2020年高考生物专题复习：生物和环境

2020年高考生物专题复习：生物与环境

一、考点突破

1. 种群的特征（Ⅰ）

2. 种群的数量变化（Ⅱ）

3. 群落的结构特征和演替（Ⅰ）

4. 生态系统的结构（Ⅰ）

5. 生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用（Ⅱ）

6. 生态系统中的信息传递（Ⅱ）

7. 生态系统的稳定性（Ⅱ）

二、重难点提示

1. 种群密度的调查方法及“J”型曲线和“S”型曲线形成的条件及特点

2. 群落中各种生物之间的相互关系探究

3. 生态系统各成分的功能及实验验证

4. 物质循环与能量流动的过程、特点及能量流动有关计算

5. 信息传递的类型及其作用、抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系

本讲主要介绍了生态系统的结构、功能、稳定性及环境保护的有关内容。由于生态系统的结构是研究生态的重要基础，高考考查时必然以具体的某一生态系统来出题。所以生态系统中各种成分的特点，功能以及食物链（网）是历年高考的重点。人类社会中，经济发展与环境之间的矛盾是一个科学难题。随着人们环保意识逐渐加强，世界对生物多样性及环境问题日益重视，有关生态环境保护的内容也成为近年高考的热点。

专家点拨

一、本讲内容框架图

二、重点知识点拨

（一）种群数量特征之间的关系

1. 种群年龄组成图解读

（1）模式图

①图解

②析图

注：年龄组成为稳定型的种群，种群数量不一定保持稳定。因为出生率和死亡率不完全

取决于年龄组成，还与气候、食物、天敌有关，譬如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。此外，种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。

（2）曲线图

①图解

②析图

图甲幼年个体多，老年个体少，出生率＞死亡率，种群数量增加，属增长型；

图乙相反，为衰退型。

（3）统计图

①图解

下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴表示年龄，横轴表示各年龄段人口占总人口的百分比。

②析图

a. 男女比例在各个年龄段接近1∶1。

b. A国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。

c. B国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。

d. B国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生育，而且几十年后可能面临老龄化问题。

（4）柱形图

①图解

②析图

图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。

图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。

图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。

（二）“J”型和“S”型增长曲线的分析

1. 种群增长的“J”型曲线及解读

2. 种群增长的“S”型曲线及解读

※注：K值含义：即环境容纳量，是指在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。种群数量达到最大值（K值）以后保持稳定。

3. K值与K/2值在实践中的应用

4. K值变动的示意图

（1）同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动；当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围内。

（2）环境遭受破坏，K值会下降；当生物生存的环境改善，K值会上升。

（三）群落的特征

1. 种间关系的比较

※注：互利共生为种间互助，而竞争、寄生和捕食则为种间斗争。（四）生态系统的组成成分

1. 生态系统的组成

（1）两大部分组成：生物群落和无机环境。

（2）四个基本成分：生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。

四种成分的联系：①基础：非生物的物质和能量；

②桥梁：生产者、分解者；

③主导（基石）：生产者。

2. 四种成分的判断（图示及分析）

（五）生态系统的营养结构——食物链和食物网

捕食链中生态系统的成分、营养级的划分（举例如下）：

草→鼠→蛇→猫头鹰成分：生产者初级消费者次级消费者三级消费者营养级：第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级※特别注意：

（1）食物链（捕食链）由生产者和各级消费者组成，分解者不能参与食物链。

（2）食物链中的营养级是从食物链的起点（生产者）数起的，即生产者永远是第一营

养级；消费者是从第二营养级（即植食性动物）开始的。

（3）在食物网中数食物链条数，一定是从生产者开始一直到具有食物关系的最高营养

级为止，中间不能断开。

（六）生态系统的能量流动

1. 能量流动过程的相关分析

（1）能量流动图解

（2）分析

①能量流动的起点是生产者固定的太阳能，是由绿色植物把太阳能固定在体内开始的。

②流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能总量；

③能量的输入过程，是通过生产者来输入的，包括绿色植物的光合作用和通过化能合成作用的细菌将无机物转化过程中所释放的能量，转换为有机物中的化学能而流入生态系统的。

④各级消费者的能量一般来自于上一个营养级；

⑤各营养级的能量去路：

a. 生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP，被生物用于各项生命活动，另一部分以热能形式散失；

b. 一部分被下一营养级利用；

c. 一部分被分解者分解。

⑥能量最终都以热能形式散失。

2. 能量流动的特点

（1）单向流动

①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。

②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

（2）逐级递减

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量；

②各营养级的能量总有一部分不能被下一营养级利用，这一部分最终流入分解者。

（七）生态系统的物质循环

物质循环是指组成生物体的C、H、O、N等基本元素在生态系统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动。地球上最大的生态系统是生物圈，所以物质循环带有全球性，称为生物地球化学循环。

重点掌握碳循环过程，如下图所示。

（八）生态系统的信息传递

1. 种类：物理信息、化学信息、行为信息。

2. 作用：决定能量流动与物质循环的方向和状态。

3. 信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，而且具有调节生态系统稳定性的作用。

4. 信息传递在生物中的具体作用

（1）有利于生命活动的正常进行；

（2）有利于生物种群的繁衍；

（3）能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

（九）生态系统的稳定性——抵抗力稳定性和恢复力稳定性

1. 一般呈现相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，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。如图所示：

状元典例

能力提升类

例1 在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。下列有关叙述，正确的是（）

A. 盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果

B. 种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素

C. 洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的K值

D. 盲鱼作为进化研究的材料体现了生物多样性的间接使用价值

一点通：变异（基因突变）在前，（黑暗是环境）选择在后。环境决定生物进化的方向。种群密度不是生态因素而是种群的特征。水生生物的种群数量（K值）制约的主要因素是水中的溶解氧。间接使用价值是生物的生态功能，科研价值是直接使用价值。

答案：C

例2 下列有关生态系统结构的叙述，正确的是（）

A. 每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上

B. 动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级

C. 自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分

D. 细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类

一点通：由于在生态系统中每一种生物均处于食物网的某一位点，与周围的多种生物有着错综复杂的联系，可同时处于不同食物链的不同阶层，故一种生物在生态系统中可处在多个营养级，A项错；大多数动物以其他生物为食，故大多属消费者，但并非均属消费者，如屎壳郎、蚯蚓等主要进行分解粪便等作用就属于分解者。自养生物都能将无机物合成有机物，故都是生产者。营腐生生活的细菌属于分解者。但并非所有细菌都是分解者，如硝化细菌是生产者，根瘤菌是消费者。

答案：C

综合运用类

例1 下列关于下图种群数量增长曲线的叙述，正确的是（）

A. 当种群数量达到e点后种群数量不再发生变化

B. 种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后

C. 防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行

D. K值会因环境条件的变化而改变

一点通：当环境条件更加优越时，K值会增大，A错误，D正确；环境阻力是在c点之前就出现了，B错误；防治蝗灾应在b点时进行，C错误。

答案：D

例2 下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（）

A. 微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量

B. 沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者

C. 沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用

D. 多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率

一点通：本题以农业生态系统为载体，考查生态系统的结构和功能，意在考查考生的理解、应用能力。农作物的残枝落叶中含有通过光合作用储存起来的能量；微生物可以通过分

解落叶来利用这部分能量，AB正确。生态系统的物质可以循环利用，能量不能循环利用，C 错误。该生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用效率，D正确。

答案：C

思维拓展类

例1 下图是某人工生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值（单位为103kJ/ m），下列叙述正确的是（）

y?2

m

A. 该生态系统生产者固定的总能量是1.1×105kJ/y?2

B. 由生产者，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构成的捕食食物链中，能量流动是单向的、逐级递减的

C. Ⅰ为第一营养级，Ⅱ为第二营养级，两者之间的能量传递效率是5.6%

D. 在生物圈中，除了全部的微生物，一些腐生动物也属于类群Ⅳ

一点通：考查生态系统能量流动的有关知识。生态系统总能量等于生产者固定的总能量（103kJ/m2﹒y ）=23＋70＋3＋[（4＋9＋0.5）＋（2.1＋5.1＋0.05＋0.25）－（5＋2）]= 1.1×105kJ/ m2﹒y; Ⅳ是分解者，不构成食物链的成分，所以B错；Ⅰ为初级消费者，为第二营养级，所以C错；微生物有的是生产者，如硝化细菌，有的是消费者，如大肠杆菌，有的是分解者，所以D错。

答案：A

例2 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。

请据图回答：

（1）生态系统的碳循环是指碳元素在之间不断循环的过程。

（2）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。

（3）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。

（4）化石燃料除燃烧外，还可以通过途径产生CO2。

一点通：（1）生态系统的物质循环是指组成生物体的基本元素在生物群落和无机环境之间的不断循环过程。（2）X与甲为生产者，甲所示的生物类群因细胞中含有叶绿体，可进行光合作用，判断为绿色植物，所利用的能源为光能。X与甲生物类群不同，但同为自养型生物，所以X为能进行化能合成作用的生物，所表示的生物为化能自养细菌（或硝化细菌）。丙所示结构为细菌，Y和X同为分解者，但细胞结构不同，推断Y的细胞结构为真核细胞，真核细胞不同于细菌的最主要特点是有核膜包围的细胞核。（3）植物细胞中将CO2和H2O 合成有机物的细胞器为叶绿体，即c；将含碳有机物分解为CO2的场所是细胞质基质和线粒体，即a和b。（4）化石燃料为无机环境中的有机物，可以通过微生物的分解作用和化石燃料的燃烧分解成CO2。

答案：（1）生物群落与无机环境

（2）化能自养细菌（或硝化细菌）有核膜包围的细胞核

（3）c a和b （4）微生物的分解

状元笔记

一、种群数量增长的两种曲线及其在生产上的应用

（一）“J”型曲线和“S”型曲线的比较

1. 曲线比较

2. 列表比较

（二）种群数量变化规律在生产中的应用

1. 对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等，造成环境对于此种生物的K值变小，通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。

2. 在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半（K/2）时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因此，在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕获或利用后，生物种群数量不得低于K/2，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长，不影响资源的再生。

二、生态系统中组成成分的特例与错误说法

三、能量传递效率大约为10％～20％：由于各种食物链的不同，食物链内营养级数目的不同，以及食物链与食物链之间的交织等因素而有差异。

（1）在能量流动的相关问题中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10％，最高效率是20％。

（2）在已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最低”效率传递；若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。

（3）已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最高”，效率传递；若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。

四、食物链的特点

（1）每条食物链的起点总是生产者，最高点是不被其他动物所捕食的动物，即最高营养级，中间的任何停顿都不能算完整的食物链。

（2）同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。

（3）食物链一般不超过5个营养级，因为能量流动是逐级递减的。

（4）食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。

（5）食物链中不能出现寄生、腐生生物和阳光等非生物因素，即只包含生产者（第一营养级）和消费者（第二营养级及之后各营养级生物）。如阳光→草→兔→细菌不是食物链。

高频疑点

1. 甲图表示某生态系统中一种植食性昆虫单位面积内种群数量的周期性变动与一种病毒感染率之间的相互关系；乙图表示该生态系统中能量流经该种群的情况。下列分析错误的是（）

A. 从生态系统营养结构分析，该昆虫属于消费者

B. 甲图曲线表明昆虫与该病毒之间的关系是寄生

C. 乙图中通过①储存的能量，一部分可流向下一个营养级，一部分可被分解者利用

D. 据该研究成果，在家蚕养殖上应注意合理控制家蚕种群的养殖密度

答案：A

解析：从图中看不出昆虫属于初级消费者，只能看出昆虫与病毒之间的寄生关系。

2. 如图为一食物网。若要使丙体重增加x，其食用的动物性食物所占比例为a，至少需要的生产者量为y，那么x与y的关系可表示为（）

A. y＝90ax＋10x

B. y＝25ax＋5x

C. y＝20ax＋5x

D. y＝10ax＋10x

答案：C

解析：本题考查与生态系统能量流动有关的计算问题。从题干的“至少”和各种食物所占比例入手，用数学方法解答该题。由题意“至少”可知，应该按最大传递效率为20%计算，a表示动物性食物所占比例，（1-a）表示丙直接获得植物性食物（甲）所占比例。则有（1-a）x÷20%+ax÷20%÷20%= y，即y＝20ax＋5x。

3. 下图表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析。其中分析不正确的是（注：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量）（）

A. b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量

B. c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量

C. b和d之一，可代表生产者传递给分解者的能量

D. 初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的

答案：D

解析：考查生态系统中食物链上各营养级能量流动等有关知识。图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量。则c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量。b和d（b1和d1、b2和d2）可代表粪便、残枝败叶、动植物遗体等传递给分解者的能量。因此b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量。A项正确。c1代表初级消费者流入次级消费者的能量，即被次级消费者所同化的量。B项正确；C项也正确；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应在b或d中，所以D 项不正确。