专题17 生态系统的结构和功能

专题17 生态系统的结构和功能

生态系统的结构

以组成生态系统的成分及发挥的作用为背景,并结合有关代谢的相关知识考查考1 学生的综合分析能力和理解能力,多以选择题为主 向 结合图示和生产实际给出各种生物之间的食物链、食物网,考查营养级、食物链命 扫2 条数及生物数量的变化,考查学生的理解、获取及处理信息的能力,选择题、填题 描 空题都是常见题型 剖 命析 命题从实例导入,分析各种成分在生态系统中的地位和作用及各营养级生物的数量题 变化,或者与能量流动和物质循环相联系综合考查生态系统的相关知识,选择题、非动选择题均为命题重点 向 1.(2010年海南卷)有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭,利用鸭控制稻田中的杂草和害虫,鸭粪用作肥料。下列关于该模式的叙述中,错误的是( ) A.杂草和水稻是生产者

B.鸭与害虫的种间关系为捕食关系 C.杂草和水稻的种间关系为竞争关系

D.水稻、鸭、害虫和杂草组成了一个农田生态系统

解析:生态系统包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。水稻、杂草是生产者,鸭、害虫是消费者,还缺少分解者和非生物的物质和能量。 答案:D。

2.(2011年大纲全国理综卷)回答下列与生态学有关的问题:

(1)某人将未经检疫的外来鱼类和水草大量引进某水域生态系统后,导致生物多样性下降。从种间关系的角度分析,引起这种不良后果的原因是本地原有物种和外来物种之间可能存在着 、 、 的关系。

(2)某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群,各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中,消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。 种群 甲 乙 丙 丁 戊 重金属含量 0.003 7 0.003 7 0.035 0.035 0.34 (μg/kg 鲜重) 据表中数据绘出该生态系统的食物网。

解析:本题考查了生态系统的结构、功能以及生物的种间关系。

(1)种间关系有:竞争、捕食、寄生、互利共生等。而外来物种引进以后,生物多样性下降,即对本地原有物种有抑制作用,所以是竞争、捕食、寄生,而不是互利共生。

(2)在生态系统中物质循环的渠道是食物链和食物网,有些物质具有生物富集效应,如重金属等。先根据重金属含量排出:甲、乙(同一营养级)→丙、丁(同一营养级)→戊,而题干中消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食,故这5种生物构成的食物网为

答案:(1)竞争 捕食 寄生 (2)

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3.(2011年四川理综卷)图A为小岛生态系统食物网简图。有人向小岛引入一定数量的卷尾鬣蜥(主要以沙氏变色蜥和较大的地面节肢动物为食),跟踪调查该生态系统及其对照组的变化,发现沙氏变色蜥和网蜘蛛的数量变化较大(见图B),而其他生物数量变化相对较小。请回答下列问题:

(1)沙氏变色蜥处于第 营养级,其与卷尾鬣蜥的种间关系是 。

(2)引入卷尾鬣蜥后,沙氏变色蜥的主要活动范围从树基部向上转移,而网蜘蛛的织网位置略有下降。此现象表明生态因素的改变,可使生物群落的 发生改变。

(3)引入卷尾鬣蜥后,网蜘蛛的数量变化趋势是 。结合其他生物的数量

变化信息可以看出,小岛生态系统的结构和功能能够保持相对稳定,表明生态系统内部具有 能力。

解析:本题考查生态系统的结构以及种群数量的变化和种间关系的相关知识。

(1)从图A可以得知沙氏变色蜥处于第三营养级和第四营养级,它既可以与卷尾鬣蜥同时捕食较大的地面节肢动物,又可以被卷尾鬣蜥捕食,所以它们的关系是竞争和捕食。

(2)由题干可以看出这些生物种群在垂直方向上的变化,即是生物群落的垂直结构发生改变。 (3)引入卷尾鬣蜥后,沙氏变色蜥被捕食,数量减少,网蜘蛛数量上升,从而使较小的飞行草食动物数量下降,这又导致网蜘蛛数量下降,最终在各种动物的相互作用下网蜘蛛的数量趋于平衡。这体现了生态系统内部具有一定的自我调节能力。 答案:(1)三和第四 竞争和捕食 (2)垂直结构

(3)先增加后减少,最后达到平衡 一定的自我调节

4.(2011年海南卷)某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期,当地居民大量捕杀鼬,导致岛上鼠种群暴发,随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。回答问题:

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(1)该食物网中,植物中的能量能通过 条食物链传递给鹰,鹰所处的营养级为 ;兔与人的种间关系是 。鼠疫杆菌与人的种间关系是 。

(2)通常情况下,寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响 (大于、小于、等于)鼬对鼠种群数量的影响;大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争 (增强、不变、减弱)。

(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的 (生产者、消费者、分解者),其体内贮存的能量 (能、不能)传递给植物。

解析:本题考查生态系统结构的知识。(1)食物网中含有鹰的食物链有4条,鹰在这4条食物链上所处营养级可为第三、第四营养级。兔和人之间关系既有捕食又有竞争。鼠疫杆菌使人患病,与人之间关系为寄生。(2)寄生在鼠身上的跳蚤与鼠的天敌相比后者对鼠种群数量的影响较大。大量捕杀鼬会导致鼠种群数量增加,种内斗争加剧。(3)蘑菇是营腐生生活的大型真菌,从自然界中获取现成有机物维持生活,属于分解者。植物除利用光能之外,不能利用其他生物的能量。

答案:(1)4 第三、第四营养级 捕食、竞争 寄生 (2)小于 增强 (3)分解者 不能

生态系统的功能及应用

物质循环和能量流动二者多相结合,以图示的形式考查物质循环的实例、能量传考1 递效率、特点等,考查学生的分析、理解和计算能力,选择题和非选择题均为主向 要题型 命 扫结合种间关系、生态农业和生物防治,以选择题形式考查信息传递,考查学生的题 描 2 信息提取、分析和判断能力 剖 命析 题 命题将会以生态系统为主线,串联出生态系统的成分、结构、物质循环、能量流动、动信息传递等,综合考查生态系统的相关知识,选择题、填空题都是常见题型 向 1.(2011年福建理综卷)下表选项中,甲、乙、丙三者关系能用如图表示的是( )

选项 A B C D 表示内容 碳元素的流向 内环境成分的关系 生态系统的能量流向 甲状腺激素分泌的分级调节 甲 消费者 血浆 生产者 下丘脑 乙 CO2库 淋巴 消费者 甲状腺 丙 生产者 组织液 分解者 垂体 解析:本题考查相关概念之间关系。血浆、组织液、淋巴关系应为态系统生产者、消费者、分解者之间的能量流动方向应为腺激素分泌的分级调节关系应为

,故B错。生,故C错。甲状

,故D错。生产者与CO2库之间应是双向箭

头,生产者的碳可以流向消费者,消费者的碳可以通过呼吸作用以CO2形式散失到大气中,故A正确。

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答案:A。

2.(2011年海南卷)关于生态系统的叙述,正确的是( ) A.生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的 B.生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的 C.生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大 D.生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越小

解析:本题考查生态系统的能量流动和信息传递的特点。营养级越低,具有的能量越多,但营养级高低与生物体型间无明显的相关性,故A正确,C、D错误。信息传递是双向的,如兔可根据狼留下的信息逃避狼,这对兔有利而对狼不利,故B错误。 答案:A。

3.(2010年江苏卷)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动,以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是( ) A.多吃肉食会增加心血管病的发病率

B.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量 C.多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多 D.节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平

解析:从生态学角度分析,“多吃素食、少吃肉食”使人所处的营养级降低,减少了能量(粮食)的消耗。C项符合生态学原理的解释。 答案:C。

4.(2012年安徽理综卷,30(Ⅱ),8分)某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学

2

家对此食物链能量流动进行了研究,结果如下表,单位是J/(hm·a)。 植物 田鼠 鼬 固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量 1.05 7.50 7.15 2.44 2.25 2.18 112.45×10 988777×10 ×10 ×10 ×10 ×10 ×10 (1)能量从田鼠传递到鼬的效率是 。

2

(2)在研究能量流动时,可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1 hm范围内,第一次捕获并

2

标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只。该种群密度是 只/hm。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果 。

(3)田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中只有3%~5%用于 ,其余在呼吸作用中以热能的形式散失。

(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者,田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见,信息能够 ,维持生态系统的稳定。

解析:本题主要考查生态系统的功能。(1)能量传递效率=下一营养级同化量/上一营养级的同

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化量,所以田鼠到鼬的能量传递效率=2.25×10/7.50×10×100%=3%。(2)种群密度=(第一次

2

标记数×第二次捕获数)÷第二次捕获中标记数=40×30÷15=80(只/hm),若标记的田鼠有部分被鼬捕食,使第二次捕获中标记数变小,从而使种群密度估算结果偏大。(3)食物链中每一营养级同化的能量大部分以热能形式散失,少量用于生长、发育和繁殖。(4)不同动物依据气味、行为等信息去猎捕或躲避猎捕,体现了信息能调节生物之间的种间关系,维持生态系统的稳定的功能。

答案:(1)3% (2)80 偏大

(3)生长、发育和繁殖等生命活动 (4)调节生物之间的种间关系

5.(2012年天津理综卷,9,11分)夏初,在某河口多地点采集并测定水样,结果表明,各采样点无机氮浓度相近,而无机磷浓度差异较大。按无机磷浓度由低到高的顺序,绘制各采样点对应的浮游植物和浮游动物的密度曲线,结果如图。

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据图回答:

(1)磷元素进入浮游植物细胞后,以 分子的形式成为细胞膜支架的成分;在细胞内,磷元素通过参与 反应(写反应式),保持细胞内ATP含量的相对稳定。

(2)分析发现,P1、P2采样点浮游植物种类差别非常明显,从进化角度分析,这是 的结果。

(3)无机磷浓度高于P1的采样点,浮游动物的密度反而比P1采样点低,下列有关其原因的分析,不可能的是 (单选)。

A.可被浮游动物取食的浮游植物种类较少 B.水体溶解氧较高

C.浮游动物的捕食者数量较多 D.水体有害物质浓度较高

(4)请用箭头补充完成该河口生物群落中氮元素的流向图。

解析:本题主要考查的是生态系统的结构和功能。

(1)磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架,所以P元素进入细胞后形成磷脂,参与细胞膜的构成。细胞通过ATP的形成和水解实现能量代谢。

(2)在同一条河流不同地点,由于无机磷浓度不同,导致不同地点浮游植物和浮游动物密度不同,这是环境对生物的选择作用。

(3)影响浮游动物数量的因素包括食物、含氧量和水体中有害物质等,在浮游植物增多的情况下,浮游动物却减少,主要是含氧量不足 ,所以不可能是溶解氧较高。

(4)氮元素主要以含氮有机物的形式在生物之间传递。动植物遗体最终被分解者分解。 答案:(1)磷脂 ADP+Pi+能量

ATP (2)自然选择 (3)B (4)

6.(2011年天津理综卷)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量=光合作用合成量-呼吸作用消耗量)的变化图,G0为不放牧,G1~G3为放牧强度逐渐增强。

据图回答:

(1)5~10月份的最适放牧强度是 (从G0~G3中选填), 月份可被初级消费者利用的总能量最多。

(2)与放牧草地相比,8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有 (多选)。 A.过多枝叶对下层植物有遮光作用

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B.植株衰老组织较多

C.缺少动物粪尿的施肥作用 D.草地生态系统的物质循环加快

(3)据图1分析,为使牧草净光合产量维持在最高水平,4~10月份需要采取的放牧措施是

。

(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的 来表示。

3232

(5)在牧草上喷洒P标记的磷肥,检测P在初级和次级消费者中的放射强度,结果见图2,其中A消费者处于第 营养级。

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(6)在生态系统的生物成分中,生产者体内的P除被消费者利用外,还有部分进入 。 解析:本题主要考查了生态系统的物质循环和能量流动及其相关应用。

(1)5~10月份,在四种不同的放牧强度下,G2时的净光合产量最大。在6月份净光合产量最大,所以可被初级消费者利用的总能量最多。

(2)8月份不放牧时,植物长得比较茂盛,过多枝叶对下层植物遮光,光合作用量不再增加;有的植物组织衰老,光合作用也会减弱,还有不放牧缺少动物的粪尿,营养物质减少不利于光合作用,但呼吸作用消耗不减少,综上所述,选A、B、C。

(3)可以采取4月份不放牧,5~10月份放牧强度维持在最适水平G2,这样可以使牧草净光合产量维持在最高水平。

(4)表示光合作用强度的指标可以有很多,可以是单位时间和面积有机物生成量、CO2的消耗量、O2的生成量等。

(5)分析图2可知,A消费者中首先出现放射性,因此A消费者应为初级消费者,处于第二营养级。

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(6)生产者体内的P不可能以呼吸方式循环,所以除了被消费者利用外,还有部分进入了分解者体内。

答案:(1)G2 6 (2)ABC (3)4月份不放牧,5~10月份放牧强度保持在G2水平 (4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2的生成量) (5)二 (6)分解者

7.(2011年山东理综卷)6月5日是世界环境日,今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明,共享绿色未来”,草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如图所示。

(1)图中食物网较简单,因此,该草原生态系统的 能力较差,其 稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外,该生态系统的生物组成成分还应有 才能保证其物质循环的正常进行。

(2)如果图中草能提供10 000 kJ的能量,营养级间的能量传递效率为10%~20%,那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是 kJ和 kJ。若去除蛇,且狐的数量不变,则草原容纳鹰的数量会 。若外来生物入侵该区,则会导致该草原的 锐减或丧失。

(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是 和竞争。若某年兔种群的K值为1 000只,且1只兔和4只鼠消耗的草量相等,其他条件不变的情况下,次年鼠的数量增加400只,则兔种群的K值变为 只。用标志重捕法调查该区鼠的种群数量时,若部分标记个体迁出,则导致调查结果 (填“偏高”或“偏低”)。

(4)草原干旱时,兔摄取水分减少,体内细胞外液渗透压 ,引起 渗透压感受器兴奋,增加抗利尿激素的释放,进而引起 对水的重吸收增加,减少排尿量,以保持体内水平衡。

解析:本题考查生态系统相关知识。

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(1)生态系统自我调节能力直接影响到其抵抗力稳定性,与生态系统的营养结构复杂程度有关。生物成分中除图中已有的生产者、消费者之外,还应有分解者才能实现物质正常循环。 (2)食物网中鹰既可作为第三营养级又可作为第四营养级。当计算鹰获得的最少能量时,应选择最长的食物链,最低的能量传递效率即:10 000×10%×10%×10%=10(kJ)。当计算鹰获得的最多能量时,应选择鹰所在最短食物链,按最高能量传递效率计算即:10 000×20%×20%=400(kJ)。去掉蛇后,狐的数量不变,鹰所在营养级降低,鹰可利用的能量将增加,数量会增加。若外来生物入侵,则会使草原原物种生存受到威胁甚至灭绝,从而使草原的生物多样性锐减或丧失。

(3)与兔的数量变化相关种间因素有捕食和竞争。在其他条件不变时,鼠的数量增加400只,那么兔得到能量将减少,按1只兔和4只鼠消耗相等能量计算,兔应减少100只,成为900只。用标志重捕法调查鼠种群数量时,部分标记个体迁出,将直接导致重捕个体中被标志数减小,从而使计算出的种群数量值变大。

(4)兔摄取水分减少,细胞外液渗透压升高,下丘脑感受器兴奋,抗利尿激素增加,作用于肾小管、集合管,使其对水重吸收量增加,从而保持体内水平衡。 答案:(1)自我调节(负反馈调节) 抵抗力 分解者 (2)10 400 增加 生物多样性(或物种多样性) (3)捕食 900 偏高

(4)升高 下丘脑 肾小管、集合管

(2011年全国新课标,理科综合31,12分)某岛屿栖息着狐和野兔,生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐,狐也捕食羊羔。第5年,岛上狐濒临灭绝,但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年,野兔种群爆发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫,其数量骤减。回答问题: (1)人与狐的种间关系是 ,兔瘟热病毒与野兔的种间关系是 。 (2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。

(3)人登岛后的第5年,与登岛前相比,野兔种内竞争强度 (增加、减小、不变)。 (4)一般情况下,被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而 (增强、减弱、不变)。

解析:(1)人吃兔,狐也吃兔,人同时也捕食狐,所以人和狐的种间关系是竞争和捕食关系。病毒与宿主是寄生的关系,故兔瘟热病毒与野兔的种间关系是寄生。 答案:(1)竞争和捕食(2分) 寄生(2分) 【赋分细则】

(1)第1空:竞争与捕食 (顺序可颠倒,2分),答对其一(1分),多答不得分,答捕与被捕不得分。 (1)第2空:唯一答案,错别字不给分,多答不得分。

解析:(2)该食物网中的食物链有牧草→野兔→人、牧草→羊→人、牧草→羊→狐→人、牧草→野兔→狐→人。 答案:(2)

(5分)

【赋分细则】

①食物网中缺少任一物种、不是食物网形式、无箭头、箭头方向全部错误,此问不给分。 ②食物网形式与标准答案不同,但物种与食物链全对得5分。

③在食物网的前提下,食物链对一条给1分(共4条食物链,食物链中箭头必须为正确单向箭头),食物链全对得5分。具体计分要求如下:

a.

(1分)

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b.(1分)

c.(1分)

d.(1分)

e.(1分)

解析:(3)人登岛以后,狐狸濒临灭亡,野兔数量大大增加,导致食物空间等竞争加剧,则竞争强度增加。

答案:(3)增加(1分) 【赋分细则】

答案中体现“增”则计1分,其余情况不得分。

解析:(4)捕食者种群密度增加,导致野兔数量呈下降趋势,流行病传染程度减弱。 答案:(4)减弱(2分) 【赋分细则】

答案中体现“减”则计2分,其余情况不得分。

通过高考阅卷统计分析,造成失分的原因如下:

1. 生物学专业术语掌握不准确,写错字、别字。如本题(1)第1空“捕食”写成“哺食”不得分。

2. 识图、绘图能力较弱,格式不规范,不能获取图表中的有效信息来回答问题。如本题(2)画图不规范,没有表示出不同营养级的层次和箭头使用不规范。

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