高中生物001知识讲解生物与环境专题.docx
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高中生物001知识讲解生物与环境专题
高考冲刺六生物与环境专题
编稿：
宋辰霞审稿：
闫敏敏
【高考展望】
本专题为必修3“稳态与环境”的第二部分，主要包括以下内容：
种群与群落、生态系统的结构和功能、生态系统的稳定性及生态环境的保护。
对于种群和群落，考点主要集中在种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系、群落演替等，对种群特征及数量变化的考查常以曲线和表格为主，“群落演替”属课标中新增的内容，考查的比例较高。
生态系统的结构包括生态系统的成分和营养结构（食物链、食物），其中对其营养结构的考查较为突出。
生态系统的功能包括能量流动、物质循环及信息传递。
近年来对能量流动和物质循环的考查比较突出，多与食物或食物链结合起来进行命题。
能量流动的相关运算是考试的一个难点，能量流动图解的分析、计算方法需多加关注。
生态系统的稳定性要搞清抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系，生态环境的保护包括人口对生态环境的影响、全球性的环境问题、生物多样性的保护三个考点。
它们是高考经常考到的内容，但难度不大，理解识记即可。
【知识升华】
【高清课堂：
高考冲刺六生物与环境专题368669生物与环境的主要内容】
一、知识络
注意：
种群、群落、生态系统的关系：
种群→一定区域内同种生物所有个体之和
群落→一定区域内各生物种群之和
生态系统→群落+无机环境
二、种群和群落
【高清课堂：
高考冲刺六生物与环境专题368669种群】
1.种群的数量特征
2.种群数量的增长曲线
曲线图像
（阴影部分：
代表有限的环境中被淘汰的个体，即环境阻力。
）
曲线类型
“J”型曲线
“S”型曲线
适用范围
实验室中及种群新迁入较适宜的环境最初一段时间内的增长。
一般自然种群的增长
产生条件
理想状态：
①食物空间条件充裕
②气候适宜
③没有敌害疾病
现实状态：
①食物、空间有限
②各种生态因素综合作用
特点
不存在环境阻力的状态，
几乎不存在生存斗争
↓
种群密度不断增大，
种群数量以一定的倍数不断上升。
有限的环境中，
个体间为了争夺有限的资源和空间而使
生存斗争加剧，一部分个体被淘汰
↓
种群密度不能无限增长，
种群数量达到环境容纳量K值后，
将在K值上下保持相对稳定。
环
境
容
纳
量
︵K
值
︶
有无K值
无K值
有K值
K值含义
K值即环境容纳量：
表示一定的环境条件和空间中所能维持的种群最大数量
S型增长曲线的种群数量为K/2时，种群增长速率最快
决定因素
某一种群的K值不是固定不变的，
它取决于环境中的食物、生活空间和其他生活条件的限制及捕食者的数量。
应用
K值或K/2值的应用：
（1）保护野生生物：
改善环境，增大K值
（2）有害生物的防治：
①减小K值，如对于鼠害，可通过封储粮食、硬化地面、保护天敌等措施来增大环境阻力，减少其K值。
②及时控制种群数量，严防达到K/2值处（K/2值处种群增长速率最快，若达K/2值处，有害生物可能成灾）
（3）养殖或捕捞作业：
种群数量为K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强，把握K/2值处黄金开发点，维持种群数量在K/2值处时，可达到“既有较大收获量又可保持种群高速增长”的效果，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。
种
群
增
长
率
计算方法
（现有个体数－原有个体数）／原有个体数×100%＝出生率－死亡率
有些资料中不区分增长率和增长速率，
将增长率的含义也定为增长速率。
增长率是个百分率，没有“单位”
变化趋势
保持稳定
不断减小
某时期种群数量的计算公式
（λ为种群增长率、
Nt为t年后的种群数量、
N0为开始时的种群数量）
种
群
增
长
速
率
计算方法
（现有个体数－原有个体数）／增长时间
增长速率有单位，如：
个/年
变化趋势
不断上升
先增大后减小
3.群落中的种间关系
关系名称
特点
能量关系图
数量坐标图
举例
互利共生
相互依赖，彼此有利。
如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存。
数量上两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化。
大豆与根瘤菌
寄生
对寄主有害，对寄生生物有利。
如果分开，则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得更好
（体内寄生、
体外寄生）
蛔虫与人；
菟丝子与大豆；
噬菌体与被侵染的细菌；
竞争
生态需求接近不同物种间存在此关系，需求越接近竞争越激烈。
两种生物生存能力不同，数量上呈现出“你死我活”的同步性变化，如图a；
两种生物的生存能力相同，则如图b
牛与羊；
农作物与杂草；大草履虫与小草履虫；
捕食
一种生物以另一种生物为食
数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化（A、B的起点不同），一般起点在先的为被捕食者。
二者的数量存在差异，一般捕食者较被捕食者的数量少。
羊和草；
狼与兔；
青蛙与昆虫；
注意：
群落中的物种经过上百年，上千年的竞争，排斥，适应和互利互助，形成了相互依赖又互相制约的密切关系。
一个外来物种引入后，极有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人的帮助才能勉强生存；但有可能因新的环境中没有可通过竞争或捕食关系来抗衡或制约它的生物，这个引进种便可能成为外来入侵种，侵占别的生物的生存空间与营养等，打破生态平衡，改变或破坏当地的生态环境。
4.群落的演替
初生演替
次生演替
概念
在一个从来没有被植物覆盖的地方，或者在原来存在过植被但被彻底消灭且其生活环境也彻底被破坏了的地方发生的演替。
在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
所需时间
及速度
时间长、速度慢
时间短、速度快
影响因素
主要为自然因素
一般人类活动较为关键
实例
裸岩上的演替、冰川泥上的演替、水生演替
弃耕农田上的演替、火灾后的草原上的演替、被过量砍伐的森林上的演替
过程
以裸岩上的演替为例：
裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段
以弃耕农田上的演替为例：
弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→小灌木→灌木丛→森林
在群落演替过程中，群落中的优势种逐渐发生改变。
结果
（1）演替方向：
①它是群落组成向着一定方向、具有一定规律的随时间而变化有序过程，是生物和环境反复相互作用，使群落在时间和空间上发生的不可逆变化。
②群落演替不会无休止地进行下去，顶级群落是演替达到的最终稳定状态。
一般均可演替到森林这一最高阶段，但如果大环境为干旱的荒漠地区则很难形成树林，很可能只能发展到草本植物阶段或灌木阶段。
（2）群落的结构及稳定性变化：
演替过程中，生物的种类越来越多，群落结构越来越复杂，群落的有机物也越来越多，群落也越来越稳定。
三、生态系统的结构
生态系统的结构包括生态系统的组成结构与生态系统的营养结构两个方面。
1.生态系统的组成成分
2.生态系统的营养结构：
食物链和食物
（1）每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，如下：
植物（起点）→植食性动物→小型动物→中型动物→大型肉食动物
（2）同一消费者在不同食物链中可占有不同的营养级（如上图食物中的蛇便在3条食物链上、占
据着第三、第四、第五3个营养级）。
（3）食物中，两种生物的种间关系可能不只一种，如上图中的蟾蜍与蜘蛛既有竞争关系又有捕食关系。
（4）食物的复杂程度取决于有食物联系的生物种类。
（5）食物链和食物是能量流动、物质循环实现的途径。
四、生态系统的功能：
能量流动、物质循环、信息传递
1.能量流动
（1）各营养级的能量来源与去路分析：
①所同化能量的来源：
生产者的能量来自太阳能；
各级消费者的能量来自上一个营养级，其同化量＝摄入量－粪便中所含能量。
注意：
生物粪便中的能量仍属上一营养级，未被其同化。
②能量去路：
以图中的初级消费者为例（红色部分为各去路）：
部分能量以呼吸作用的方式散失，这部分能量是无法再被生物循环利用的。
部分能量流入下一营养级
部分能量（如遗体、粪便、落叶中的能量）被分解者利用
部分能量属未被利用部分，这部分能量既未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解
者利用，而是留在本营养级中。
（2）能量流动的特点
①传递方向：
单向流动——生态系统中的能量既不能循环流动，也不能逆向流动。
②传递效率：
逐级递减——生态系统中能量在相邻营养级间的传递效率一般为10％－20％。
③象征能量流动特点的生态金字塔：
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
图形
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
象征含义
能量在沿食物链的流动过程中逐级递减，营养级越高，所含的能量越少。
生物量（现存有机物的总量）随食物链中营养级的升高而逐级递减，营养级越高，生物量越少。
但也有特例，如某一时期内浮游植物的生物量可能会低于浮游动物
生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减，营养级越高，生物的数量越少。
但也有特例，如树上的昆虫与树的数量关系
正因为能量等随着营养级的升高而减少，所以食物链一般不超过5个营养级。
（3）有关能量流动的计算规律
能量流动的有关问题中，若题干未做说明，可以认为能量传递的最低效率为10％，最高效率为20％。
已知最高营养级生物的量已知第一营养级（生产者）生物的量
2.物质循环（碳循环过程）
（1）碳的循环形式：
碳在生物群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环（通过光合和呼吸作用）。
碳元素在生物群落中的传递形式为有机物（通过食物链和食物）
（2）生态系统中各成分的判断：
①可先根据A、B之间的双向箭头判断：
A、B为非生物的物质能量（无机环境）或生产者。
②再根据箭头指向判断：
A有3个指出，应为生产者。
B有3个指入，应为非生物的物质和能量（无机环境）。
③剩余的C、D一个为消费者，一个为分解者：
C指向D，C为消费者，D为分解者。
④图中①为光合作用，②③④分别是生产者、消费者、分解者的呼吸作用。
其中④有的题中也称其为分解作用。
（3）物质循环与能量流动的关系
项目
能量流动
物质循环
区别
方向
单向传递，逐级递减
循环往复
范围
各级生态系统
生物圈，具有全球性
（如大气中的CO2能随大气环流在全球范围内流动）
联系
能量流动和物质循环均是生态系统的主要功能
能量流动和物质循环同时进行，相互依存，不可分割
（1）能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解
（2）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（）流动
（3）能量作为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
3.信息传递
类别
概念
传递形式
实例
信息来源
传递方向
物理
信息
生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等通过物理过程传递的信息
物理过程
萤火虫的闪光、植物的五颜六色的花
可来自于环境，也可来自于生物
双向传递
化学
信息
生物通过其在生命活动过程中产生的一些化学物质传递的信息
信息素
等化学物质
昆虫的性外激素、狗利用其小便记路
行为
信息
生物在生长发育、生命活动的过程中，通过其特殊行为，对于同种或异种生物传递的信息
生物的
行为特征
昆虫的舞蹈、孔雀开屏、动物的拟态
五、生态系统的稳定性及生态环境的保护
1.生态系统的稳定性
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
概念
指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力
即“抵抗干扰，保持原状”的能力
指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
即“遭到破坏，恢复原状”的能力
影响因素
与生态系统营养结构的复杂程度呈正比，
生态系统的营养结构越复杂，
抵抗力稳定性越强
与生态系统营养结构的复杂程度呈反比，
生态系统的营养结构越简单，越容易恢复，
恢复力稳定性越高
联系
（1）二者呈相反关系，抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然。
（2）二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定。
注意：
生态系统稳定性的反馈调节
负反馈调节
正反馈调节
结果
抑制或减弱最初发生变化的
那种成分所发生的变化
加强最初发生变化的
那种成分所发生的变化
对生态系统的作用
使生态系统达到并保持平衡状态，
是生态系统自我调节能力的基础。
使生态系统远离平衡状态
实例
森林中食虫鸟和害虫的数量变化
已经污染的湖泊中污染状态加剧
2.生态环境的保护
（1）外来入侵种及其引发的生态危机
①外来入侵种的概念：
指某物种从它的原产地，通过非自然途径迁移到新的生态环境中，会造成严重的经济损失，对社会和生态系统造成严重危害，这样的物种便称为外来入侵种。
②引发生态危机的原因：
占据了空的生态位，没有可通过竞争关系而与之抗衡的生物。
没有天敌控制
迁入地环境条件适宜，侵入种对环境适应性强；
具有顽强生命力，传播能力强，一是传入，能迅速传播蔓延开来，在短时间内呈“J”型增长。
③危害
入侵后难以控制，造成严重的生态破坏和生物污染；
压制和排挤本地物种，形成单优势种群，危及本地物种的生存，导致生物多样性丧失；
对农林业造成严重损害，生态灾害频繁爆发。
（2）生物多样性及其保护
①生物多样性的层次：
基因多样性、物种多样性、生态系统多样性
②保护生物多样性的措施
就地保护：
在原地对被保护的生态系统或物种进行保护，如建立自然保护区及风景明胜区等。
是保护生物多样性的最有效措施。
易地保护：
把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护，如建立植物园、动物园及濒危动植物繁育中心等。
为栖息地严重被破坏，行将灭绝的物种提供最后的生存机会。
其他措施：
建立精子库或种子库、利用生物技术对濒危物种的基因进行保护等。
【典型例题】
类型一、种群和群落
例1.（2015北京高考）大蚂蚁和小蚂蚁生活在某地相邻的两个区域。
研究者在这两个蚂蚁种群生活区域的接触地带设4种处理区，各处理区均设7个10m×10m的观测点，每个观测点中设有均匀分布的25处小蚂蚁诱饵投放点。
在开始实验后的第1天和第85天时分别统计诱饵上小蚂蚁的出现率并进行比较，结果见表。
处理区
小蚂蚁出现率的变化（%）
定时灌溉
不驱走大蚂蚁
增加35
驱走大蚂蚁
增加70
不灌溉
不驱走大蚂蚁
减少10
驱走大蚂蚁
减少2
对本研究的实验方法和结果分析，表述错误的是（）
A．小蚂蚁抑制大蚂蚁的数量增长
B．采集实验数据的方法是样方法
C．大蚂蚁影响小蚂蚁的活动范围
D．土壤含水量影响小蚂蚁的活动范围
【答案】A
【解析】本题考查的是生物种群密度的调查方法，研究的是两个变量（灌溉与否和是否含有大蚂蚁）对因变量（小蚂蚁出现率的变化）的影响。
从图表我们可知本实验研究的是大蚂蚁抑制小蚂蚁的数量的增长，所以A项错误。
从题目中的取样分析，可以直接得出采集数据的方法是样方法，B项正确。
通过图表可以看出，当不驱走大蚂蚁时，小蚂蚁的出现率有减少，所以C项正确。
图表中比较灌溉和不灌溉可知，含水量影响小蚂蚁出现率，所以D项正确。
【点评】此题考查种群间关系的相关知识，意在考查学生能运用所学知识与观点，通过比较，分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。
举一反三：
【变式1】某同学拟调查一个面积为100hm2草地上某种双子叶草本植物的种群密度，设计了四个调查方案，其中最可行的是（）
A．计数该草地上该种植物的全部个体数目
B．设置1个1m2样方，计数样方中该种植物的个体数目
C．随机设置1m2样方若干，计数每个样方中该种植物的个体数目
D．在该种植物密集处设置1m2样方若干，计数每个样方中该种植物的个体数目
【答案】D
例2.一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物，其中属于竞争关系的是（）
A.田鼠和杂草B.豌豆和杂草
C.豌豆和其根中的根瘤菌D.细菌和其细胞内的噬菌体
【答案】B
【解析】竞争是两种生物生活在一起，相互争夺资源和空间等现象，故B正确
【点评】本题考查的内容为种间关系，题目设置较简单。
举一反三：
【变式1】有关土壤动物研究的叙述，正确的是（）
A.土壤动物群落不存在分层现象
B.土壤动物种间关系主要是互利共生
C.土壤盐碱度不同，土壤动物群落结构有差异
D.随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度
【答案】C
【解析】由于不同的土壤层面为不同的生物提供了栖息地，土壤中的群落也存在垂直分布，所以A错；土壤中动物的种间关系，除了互利共生之外，还有捕食、寄生、竞争，这些无主次之分，所以B错；土壤表层只有一部分小动物分布，应该选择取样器取样法调查小动物的丰富度，所以D错。
例3.江苏某小型天然湖泊原有少量鱼类，后改造为人工鱼塘，投饵养殖植食性鱼类和肉食性鱼类，两类鱼均无滤食浮游生物的能力。
养殖前后生态调查的数据见下表，请回答下列问题：
（1）改为人工鱼塘后，该湖泊生态系统的结构发生了显著变化。
（2）从种间关系的角度分析，水生高等植物明显减少的直接原因是、。
（3）从表中可以推测，与2007年相比，2010年湖水中生物体内所含的总能量显著增加，其主要原因是。
（4）虾、贝等小型动物能摄食鱼饵料。
如果肉食性鱼类只摄食虾、贝等小型动物，可以推测在相同饲养条件下2010年肉食性鱼类的总量将会，植食性鱼类的总量将会。
（5）若对该湖泊进行生态修复，除停止养鱼外，还需恢复水生高等植物，以抑制浮游藻类生长。
在这一过程中水生高等植物的直接作用是、。
【答案】
（1）食物链（营养）
（2）捕食者（植食性鱼类）增加；竞争者（浮游藻类）大量繁殖
（3）投饵输入大量能量 （4）减少；增加（5）吸收营养物质；与浮游藻类竞争光照
【解析】
（1）生态系统是生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体。
生态系统的结构包括两方面的内容：
生态系统的成分，食物链和食物。
改为人工鱼塘后，投饵养殖植食性鱼类和肉食食性鱼类，则该湖泊生物群落的食物链结构发生显著变化。
（2）种间关系有互利共生、捕食、竞争、寄生。
从种间关系分析水生高等植物明显减少的直接原因一方面与养殖植食性鱼类有关，另一方面与浮游藻类争夺阳光、养料有关。
（3）从表中可以看出2010年生物量明显多于2007年生物量，主要原因与人工投饵输入大量的能量。
（4）能量的传递是单向、逐级递减，传递效率10%-20%。
虾、贝等小型动物能摄食鱼饵料，肉食性鱼类只摄食虾、贝类，与植食性鱼类可以摄食鱼饵相比较，肉食性动物的能量来源减少，与植食性鱼类竞争减弱，植食性鱼类相对增多。
（5）水生高等植物与浮游藻类是竞争的关系，与浮游藻类竞争阳光和养料来抑制其生长。
类型二、生态系统的结构和功能
例4.下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，乙是消费者
B.该生态系统是一个开放的系统
C.能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出
D.甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量
【答案】D
【解析】根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B正确；能量通过光合作用进入生态系统，经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。
举一反三：
【变式1】某生态系统的食物示意图如下：
回答下列问题：
（1）在该食物中，共有____条食物链，最高营养级属于第____营养级。
（2）乙和丙的种间关系是____。
（3）为了调查该生态系统中乙种群数量，某研究小组捕获了100只乙，经标记后放回。
一段时间后，重新捕获100只，其中有10只带有标记。
在该生态系统中，乙的种群数量大约为____只。
【答案】
（1）4；五
（2）竞争和捕食（3）1000
【解析】
（1）由图示可看出，该食物中共有甲→乙→丙→戊、甲→乙→丁→丙→戊、甲→丙→戊、甲→乙→丁→戊4条食物链，在最长的食物链（甲→乙→丁→丙→戊）中，最高营养级是第五营养级。
（2）由图示可看出，乙和丙都以甲为食，同时丙还会捕食乙，因此两者间既有竞争关系，也有捕食关系。
（3）按照标志重捕法的原理：
标记1/数量1=标记2/数量2，若假设乙种群有x个个体，则得100/x=10/100，则x＝1000。
例5.（2015天津高考）下图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。
据图分析，下列叙述正确的是（）
A、甲是生物进化的基本单位
B、乙数量达到环境容纳量后不再发生波动
C、丙是由生产者和消费者构成的
D、丁多样性的形成受无机环境影响
【答案】D
【解析】由图可知，甲、乙、丙、丁分别为个体、种群、群落和生态系统，生物进化的基本单位是种群，种群数量达到环境容纳量后，围绕K值上下波动，群落包含一个生态系统中的生产者、消费者和分解者，生态系统由生物群落和其生活的无机环境构成，生态系统的多样性受无机环境的影响。
【点评】本题的知识点是生态系统，群落，种群和个体之间的关系等，只要考查学生对基础知识的理解和应用能力。
举一反三：
【变式1】下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
（1）X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是________________。
（2）大气中的CO2在甲中图示的____处（在a-d中选择）合成有机物；含碳有机物在甲中图示的_______处（在a-d中选择）可以分解为CO2。
【答案】
（1）化能自养微生物；有成形的细胞核；
（2）c；a和b
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