高考生物二轮专题4生物与环境—生态：第1讲 种群与群落（Word版含解析）

高考二轮专题4　生物与环境—生态
第1讲　种群与群落
1.根据种群的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)调查身体微小、活动力强的小动物数量常用标志重捕法。(2020·全国Ⅰ卷,T6)(　×　)
分析: 调查身体微小、活动力强的小动物数量常用取样器取样法。
(2)某林场中繁殖力极强的老鼠种群数量的增长会受密度制约。(2018·全国卷Ⅰ,T5)。 (　√　)
(3)培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱。(2018·全国卷Ⅰ,T5D) (　×　)
分析:由于培养瓶中细菌数量越来越多,所以密度对其增长的制约越来越强。
(4)提高出生率是增加绿孔雀种群数量的重要途径。(2020·山东卷,T10) (　√　)
(5)绵羊种群数量的变化与环境条件有关,而与出生率、死亡率变动无关。(2021·浙江卷,T16) (　×　)
分析:绵羊种群数量除与环境条件有关外,出生率和死亡率也会影响种群数量的变化。
(6)调查动物的种群密度,一定要采取标志重捕法。 (　×　)
分析:对于身体小、活动范围较小的动物,一般采用样方法。
(7)样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时, 应选择植物生长茂盛处取样。 (　×　)
分析:用样方法调查种群密度时,应随机取样。
(8)在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。 (　×　)
分析:在理想条件下,种群数量呈“J”型增长,不存在环境容纳量。
(9)当种群数量为K时,种内竞争最为缓和。 (　×　)
分析:随着种群密度的增加,种内竞争加剧,当种群数量为K时, 种内竞争最为剧烈。
【易混对对碰】
易混1 A:运用标志重捕法调查时,个体被捕捉的概率与标记状况、年龄和性别有关。 (×)
B:运用标志重捕法调查时,部分个体身上的标记物脱落,则所得到的种群密度数值偏大。 (√)
易混2 A:年龄组成和性别比例均能影响种群的死亡率。 (×)
B:年龄组成可以预测种群数量的变化。 (√)
易混3 A:环境容纳量是种群能够达到的最大数量。 (×)
B:可通过减弱家鼠的繁殖能力来降低家鼠种群的环境容纳量。 (×)
易混4 A:为防止农田中田鼠泛滥成灾,应在其种群数量达到K/2后控制其种群密度。 (×)
B:捕捞湖泊中的鱼类时,捕捞后的剩余数量在K/2以持续获得最大产量。 (√)
2.根据群落的相关知识,判断下列叙述的正误:
【易错点点通】
(1)挺水的莲、浮水的睡莲及沉水的水草体现出群落的垂直结构。(2020·江苏卷,T15) (　√　)
(2)退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁之后都会发生群落的初生演替。(2019·江苏卷,T6) (　×　)
分析:退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁之后都会发生群落的次生演替。
(3)由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程不属于群落演替。(2020·山东卷,T19)(　×　)
分析:由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程属于群落演替。
(4)多年生草本植物群落在争夺阳光和空间方面比一年生草本群落更有优势。(2020·海南卷,T2) (　√　)
(5)“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例。 (　√　)
(6)“苗多欺草,草多欺苗”反映的种间关系是竞争。 (　√　)
(7)单位面积或体积中某物种的个体数量多少称为物种丰富度。 (　×　)
分析:单位面积或体积中某物种的个体数量多少是种群密度。
(8)草坪中的动物没有分层现象,而树林中的动物具有分层现象。 (　×　)
分析:草坪中的动物也具有分层现象。
(9)洪泽湖近岸区和湖心区不完全相同的生物分布,构成群落的水平结构。 (　√　)
(10)在寒温带地区,一场大火使某地的森林大面积烧毁,在以后漫长时间中,原林地依次形成了杂草地、白桦为主的阔叶林,云杉为主的针叶林,这种现象称为群落的演替。 (　√　)
(11)所有的群落都可以演替到森林阶段。 (　×　)
分析:群落最终演替到哪一阶段,主要取决于环境条件,如果环境较恶劣,如草原降水较少,群落就不能演替到森林阶段。
【易混对对碰】
易混1 A:物种丰富度是一个群落中优势种的种群密度。 (×)
B:物种组成是区别不同群落的重要特征,常用丰富度表示。 (√)
易混2 A:捕食可以发生在同一物种之间,如大鱼吃小鱼。 (×)
B:草原上猫头鹰和野兔之间构成捕食关系。 (√)
易混3 A:一棵树上不同高度的喜鹊巢,反映动物群落的垂直结构。 (×)
B:取样深度不同,土壤中生物种类不同,体现了群落的垂直结构。 (√)
高频考点一　“J”型曲线与“S”型曲线的辨析
1.种群数量增长的“J”型和“S”型两
种曲线模型的构建:
项目 “J”型增长 “S”型增长
曲线模型
前提条件 理想状态:资源无限、空间无限、不受其他生物制约 现实状态:资源有限、空间有限、受其他生物制约
增长率和增长速率
K值有无 无K值 有K值
联系 两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同,对种群数量增长的影响不同造成的
增长率≠增长速率
①增长速率是单位时间内种群数量增加的数目,而增长率是在一定时间内,结束时的种群数量相对于开始时的种群数量所增加的数量占开始时种群数量的百分比。
② “J”型增长时种群增长率=(Nt-)/×100%=(Nt/-1)×100%,设Nt/=λ,则增长率=(λ-1)×100%。
“S”型增长时种群增长速率随时间发生变化,先增后减,在K/2时出现最大增长速率。
2.关于“S”型曲线K值的模型解读:
(1)K值并不是种群数量的最大值:K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量;种群实际上所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短,因为环境会遭到破坏。
(2)K值并不是一成不变的。
①减小环境阻力→增大K值→保护环境资源。
②增大环境阻力→减小K值→防治有害生物。
③最大载畜量、捕捞量、砍伐量不超过K值→合理确定载畜量、捕捞量、砍伐量。
(3)在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值时,会通过负反馈调节使种群数量回到K值附近。
【典例】(2021·湖南选择考)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.食草动物进入早期,其种群数量增长大致呈“J”型曲线
B.图中点a的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量
C.该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关
D.过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性
关键信息 转化成已有知识
植物和食草动物 食草动物与植物存在捕食关系:植物→食草动物
种群“J”型增长的条件 空间、资源充足,没有敌害等条件(理想条件下)
环境容纳量 在环境条件不受破坏的情况下,一定空间所能维持的种群最大数量
生态系统的相对稳定 生态系统有自我调节能力,其调节机制为负反馈调节
抵抗力稳定性 生态系统中的组成成分越多,营养结构就越复杂,生态系统的抵抗力稳定性就越强
【解析】选B。食草动物进入早期,由于空间、资源充足,又暂时不受其他生物的制约,故其种群数量增长大致呈“J”型曲线,A正确;a点是食草动物达到的最大种群数量,并不是维持的最大数量,所以不是环境容纳量,B错误;植物和食草动物之间的捕食关系属于负反馈调节,二者数量可以保持相对稳定,进而保证生态系统的相对稳定,C正确;过度放牧会使得草原植物的种类和数量减少,进而影响食草动物的种类和数量,而生态系统中的组成成分越多,营养结构就越复杂,生态系统的自我调节能力就越强,其抵抗力稳定性就越强,故过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性,D正确。
　种群在真实条件下会出现“J” 型曲线增长吗 其原因是什么
会。实验室培养微生物时,在培养的初期,种群呈“J”型增长,外来物种在入侵初期也可能呈“J”型增长。其原因是食物和空间条件充裕、没有敌害、气候适宜。
1.(2021·烟台二模)某种群数量增长的形式呈现“S”型曲线,K值为环境容纳量,如图为该种群的(K值-种群数量)/K值随种群数量变化的曲线(设K值为200)。下列相关分析合理的是 (　　)
A.(K值-种群数量)/K值越大,影响种群增长的环境阻力越小,种群增长速率越大
B.该种群出生率和死亡率的差值与种群数量呈负相关
C.种群的年龄组成在S2点时是增长型,在S4点时是衰退型
D.为获得最大的持续捕捞量,应在S5点对应的时刻捕捞
【解析】选B。据图可知,(K值-种群数量)/K值越大,种群数量越小,影响种群增长的环境阻力越小,而种群增长速率不一定越大,种群增长速率在种群数量等于K/2(即100)时最大,A错误;图中的种群数量变化为自然条件下的种群数量变化,该种群出生率和死亡率的差值即增长率,与“S”型的种群数量呈负相关,B正确;种群的年龄组成在S2点和S4点时均为增长型,因为此时的种群数量还未达到K值,C错误;S3点对应的种群数量为K/2,此时的增长速率最大,为获得最大的持续捕捞量,应在种群数量高于S3点时进行捕捞,捕捞后的数量保持在K/2,这样可以使种群数量快速增长,D错误。
【加固训练】
(2021·沈阳模拟)蝗灾可导致植被破坏。某地为控制蝗虫数量,引入了鸭子,并通过实验建立了如下模型。下列说法正确的有 (　　)
A.蝗虫种群数量为P2时,种群的增长速率最大
B.蝗虫种群数量由P2减少到P1的直接原因是出生率大于死亡率
C.在蝗灾暴发初期,该地蝗虫的数量每天增加4%并呈“J”型增长,假设最初有N0只,则7天后蝗虫的数量约为N0×1.047只
D.利用鸭子控制蝗虫数量可使生态系统中的能量更多流向对人类有益的部分,提高能量传递效率
【解析】选C。由于蝗虫种群数量在P2附近上下波动,说明此时蝗虫数量的K值为P2,此时种群的增长速率为0,A错误;蝗虫种群数量由P2减少到P1的直接原因是出生率小于死亡率,B错误;在蝗灾暴发初期,该地蝗虫的数量每天增加4%并呈“J”型增长,Nt=N0×λt,N0是种群起始数量,λ表示今年种群数量是上年种群数量的倍数。假设最初有N0只,则7天后蝗虫的数量约为N0×(1+0.04)7=N0×1.047只,C正确;利用鸭子控制蝗虫数量可使生态系统中的能量更多流向对人类有益的部分,提高了能量的利用率,相邻营养级之间的能量传递效率没有提高,D错误。
【知识拓展】坐标模型中K值确认与λ值变动分析
(1)K值确认,如图所示:
说明:①被捕食者种群数量超过N2,则引起捕食者种群数量增加;
②捕食者种群数量超过P2,则引起被捕食者种群数量减少。
两者相互作用,使被捕食者和捕食者的数量分别在N2和P2水平上保持动态平衡,判断被捕食者和捕食者的K值分别为N2和P2。
(2)λ值变动分析,如图所示:
“λ”应为“种群数量”每年以一定的倍数增长,第二年数量为第一年的λ倍,由此:
①若λ=1,则种群数量不变(稳定);
②若λ>1,则种群数量增长;λ>1且恒定时种群数量呈“J”型增长;
③若λ<1,则种群数量下降。
2.(新情境挑战题)根据生活史的不同,生物学家将生物分为r对策生物和K对策生物。如图两条曲线分别表示r对策和K对策两类生物当年的种群数量(Nt)和一年后的种群数量(Nt+1)之间的关系,虚线表示Nt+1=Nt。K对策生物的种群动态曲线有两个平衡点,即稳定平衡点(S点)和绝灭点(X点),当种群数量高于X点时,种群可以回升到S点,但是种群数量一旦低于X点就会走向绝灭。下列说法错误的是(　　)
A.r对策的有害生物由于没有X点,很难被人们彻底清除
B.在种群基数较少时,K对策生物种群增长率也不可能为负值
C.K对策的珍稀濒危物种的种群数量可能低于X点
D.K对策生物的种群数量高于或低于S点时,都会趋向该平衡点,因此该平衡点的种群数量就是环境容纳量
【解析】选B。由图可知,r对策的有害生物只有稳定平衡点S点,没有绝灭点X点,很难被人们彻底清除,A正确;由图可知,当种群基数较少时,K对策生物可能出现负增长,走向灭亡,B错误;K对策的珍稀濒危物种的种群数量可能低于X点,这时要采取就地保护措施,保护其栖息环境,C正确;由图可知,K对策生物的种群数量高于或低于S点时,都会趋向该平衡点,在该平衡点上下波动,生物种群数量呈“S”型增长,因此该平衡点的种群数量就是环境容纳量,D正确。
【知识拓展】坐标模型中K值的不同表示方法
图中A、B、C、D时刻所对应的种群数量为K,A'、C'、D'时刻所对应的种群数量为K/2。
高频考点二　群落的结构和演替
1.图解群落的概念和特征:
2.列表比较群落的两种结构:
结构 垂直结构 水平结构
现象 分层现象 常呈镶嵌分布
决定因素 植物:主要是阳光;动物:栖息空间和食物条件 环境因素:地形变化、土壤湿度和盐碱度的差异及光照强度的不同;生物因素:生物自身生长特点的不同以及人和动物的影响
意义 有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用
3.图解群落内部种间关系的经典曲线:
说明:(1)a与b是两种不同物种。
(2)图1为互利共生关系;图2为寄生关系,其中b是宿主;图3和图5为竞争关系;图4为捕食关系,其中a为被捕食者(先增者先减),b为捕食者(后增者后减)。
4.群落演替类型的区分:
【典例】(2021·浙江1月选考改编)近年来,我省积极建设生态文明,在一些地区实施了退耕还林工程,退耕区域会发生变化。退耕之初发展到森林群落期间的变化趋势是 (　　)
A.生态系统稳定性越来越强
B.群落的净生产量越来越大
C.草本层对垂直结构的影响越来越明显
D.群落中植物个体总数越来越多
关键信息 转化成已有知识
实施了退耕还林工程,退耕区域会发生变化 耕地中物种种类较少,营养结构简单,而森林中物种种类较多,营养结构复杂,随着演替的进行,群落的净生产量先增加后减少再稳定,生态系统稳定性增强。人类活动影响了群落演替的速度和方向
退耕之初发展到森林群落 草地→灌木→乔木的次生演替过程中草本植物逐渐丧失优势地位
【解析】选A。在次生演替过程中,物种数目会增多,食物链和食物网结构变复杂,则生态系统的稳定性越来越强,A正确;净生产量通常是指从自养生物的光合成生产量和化学合成生产量中减去呼吸消耗量,在该演替过程中,群落的净生产量变化趋势是先增加后减少再稳定,B错误;随着演替的进行,灌木和乔木逐渐占据优势,草本植物因为对光照的竞争不占优势,故其对垂直结构的影响越来越小,C错误;演替过程中群落的物种数目会增多,但植物个体总数不一定越来越多,D错误。
　一般来说,在光裸的岩地上开始的演替和在森林被全部砍伐的地方开始的演替中,若要演替到相对稳定的森林阶段,在森林被全部砍伐的地方开始的演替所需的时间短,分析其主要原因:形成森林需要一定的土壤条件,在森林被全部砍伐的地方开始的演替起始时即具备该条件,而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间。
1.(2021·沈阳模拟)矿山开发后留下大大小小的废弃矿坑,经生态修复,这些矿山的“疤痕”可变成焕然新生的景观。在生态修复中,矿坑岩壁的绿化是最大的难题,如图为矿山岩壁绿化的示意图,下列相关表述正确的是 (　　)
A.岩壁绿化中设置的种植穴有利于土壤微生物的繁殖
B.经改造过的矿坑生物群落发生的变化属于初生演替
C.矿坑绿化过程中,生物的种类和各种生物的数量都在增加
D.垂吊植物、攀缘植物、灌木的不同分布构成群落的垂直结构
【解析】选A。与矿坑岩壁相比,岩壁绿化中设置的种植穴有较为适宜的土壤和气体环境,有利于土壤微生物的繁殖,A正确;经改造过后的矿坑具备土壤和植被条件,演替的起始条件不是零,故发生的演替属于次生演替,B错误;矿坑绿化过程中,由于条件较为恶劣,只有适合该条件的生物能存活,故并非生物的种类和各种生物的数量都在增加,C错误;群落中的各种群在垂直方向上的分布构成群落的垂直结构,据图可知,垂吊植物、攀缘植物、灌木的不同分布属于在不同海拔高度的分布,故不属于垂直结构,D错误。
【易错警示】
(1)群落的两种结构及影响因素。
①垂直结构:关键点——同一群落内部垂直方向上“分层”。
影响因素:a.影响植物分层的主要因素是光照;
b.影响动物分层的主要因素是栖息空间和食物条件。
②水平结构:关键点——同一群落内部水平方向的位移变化。
影响因素:光照强度、地形变化、土壤湿度和盐碱度的差异,生物自身生长特点的不同,以及人与动物的影响等。
(2)一般情况下群落演替的规律。
①总生产量增加,群落中有机物总量增加,某种生物的生产量不一定增加。
②生物种类越来越多,群落的结构越来越复杂,抵抗力稳定性逐渐增强。
③人类活动会影响群落演替的速度和方向。
　【加固训练】　(2021·济宁二模)化感作用指植物通过分泌化学物质对其他植物产生影响。制备入侵植物薇甘菊及本地物种葛藤和鸡矢藤的叶片水提液(供体),分别处理三种植物幼苗(受体),然后计算化感作用效应指数R(R=处理组干重/空白对照组干重-1)。下列叙述错误的是 (　　)
A.化感作用存在于种内和种间
B.入侵植物薇甘菊易形成集群分布
C.鸡矢藤对其他物种生长均表现抑制性
D.化感作用是引起群落演替的因素之一
【解析】选C。从最后一组实验结果可知,鸡矢藤叶片水提液均降低3种幼苗的化感作用,说明化感作用存在于植物种间和种内,A正确;由图可知,薇甘菊的化感作用效应指数R更大,说明薇甘菊更适合生长,因此易形成集群分布,B正确;对比前两组实验,鸡矢藤对薇甘菊生长表现为抑制,对葛藤生长表现为促进,C错误;从实验可以观察到,化感作用对不同生物的影响不同,因此化感作用影响群落的演替,D正确。
2.(2021·济南二模)鲸落是指鲸鱼死亡后落入深海形成的生态系统。鲸落形成初期,鲨鱼、盲鳗等生物吞食软组织;中期蠕虫、甲壳类生物定居下来,啃食尸体,弗兰克普莱斯和罗宾普鲁姆斯是两种新发现的蠕虫,起初科学家只观察到了雌虫,后来发现雄虫生活在雌虫体内;后期厌氧细菌进入鲸鱼骨头中,分解其中的有机物,同时产生大量的硫化氢,硫细菌氧化硫化氢获得能量合成有机物。下列叙述正确的是 (　　)
A.鲸落中的群落不存在垂直结构和水平结构
B.弗兰克普莱斯和罗宾普鲁姆斯雄虫生活在雌虫体内,是一种寄生现象
C.厌氧细菌和硫细菌直接或间接依赖骨头中的有机物生存,均属于分解者
D.自然鲸落数量稀少,可通过人工制造鲸落观察群落的演替
【解析】选D。结合题意“鲸落是指鲸鱼死亡后落入深海形成的生态系统”,任何生态系统组成的群落中都存在垂直结构和水平结构,A错误;寄生是指不同物种间的关系,而弗兰克普莱斯和罗宾普鲁姆斯雄虫生活在雌虫体内,是同一物种雌雄个体之间的关系,不属于寄生,B错误;据题干信息“硫细菌氧化硫化氢获得能量合成有机物”可知,该生物可以自己合成有机物,故属于生产者,C错误;由于自然鲸落数量稀少,模拟其环境相对简单,故可通过人工制造鲸落观察群落的演替,D正确。
【加固训练】
某湿地是由河流携带的泥沙长期淤积逐渐形成的,该湿地由近水边到岸边分为光滩区、近水缓冲区、湿地核心区等区域,如图1所示。研究人员统计了近水缓冲区和湿地核心区的植物盖度(表示植被的茂密程度),结果如图2所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.若进行人为干预一定会加快该群落的演替速度
B.芦苇在该湿地的分布体现了该湿地群落垂直结构上的差异
C.近水缓冲区群落能代表湿地核心区群落形成的早期状况
D.在多年的演替中,灌木逐渐替代了草本植物,主要原因是灌木繁殖能力较强
【解析】选C。人类活动会改变群落演替的方向和速度,人为干预可能加快该群落的演替速度,也可能延缓群落的演替速度,A错误;该湿地群落垂直结构是指不同种生物的垂直分布,芦苇只是其中一种生物,B错误;近水缓冲区群落到湿地核心区生物种类逐渐增多,可以代表近水缓冲区群落到湿地核心区群落演替的过程,C正确;在多年的演替中,灌木逐渐替代了草本植物,主
　　　要原因是灌木较为高大,在争夺光照的竞争中具有优势,D错误。
3.(新情境挑战题)生物量是指生物群落在单位面积某一时刻现存的有机物总量(一般用干重代表)。回答下列问题:
(1)群落中物种数目的多少称为____________。与砍伐后正在恢复的次生林群落相比,未受干扰的原始林群落动物的物种数目更多,原因是_______________
_______________________________________________________________。
(2)森林中植被生物量的测定可以采用样方法,为了使调查数据更准确,在布设样方时应该注意
(答出2点)。我国大部分森林群落的总生物量在每年夏季出现高峰,原因可能是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)泥石流使某原始林群落遭到破坏,经过长期的演替逐渐形成新的恢复群落,但恢复群落植被的总生物量仍然很低,植被生物量不易恢复的限制因素主要是___________________________。请你提出一条促进这种恢复林快速增加植被生物量的措施:________________________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】(1)丰富度是指群落中物种数目的多少。与砍伐后正在恢复的次生林群落相比,未受干扰的原始林群落动物的物种数目更多,因为原始林群落植物丰富度高且群落空间结构复杂,可为动物提供多种食物和栖息空间,即原始林群落中植物和动物的物种数量均较多。
(2)森林中植被生物量的测定可以采用样方法,在使用样方法进行调查时,要做到随机取样,且取样的面积大小要合适,数量也合适,一般来讲,调查草本植物时的样方大小为1 m2,灌木和乔木需要的样方面积要大。我国夏季气温高、光照强,植物光合作用旺盛,有机物积累多。因此,我国大部分森林群落的总生物量在每年夏季出现高峰。
(3)泥石流使某原始林群落遭到破坏,经过长期的演替逐渐形成新的恢复群落,但恢复群落植被的总生物量仍然很低,说明泥石流导致土壤流失严重,因此会导致植被生物量不易恢复,因为土壤条件是植被生长的基础。为了加快植被恢复的进程,需要创造土壤条件,同时也需要选择适合在当地条件下种植的植物或其他的微生物(改良土壤)等,具体的措施为种植适合本地土壤条件的植物;合理施肥改良土壤;引入土壤微生物改善土壤状况等。
答案:(1)丰富度　原始林群落植物丰富度高且群落空间结构复杂,可为动物提供多种食物和栖息空间　(2)随机取样;样方面积大小合适;样方数量适宜(答出2点即可)　气温高、光照强,植物光合作用旺盛,有机物积累多　(3)土壤条件　种植适合本地土壤条件的植物;合理施肥改良土壤;引入土壤微生物改善土壤状况等(答出1点即可)
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