内容正文:
就像生物适应环境一样, 你也要适应高强度的学习节奏, 不断努力, 成为更好的自己!
选择性必修2 生物与环境
第1章 种群及其动态 第1节 种群的数量特征
1、种群的概念:在一定的空间范围内,同种生物所有个体形成的集合。
2、关于种群密度调查方法及适用范围的总结
(1)精算法——逐个计数法,适用于调查分布范围小、个体较大的种群。
(2)估算法——①黑光灯诱捕法,适用于有趋光性的昆虫;
②样方法,适用于调查植物和活动范围小的动物(如昆虫卵、蚜虫、跳蝻);
③标记重捕法,适用于活动能力强、活动范围大的动物;
④抽样检测法,适用于水体中单细胞生物密度的调查(如酵母菌)。
⑤红外触发相机、粪便特征、动物声音等;
(3)最常采用的估算方法:
①样方法:
适用范围:植物、活动能力弱的动物,如昆虫卵、蚜虫、跳蝻等
取样方法:五点取样法、等距取样法
取样关键:随机取样,不能掺入主观因素。
计数原则:计上不计下,计左不计右
②标记重捕法:
适用范围:活动能力强、活动范围大的动物。
计算公式:N=(第一次捕获数×第二次捕获数)/被标记个体数
a.被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。b.标记物不能过于醒目。
c.不能影响被标记对象的正常生理活动。 d.标记物不易脱落,能维持一定时间。
3、种群的数量特征:种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成、性别比例。
(1)种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数。是种群最基本的数量特征。
(2)直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
(3)年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
(4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体会降低害虫的种群密度,其原理是性引诱剂诱杀害虫的雄性个体,改变了害虫种群正常的性别比例,就会使更多雌性个体不能完成交配,从而降低种群的出生率,使该害虫的种群密度明显降低。
第2节 种群数量的变化
1、建构种群增长模型的方法
(1)数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
(2)表达形式:①数学公式:科学、准确,但不够直观。②曲线图:直观,但不够精确。
2、种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较
“J”型曲线
“S”型曲线
前提条件
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等
食物和生存空间有限,有天敌
种群增长率
增长率=λ–1,保持不变
不断减小
增长率和
增长速率
有无K值
无K值
有K值
增长速率=(现有个体数-原有个体数)/增长时间
增长率=(现有个体数-原有个体数)/原有个体数=出生率-死亡率
3、J型曲线模型公式:Nt=N0 λt λ为该种群数量是前一年种群数量的倍数
4、K值或K/2的应用:
环境容纳量(K值):一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
害虫防治或灭鼠 :在达到K/2前防治,改变生存环境(如减少食物、引入天敌),降低K值。
渔业捕捞:捕捞后使鱼的种群数量处在K/2左右,有利于持续获得较大的鱼产量。
5、实验:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
(1)计数方法:抽样检测法。
(2)计数工具:血细胞计数板。
(3)步骤:先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入计数室内,待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部,然后计数。
(4)1 mL培养液中酵母菌数量==A (平均每个小格酵母菌数)×400×104×稀释倍数
计数室的体积为0.1 mm3(1 mL=1 cm3=1 000 mm3)
(5)注意事项:
①吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布。
②本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成自身对照;
③需要做重复实验,每个样品计数三次,取其平均值,目的是尽量减少偶然性带来的误差。
④如果一个小方格内酵母菌过多,应当稀释培养液重新计数,以每个小方格内含有4~5个为宜。
⑤对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
第3节 影响种群数量变化的因素
1、影响种群数量变化的因素
食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的,称为密度制约因素;
而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害,对种群的作用强度与该种群的密度无关,称为非密度制约因素。
第2章 群落及其演替 第1节 群落的结构
1、群落的概念和特征:
(1)概念:在相同时间聚集在一定区域中各种生物种群的集合。强调该区域中全部生物,包括全部植物、动物、微生物。
(2)群落水平上研究的问题
2、群落的物种组成
(1)意义:是区别不同群落的重要特征,也是决定群落性质最重要的因素。
(2)衡量指标:物种丰富度,即一个群落中的物种数目。
(3)规律:不同群落丰富度不同,一般越靠近热带地区,单位面积内的物种越丰富。
(4)优势种:一些物种不仅数量多,对群落中其他物种的影响也很大。优势种不是固定不变的。
3、种间关系:
4、群落的空间结构
(1)垂直结构
①概念:在垂直方向上,大多数群落都具有明显的分层现象。
②分层决定因素
③植物分层现象的意义:显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(2)水平结构
①表现特点:镶嵌分布。
②决定因素:地形变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点不同以及人和动物的影响等。
5、群落的季节性
(1)原因:阳光、温度和水分等随季节而变化。
(2)结果:群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。例如:动物的迁徙、夏眠、冬眠现象。
6、生态位
7、研究土壤中小动物类群丰富度
(1)调查方法:常用取样器取样法。
因为许多土壤动物有较强的活动能力,而且身体微小,不适用样方法进行调查。
(2)常用的统计物种相对数量方法有两种,一是记名计算法,一般用于个体较大、种群数量有限的群落;二是目测估计法,指按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。
第2节 群落的主要类型
1、群落的主要类型及分类依据
2、陆地生物群落的比较
群落类型
荒漠生物群落
草原生物群落
森林生物群落
生存环境
极度干旱;降水稀少且分布不均匀
半干旱;不同年份或季节雨量不均匀
湿润或较湿润
群落结构
物种少;结构非常简单
物种较少;结构相对简单
物种繁多;结构非常复杂且相对稳定
生存生物特点
动植物具有耐旱特性
各种旱生多年生草本植物占优势,动物善于挖洞或快速奔跑
阳生植物多居上层;阴生植物利用光能较强;动物善于树栖和攀缘
3、群落中生物的适应性
影响群落类型的主要因素:水分、温度等因素。生活在群落中的生物都能适应所处的非生物环境。群落中不同种群之间通过复杂的种间关系相互依存、相互制约形成有机整体,从而维持种群之间的协调和平衡。群落是一定时空条件下不同物种的天然群聚。
第3节 群落的演替
1、群落演替的概念:随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。
初生演替
次生演替
起点
从来没有被植物覆盖的地面或者是原来存在过植被、但被彻底消灭的地方发生的演替。
如在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。
原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
如火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。
演替速度
较慢
较快
经历阶段
相对较多
相对较少
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
结果
趋向形成新群落
趋向于恢复原来的群落
实例
裸岩上的演替:裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本阶段→灌木阶段→乔木阶段
弃耕的农田的演替:弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→灌木阶段→乔木阶段
共同点
①群落结构从简单到复杂;②物种数量和群落层次增多;③土壤、光能得到更充分的利用;④最终都会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态
2、影响群落演替的因素:
①群落外界环境的变化②生物的迁入和迁出③群落内部种群相互关系的发展变化④人类活动。
其中,人类活动使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。
第3章 生态系统及其稳定性 第1节 生态系统的结构
1、生态系统的概述
2、生态系统的结构包括:生态系统的组成成分、食物链和食物网
①生态系统的组成成分
组成成分
范畴
作用
地位
非生物的
物质和能量
阳光、热量、水、空气、无机盐等
生物群落中物质和能量的根本来源
--------
生产者
自养生物,
主要是绿色植物
把无机物制造成有机物,把光能转化为有机物中的化学能,从而可以被生物所利用
生态系统的基石
消费者
主要指动物等异养型生物
加快生态系统的物质循环;
对植物的传粉、种子传播等具有重要作用
生态系统最活跃的成分
分解者
主要是营腐生生活的细菌和真菌
将动植物遗传和动物的排遗物分解成无机物。
生态系统的关键成分
生态系统各成分的关系图
②食物链和食物网:
食物链
食物网
第2节 生态系统的能量流动
1、能量流动的概念:生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。
2、流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能总量(+人为输入的能量)。
3、能量流经第二营养级的示意图(一来二去模型) 生态系统能量流动的示意图(一来三去模型)
重点归纳:同化量=摄入量-粪便量,因此粪便量属于上一个营养级同化的能量。
每一营养级同化能量的去路: (2个、3个、4个去路)
2个去路:同化量=呼吸消耗的能量+用于生长、发育和繁殖的能量。
3个去路(不定时):同化量=呼吸消耗的能量+被分解者利用的能量+流入下一营养级的能量。
4个去路(定时):同化量=呼吸消耗的能量+被分解者利用的能量+流入下一营养级的能量+未被利用的能量。(一来四去模型)
4、能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
能量在相邻两个营养级之间的传递效率约是10%~20%。
单向流动的原因:捕食关系不能逆转,热能不能被再度利用。
逐级递减的原因:各营养级同化的能量都会有一部分通过呼吸散失、一部分被分解者分解,只有少部分流入下一个营养级。
5、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。
(2)帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用(或实现对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用率)。
(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。
6、生态金字塔的类型及特点
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
每一阶含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物所含的有机物总干重
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点
一般情况下,生物个体数在食物链中随营养级升高而逐级递减
一般情况下,生物体内有机物的总干重随营养级升高而逐级递减
特征
通常都是上窄下宽的正金字塔形
一般为正金字塔形,但可能出现倒置,如“树昆虫鸟”
一般为正金字塔形
第3节 生态系统的物质循环
1、物质循环:
(1)概念:组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,在非生物环境到生物群落之间往返循环的过程。物质循环具有全球性、循环往复运动的特点。
(2)碳循环过程图:
(3)碳的存在形式及循环途径:
(4)碳循环图形判断
2、生物富集
(1)概念:生物体从周围环境吸收、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,称作生物富集。
(2)特点:
①这些有害物质在生物体内的浓度沿食物链不断积累,最终积累在食物链顶端。
②有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地,因此生物富集具有全球性。
3、能量流动与物质循环之间的异同
不同点:在物质循环中,物质是被循环利用的;
能量在流经各个营养级时,是逐级递减的,而且是单向流动的,而不是循环流动
联系:①两者同时进行,彼此相互依存,不可分割
②能量的固定、储存、转移、释放,都离不开物质的合成和分解等过程
③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无机环境之间循环往返
4、探究土壤微生物的分解作用
(1)实验原理
土壤中存在的细菌、真菌等微生物是分解者,它们的作用是将环境中的有机物分解为无机物,分解速度与环境中的温度、水等生态因子相关。
(2)实验流程
实验假设
微生物能分解落叶使之腐烂
微生物能分解淀粉
实验设计
实验组
对土壤高温处理
A烧杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组
对土壤不做任何处理
B烧杯中加入30 mL蒸馏水
自变量
土壤中是否含微生物
溶液中是否含有分解淀粉的微生物
实验现象
在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
A
A1
不变蓝
A2
产生砖红色沉淀
B
B1
变蓝
B2
不产生砖红色沉淀
结论分析
微生物对落叶有分解作用
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
(3)实验结论:土壤中的微生物具有分解作用。
第4节 生态系统的信息传递
1、信息的概念:通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
信息传递的过程:信息源——信道——信息受体。
2、生态系统中的信息可分为物理信息、化学信息、行为信息等。
物理信息:包括光、声、温度、湿度等。可以来源于无机环境和生物。
化学信息:包括性外激素、信息素、植物的生物碱、有机酸等。来源于生物。
行为信息:包括蜜蜂跳舞、求偶炫耀等。来源于生物。
3、信息传递存在于个体与个体之间、种群与种群之间、生物与无机环境之间。
4、信息传递在生态系统中的作用:
①个体水平:生命活动的正常进行,离不开信息的作用。
②种群水平:生物种群的繁衍,也离不开信息的传递。
③生态系统水平:信息还能够调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。
5、信息传递在农业生产中的应用
①提高农产品或畜产品的产量。
②对有害动物进行控制。控制有害动物的技术有机械防治、化学防治、生物防治。
第5节 生态系统的稳定性
1、生态平衡
(1)概念:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态,就是生态平衡。
(2)特征:结构平衡、功能平衡、收支平衡。
(3)调节机制:负反馈调节。
2、生态系统的稳定性
(1)概念: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,叫作生态系统的稳定性。
(2)原因:生态系统具有自我调节能力。负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。
(3)类型:
抵抗力稳定性:生态系统抵抗外界干扰,并使自身的结构和功能保持原状的能力。
恢复力稳定性:生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
(4)影响因素:一般来说,生态系统中的生物种类越多,营养结构越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性(a)就越高。
(5)两者关系:抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈负相关,抵抗力稳定性高的生态系统,恢复力稳定性低。
注:在北极冻原生态系统中,抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。
3、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,在不超过生态系统自我调节能力的范围内,合理适度地利用生态系统。
(2)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。
第4章 人与环境
1、生态足迹
2、 全球性环境问题主要包括全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、土地荒漠化、生物多样性丧失、环境污染等。
3、生物多样性的概念和类型:
生物圈内所有的植物、动物和微生物,它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统,共同构成了生物多样性。生物多样性包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。
4、生物多样性的价值:(生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。)
直接价值:对人类有食用、药用、作为工业原料、文学艺术创作、科学研究、旅游观赏等价值。
间接价值:主要体现在调节生态系统的功能、促进生态系统中基因流动和协同进化等。如森林和草地具有防风固沙、水土保持作用;湿地可以蓄洪抗旱、净化水质、调节气候等。
潜在价值:
5、生物多样性丧失的原因:
(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原因。
(3)环境污染也会使生物多样性丧失
(4)农业和林业品种的单一化会导致遗传多样性的消失和与之相适应的经长期协同进化的物种消失。
(5)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。
6、生物多样性的保护
(1)就地保护是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。这是对生物多样性最有效的保护;
(2)易地保护是指保护对象从原地迁出,在异地进行专门保护。如建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等。
(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)加强立法、执法、宣传教育。
7、生态工程
8、生态工程所遵循的基本原理
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