识点有机结合起来。
3．以人口发展、人类活动对环境的影响为例综合分析人与环境对立统一的关系，从而建立生态学的基本观点，建立可持续发展的观点，树立并增强环保意识。
（一）非生物因素对生物的影响
1．生态环境中的各因子虽然是综合的对生物起作用，但总有某个因子起主导作用。
（1）影响在不同海拔高度和纬度植物分布的主导因素是温度；
（2）在同一纬度上影响植物分布的主导因素是水分；
（3）同纬度、同经度上影响植物分布的主导因素是阳光；
①光质是影响水生植物垂直分布的主导因素。
光质
生物分布
表层海水
红光、蓝紫光较多
适于富含叶绿素a、b的绿藻进行光合作用
海水稍深处
红光、蓝紫光、绿光、青光
适于含叶绿素a、c和藻红素、藻兰素的褐藻生存
海水深处
绿光
适于富含藻红素的红藻生存
注：
海水中透射率最高的是绿光，蓝紫光大多会被海水反射，因此海面看上去是蓝色的。
②光照强度主要影响陆生植物的垂直分布（分层现象）。
（4）光照时间长短是影响植物开花的主导因素。
①长日照植物南种北引：
生育期缩短
引迟熟种
②长日照植物北种南引：
生育期延长
引早熟种
③短日照植物北种南引：
生育期缩短
引迟熟种
④短日照植物南种北引：
生育期延长
引早熟种
2．海拔高度、水域深度、地形等非生态因素间接地对生物产生影响，本身不直接影响生物。
3．动物单位体积的散热面积与温度高低呈正相关关系。
温度
单位体积散热面积
生物分布
北方动物
低
小
个体大，端小
南方动物
高
大
个体大，端大
（二）生物对环境的适应
（1）解题时不要忽视同种（同类）生物本身所固有的相似性，如蛇像蛇；
（2）生物的适应往往不是单一的。
如蝽象，前翅色泽灰暗，属保护色，后翅鲜红，能放臭屁，又有警戒色适应特征；
（3）虎、斑马、云豹、长颈鹿等身上有鲜艳的花纹，在光暗斑驳的环境相互衬托下，使其轮廓模糊不清，是一种分割色，属于保护色范畴。
（4）适应是相对的，相对性形成的外因是环境总在不断变化中；内因是生物的遗传具有保守的一面，不会因环境发生变化而立即改变。
从进化的角度分析适应是自然选择的结果，不会一次到位，更不会尽善尽美。
（三）种群密度的变化及预测
（1）出生率和死亡率、迁人和迁出率是直接决定种群密度变化的因素；预测种群密度变化趋势，首先是年龄组成，其次是性别比例，由此推出出生率与死亡率之间的关系。
（2）相同年龄组成情况下，增长型与性别比例的关系
（3）存活曲线是一条反映种群各年龄级的存活状况的曲线。
可分为三类：
自然重型存活曲线呈凹型，该型的种群早期死亡率高，以后死亡率低而稳定；Ⅱ型存活曲线呈对角线，表示各年龄的死亡率相等；Ⅲ型存活曲线呈凸型，该型的种群绝大多数个体均能活到该物种的生理年龄，
早期死亡率极低，但一经达到一定的生理年龄时，在短期内几乎全部死亡。
（四）种群的增长
1.种群的增长率：
自然条件下，单位时间内出生率与死亡率之差为增长率γ。
理想条件下种群内部潜在的最大增长率γm，γm-γ为环境阻力，它是妨碍生物潜能实现的环境限制因子的总和。
2.种群指数增长：
在无限环境中，因种群不受任何限制因子的制约，种群的潜在增长得到最大发挥，种群呈指数增长格局即：
Nt=Noλt，λ是种群的周期增长率，它在种群增长中的意义为：
λ>1种群上升；λ=1种群稳定；0<λ<1种群下降；λ=0种群无繁殖，且在下一代中死亡。
3.种群的逻辑斯谛增长：
在有限的环境中，随种群密度的增加对有限空间资源及其生活必需条件的种内竞争增加，
影响出生率和死亡率，降低了种群的实际增长，一直到停止增长，整个增长呈S型，或称"逻辑斯谛"型。
（五）生态系统的三大功能类群及营养结构
1．生态系统的三大功能类群
功能类群
生物类型
同化类型
作用
地位
生产者
绿色植物（含捕虫草）光能和化能自养细菌
自养型
是消费者、分解者获得能量的源泉，是生态系统存在和发展的基础
主要地位（基本成分）
消费者
以活体为食的动物、寄生生物（含菟丝予）
异养型
保证能量流动和物质循环的畅通；有效地控制生产者数量，有助于生产者传粉、受精和传种
非必需成分（非基本成分）
分解者
腐生生物（含蚯蚓等）
异养型
90％的有机物都依赖其分解，归还给无机环境
重要地位（必需成分）
2．食物网和食物链
（1）非生物的物质和能量不参与捕食链的组成。
（2）食物链的特点：
a.一般不超过5个营养级；b.一种生物不是固定于一种食物链上；c.食物链是能量流动、物质循环实现的途径；d.食物链在一定时间内和进化历史上可以发生变化；e.离基本能源（如生产者）越近的生物，受到捕食或取食的压力越大，
因而，其种类和数量越多，生殖能力越强。
（3）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。
（4）取食对象一般选取低营养级生物的原因：
a．所含的能量多；
b．不会因有毒物质富集对生物产生较强的毒害作用。
（六）物质循环与能量流动的关系
（七）生物的多样性及其保护
1.生物多样性包括三层含义：
即物种多样性、遗传多样性和生态系统的多样性。
2.生物多样性的价值：
（1）直接价值：
丰富多样的生物资源给我们提供食品、薪柴、木材、药物、工业原料，对人类生存与国民经济具有极其重要的意义。
（2）间接价值：
当生物多样性遭到破坏，人类遭受巨大打击后，我们对生物的多样性的间接价值，才有更深刻的理解。
如生物多样性对保持水土、调节气候的重大作用，遗传多样性对农业和环保的重要性等。
3.生物多样性受到严重威胁的原因来自如下五个方面：
（1）生境的破坏；
（2）过度采捕，导致大量动植物灭绝和濒临灭绝；（3）环境污染；（4）气候恶变，如生物入侵；（5）人类不合理地开发自然资源是近代以来导致生物多样性遭受到大规模破坏的最主要原因。
4.保护生境即就地保护是保护生物多样性最有效的方法。
自然保护区是就地保护的最主要形式。
（八）关注环保热点
1.温室效应与全球变暖。
要解决这一问题的主要措施是：
一是减少C02的排放量，二是提倡植树种草，增强对CO2的吸引能力。
2.臭氧层遭受破坏。
臭氧层破坏是人类活动造成的，人们在生产生活中排放氯氟烃，如氟利昂对臭氧层有破坏作用。
3.水体化富营养化。
富营养化发生在池塘和湖泊等淡水中叫做"水华"。
发生在海水中叫"赤潮"。
4.生态农业。
其主要特点是结构协调、合理种养、全面发展、应用现代技术，资源高效利用、内部良性循环和稳定持续发展。
如桑基鱼塘生态系统等。
5.复合生态系统。
在当代若干重大社会问题中，无论是粮食、能源、人口还是工业建设所需要的自然资源及其相应的环境问题，都直接或间接地关系到社会体制、经济发展状况以及人类赖以生存的自然环境。
所以1984年我国著名的生态学家马世骏院士提出了把以人类为核心，有社会、经济和自然环境三个系统共同组成的生态系统统称之为社会--经济--自然复合生态系统。
四、专题高考考向预测和策略
l．生物与环境的相互关系。
该部分的命题主要是选择题，考查生态因素（生物因素、非生物因素）对生物分布、生理方面的影响，其中生物因素又可以分为种内关系和种间关系。
考查生物适应环境及环境对生物的影响等内容。
2．种群是生态学研究的基本单位。
种群增长的"J型和"S"型曲线的原因和条件，若干个种群数量的变动情况，既可以是选择题的考点也可以是非选择题的考点，因此，对于这一部分，我们应当选取典型题目（如人口变化曲线、某一动物种群变化曲线等）进行强化训练，理解、掌握有关知识，以提高应试能力。
3．生态平衡。
首先我们要了解几种典型生态系统的主要特点，除教材中介绍的森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、淡水生态系统、海洋生态系统外，新大纲将选修教材合并过来的湿地生态系统和城市生态系统，对于这些生态系统的要求程度，要达到选修教材的要求层次。
生态系统的成分、食物链与食物网、生态系统的能量流动、物质循环、生态系统的稳定性是该部分的重点内容，也是该部分的主要考点，关于这一部分的内容，我们在平日的复习时，要在理解的基础上，通过一些具体题目进行训练，能够举例说明，能够举一反三。
4．生物多样性及保护、环境污染的危害及防治，其考查方式主要是选择题，复习时可进行列表复习，要注意能够举例说明。
5．本专题涉及许多热点问题
（1）生态农业与可持续发展。
①害虫的防治方面，进行生物防治，如培养害虫的天敌，以虫治虫；研制开发寄生在害虫体内的病菌（病毒）以菌治虫等，从而减少农药的用量。
②采取多施农家肥，提高化肥的利用率等措施，减少化肥的使用量，以提高农产品的品质，提高社会效益和经济效益，降低农药、化肥对环境的污染。
③根据生态系统的原理，在农业生产中，大力建立、推广人工生态系统，调整生态系统的结构，使能量更多地流向对人类有益的部分。
如南方农村建立的桑基鱼塘等生态农业模式。
这也是该部分的一个重要考点。
（2）森林在环境保护中的作用及西部大开发等环境问题。
人类对自然资源的过度开发、干扰、破坏及工农业发展带来的环境污染，如森林的过度采伐、围湖造田、工业生产的布局不合理等，使生态环境恶化，造成了人类生存环境质量的下降。
因此，西部大开发的首要问题是改善环境质量，要退耕还林（草），这是因为森林在环境保护中具有其他生物不可替代的作用。
我们知道，生态环境优越的指标之一是森林覆盖率达到30%以上，且分布比较均匀。
目前，我国的森林覆盖率不足15%，这离"优越指标"还有相当大的差距。
到二十一世纪，我国的森林覆盖率力争达20%，其具体措施有：
①加快三北防护林和长江中下游防护林建设：
②建方南方九省市速生林用材基地：
⑨抓紧平原农田绿化和防护林建设：
④营造薪炭林和发展经济林；⑤疏林地和灌木林封山育林和抚育改造再生林；⑥合理采伐并及时更新；⑦提高综合利用率；⑧重视森林防火和病虫防治。
（3）生态系统的能量流动和物质循环与物理、化学的联系密切。
自然界中的碳循环是以二氧化碳的形式在生物群落与无机环境之间循环的，我们可以将生产者的光合作用、生物的呼吸作用、微生物的分解作用及新陈代谢基本类型等知识综合在一起进行考查，是学科内综合性较强的题目，是该部分的命题方向，所以我们要重视这部分知识的学习，要通过一些具体题目进行强化训练。
氮循环与碳循环不同，大气中的氮进入生物体内可有以下几种方式：
一是通过生物固氮，如豆科植物根瘤菌的固氮、硝化细菌的氧化作用，二是物理化学固氮，如闪电能将大气中的氮合成硝酸盐（即高能固氮），化肥厂利用合成氨生产的化肥（即工业固氮）等。
固氮过程涉及到生物、物理和化学的内容，有利于理、化、生的综合，生物固氮是当今农业生产的热点问题，也是近几年高考中易涉及的问题。
五、典例精析
[例1]对于蛋鸡来说，下列生态因素中，限制母鸡产蛋的关键因素；春天是___，夏天是___，冬天是___。
（A.温度过高/B.日照过短/C.食物不足/D.温度过低）
[解析]
（1）日照时间对鸡及其他鸟类的生殖影响很大，春天进入繁殖期的鸟类需要长日照的刺激，通过下丘脑产生促性腺激素释放激素促进垂体合成和分泌促性腺激素，通过促性腺激素促进鸟类性腺的发育，并分泌大量的性激素，促进鸟类进入繁殖期。
（2）温度对鸟类的繁殖影响较小，但鸟类是恒温动物，对于家禽来说难于耐受夏季高温，成为产蛋量下降的主要因素。
（3）鸟类在生殖季节对食物的需要量最大，丰富的营养物质是提高家禽产蛋的一个基本条件。
[答案]CAB
[总结]
（1）针对不同季节影响产蛋量的因素不同，可采取不同的补救措施，提高产蛋量。
如秋冬季节在养鸡场可采取的补救措施是补充人工光照。
（2）生物对每一种生态因子都有耐受的上下限，不同的生物不同，其影响超过此限度种群将会消失。
[例2]实验室中，进行了两类细菌对食物竞争的实验，在两类细菌的混合培养液中，测定了第工类细菌后一代即（Zt+1）所占总数的百分数与前一代（即Zt所占百分数之间的关系。
在右图中，实线表示观测到
Zt+1和Zt之间的关系。
虚线表示Zt+1=Zt时的情况。
从长远看，第Ⅰ类和第Ⅱ类细菌将会发生什么情况（）
A.第Ⅰ类细菌与第Ⅱ类细菌共存
B.两类细菌共同增长
C.第工类细菌把第Ⅱ类细菌从混合培养液中排除掉
D.第Ⅱ类细菌把第工类细菌从混合培养液中排除掉
[解析]从图中可以看出，第工类细菌后一代在细菌总数中所占的比例比前一代少，长此下去，第工类细菌所占的比例就会减少，直至从混合培养液中消失，即完全被第Ⅱ类细菌排除。
[答案]D
[总结]
（1）本题只要将数理模型转化为数理关系，灵活地运用数学知识解答这类问题就较容易，即作若干条与横轴相垂直的直线，观察分析Zt+1与Zt代之间的数量关系后，不难得出正确答案。
（2）外来人侵物种特点有：
生态适应能力、繁殖能力和传播能力强等特点。
被入侵生态系统具有足够的可利用资源，缺乏自然控制机制和人类进入的频率高等特点。
外来人侵物种具有强的竞争能力，能在特定的环境中排除多种土著种。
[例3]在一个鲑鱼养殖场中进行了一项密度实验，下图是初始密度和最终密度之间的关系曲线。
最终密度的测定是在鱼池中鲑鱼产生新一代鱼之前完成的，应如何解释实验中的这一现象，即当时密度较高时，最终密度不再依初始密度而变化?
（注：
密度制约死亡率是指死亡率随种群密度增加而增加。
密度制约出生率是指出生率随密度增加而下降。
）
A．鱼池中代谢废物的积累
B．密度制约死亡率刚好补偿出生率
C．密度制约出生率刚好补偿死亡率
D．密度制约死亡率过度补偿出生率
[解析]图中当初始种群密度达到1.4以后，最终密度不再随初始密度增加而增加，说明已达到密度平衡，即出生率等于死亡率。
此实验中初始密度是给定的，因此出生率是给定的，所以不存在密度制约出生率。
[答案]B
[总结]
（1）对自然种群来说，代谢废物大都能被其他生物所利用或自然分解，不会给种群数量的变化带来很大的影响。
（2）种间关系、种内关系以及环境因素的变化也是影响种群密度变化的重要因素，种内斗争限制了种群的增长，竞争往往由种间斗争向种内斗争转化，从而限制了竞争，获胜方种群密度的增大。
[例4]下图中的曲线是在W、X、Y、Z四种条件下细菌种群的生长曲线，这四种条件是
W：
不断提供食物、水、氧气，除去废物 X：
随时间的延续，食物耗尽，有毒害物积累
Y：
随时间的延续，食物耗尽，有毒害物积累 Z：
随时间的延续，食物耗尽，由于突变出现了新菌株，它能代谢原有菌种产生的有害废物
以下哪项的生长条件和生长曲线的配对是正确的?
1234 1234
A.WXYZ B.XYZW
C.YZWX D.YXZW
[解析]W相当于无限条件，种群呈指数增长，X条件下，开始种群呈几何级增长，食物耗尽，有害物质积累导致死亡率增大，种群数量下降；Y条件下，开始种群呈几何级增长，随食物耗尽，不再增长；Z条件下，开始种群呈几何级增长，食物耗尽，不再增长，随后新菌株能利用原菌株产生的废物使得种群继续增长。
[答案]C
[总结]
（1）本题旨在引导学生综合分析种群增长与环境条件之间的相互关系。
种群的指数增长只有在空间无限，资源无限，不存在任何天敌（包括捕食者、寄生者和竞争者）的条件下才有可能。
（2）在"S"型生长过程中，当生物个体数量达到环境允许最大量一半时，种群的增长速率最快，此时也是既能获得最大捕获量，又能使动物资源更新能力不受破坏的时期，有利保护有益动物。
（3）在实际生活中，如要控制有害生物，最好的办法是设法降低种群的环境负荷量，减少食物、栖息地等生活资源，那么其种群的数量必然减少。
[例5]下图是一个生态系统的食物网，请将图中适当位置的数字填人到表中：
食物网的部分
图中的数字
现存作物的废物
杂食者
腐生物
光合自养生物（生产者）
食植物的动物
分解者
食真菌者
寄生动物
食动物者（捕食者）
[解析]解答此类题必须充分了解各成分的概念和功能。
食物链（或网）的第一环节是生产者，图中2既能以消费者又能以生产者为食，故为杂食性动物，3号为植食动物，4是次级消费者，5可从所有动植物中获取养料，故为寄生动物，6为所有动植物的产物即废物，供腐生物7和分解者8利用，8主要为腐生细菌和真菌，其中真菌9易被食真菌利用。
[答案]由上至下为627138954
[总结]
（1）生态系统生物部分的组成和功能：
生产者包括绿色植物、光合细菌和化能细菌等；消费者包括食草动物，二级、三级等食肉动物、杂食动物和寄生生物等；分解者是还原者，包括的生物有大部分的细菌、真菌以及蚯蚓、白蚁、秃鹫、皮蠹、甲虫、粪金龟子及某些原生动物。
（2）食物链可分为捕食链（如水稻→鼠→黄鼠狼）、腐食链（如植物残体→蚯蚓→线虫→节肢动物）、混合链（如稻草→牛→蚯蚓→鸡）和寄生链（如棉红铃虫→金小锋）。
要求高中生重点掌握捕食链。
[例6]农业生态系统不同于自然生态系统的是（）
A．能量流动过程 B．物质循环过程 C．结构组成 D．能量的多级利用
[解析]农业生态系统是人工控制的生态系统，其结构单一，是进行农产品生产的生态系统。
从结构上与自然生态系统比较，都由生产者、消费者、分解者组成，从功能上看，都包含能量流动和物质循环，能量流动不论任何生态系统都是从前一营养级流向后一营养级，传递效率都是10％-20％。
但物质循环就不同了，自然生态系统能基本维持多种矿质元素的动态平衡，而农业系统则需要补充多种矿质元素；自然生态系统则大量输出，供人们利用。
[答案]B
[总结]
（1）任何生态系统无论其结构简单还是复杂，其组成部分都是相同的；
（2）能量的多级利用在自然生态系统中是普遍的；（3）能量每经过一个营养级时被净同化的部分要大大少于前一营养级，营养级由低到高，其生物的个体数，生物量和所含能量就呈塔形分布，数量和生物量金字塔有时会出现倒置的塔形。
[例7]大米草（Spartina）是禾本科米草属几种植物的总称。
20世纪60-80年代为了保护滩涂的植物分别引进了4种大米草。
由于人工种植和自然繁殖使其迅速扩散，大米草现在生长在80多个县的沿海滩涂。
近年来，大米草在福建、浙江的一些地方也变成了害草，带来了严重的经济损失和生态危害。
福建宁德地区于1980年开始引种大米草，1983年在全区沿海乡镇大面积推广，但短短7年后，大米草便成了东吾洋这个以水产业闻名全国的"蓝色宝库"的大祸害。
到1990年，东吾洋一带的水产业每年损失就达1000万元以上。
10年以来，尽管宁德地区采取了人工割除、化学防治、综合利用等措施控制大米草，但收效甚微，控制速度远远赶不上大米草的繁殖蔓延速度。
造成这种现象的主要原因是（）
A.环境的改变和破坏 B.掠夺式的开发和利用 C.环境污染 D.生态入侵
[解析]地区性引人其他物种会取代本地区的特有生物种群,被认为是对生物多样性最严重的威胁之一。
由于引入大米草在我国福建等某些地区的大量繁殖,并且很难清除,造成这种情况的主要原因是生物在长期的自然选择过程中,生物与其生存的环境,特别是生物与生物之间形成的相互依赖相互制约的关系,一旦这种生物脱离了原来的环境，就摆脱了其他生物对它的限制（如原产地有天敌或与其有竞争关系的植物）而造成大量繁殖。
[答案]D
[总结]外来人侵种的控制和清除：
（1）人工防治法。
（2）生境管理控制：
a.火烧和放牧方法；b.用水淹没法消灭旱生生物；c.轮作倒灌法消灭危害专一性较强的物种；d.种树控制法，阻止外来杂草；e.覆盖地表法；f.建立良好生态系统。
（3）化学防治法。
（4）生物防治：
从外来有害生物的原产地引进一些食性专一的天敌。
其基本原理：
有害生物--生物之间相互调节，相互制约的生态平衡理论，但对要求在短时间内彻底清除的入侵种，难以发挥良好的作用。
（5）综合治理：
其特点：
a.速效性b.持续性c.安全性d.经济性。
[例8]珠江三角洲地区是我国农业气候资源（光、热、水）比较丰富的地区，当地农民为了农业资源优势转化为经济优势，因地制宜，创造出独特的"基塘"生态农业模式，如下图所示，获得良好的经济效益，请回答：
下列有关生态系统和生态农业的问题：
（1）在该生态系统的食物链中，A为_____，B为_____。
（2）在图中线段上绘出箭头，表示营养物质流动的方向。
（3）将适量的蚕蛹、甘蔗叶等有机物投人塘中，一般不会导致鱼类因缺氧而大批死亡的原因是：
①有机物大部分可被鱼吃掉；②多余的有机物在清塘泥做肥料时被及时除掉；③鱼在生长的过程中逐渐适应缺氧的环境；④有机物在分解中可释放氧气
A.①② B.①③ C.②④ D.②③
（4）农业生产，为了获得更多数量的产品应_____食物链，培养固定能量效率高的植食动物。
[方法导析
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