生态学相关的数学模型

生态学相关的数学

模型及模式图题型训练

一、坐标曲线类

1．图示种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长，下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是()

A．当种群数量到达e点后，种群数量增长率为0

B．种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后

C．图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量

D．若该种群在c点时数量为100，则该种群的K值为400

解析：“J”型曲线出现的前提是条件理想，“S”型曲线是在自然环境中出现的种群数量随时间的变化规律曲线，两条曲线在c点分开，说明种群增长过程中出现环境阻力是在c点。图中阴影部分表示环境阻力淘汰的个体数量。若该种群在c(K/2)点时数量为100，则该种群的K值为200。当种群数量达到e点(最大值)时，种群数量保持稳定，种群增长率为0。

答案：A

2．向某天然牧场引入良种肉牛100头，任其自然放养，自然繁殖。下图表示种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是()

A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长

B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量约为N/2

C．捕杀肉牛的最佳时期为t2时

D．在t1～t2时，该肉牛的种群数量呈下降趋势

解析：在t0～t2时间内，种群增长率不断发生着变化，其数量呈“S”型增长；t1时，种群增长率最大，应使捕杀后肉牛的增长率处于t1时；在t1～t2时，该肉牛的种群增长率仍为正值，即出生率大于死亡率，种群数量仍然在不断增加。

答案：B

3．某捕食者与其猎物种群大小随时间变化的关系如图所示。如果以捕食者数量为X轴、猎物数量为Y轴作图，则图形正确的是()

解析：由图可以看到捕食者和被捕食者（猎物）符合捕食关系的种群波动：猎物增加→捕食者增加→猎物减少→捕食者减少。只有图D所示满足这种波动。

答案：D

4．下图表示从光裸的岩地上最终演替出森林的相关曲线，其中Ⅰ和Ⅱ曲线的描述全都正确的是()

A．Ⅰ为土壤中的有机物量，Ⅱ为生态系统物种的多样性程度

B．Ⅰ为土壤中的微生物数量，Ⅱ为生态系统的结构稳定性

C．Ⅰ为生态系统恢复力稳定性，Ⅱ为群落垂直结构的层次性

D．Ⅰ为群落呼吸消耗有机物量，Ⅱ为生态系统抵抗力稳定性

解析：从光裸的岩地上最终演替出森林的过程中，土壤中有机物量是增多的，生态系统物种的多样性程度增多，土壤中的微生物数量增多，生态系统的结构稳定性增大，生态系统恢复力稳定性降低，群落垂直结构的层次性明显，群落呼吸消耗有机物量增大，生态系统抵抗力稳定性增大。由上述分析可知，正确的描述应是C项。

答案：C

5．下列曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者数量的变化情况，其中抵抗力稳定性最高的生态系统是()

解析：当受到外来干扰后生物的数量基本保持不变的生态系统的抵抗力稳定性高。

答案：C

6．(新题快递)下面是反映人与环境关系的三种模式图，请分析判断下列说法错误的是()

A．曲线图中的“环境容量”是指生态系统对人口的承载能力

B．按照人与环境关系的理想程度排列，三种模式的顺序依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

C．据图可知虽然人类可以局部地改造环境，但不能使人口数量超越环境容量

D．据图分析给我们的启示是：发展中国家经济相对落后，走先发展后治理的路子势在必行

解析：解答本题的关键是识图、获取有效的解题信息。通过对人与环境关系的三种模式图的分析，很容易发现Ⅰ曲线是最理想的，可以说达到了人与自然的和谐相处；而Ⅱ、Ⅲ曲线表示当人的数量超过“环境容量”时，环境就会对人类产生反作用，在生存斗争中，人的数量会大幅度下降；特别是Ⅲ曲线表明的情况最严重，已经造成“环境容量”

的下降。因此，要达到可持续发展，就要注重环境效益，把保护环境放在经济社会发展的优先位置上，而不是走先发展后治理的路子。

答案：D

7．下图表示某农田生态系统在实施害虫防治过程中，害虫种群密度变化情况示意图(经济阈值是指害虫种群密度影响农田经济效益的最低值)。在A、B、C、D四点进行了农药防治，在E点引入了天敌进行生物防治。下列有关叙述正确的是()

A．在A～D过程中，农药的作用使害虫产生了抗药性突变

B．一般认为农田害虫防治就是控制并完全消灭害虫

C．在F、G、H、I、J点，还必须引入天敌才能控制害虫

D．常利用生物的种间关系在E点进行生物防治

解析：考查生物进化与种群数量变化特征。基因突变是随机且普遍发生的，而农药只是对害虫的变异进行选择；当害虫处于经济阈值时，危害降低到最低，故害虫防治就应该将害虫控制在经济阈值而不是全部消灭，以免影响生物多样性；生物防治不污染环境，也不影响生物多样性，一般在害虫数量多时采用。

答案：D

8．某地区生态系统受到化学毒剂污染，该系统内植物迅速死亡。此生态系统中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ营养级生物数量及分解者数量在短期内变化趋势如图所示。其中正确的是()

解析：从题干中可知，生态系统受到化学毒剂污染，该生态系统内植物即第Ⅰ营养级迅速死亡，可导致第Ⅱ、Ⅲ营养级生物也将迅速减少，同时分解者数量却要迅速增加，而在生态系统中第Ⅰ营养级数量应是最多的，故正确的图应为A。

答案：A

二、表格类

1．科学家对某草原生态系统的能量流动进行研究，获得下表数据。下列有关叙述不正确的是()

A. 该生态系统从第Ⅱ营养级到第Ⅲ营养级的能量传递效率为11.28%

B．第Ⅰ营养级固定的有机物中的化学能总量是863.9 kJ/(m2·y－1)

C．营养级之间的信息交流是双向的

D．该生态系统遭受火灾后，发生的群落演替属于次生演替

解析：该生态系统从第Ⅱ营养级到第Ⅲ营养级的能量传递效率为15.9/141.0＝11.28%，A项正确；第Ⅰ营养级固定的有机物中的化学能总量为流入下一营养级的能量、第Ⅰ营养级呼吸消耗的能量、流入分解者的能量和未被利用的能量之和，而后两部分不能确定，总能量不应是863.9 kJ/(m2·y－1)，B项错误；生态系统各营养级之间的信息交流是双向的，生态系统遭受火灾后，发生的群落演替属于次生演替，故C、D项正确。

答案：B

2．某研究小组的同学利用样方法研究野外山坡上三个不同地点A、B、C的植物群落，他们也测量了各种土壤特征和环境因素，结果见下表。下列对所得数据分析正确的是()

A. 根据调查结果判断，物种丰富度最大的地点是山脚(地点A)

B．如果遭遇山火，原地点将发生的群落演替属于原生演替

C．落叶树在地点C不能生长的原因是土壤深度浅、土壤湿度大

D．依据数据判断松树具有耐贫瘠、耐干旱、耐低温等特点

解析：从表中看出物种丰富度最大的地点是山脚(地点A)；如果遭遇山火，原地点将发生的群落演替属于次生演替；地点C土壤深度相对较浅、土壤湿度相对较小；松树适于在地点B处生存，地点B处土壤相对肥沃、湿度相对较高，不能说明松树具有耐贫瘠、耐干旱、耐低温等特点。

答案：A

3．在某一相对稳定的湖泊生态系统中，其能量流动情况和污染物X的平均浓度如表所示。

表中甲、乙、丙、丁、戊分别表示不同的种群，已为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量，R表示生物呼吸消耗的能量(单位：103 kJ/m2·a)。已知水中X的质量浓度为0.003 mg/L。下列分析错误的是()

A. 该湖泊生态系统的组成成分除表中所示的甲、乙、丙、丁、戊、己外，还应包括非

生物的物质和能量

B．在该湖泊生态系统中，非生物界的能量可以通过表中乙的生理活动进入生物群落C．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.9/79.2×100%

D．调查表明，丙种群中污染物X的平均浓度最高，原因是污染物X在生物体内不易被分解和排出，可以通过食物链进行富集(积累)作用

解析：解题时，首先要仔细分析表格数据，然后再根据选项作答。从表中数据可以分析出，丁、戊同化作用固定量相近，应该同为第二营养级，那么传递到第三营养级的效率为15.9/(79.2＋74.7)×100%。

答案：C

三、柱状图类

1．若下图表示某生态系统一年中CO2的释放和消耗状况。有关叙述正确的是()

①生产者呼吸释放量②分解者呼吸释放量③消费者呼吸释放量④生产者光合作

用消耗量

A．流经该生态系统的总能量可用④表示

B．②的量越小，说明该生态系统施用的有机肥料越多

C．该生态系统中消费者同化量的多少可用③表示

D．该生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等

解析：④表示生产者光合作用消耗的CO2量，可表示流经该生态系统的总能量；生态系统施用的有机肥料越多，分解者呼吸越旺盛，释放的CO2量越多；生态系统中消费者同化量大于③表示的呼吸量；生态系统一年中CO2的释放量小于消耗量。

答案：A

四、金字塔类

1．下图A、B、C分别是某森林生态系统的生物数量金字塔、某草地生态系统的能量金字塔和某浮游生物群落的金字塔。下列分析不正确的是()

A．描述生态系统中各营养级之间的关系最好用B的形式

B．一个相对稳定的森林生态系统会出现生产者数量少于消费者数量的现象

C．相对稳定的生态系统需要持续接受外部的能量输入

D．图C中的生产者与初级消费者之间的能量传递效率为10%～20%

解析：在生态系统中，能量传递是逐级递减的，描述各营养级之间的关系最好用能量金字塔；一个相对稳定的森林生态系统中，生产者往往体积很大，固定的能量多，能为较多消费者提供食物，因此少数的生产者可以支持较多的消费者，会出现生产者数量少于消费者数量的现象，即倒金字塔现象；在生态系统中，能量流动是单向流动的，所以生态系统需要持续接受外部的能量输入；从图C看出，生产者与初级消费者之间的能量传递效率远远低于10%。

答案：D

五、模式图类

1．下图是生态系统能量流动的图解，有关叙述正确的是()

A．流入该生态系统的总能量等于A、B、C、D的能量之和

B．信息传递仅发生在A、B、C、D之间

C．此图不能完整地表示出该生态系统的结构

D．B营养级中的生物个体数目一定比A营养级中的少

解析：流入该生态系统的总能量等于A；信息传递不仅发生在A、B、C、D之间，还能与无机环境之间发生；此图仅表示了生物部分，生态系统的结构还包括无机环境；B营养级中的生物个体数目不一定比A营养级中的少，如大树与蚜虫。

答案：C

2．下图是某草原生态系统中部分食物网简图，下列说法正确的是()

①图中所有生物构成一个生物群落②该食物网共有4条食物链③蛇处于多个不同

的营养级④青蛙和蜘蛛的关系不只是捕食⑤该生态系统中青蛙和蜘蛛可利用的总能量大于蝗虫可利用的总能量

A．①③④B．②③④

C．①③⑤D．②④⑤

解析：由图可知，图中没有分解者，图示所有生物不能构成一个生物群落；该食物网共有4条食物链；蛇处于第四和第五两个营养级；青蛙和蜘蛛的关系有捕食和竞争；青蛙和蜘蛛可利用的总能量小于蝗虫可利用的总能量。

答案：B

3．下图为碳循环的主要途径，下列有关叙述错误的是()

A. 图中B能实现光能→电能→化学能的转化

B. 由B→C→D能量传递效率是变化的

C．B、E是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节

D．B、C、D被E食用而处于第二、三、四营养级

解析：由图看出A为无机环境、B为生产者、C为初级消费者、D为次级消费者、E为分解者，所以B能实现光能→电能→化学能的转化，由B→C→D能量传递效率是变化的，B、E是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节，而B、C、D分别为第一、二、三营养级。

答案：D

4．下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，用作物养猪、养鸭，用秸杆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田。下列说法错误的是()

A．该生态系统的能量最终来源是太阳光能

B．调查该生态系统中鼠的种群密度常用的方法是标志重捕法

C．在生态系统中，基本组成元素能在生物群落和无机环境中不断循环，因而不需往农田中不断施加任何化肥

D．该生态系统抵抗力稳定性较差

解析：所有生态系统能量的最终来源都是太阳光能；由于鼠运动能力较强，故应用标志重捕法；该生态系统营养结构较为简单，抵抗力稳定性较差。

答案：C

5．(改编题)某生态系统有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间确定这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物总量的相对比值如右图所示。在一段时间内，如果种群乙的有机物总量的相对比值增大，则引起的变化应是下图的()

解析：先根据图示确定四种生物之间的营养关系：丙→甲→乙→丁，乙增加会引起丁增加、甲减少，丙会因甲的减少而增加。关键是要明确推理至此为止，不能继续无休止地推理下去。而答题时，要紧扣种群乙的增加来考虑答题。

答案：D

六、概念图类

1．下列是关于生态系统成分的概念图(部分)，①～⑦表示有关连线的序号，箭头⑦的意义是“C是生态系统的主要成分”。

请据图分析回答下列问题：

(1)图中A代表的是________，B代表的是________，图中C代表的是________，写出

连线⑥上的联系词________。

(2)若①～④表示碳循环的有关连线，则表示B通过________作用提供原料给C。若①～

④表示能量流动的有关连线，则其中不应该画出的箭头联系是

________________________________________________________________________。

(3)生态系统的各种成分，通过________紧密联系成一个统一的整体。依据此原理，可以

合理巧接食物链，实现农业生态系统内________，以提高农产品的产量并减少环境污染。

解析：(1)从图解中看出，A为非生物物质和能量中的能量，B、C均为生物群落的组成部分，B为分解者、C为生产者，生产者利用有机物中的化学能为能量的固定。(2)若①～

④表示碳循环的有关连线，B即分解者要通过分解作用为C即生产者提供原料；若①～

④表示能量流动的有关连线，能量流动是单向的，不应出现的为④。(3)生态系统的各种

成分，通过能量流动、物质循环和信息传递紧密联系成一个统一的整体，依据此原理，可以合理巧接食物链，实现农业生态系统内能量和物质的多级利用，以提高农产品的产量并减少环境染污。

答案：(1)能量分解者生产者固定(2)分解④(3)能量流动、物质循环和信息传递能量和物质的多级利用

七、综合类

1．(2010·淄博一模)如图甲是依据我国3次人口普查数据绘制的人口年龄组成图。图乙是某种群数量增长曲线图，请回答下列问题：

(1) 分析图甲可知：1953年我国人口属于________型，可看出计划生育政策初见成效是

哪一年？________年。

(2)人口也可以当作一个种群来看待。但某校一个班的学生不能当作一个种群，请根据种

群的概念，分析其原因_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)分析图乙，某种群数量增长曲线为a～c的条件是________，当种群数量达到e点后，

增长率为________。

(4)防治蝗灾应在害虫数量达到______(填图乙中的字母)点之前进行，而渔业捕捞后需控

制剩余量在______(填图乙中的字母)点。

答案：(1)增长1982(2)学校一个班不是一个自然地域；一个班学生不包括种群要求的各个年龄段(3)食物充足，天敌较少(或没有)等(或理想环境、无环境阻力)0

(4)b c

2．如图为生态系统模式图，其中A、B、C、D构成生物群落，①②③④⑤⑥代表生理过程。

据图回答下列问题：

E和D产生的氧气可以用于图解中的哪些过程？________(填数字)。

(2)请写出图解中的食物链(用字母与箭头表示)：____________________。图中食物链上

的相邻物种之间存在着“捕食与被捕食”的关系，相邻物种的某些行为与种群特征为对方提供了大量的有用信息，这说明信息传递在生态系统中的作用是

________________________________________________________________________。

(3)从生态系统结构的完整性来看，还缺少的成分是________。参与过程⑤的生物种类主

要是________，其在碳循环中的作用是_______________________________________。

(4)若上述生态系统代表农田生态系统，则在被弃耕后发生的群落演替类型属于

________。若农作物所固定的有机物中的化学能总量为a kJ，那么图中最高营养级所获得的能量为________kJ。

(5)分析图示，用箭头、文字、字母完成该生态系统的能量流动图解。

解析：图中出现了空气、生产者、消费者和分解者，还缺少阳光、水和无机盐等非生物的物质和能量。②③过程是呼吸作用，⑤过程是微生物的分解作用，其实质也是呼吸作用，氧气可以用于呼吸作用。在进行能量计算时，由于题干中对能量传递效率大小没有说明，所以要考虑最高营养级获得能量的范围。

答案:（1）②③⑤（2）A→D→C调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定(3)阳光、水和无机盐等(缺少阳光的错误)腐生细菌和真菌将有机物转化为无机物(4)次生演替(a/100～a/25)(5)如图所示