河北 姜彥辰

一道題串聯(lián)種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)

河北 姜彥辰

種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)是歷年高考的必考考點(diǎn)，考試大綱要求掌握種群的特征和數(shù)量變化，群落的結(jié)構(gòu)特征和演替，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)、信息傳遞及穩(wěn)定性等內(nèi)容?，F(xiàn)將這部分知識(shí)以一道題為載體進(jìn)行整合，并聯(lián)系必修1光合作用和呼吸作用的內(nèi)容，以期幫助學(xué)生更加透徹地理解和記憶知識(shí)點(diǎn)。

【例】（2016·石家莊市二?！じ木帲?/p>

?；~塘分布在我國(guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程；下圖表示有機(jī)物從桑樹傳到蠶的能量流動(dòng)情況，試分析?；~塘的物質(zhì)和能量流動(dòng)途徑，回答下列問(wèn)題。

圖1 ?；~塘生態(tài)系統(tǒng)

圖2 鯽魚年齡階段分布

（1）調(diào)查魚塘中鯽魚的種群密度，可以采用________法；魚塘240 m3，若第一次捕鯽魚120尾，全部標(biāo)記后放回魚塘中，一周后第二次捕到鯽魚150尾，其中帶有標(biāo)記的有30尾，估算魚塘中鯽魚種群密度為________尾/m3。如果捕撈過(guò)程中有個(gè)別帶有標(biāo)記的魚逃脫，則估算的結(jié)果將_______（填“偏大”或“偏小”）。如圖2表示魚塘中鯽魚各年齡階段的比例，則未來(lái)一段時(shí)間該魚塘中鯽魚的數(shù)量將_______。

（2）倘若第一年魚塘中有鯽魚120尾，第二年鯽魚數(shù)量增加至180尾，以后連續(xù)三年都以此速率增加，則第四年魚塘中有_______尾鯽魚。魚塘中的鯽魚數(shù)量在第15年后達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)魚塘中鯽魚的數(shù)量稱為________，種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線總體呈________型，限制鯽魚數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)的因素主要有________（至少2項(xiàng)）。

（3）蠶與桑樹的種間關(guān)系為________，蠶的體內(nèi)纖維素分解菌與蠶的種間關(guān)系為_______。若該?；~塘無(wú)人經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致荒廢，多年后形成小型林場(chǎng)，雜草叢生，在此過(guò)程中物種豐富度________，演替類型屬于________。影響林場(chǎng)群落中植物和動(dòng)物垂直結(jié)構(gòu)的主要因素分別是_______和______________________，影響其水平結(jié)構(gòu)的因素有______________（至少2項(xiàng)）。

（4）圖1中魚塘和陽(yáng)光屬于生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的_______________________，而沒(méi)有畫出的組成成分是________。該生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)簡(jiǎn)單，與森林生態(tài)系統(tǒng)相比，它的自我調(diào)節(jié)能力________，其________穩(wěn)定性也相應(yīng)較低。生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是 。

圖3

結(jié)合圖3回答問(wèn)題：

（5）大氣中的碳元素進(jìn)入圖1中的生物群落主要通過(guò)_______（生理過(guò)程），此過(guò)程中O2的釋放發(fā)生在________（填字母），發(fā)生的相關(guān)反應(yīng)式是____________________，CO2的吸收發(fā)生在_______（填字母），合成_______，作為植物體內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)存在于植物細(xì)胞中。

（6）碳元素從桑樹進(jìn)入大氣中通過(guò)________（生理過(guò)程），在此過(guò)程中H2O的消耗發(fā)生在_______，H2O的生成發(fā)生在_______（填字母），CO2的生成發(fā)生在_______（填字母）。此外，碳元素還可以通過(guò)________的呼吸作用、分解者的________作用以及________等化學(xué)燃料的燃燒釋放到大氣中。

（7）將蠶沙（糞便）投入魚塘供給魚食用，蠶沙中所含的能量屬于第________營(yíng)養(yǎng)級(jí)所含的能量。根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，蠶同化的總能量為_______kJ，如果桑樹固定的太陽(yáng)能為2 000 kJ，則圖1中生態(tài)系統(tǒng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的傳遞效率為________。表中①部分的能量用于蠶的___________________，儲(chǔ)存在蠶的有機(jī)物中。

（8）生態(tài)系統(tǒng)的功能包括________、________和信息傳遞，能量傳遞的特點(diǎn)是________、________，信息能夠________，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

【解析】（1）本小題考查種群的特征。種群密度是種群最基本的特征，常用的調(diào)查方法有樣方法、標(biāo)志重捕法等?；顒?dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物（魚、猴子、鳥等）一般采用標(biāo)志重捕法。標(biāo)志重捕法是在被調(diào)查種群的活動(dòng)范圍內(nèi)，捕獲一部分個(gè)體，做上標(biāo)記后再放回原來(lái)的環(huán)境，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕到的動(dòng)物中標(biāo)記個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例，來(lái)估算種群密度。設(shè)魚塘中有鯽魚M尾，則M/120=150/30，M=600尾。種群密度=600尾/240 m3= 2.5尾/m3。如果捕撈過(guò)程中有帶標(biāo)志的魚逃脫，則導(dǎo)致第二次捕捉的帶標(biāo)記的個(gè)體數(shù)偏小，最終導(dǎo)致估算值偏大。從圖2中可得出鯽魚種群的年齡組成屬于增長(zhǎng)型，所以未來(lái)一段時(shí)間鯽魚數(shù)量將增加。

（2）本小題考查種群的數(shù)量變化。在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍，t年后種群數(shù)量為Nt=N0λt。題中λ=180/120=1.5，第一年到第四年經(jīng)歷3年，因此t=3，所以第四年魚塘中鯽魚數(shù)量為N3=120×1.53=405。種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線是“S”型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。限制鯽魚數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)的因素主要是食物、空間條件和氣候，因?yàn)樯；~塘屬于人工生態(tài)系統(tǒng)，因此不考慮天敵的因素。

（3）本小題考查群落中種間關(guān)系、物種豐富度、群落演替和空間結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)。蠶以桑樹葉為食，屬于捕食關(guān)系；纖維素分解菌寄生在蠶的體內(nèi)，幫助蠶消化植物纖維，蠶為分解菌提供能量維持生命，因此兩者關(guān)系屬于互利共生。群落中物種數(shù)目的多少稱為豐富度，相比?；~塘，林場(chǎng)中物種更多，因此物種豐富度會(huì)提高。雖然原來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)荒廢，但土壤條件基本保留，還保留了植物的種子或其他繁殖體，因此屬于次生演替。影響植物垂直結(jié)構(gòu)的因素主要是光照；影響動(dòng)物垂直結(jié)構(gòu)的因素主要是棲息空間和食物條件，影響林場(chǎng)群落水平結(jié)構(gòu)的因素有地形的變化、土壤濕度、鹽堿度、光照強(qiáng)度、生物自身生長(zhǎng)特點(diǎn)以及人與動(dòng)物的影響等。

（4）本小題考查生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。魚塘和陽(yáng)光屬于生態(tài)系統(tǒng)中非生物的物質(zhì)和能量，圖1中沒(méi)有體現(xiàn)的組成成分是分解者。?；~塘的食物網(wǎng)簡(jiǎn)單，自我調(diào)節(jié)能力較弱，抵抗力穩(wěn)定性也較低。負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。

（8）本小題考查生態(tài)系統(tǒng)的功能，包括物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞。能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減，信息能夠調(diào)節(jié)種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

【答案】（1）標(biāo)志重捕 2.5 偏大 增加

（2）405 環(huán)境容納量 S 食物、空間條件、氣候

（3）捕食 互利共生 提高 次生演替 對(duì)光的利用棲息空間和食物條件 地形的變化、土壤濕度、鹽堿度等

（4）非生物的物質(zhì)和能量 分解者 較弱 抵抗力負(fù)反饋調(diào)節(jié)

（6）呼吸作用 d c d 消費(fèi)者 分解 煤、石油

（7）一 200 10% 自身的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖（等生命活動(dòng)）

（8）物質(zhì)循環(huán) 能量流動(dòng) 單向流動(dòng) 逐級(jí)遞減 調(diào)節(jié)種間關(guān)系

（作者單位：河北省文合教育）