内容正文:
高中生物选择性必修二知识点
1、 种群
1、种群的数量特征包括种群密度、年龄组成(类型:增长型、稳定型和衰退型;年龄:幼年、成年、老年)、性别比例、出生率与死亡率及迁入率与迁出率,种群密度是种群最基本的数量特征。
2、“J”型增长曲线的形成条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。其特点是种群的数量每年以一定的倍数(λ倍,λ>1)增长(数学模型:Nt=N0•λt)。
3、“S”型增长曲线成因:资源和空间条件有限,随种群密度增大,种内斗争加剧,天敌数量增多,从而使出生率降低、死亡率升高,直至平衡。
4、在自然界中,气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量,故大多数种群数量总处于波动中。
2、 群落
1、群落的结构包括:物种组成、种间关系、空间结构、季节性、生态位。
2、群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。一般我国越靠近热带地区,单位面积内木本植物的物种越丰富。
3、群落的空间结构:在垂直方向上,大多数群落都具有明显的分层现象,植物的分层现象主要与光照有关;动物的分层现象则与栖息条件和食物有关。
4、随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程称为群落演替,包括初生演替(无生物)和次生演替(有生物或种子或其它繁殖体)。
5、人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
三、生态系统的结构和功能
1、生态系统:在一定空间内,由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。
类型:可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。
2、 生态系统的结构包括:生态系统的组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)、营养结构(食物链和食物网)。
注意:①生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌等是原核生物),植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活,属于消费者);②消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等),动物不一定是消费者(如蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者);③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物),微生物不一定是分解者(如硝化细菌属于生产者,寄生细菌属于消费者)。
但①生产者一定是自养生物,自养生物一定是生产者;②营腐生生活的生物一定是分解者,分解者一定是营腐生生活的生物
生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。
3、食物链:起点是生产者,终点是不被其他动物捕食的消费者。
易错:不参与食物链组成的成分:分解者和非生物的物质和能量。
食物网和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的能量流动和物质循环是沿着这种渠道进行的。一般认为,生态系统的组分越多,食物链和食物网越复杂,其自我调节能力越强,生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
4、生态系统能量流动的概念及过程
注意 流入自然生态系统的总能量指生产者通过光合作用固定的太阳能,流入人工生态系统(如人工鱼塘)的总能量指生产者固定的太阳能+人工输入的有机物中的化学能。
5、 各营养级的同化量=呼吸作用以热能形式散失 + 用于生长、发育和繁殖等生命活动(流入下一营养级、被分解者分解利用、暂未被利用)
消费者的摄入量=同化量+粪便量(属于上一营养级的同化量)。
6、能量流动的特点及原因
(1)单向流动:原因:a.食物链中生物间的捕食关系不可逆;b.能量以热能形式散失后,不可重复利用。
(2)逐级递减:原因:a.自身呼吸作用消耗;b.分解者利用;c.未利用。
一般来说,能量在沿食物链流动的过程中相邻两个营养级间的传递效率为10%~20%。
相邻两营养级之间的传递效率= ×100%
7、研究能量流动的实践意义
(1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。如,农田的间种套作、蔬菜大棚的多层育苗等立体农业。
(2)帮助人们科学规划,设计人工生态系统,实现了对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用率。如沼气工程。
(3)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 如合理确定草场的载畜量。
注意 能量利用率不等于能量传递效率,能量传递效率在相邻两个营养级之间一般为10%~20%,这是不能改变的。
8、生态金字塔
9、物质循环:组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,都在不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程。特点:全球性、循环往复运动。
名师指导:“物质”主要指组成生物体的基本化学元素,而不是指组成生物体的化合物。
例:碳循环的示意图
(1)大气中的CO2库中的碳元素进入生物群落的方式:植物的光合作用(主要)和一些生物的化能合成作用。
(2)碳元素进入非生物环境(大气)的主要方式:生产者、消费者的呼吸作用;分解者的分解作用;化石燃料的燃烧。
(3)碳的循环形式:碳元素在生物群落和非生物环境之间以CO2的形式循环,在生物群落内部以含碳有机物的形式沿食物链和食物网传递。
(4)碳的存在形式:非生物环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在,生物群落中则以有机物的形式存在。
10、生物富集:生物体从周围环境中吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象,称为生物富集。特点:元素或化合物会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,生物所占营养级越高,其体内这些物质的浓度越高。
11、物质循环和能量流动的关系
(1)两者是同时进行的,彼此相互依存,不可分割。
(2)物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
12、探究土壤微生物的分解作用
案例1 (1)实验假设:土壤微生物能分解落叶使之腐烂。
(2)实验设计:实验组对土壤高温处理(土壤用塑料袋包好,放在60°恒温箱中1h灭菌,以尽可能排除土壤微生物的作用)
对照组对土壤不做任何处理(自然状态)。
注意:落叶也要进行高温灭菌处理,以排除叶片微生物的作用。
案例2 (1)实验假设:土壤微生物能分解淀粉。
(2)实验设计:实验组A烧杯中加入30 mL土壤浸出液;对照组B烧杯中加入30 mL蒸馏水。
13、生态系统中信息的种类
14、信息传递在生态系统中的作用
(1)个体方面:生命活动的正常进行,离不开信息的作用。
(2)种群方面:生物种群的繁衍,离不开信息的传递。
(3)群落与生态系统方面:信息传递能够调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。
15、信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农畜产品的产量:养鸡时,在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率;用一定频率的声波处理蔬菜、谷类等种子,可以提高发芽率;模拟动物信息吸引大量传粉动物,可提高果树传粉效率和结实率。
(2)对有害动物进行控制:目前控制动物危害的技术有化学防治、生物防治和机械防治等。生物防治中有些就是利用信息来发挥作用,如利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物,使其远离农田;利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种群密度;利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配,使有害动物的繁殖力下降。
16、能量流动、物质循环和信息传递的关系
项目
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动、逐级递减
循环流动、反复利用
双向或单向
(往往双向)
范围
食物链各营养级之间
生物群落和非生物环境之间
生物与生物之间或生物与非生物环境之间
途径
食物链和食物网
多种
地位
能量是物质循环的动力,物质是能量的载体,信息传递决定能量流动和物质循环的方向和状态,三者同时进行,相互依存,不可分割,形成统一整体
联系
17、生态平衡与生态系统的稳定性
(1)生态平衡:生态系统的结构和功能处于相对稳定的种状态,就是生态平衡。处于生态平衡的生态系统所具备的特征:①结构平衡:生态系统的各组分保持相对稳定;②功能平衡:生产一消费一分解的生态过程正常进行,保证了物质的循环和能量的流动;③收支平衡:植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量,处于比较稳定的状态。
(2)生态系统稳定性:生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。生态系统的稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
(3)生态系统具有稳定性的原因:生态系统具有一定的自我调节能力,一般来说,生态系统中的成分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强。
(4)生态系统的自我调节能力的基础:负反馈调节;其自我调节能力是有限的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的稳定性急剧下降,生态平衡就会遭到严重的破坏。
补充:深入理解生态系统的自我调节能力,①自身净化能力一物理沉降、化学分解和微生物的分解。 ②完善的营养结构一自身的反馈调节,维持各营养级生物数量相对稳定。
(5)抵抗力稳定性和恢复力稳定性
类型
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
概念
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状(不受损害)的能力
生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力
核心
抵抗干扰、保持原状
受到破坏、恢复原状
二者联系
①一般情况下二者呈相反关系,抵抗力稳定性强的生态系统,恢复力稳定性差
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
③特例:因环境条件不适宜,北极苔原生态系统和荒漠生态系统等的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较弱
(6)提高生态系统稳定性的措施:①控制对生态系统的干扰强度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统自我调节能力的范围。②对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与功能的协调关系。
要点 下图表示受到干扰后,生态系统功能的变化图,请分析:
(1)热带雨林生态系统与草原生态系统相比,受到相同干扰,草原生态系统的y值要大于(填“大于”或“小于”)热带雨林的y值。
(2)x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标,同等干扰程度下,x值越大说明该稳定性越弱。
(3)TS可作为总稳定性的定量指标,面积越大,生态系统的总稳定性越低。
(7)设计制作生态缸,观察其稳定性:a、生态缸必须是封闭的。b、生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)。c、生态缸的材料必须透明。d、生态缸的采光要用较强的散射光,避免阳光直接照射。
四、人与环境
1、生态足迹:又叫生态占用,是指在现有技术条件下,维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。其特点:a.生态足迹的值越大,代表人类所需的资源越多,对生态和环境的影响就越大。b.生活方式不同,生态足迹的大小可能不同。例如,与步行相比,开车出行会增大生态足迹;与食用蔬菜相比,吃牛肉也会增大生态足迹。
2、 生物多样性的形成原因:协同进化
(1)生物多样性的内容:遗传(基因)多样性、物种多样性、生态系统多样性
(2)生物多样性的价值
潜在价值:尚不清楚的价值
间接价值:对生态系统起到重要调节功能的价值
直接价值:食用药用观赏科学研究、文学艺术创作等价值
3、生物多样性丧失的原因
1)主要原因是对野生物种生存环境的破坏和掠夺式利用等。
①人类活动对野生物种生存环境的破坏,主要表现为使得某些物种的栖息地 丧失和碎片化。
②掠夺式利用包括 过度采伐、滥捕乱猎 ,这是物种生存受到威胁的重要原因。
2) 环境污染 也会造成生物多样性的丧失。
3)农业和林业品种的单一化会导致遗传多样性的丧失,以及与之相应的经长期协同进化的物种消失。
4)外来物种 的盲目引入也会导致物种的灭绝,使生物多样性丧失。
4、保护生物多样性的措施
1)就地保护:指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等。意义:对生物多样性 最有效 的保护。
2)易地保护:指把保护对象从原地迁出,在异地进行专门保护。意义:这是为行将 灭绝的物种 提供最后的生存机会,易地保护是对就地保护的补充。
3)建立精子库、种子库、基因库,利用 生物技术 对濒危物种的基因进行保护。
4)保护生物多样性还要加强立法、执法、宣传教育。
5、生态工程的概念
1)面临的任务:对人工生态系统进行分析、设计和调控,或对已破坏的 生态系统 进行修复和重建,从而提高生态系统的生产力或改善生态环境。
2)生态工程的特点是 少消耗、多效益、可持续 。
2.生态工程所遵循的基本原理
原理
核心关键词
理论基础
条件或意义
实例
自生
生物多样性、自我调节能力
由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持
1)需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设
2)需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,及它们形成互利共存关系的条件
应用太阳能水生态修复系统改善湖水水质
循环
物质循环、无废弃物
在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高
通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生
“无废弃物农业”
协调
生物之间的协调、生物与环境的协调
生物与环境、生物与生物的协调与适应
需要考虑环境容纳量,避免系统的失衡与破坏
太湖富营养化问题、过度放牧等
整体
自然、经济、社会
社会—经济—自然
复合系统
能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定
林业工程建设时,只有把生态与社会、经济结合起来,才能从根本上达到造林和护林的目的
学科网(北京)股份有限公司
$$