山衛(wèi)杰

生態(tài)系統(tǒng)中各種成分、結(jié)構(gòu)、功能以及穩(wěn)定性是歷年高考的重點(diǎn)，在生態(tài)系統(tǒng)信息流的基礎(chǔ)上，通過生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動以及穩(wěn)定性，極易考查學(xué)生的生態(tài)觀，尤其是應(yīng)用生態(tài)學(xué)知識分析解決現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際問題及熱點(diǎn)問題的能力。下面就2009年全國各地高考中對生態(tài)系統(tǒng)不同知識點(diǎn)的考查逐一剖析。

1生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1生態(tài)系統(tǒng)的成分包括非生物的物質(zhì)和能量、消費(fèi)者、生產(chǎn)者、分解者

[例1](廣東省基礎(chǔ)第51題)圖1為某一生態(tài)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級．E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是()

AⅠ是初級消費(fèi)者

BⅣ為分解者

CE1代表太陽能，E2為熱能

D．能量可在食物鏈中循環(huán)

答案：C。

解析：本題考查生態(tài)系統(tǒng)的成分、結(jié)構(gòu)及功能。由能量金字塔可知食物鏈為：Ⅰ(生產(chǎn)者)→Ⅱ(初級消費(fèi)者)→Ⅲ(次級消費(fèi)者)→Ⅳ(三級消費(fèi)者)。分解者不是食物鏈的成分，食物鏈中能量流動特點(diǎn)：單向流動、逐級遞減，不能循環(huán)利用。E1為生產(chǎn)者固定的太陽能，E2為生物通過呼吸作用散失的熱能。

[例2](重慶市第5題)圖2是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖，h、i、j、k表示不同用途的有機(jī)物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列敘述正確的是()

A進(jìn)入該生態(tài)系統(tǒng)的量與各h產(chǎn)生的總量相等

B生產(chǎn)者i的量大于被初級消費(fèi)者同化有機(jī)物的量

C流向分解者的k可被生產(chǎn)者直接吸收利用

D流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用

答案：B。

解析：在生態(tài)系統(tǒng)中流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是生產(chǎn)者所固定的太陽能，進(jìn)人生態(tài)系統(tǒng)的CO2量就是生產(chǎn)者固定的CO2量，圖中h代表生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者不同成分呼吸作用的消耗量，由于不同營養(yǎng)級均有未利用的部分，各h產(chǎn)生的CO2的總量遠(yuǎn)小于進(jìn)入該系統(tǒng)的CO2量，故A錯誤；能量流動是逐級遞減的，所以初級消費(fèi)者同化有機(jī)物的量小于生產(chǎn)者，故B正確；而c中流向分解者k需分解后物質(zhì)可被生產(chǎn)者利用，故物質(zhì)可循環(huán)，但能量不能循環(huán)，故C、D均錯誤。

1.2營養(yǎng)結(jié)構(gòu)：食物鏈和食物網(wǎng)

[例3](廣東省第14題)圖3為南極某海域的食物鏈。據(jù)圖判斷正確的是()

A此食物網(wǎng)共有6條食物鏈

B硅藻既是生產(chǎn)者，又是分解者

C磷蝦在不同食物鏈上都屬于同一營養(yǎng)級

D嚴(yán)禁過度捕殺藍(lán)鯨由于其對該食物網(wǎng)影響最大

答案：C。

解析：此食物網(wǎng)共有8條食物鏈，硅藻是植物，屬于生產(chǎn)者，不是分解者，生產(chǎn)者遭到破壞對食物網(wǎng)的影響最大。而磷蝦在每一條食物鏈中都是第二營養(yǎng)級，所以C項(xiàng)對。

[例4](全國I卷第34題)(1)某種植玉米的農(nóng)場，其收獲的玉米子粒既作為雞的飼料，也作為人的糧食，玉米的秸稈則加工成飼料喂牛，生產(chǎn)的牛和雞供人食用，人、牛、雞的糞便經(jīng)過沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。據(jù)此回答(不考慮空間因素)：

(1)請繪制由雞、牛、玉米和人組成的食物網(wǎng)。

答案

解析：由題干可知玉米分別被雞、牛、人捕食，雞、牛又被人捕食，從而可以繪制出由雞、牛、玉米和人組成的食物鏈(網(wǎng))如答案圖。

2生態(tài)系統(tǒng)的功能

2.1物質(zhì)循環(huán)包括：C循環(huán)、N循環(huán)、S循環(huán)

[例5](北京市第30題)為研究森林群落在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用，美國一研究小組在某無人居住的落葉林區(qū)進(jìn)行了3年實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)區(qū)是兩個毗鄰的山谷(編號1、2)，兩個山谷各有一條小溪。1965年冬，研究人員將2號山谷中的樹木全部砍倒留在原地。通過連續(xù)測定兩條小溪下游的出水量和硝酸鹽含量，發(fā)現(xiàn)2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40％。兩條小溪中的硝酸鹽含量變化圖4所示。

請回答問題：

(1)t大氣中的N₂進(jìn)入該森林群落的兩種途徑有_______。在森林群落中，能從環(huán)境中直接吸收含氮無機(jī)物的兩大類生物是_______。

(2)氮元素以N₂、NO₃和______的形式被生物吸收，進(jìn)入細(xì)胞后主要用于合成_______兩類生物大分子。

(3)圖4中顯示，1號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化，其原因是不同季節(jié)生物________。

(4)1966年5月后，2號山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，主要的兩個原因是_______。

(5)硝酸鹽含量過高的水不宜飲用。在人體消化道中，硝酸鹽可轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽。NO₂能使DNA中C-G堿基對中的“c”脫氨成為“u”。上述發(fā)生突變的堿基對經(jīng)兩次復(fù)制后，在該位點(diǎn)上產(chǎn)生的堿基對新類型是_______、_________。

(6)氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是_________。

(7)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明森林群落中植被的兩個主要作用是______。

答案：(1)生物固氮、閃電固氮植物和微生物

(2)NH₄蛋白質(zhì)、核酸

(3)對硝酸鹽的利用量不同

(4)①喪失了植物對硝酸鹽的吸收；②動植物遺體分解后。產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪

(5)T—A U—A

(6)通過細(xì)菌的作用將硝酸鹽最終變?yōu)镹₂返回大氣、雨水的沖刷

(7)涵養(yǎng)水源、同化無機(jī)環(huán)境中的氮元素

解析：(1)大氣中N₂進(jìn)入生物群落的主要途徑是生物固氮，另外還有閃電固氮。能夠固氮的生物有植物(如：大豆)和微生物(如：圓褐固氮菌和根瘤菌)。

(2)氮元素以N₂、NO₃和NH₄的形式被生物吸收，并參與生物體內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸這兩類生物大分子的合成。生物體內(nèi)的生物大分子有蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類，而N元素是核酸和蛋白質(zhì)的重要組成元素。

(3)據(jù)圖4分析可知，1號山谷溪水中的硝酸鹽含量出現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化，可能是不同季節(jié)生物對硝酸鹽的利用量不同。

(4)1966年5月后，2號山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高。從來源和去路上分析：一個是因?yàn)橄跛猁}的去路減少，二是因?yàn)橄跛猁}的來路增加。根據(jù)題意，1965年冬，2號山谷中的樹木全部被砍倒留在原地，喪失了植物對硝酸鹽的吸收；動植物遺體分解后，產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入小溪，導(dǎo)致小溪中硝酸鹽的含量急劇升高。

(6)通過細(xì)菌的作用將硝酸鹽最終變?yōu)镹：返回大氣或雨水的沖刷，可以將N元素從森林群落中輸出。

。

(7)植物被砍倒，小溪中的硝酸鹽含量增加說明

植物可以同化無機(jī)環(huán)境中的N元素；將2號山谷中的樹木全部砍倒，發(fā)現(xiàn)2號山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40％，說明植被還有涵養(yǎng)水源的作用。

[例6](廣東省第32題)為加強(qiáng)水體治理，珠江流域某城市構(gòu)建了較大面積的人工濕地。

(1)當(dāng)污染物隨水流進(jìn)入該濕地時(shí)，濕地水體中碳元素的遷移和轉(zhuǎn)化途徑如圖5。請用箭頭和文字補(bǔ)充虛線框中的碳轉(zhuǎn)化途徑。

(2)一段時(shí)間后，濕地中出現(xiàn)了輪蟲等浮游動物，可控制綠藻等浮游植物的增殖；管理員還放養(yǎng)了一些魚和鴨，為城市增添自然氣息。請寫出可能存在食物鏈(兩條)。

(3)如果含有重金屬的工業(yè)廢水進(jìn)入該系統(tǒng)，請根據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理，指出可能產(chǎn)生哪些負(fù)面影響。

答案：(1)

(2)綠藻—輪蟲—魚黑藻—魚—鴨

(3)重金屬進(jìn)入食物鏈，危害人體健康。重金屬無法降解。易發(fā)生二次污染。

解析：本題考查了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)知識，由圖5可知，可溶性有機(jī)碳可作為好氧細(xì)菌碳源，被好氧細(xì)菌分解利用，好氧細(xì)菌呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳等作為黑藻、綠藻等植物光合作用的原料，同時(shí)又是其呼吸作用的產(chǎn)物，這樣，在細(xì)菌、植物，無機(jī)環(huán)境之間形成了穩(wěn)定的物質(zhì)循環(huán)。根據(jù)第2小題的題干，梳理出2條食物鏈，重金屬鹽在食物鏈中有富集現(xiàn)象，對高營養(yǎng)級的人危害很大，而且難于降解，易發(fā)生二次污染。

2.2能量流動：單向流動，逐級遞減

[例7](江蘇省第17題)下列4種現(xiàn)象中，不適宜用生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律進(jìn)行合理分析的是()

A虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種

B藍(lán)藻易在富營養(yǎng)化水體中爆發(fā)

C飼養(yǎng)牛、羊等動物，成本低、產(chǎn)量高

D巨大的藍(lán)鯨以微小的浮游動物為食

答案：B。

解析：本題考查的是生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。能量流動的特點(diǎn)：單向流動、逐級遞減，營養(yǎng)級越高，能量越少，A中虎等大型肉食動物處于最高的營養(yǎng)級，能量較少，而每個個體的能量較大，其數(shù)量有限，易成為瀕危物種；C中牛、羊均為第二營養(yǎng)級，飼養(yǎng)時(shí)以生產(chǎn)者為食，成本低、產(chǎn)量高；D中藍(lán)鯨以浮游動物為食，能量便由浮游動物流向了藍(lán)鯨，符合能量流動的規(guī)律。藍(lán)藻的爆發(fā)是由于水體污染造成水體中含有大量的N、P等元素，給藍(lán)藻提供營養(yǎng)物質(zhì)，利于藍(lán)藻的生長，因此沒有體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動規(guī)律。故答案應(yīng)選B。

[例8](全國I卷第34題)某種植玉米的農(nóng)場，其收獲的玉米子粒既作為雞的飼料，也作為人的糧食，玉米的秸稈則加工成飼料喂牛，生產(chǎn)的牛和雞供人食用，人、牛、雞的糞便經(jīng)過沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。據(jù)此回答(不考慮空間因素)：

(3)流經(jīng)該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的總能量來自____所固定的______，無機(jī)環(huán)境中的碳以_____形式進(jìn)入該人工群落。

(4)假設(shè)該農(nóng)場將生產(chǎn)玉米的1/3作為飼料養(yǎng)雞，2/3供人食用，生產(chǎn)出的雞供人食用?，F(xiàn)調(diào)整為2/3的玉米養(yǎng)雞，1/3供人食用，生產(chǎn)出的雞仍供人食用。理論上，該農(nóng)場供養(yǎng)的人數(shù)將_________(增多、不變、減少)，理由是__________。

答案：(3)玉米太陽能CO₂

(4)減少改變用途的1/3玉米被食用后，在雞這一環(huán)節(jié)散失了一部分能量，導(dǎo)致人獲得的能量減少

解析：(3)該農(nóng)場生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者為玉米。因而流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量即為全部玉米固定太陽能的總量。在無機(jī)環(huán)境以CO₂、碳酸鹽存在的碳只能以CO₂的形式進(jìn)入該人工群落。

(4)玉米一人，人是第二營養(yǎng)級，能量損耗少；玉米一雞一人，人是第三營養(yǎng)級，能量損耗大。故當(dāng)更多的玉米直接被人使用時(shí)，理論上，供養(yǎng)的人數(shù)應(yīng)該多。

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞：包括物理信息傳遞，化學(xué)信息傳遞和生物信息傳遞，是生命活動的正常進(jìn)行離不開的。

[例9](廣東省第16題)下列不屬于生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞的是()

A心猿意馬B飛蛾撲火

C花香引蝶D老馬識途

答案：A。

解析：生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞方式包括物理信息、化學(xué)信息、營養(yǎng)信息和行為信息，飛蛾撲火是飛蛾對光的反應(yīng)，屬于物理信息；花香引蝶、老馬識途都是通過氣味，屬于化學(xué)信息。

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：生物種類越多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)，但恢復(fù)力穩(wěn)定性較差。

[例10](天津市第5題)圖6表示氣候變化對甲、乙生態(tài)系統(tǒng)中種群類型數(shù)量的影響。

據(jù)圖分析，下列敘述正確的是()

①甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)

②甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營養(yǎng)關(guān)系一定較乙復(fù)雜

③乙生態(tài)系統(tǒng)在s點(diǎn)后一定有新的物種產(chǎn)生

④乙生態(tài)系統(tǒng)在s點(diǎn)后一定經(jīng)歷次生演替過程

A①③B①④

C②③D②④

答案：B。

解析：從圖6可以看出，甲生態(tài)系統(tǒng)種群類型數(shù)量較乙生態(tài)系統(tǒng)多，一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)，因此甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性一定較乙生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)。群落是同一時(shí)間內(nèi)在一定區(qū)域中各種生物種群的集合，這樣甲生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的營養(yǎng)關(guān)系不一定較乙復(fù)雜；新的物種產(chǎn)生必須經(jīng)過生殖隔離，乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)后不一定有新的物種產(chǎn)生；乙生態(tài)系統(tǒng)在S點(diǎn)時(shí)種群類型數(shù)量降到最低，而s點(diǎn)后種群類型數(shù)量又逐漸增加，可見S點(diǎn)后一定經(jīng)歷過一個次生演替的過程。所以①④正確，選B。

[例11](福建省第2題)下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的敘述，不正確的是()

A生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，這是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)

B生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，可以提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

C生物多樣性對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要作用，體現(xiàn)了其間接價(jià)值

D生態(tài)系統(tǒng)中的組成成分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性就越強(qiáng)

答案：D。

解析：生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力叫生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)；生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)，能提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性；生物多樣性間接價(jià)值是對生態(tài)系統(tǒng)起到重要的調(diào)節(jié)功能；生態(tài)系統(tǒng)中的組成成分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越強(qiáng)。所以D不正確。