生态系统的结构、功能与稳定性

2016年高考圈题（生物）新课标I卷题组1生态系统的结构、功能与稳定性（一）考法解法【命题特点分析】本部分属于每年高考常考内容，选择题及非选择题形式均有，主要考察考生对生态系统相关知识的理解及贯通程度，难度系数在0.5-0.6之间；考查重点为种群特征与种群数量增长规律、群落结构与演替、生态系统/食物链/食物网及其物质循环和能量流动（特别是能量流动图解分析与相关计算问题）、生物多样性的内涵及其保护措施。试题多以图表、实验形式进行考查，考查的内容多种多样。既注重对主干知识的考查，又重点考查“双基”和实验能力。【解题方法荟萃】解决该部分试题，需要从以下几个方面着手考虑：1、种群特征与种群数量增长规律⑴种群的特征种群的概念：种群是在一定的自然区域内同种生物的全部个体。种群的数量特征：项目定义特点或意义种群密度单位空间内某种种群的个体数量（1） 不同物种，种群密度不同（2） 同一物种，种群密度可变出生率、死亡率单位时间内新出生或死亡的个体数占该种群个体总数的比率决定种群大小和种群密度迁入率、迁出率单位时间内迁入或迁出的个体数占该种群个体总数的比率年龄组成一个种群中各年龄期的个体数目的比例（1）类型：A 四老年个体数/ \ / \/' *□成年个体数密幼年个体数ABC增长型 稳定型 衰退型（2）意义：可预测种群数量变化趋势性别比例种群中雌雄个体数目的比例在一定程度上影响种群密度种群的空间特征：含义：种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局

类型：均匀分布、随机分布和集群分布(2)种群的数量变化一种群数量增长的两种模型J型曲线S型曲线商提条件环境弃源无F艮环境秦源有限种群增长率保特稳定先升后阵有无K值无，持续保持增长有K值曲线个」，K值：环境察％量时间"食物不足空间有限种内斗争天敌捕食弋候不适寄生虫1传染病等(3)种群密度的估算方法样方法标志重捕法调查对象植物或活动范围小的动物活动范围大的动物调查程序确定亍查对象选取件点取样法样方［等距取样法计数计算如群密度(取平均值)确定胃查对象捕获坪标记(数量为M)岳璃L抵捕获数M重捕、计瓣粉叫1 1标记数No计算种群密度样方法标志重捕法注意①随机取样①调查时没有迁入和迁出、②样方大小适中不宜太少群落概念出生和死亡②标志物不能过于醒目,不能影响标志对象正常的生物种群的翳群落的空间结构:垂直结构水平结构现象分层现象常呈镶嵌分布决定因素植物：阳光动物：栖息空间和食物环境因素：地形变化、土壤湿度、盐碱度的差异及光照强度不同生物因素：生物自身生长特点不同以及人和动物的影响群落演替:型内初生演替次生演替起点从来没有被植物覆盖的地面或是原来存在过植被、但被彻底消灭了的环境原有群落环境，只是失去了原有植被时间经历的时间长经历的时间短速度缓慢较快影响因素自然因素人类活动较为关键实例裸岩上的演替弃耕农田上的演替3、生态系统/食物链/食物网及其物质循环和能量流动（1）生态系统生态系统的概念：由生物群落与周围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就是生物圈非生物成分：阳光、空气、水分等无机环境因子生物群落：比较项目非生物的物质和能量生产者消费者分解者组成内容阳光、热能、空气、水分、无机盐等主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物（如硝化细菌）包括营捕食生活、寄生生活和共生生活的各种生物（如菟丝子、大豆根瘤菌）营腐生生活的微生物及腐食性的动物（如蚯蚓、蜕螂）作用为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的无机物f有机物；光能、无机化学能f有机化学能；为消费者提供食物和栖息场所加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播通过分解作用将生物遗体、遗物分解为无机物，供生产者重新利用

比较项目非生物的物质和能量生产者消费者分解者生物同化类型自养型异养型异养型地位必备成分主要成分（基石）最活跃的成分物质循环中的关键成分联系（2）食物链生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”，生产者和各级消费者以捕食关系建立的和食物网:物网是能量流动和物质循环的渠道食物链：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系注意：生产者为第一营养级，食物链中一般不会超过5个营养级食物网：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。（3）生态系统的功能：能量流动：单向流动、逐级递减.■.粪便初级消费者摄入1初级消费者.同化用于生长发育和繁殖次级消费者摄入能.■.粪便初级消费者摄入1初级消费者.同化用于生长发育和繁殖次级消费者摄入能里流经第普养级示_=3^图两类动物间利用食物的部分过程：同化量——储量丁获取量丁摄入量摄入量丁I未同化量 呼吸消耗量 未获取量 未摄入量同化量存储量未同化量 呼吸消耗量物质循环：全球性、反复利用、循环流动信息传递：物理信息（萤火虫）、化学信息（昆虫的性外激素）、行为信息（昆虫的舞蹈，蜜蜂）（4）生态系统的稳定性：抵抗力稳定性恢复力稳定性概念抵抗干扰，保持原状遭到破坏，恢复原状影响因素生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越强生态系统的成分越简单，恢复力稳定性越强。与自身调节能力有关 联系.相反关系 盘、 "——.同时存在于同一系统中的%' 抵抗力两种截然不同的作用力，3 稳定性它们相互作用"共同维持 A生态系统的稳定& 7.恢篡力3.一者之间与营养结构的关IJ a定华系，如右图所示： 生物量、生态系统聂杂程度等生态系统的自我调节能力：正反馈调节和负反馈调节4、生态环境的保护（1）生态环境问题类型及主要原因类型主要成因全球气候变化CO2等温室气体的大量排放水资源短缺人口多；污染严重臭氧层破坏氟利昂等物质的大量排放酸雨化石燃料的大量燃烧土地荒漠化植被的破坏海洋污染污染物通过河流和空气进入海洋；石油泄漏和倾倒污染物等生物多样性锐减生物生存的环境被破坏⑵生物多样性及其保护措施生物多样性的三个层次：保护生物多样性的措施：（1） :就地保护，建立自然保护区以及风景名胜区等（2） ：迁地保护，把待保护物种迁至动物园或植物园等（3） ：利用生物技术对濒危物种的基因进行保护（4） ：加强立法、执法和宣传力度（二）真题剖析1【题干】（2013■安徽理综・30,12’）阅读如下材料：（1）某池塘中有水草、绿藻、草鱼、鳙鱼（主要摄食浮游动物）和鳜鱼（肉食性），以及水溞、轮虫等浮游动物。请按主要捕食关系，绘出该池塘生态系统的食物网。（2） 轮虫和水溞的种间关系是。（3） 研究池塘生态系统不同水层光合速率，对确定鱼的放养种类和密度有参考价值。从池塘不同深度采集水样，分别装入黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白瓶对应悬挂于原水样采集位置，同时测定各水层剩余水样溶氧量，作为初始溶氧量°24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得某水层初始溶氧量为Amg-L-1,白瓶溶氧量为Bmg-L-1,黑瓶溶氧量为Cmg-L-1,则该水层总光合速率为mg・L-i・d-i。若上午黑白瓶被悬挂于水深25cm处时，白瓶意外坠落至池塘底部，短时间内，该瓶内绿藻叶绿体中C3含量 。（4）从群落结构的角度分析，立体养殖可。从能量流动的角度分析，合理密养可以。【答案】（1）水草——草鱼——螺鱼军展 水潼•-* \门…7（2） 竞争（3）B-C 上升（4）提高栖息空间和食物条件等资源的利用率 提高能量的利用率，使能量更多的流向人类有利的方向【解析】（1）食物链从生产者开始，顶级消费者结束。又已知浮游动物以浮游植物为食，加上题中信息，可以将食物网绘制出来。（2） 轮虫和水蚤的具有相同的食物，因此存在竞争关系。（3） 呼吸量为A-C，净光合作用的量为B-A，两者的和为总光合作用。水越深光照就越少，光反应产生的[H]和ATP减少，在短时间内CO2的固定量几乎不变，而C3消耗量降低，因此C3的量上升。（4） 立体养殖从群落结构的角度考虑，属于垂直结构，这就充分利用栖息空间和食物条件等资源，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。合理密养可以帮助人们合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。2【题干】（2014・山东理综-27,12’）阅读如下材料：6月8日是世界海洋日。海洋是生物圈的重要组成部分，与人类的生存和发展息息相关。>燃*繁街京>燃*繁街京图甲 图乙（1）根据图甲分析，要获得最大持续捕捞量，捕捞后大黄鱼种群数量应处于_ 点。用标志重捕法调查大黄鱼种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值（填“偏高”“偏低”或“不变”）。（2）海洋鱼类生活在不同的水层，这体现了生物群落的_ 结构。新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡牡蛎等，该过程称为 。（3） 图乙表示某海域能量流动简图，A、B、C、D表示生态系统的组成成分。图中和（填字母）在碳循环过程中起着关键作用；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为。（4）海洋会受到石油、工业废水、生活污水等污染。如果污染超过海洋生态系统的,海洋生态系统就很难恢复到原来的状态。【答案】（1）b；偏高（2）垂直； （群落的）演替（或初生演替）（3） A； B（注：两空可颠倒）； 20% （4）自我调节能力（或自净能力）【解析】（D要获得最大持续捕捞量，应使种群的增长速率维持在最大，故捕捞后大黄鱼种群数量应处于b

占由标士重埔注的计萱公式，种群中个体数'：N；_ 第二次重捕总数 可得珅群狙'、*由标心重捕法的计算乱式・筐一次通获数「第二次重捕中被标志的个体数'刁倚种群数量二第-次捕获的个体数X第二舫艺蠹髭摞体数,若标记个体更易于被捕食，则第二欠捕获中被标志的个体数减小，故种群密度的估计值会偏高.

海洋鱼类由于食物不同，生活在不同的水层，这体现了生物群落的垂直结构.新建码头的桩柱表面很快被细菌附着，随后依次出现硅藻、藤壶、牡牡蛎等，该过程称为群落的演替.图乙表示某海域能量流动简图，A为生产者，D为初级消费者，C为次级消费者，B为分解者.在碳循环过程中起着关键作用的是A生产者、B分解者；能量在第一营养级和第二营养级之间的传递效率为1.5X10697.5X106X100%=20%.生态系统具有一定的自我调节能力，如果污染超过海洋生态系统的自我调节能力，海洋生态系统就很难恢复到原来的状态.3【题干】(2012・山东理综-26,8’)阅读如下材料：如图中，曲线I,II,III分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后，其未来种群数量变化三种可能的情况。图中曲说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线II趋近零时，对该动物种群已不宜采取 保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群白发生改变，进而导致物种进化。若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会 。处于该营养级物种的种间关系。若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的功能。人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来，世界人口表现为“J”型增长，因此需控制“J”型增长数学方程式中 参数，以实现人口和野生动物资源的协调发展。【答案】1 就地(或建立自然保护区) 基因频率增加 (种间)竞争信息传递⑷入【解析】图中曲线I的种群数量超过环境容纳量一段时间后，其种群数量仍在原始环境容纳量附近波动，说明该种群的栖息环境的破坏程度最轻；当曲线II趋近于零时，其栖息地已严重破坏，种群濒于灭绝，此时,不宜采取就地保护措施，可以采取易地保护措施；图中阴影部分表示环境阻力的影响，环境阻力(自然选择)可引起该种群的基因频率发生改变，进而导致物种进化。(2)若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，流入与其具有竞争关系的该营养级其他物种的能量会增多。(3)当食草动物看到青草明显减少，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。（4）要控制呈现“J”型增长的人口数量，需控制“J”型增长数学方程N1=W中的入参数。（三）高考圈题【题干】图I为某生态系统的碳循环示意图，图II为该生态系统中部分生物构成的食物网，请回答下列有关的问题。（1）图I中构成生物群落的，其中①过程表示 作用，大气中CO2的来源除了图中所示之外，还可来自于。（2）图II中有条食物链，丙和丁的关系是。该食物网中，若生产者固定的总能量为1X108kJ,能量传递效率按10%〜20%计算，则最高营养级至少能获得kJ的能量。（3） 若由于某种原因，造成图I中某种绿色植物的数量锐减，该生态系统中其他生物的数量发生了较大波动后又逐渐趋于稳定，说明生态系统具有自动调节能力，这种能力是通调节来实现的。【答案】（1）ABDE（1分）分解者的分解（1分） 化石燃料的燃烧（1分）（2） 4（1分）捕食和竞争（1分）1X104（2分）（3）负反馈（1分）【圈题理由】本题主要考查群落的结构，生态系统各成分的功能，食物链的甄别及能量流动的计算，还考察了生态系统的负反馈调节，有利于让学生全面掌握生态系统的功能及调节机制。【解析】（1）生物群落包括生产者（A）、消费者（D、E）和分解者（B）；大气中CO2除来自生物的呼吸作用外，还可来自化石燃料的燃烧。（2）最高营养级戊从最长食物链（甲T乙T丙―丁―戊），并且按照10%传递效率计算获得的能量最少，即1X108X（10%）4=1x104（KJ）。（3）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。【题干】下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图早也/（cm'"］据图分析，有关说法正确的是（ ）。该生态系统第一营养级同化的能量至少为00第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是1。0能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是°%该生态系统第三营养级同化的能量是15【正确答案】A【圈题理由】本题主要考查能量在两个营养级间的传递情况，有利于让学生深入理解能量传递的过程。【答案详解】图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中A表示该营养级摄入的能量，B表示该营养级同化的能量,C表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量,D表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,E表示分解者利用的能量，B错误；第二营养级同化的能量为100（摄入量）-20（粪便中的能量）=80，根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400，A正确；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的同化量，因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C错误；选项D将次级消费者摄入的能量等同于第三营养级同化的能量，D错误。（四）分层训练1如图为某鱼塘中能量流动图解部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是图中④包含了次级消者粪便中的能量在人工饲养的高密度鱼塘中⑤一定小于①第三营养级到第四营养级的能量传递效率为（③/②）X100%在食物链中各个营养级能量输入的方式和形式是完全相同的【答案】C【解析】A、粪便中的能量属于上个营养级，则④应包含三级消费者粪便中的能量，A错误；B、 在人工鱼塘中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，则⑤可能较①小，B错误;C、 能量传递效率用相关营养级的同化量计算，第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为③/②X100%,C正确；D、 生产者通过光合作用获得能量，其他营养级生物通过捕食获得能量，且最高营养级的生物没有能量进入下一个营养级，D错误.2如图表示某种群数量变化可能的四种情况（“J”型、1、11、111）,其中a点表示外界因素的变化.请据图回答问题：若该种群数量变化呈现图中“J”型曲线，其种群增长率.图中阴影部分表示因环境阻力而减少的个体数，这种变化可引起种群的 发生改变，从而可导致生物进化.若该种群为长江流域生态系统中的野生扬子鳄(处于最高营养级生物之一)，当种群数量在a点后的变化曲线为III、且种群数量为K2时，对野生扬子鳄种群最有效的保护措施亮 ，若扬子鳄种群数量得到一定程度的恢复，则流向该营养级其他种群的能量将会，原因是处于同一营养级生物的种间关系是.若该种群为东亚飞蝗，应控制其种群数量为(K1、K2、0),以有利于维持该地区生态系统的稳定性.干旱能抑制造成蝗虫患病的一种丝状菌的生长，若a点变化为干旱，则a点后东亚飞蝗种群数量变化曲线可能为.【答案】(1)不变 基因频率(2)建立自然保护区(或就地保护) 减少 竞争⑶K2I【解析】(1)若图示种群每年以入倍“J”型增长，N0为种群起始数量，t年后该种群数量可表示为N".图中阴影部分表示环境阻力，使生物减少的数量，可使该种群的基因频率发生改变，进而导致物种进化，只有出现生殖隔离，才能产生新物种.当a点后的变化曲线为II且种群数量为K2时，说明该处生态系统破