2010高考生物冲刺必备（五）（必修3）

2010高考冲刺必备---
必修3
第五讲
李凤趄 安徽阜阳一中
五、种群、群落和生态系统
1.种群
1.1年龄组成
１.2种群J型增长模型 在假定①增长是无界的；②世代不相重叠；③没有迁入和迁出；④不具年龄结构等条件下，最简单的单种种群增长的数学模型，通常是把世代t+1的种群Nt+1与世代t的种群Nt联系起来的方程：
Nt+1=λNt或Nt=N0λt其中N为种群大小，t为时间，λ为种群的周限增长率。
１.3影响种群数量变化的因素
种群的数量变化是出生和死亡、迁入和迁出相互作用的综合结果。所有能影响种群的出生率、死亡率和迁移的因素，都会影响种群数量的变化。
影响种群数量的因素有很多。有些因素的作用是随种群密度而变化的，这种因素称为密度制约因素。例如，传染病在密度大的种群中更容易传播，因而对种群数量的影响就大。又如，种内斗争在密度大的种群中更加剧烈，对种群数量的影响也就更大。
密度制约因素对种群数量变化的影响是通过反馈调节而实现的。当种群数量超过环境容纳量时，密度制约因素的作用增强，使出生率下降，死亡率增加，从而使种群的增长受到抑制。当种群数量降低到环境容纳量以下时，密度制约因素的作用减弱，从而使种群增长加快。例如，食物是一种密度制约因素。当旅鼠过多时，草原植被遭到破坏，旅鼠种群由于缺乏食物，数量下降。旅鼠数量减少后，植被又逐渐恢复，旅鼠种群的数量又随之恢复如图所示。
1.4．种群数量变化的“S”型曲线
种群数量增长的“S”曲线反映的是种群数量在一个有限环境中随时间变化而变化的规律的曲线如图。
（1）种群数量变化规律：由图中看出，种群数量在不同时期或期间的数量有多少之别，种群增长率也有快慢之分。
（2）制约因素：
在0→2期间，食物、生存空间充裕，种内斗争、天敌等因素的制约强度小。
在1→3期间，环境中各制约因素的作用强度逐渐增大，在3时期及以后达到最大。
（3）“S”型曲线与“J”型曲线，波动曲线的包含与被包含关系：
在图中，0→3期间，近似于“J”型曲线，可以说“S”型曲线包含了“J”型曲线，但这一段不等于“J”型曲线。（在“J”型曲线中瞬时增长率是不变的，而在“S”型曲线中该值是不断变化的。）
（4）“S”型曲线在生产实践中的指导意义
根据“S”曲线的特点，由于在1/2K时增长率最大，因此若为了持续获得较多的生物资源，一方面应该设法增大环境满载量K，如加强生物生存环境的管理，另一方面，捕捞、采伐应该在种群数量在达到1/2K以上时进行，而且剩余种群数量保持在1/2K左右。若要对有害生物进行防治，一方面应该设法减下环境满载量K，另一方面通过引入天敌等措施，将种群数量尽量控制在较低水平。
2、群落
2.1．群落结构
群落是一个有机的、有规律的系统，它具一定结构。其空间结构明显地表现在垂直分层上，称为垂直结构。森林群落的水平结构表现在镶嵌性上，即组成群落的植物在水平方向的分布不均匀和斑块性。一般来说，群落垂直分层越多，动物种类也越丰富。群落结构亦随时间而改变。
2.2．种间关系的比较
互利共生：强调的是两种生物生活在一起，互惠互利，若彼此分开一方或双方都不能独立生活。如地衣中的真菌和藻类；白蚁和它肠道中的鞭毛虫等的关系
寄生：也是两种生物生活在一起，但一方受益，另一方受害，受益的一方称为寄生生物，受害的一方称为宿主。寄生的情况有两种，一种是一种生物寄居在另一种生物的体表，代谢类型是异养需氧型，如虱和蚤等；另一种是一种生物寄居在另一种生物的体内，代谢类型是异养厌氧型，如蛔虫、绦虫、血吸虫等。
捕食：强调了两种生物生活在一起，一种生物以另一种生物为食的现象。捕食关系的两种生物之间没有排斥现象，捕食者选择被捕食者，被捕食者也选择捕食者，具有捕食关系的两种生物之间，在长期的进化过程中进行着相互选择，保持着动态的平衡。
竞争：强调的是两种生物生活在一起由于在生态系统中的生态位重叠而发生争夺生态资源而进行斗争的现象。如果生态位完全重叠，又没有制约其种群发展的其他生物因素和非生物因素的存在，就会发生竞争排斥现象。
3、生态系统
3.1生态系统的结构
（1）结构成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者
根据某种生物在该生态系统中的功能特性分为三大类群：
①生产者从新陈代谢的同化作用方面看属于自养型，是生态系统的主要成分，是生态系统中唯一能够把非生物物质和能量转变成生物体内的物质和能量的生物。绝大多数进行光合作用，少数进行化能合成作用（如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌）。
②消费者从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，虽然存在着不同的级别，但是生态系统的非必要成分。主要指各种动物。不过有些寄生细菌，它们从活的生物体内吸取有机物，在生态系统中也扮演着“小型消费者”的角色，故寄生细菌属于消费者。
③分解者从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，是生态系统的主要成分。主要包括应腐生生活的细菌和真菌，也包括一些腐食性动物（如：蚯蚓、蝇、蜣螂等），它们都能分解残枝败叶、尸体、粪便等有机物，故腐食性动物属于分解者。
总之，生态系统中的四种组成成分的相互关系是：非生物的物质和能量的作用是为各种生物提供物质和能量；生产者的作用是转化物质和能量；消费者的作用是推动物质和能量在群落中的流动；分解者的作用是把物质和能量归还到无机自然界。
（2）营养结构：食物链和食物网（中学一般指的是捕食链）
3.2生态系统的功能
（1）、能量流动：
能量流动的源头是阳光（光能）
能量的输入
①相关生理过程：绿色植物的光合作用将光能转换成化学能。
②输入的总值：绿色植物通过光合作用固定的光能的总量。
能量的传递（如图所示）
①途径：能量是以物质的形式沿着食物链或食物网这一主渠道而向前传递的。
②能量的分流：每一营养级的生物获得的能量的分配情况。
I．被该营养级生物呼吸作用分解消耗一部分，其中ATP用于生命活动，热能从生物群落中散失到大气中。对于生物群落而言，热能是群落的能量输出。
Ⅱ．进入下一营养级生物(最高营养级生物除外)。
Ⅲ．动植物遗体、枯枝落叶、粪便等被分解者利用。
④能量传递的特点
I．单向流动：食物链相邻营养级生物的吃和被吃关系不可逆转，能量不能倒流。
II．逐级递减：每个营养级的生物总有一部分不能被下一营养级利用；每个营养级生物都经自身呼吸而消耗一部分能量。
(4)能量的散失
①散失能量的形式：热能(对生物群落而言，相当于能量输出)。
②散失能量的产生：通过生产者、消费者、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被生物利用，另一部分以热能形式散失到无机环境中。
可用下列模型表示以上内容：

模型说明：1、R ---热能 S---摄入量 T---同化量 C---残存量 F---粪尿量
2、粪尿量（F）是上个营养级的能量去向，后被分解者利用。
3、生产者的同化量（T 900KJ）＝R 700KJ＋ C 100KJ ＋S 100KJ
4、初级消费者的摄入量（S 100KJ）＝ T 90KJ ＋F 10KJ
5、初级消费者的同化量（T 90KJ）＝C 10KJ S ＋10KJ ＋R 70KJ
6、次级消费者的摄入量（S 10KJ）＝ T 9KJ ＋F 1KJ
7、次级消费者的同化量（T 9KJ）＝ R 7KJ ＋C 2KJ
8、生产者到初级消费者的能量传递效率＝90/900＝10％
9、初级消费者到次级消费者的能量传递效率＝9/90＝10％
把该例子抽象为如下的模式：

注意：一般从一个营养级到下一个营养级的横线上标示的同化量。
（2）、物质循环
综述：在生态系统中，物质从非生物的物质和能量开始，经生产者、消费者和分解者，又回到非生物的物质和能量，完成一个由简单无机物到各种高能有机化合物，最终又还原为简单无机物的生态循环。通过该循环，生物得以生存和繁衍，非生物的物质和能量得到更新并变得越来越适合生物生存的需要。在这个物质的生态循环过程中，太阳能以化学能的形式被固定在有机物中，供食物链和食物网上的各级生物利用。
循环形式：元素，常见的是------C、H、O、N、P、S
循环方式：气体
循环范围：整个生物圈
碳循环：
注意分解者的分解作用和生产者、消费者的呼吸作用的区别。
特别注意：能量流动与物质循环的关系
（1）差别：能量在生态系统内是单向流动的，能量在逐级流动的传递效率是很低的，逐级都有大量的能量被消耗掉。生态系统的物质循环，是在生物群落和无机环境之间循环往复地进行着的，这些物质是可以重复地被利用的。
（2）联系如图所示：生态系统的能量流动是随着物质循环进行的。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程，反之亦然。由此可见，能量流动和物质循环之间互为因果，相辅相承，具有不可分割的联系。生态系统中的各种组成部分——非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环、才紧密联系在一起，形成一个统一的整体。
3.3生态系统的信息传递和生态系统的稳定性
生态系统的信息传递

生态系统的稳定性
【例题】（09全国理综二）.下列属于种间竞争实例的是
A.蚂蚁取食蚜虫分泌的蜜露
B.以叶为食的菜粉蝶幼虫与蜜蜂在同一株油菜上采食
C.细菌与其体内的噬菌体均利用培养基中的氨基酸
D.某培养瓶中生活的两种绿藻，一种数量增加，另一种数量减少
　　
【解析】：蚂蚁和蚜虫的关系比较特殊，蚂蚁喜欢取食蚜虫腹部末端所分泌的含有糖分的蜜露，所以蚂蚁常常保护蚜虫，甚至把吃蚜虫的瓢虫赶走。有时蚜虫缺乏食物时，蚁还会把蚜虫搬到有食物的地方。因此我们经常称这种关系为“互利共生”而菜粉蝶幼虫与蜜蜂虽然都在同一株油菜上采食，但是菜粉蝶幼虫主要吃叶片，而蜜蜂主要采食花蜜，所以不能构成种间竞争。细菌与噬菌体应该属于寄生关系，虽然都使用培养基中的氨基酸，但是并不构成竞争。而两种绿藻（属于两个物种），一定不能使捕食关系，而且一种增加另一种减少，所以属于竞争关系，应该是竞争阳光、养料等。　　
【答案】：D
【点评】：较难。种间竞争是不同种的许多个体，对食物和空间等生活的必需资源有共同的要求，因此当需求量超过供应量时所产生的相互作用，就称为种间竞争
【例题】（09北京理综）
为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示。
请回答问题：
大气中的N2进入该森林群落的两种途径有 。在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是 。
氮元素以N2、NO3-和 的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成 两类生物大分子。
图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物 。
1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是 。
硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐。NO2-能使DNA中C-G碱基对中的“C”脱氨成为“U”。上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是 、 。
氮元素从森林群落输出的两种途径是 。
该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是 。
【解析】：
(1)大气中N2进入生物群的主要途径是生物固氮,另外还有闪电固氮。能够固氮的生物有植物（如：大豆）和微生物（如：圆褐固氮菌和根瘤菌）。
(2) 氮元素以N2、NO3-和NH4＋ 的形式被生物吸收，并参与生物体内蛋白质和核酸这两类生物大分子的合成。生物体内的生物大分子有蛋白质、核酸、脂质、糖类，而N元素是核酸和蛋白质的重要组成元素。
(3) 据图分析可知，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，可能是不同季节生物对硝酸盐的利用量不同。 (4) 1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高。从来源和去路上分析：一个是因为硝酸盐的去路减少，二是因为硝酸盐的来路增加。根据题意，1965年冬，2号山谷中的树木全部被砍倒留在原地，丧失了植物对硝酸盐的吸收；动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪，导致小溪中硝酸盐的含量急剧升高。
（5） U-A U-A A-T(新类型)
C-G U-G
G-C G-C C-G
（6）通过细菌的作用将硝酸盐最终变为N2返回大气或雨水的冲刷，可以将N元素从森林群落中输出。
（7）植物被砍倒，小溪中的硝酸盐含量增加说明植物可以同化无机环境中的N元素；将2号山谷中的树木全部砍倒，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%，说明植被还有涵养水源的作用。
【答案】：
（1）生物固氮、闪电固氮 植物和微生物
（2）NH4＋ 蛋白质、核酸
（3）对硝酸盐的利用量不同
（4）①丧失了植物对硝酸盐的吸收 ② 动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪（5）T—A U—A
（6）通过细菌的作用将硝酸盐最终变为N2返回大气、雨水的冲刷
（7）涵养水源、同化无机环境中的氮元素