一道题串联种群、群落和生态系统知识点

河北 姜彦辰

一道题串联种群、群落和生态系统知识点

河北 姜彦辰

种群、群落和生态系统是历年高考的必考考点，考试大纲要求掌握种群的特征和数量变化，群落的结构特征和演替，生态系统的结构、物质循环和能量流动、信息传递及稳定性等内容。现将这部分知识以一道题为载体进行整合，并联系必修1光合作用和呼吸作用的内容，以期帮助学生更加透彻地理解和记忆知识点。

【例】（2016·石家庄市二模·改编）

桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程；下图表示有机物从桑树传到蚕的能量流动情况，试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径，回答下列问题。

图1 桑基鱼塘生态系统

图2 鲫鱼年龄阶段分布

（1）调查鱼塘中鲫鱼的种群密度，可以采用________法；鱼塘240 m3，若第一次捕鲫鱼120尾，全部标记后放回鱼塘中，一周后第二次捕到鲫鱼150尾，其中带有标记的有30尾，估算鱼塘中鲫鱼种群密度为________尾/m3。如果捕捞过程中有个别带有标记的鱼逃脱，则估算的结果将_______（填“偏大”或“偏小”）。如图2表示鱼塘中鲫鱼各年龄阶段的比例，则未来一段时间该鱼塘中鲫鱼的数量将_______。

（2）倘若第一年鱼塘中有鲫鱼120尾，第二年鲫鱼数量增加至180尾，以后连续三年都以此速率增加，则第四年鱼塘中有_______尾鲫鱼。鱼塘中的鲫鱼数量在第15年后达到稳定，此时鱼塘中鲫鱼的数量称为________，种群数量增长曲线总体呈________型，限制鲫鱼数量持续增长的因素主要有________（至少2项）。

（3）蚕与桑树的种间关系为________，蚕的体内纤维素分解菌与蚕的种间关系为_______。若该桑基鱼塘无人经营导致荒废，多年后形成小型林场，杂草丛生，在此过程中物种丰富度________，演替类型属于________。影响林场群落中植物和动物垂直结构的主要因素分别是_______和______________________，影响其水平结构的因素有______________（至少2项）。

（4）图1中鱼塘和阳光属于生态系统组成成分中的_______________________，而没有画出的组成成分是________。该生态系统的食物网简单，与森林生态系统相比，它的自我调节能力________，其________稳定性也相应较低。生态系统自我调节能力的基础是 。

图3

结合图3回答问题：

（5）大气中的碳元素进入图1中的生物群落主要通过_______（生理过程），此过程中O2的释放发生在________（填字母），发生的相关反应式是____________________，CO2的吸收发生在_______（填字母），合成_______，作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中。

（6）碳元素从桑树进入大气中通过________（生理过程），在此过程中H2O的消耗发生在_______，H2O的生成发生在_______（填字母），CO2的生成发生在_______（填字母）。此外，碳元素还可以通过________的呼吸作用、分解者的________作用以及________等化学燃料的燃烧释放到大气中。

（7）将蚕沙（粪便）投入鱼塘供给鱼食用，蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量。根据表格数据可知，蚕同化的总能量为_______kJ，如果桑树固定的太阳能为2 000 kJ，则图1中生态系统第一营养级到第二营养级能量的传递效率为________。表中①部分的能量用于蚕的___________________，储存在蚕的有机物中。

（8）生态系统的功能包括________、________和信息传递，能量传递的特点是________、________，信息能够________，以维持生态系统的稳定。

【解析】（1）本小题考查种群的特征。种群密度是种群最基本的特征，常用的调查方法有样方法、标志重捕法等。活动能力强、活动范围大的动物（鱼、猴子、鸟等）一般采用标志重捕法。标志重捕法是在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估算种群密度。设鱼塘中有鲫鱼M尾，则M/120=150/30，M=600尾。种群密度=600尾/240 m3= 2.5尾/m3。如果捕捞过程中有带标志的鱼逃脱，则导致第二次捕捉的带标记的个体数偏小，最终导致估算值偏大。从图2中可得出鲫鱼种群的年龄组成属于增长型，所以未来一段时间鲫鱼数量将增加。

（2）本小题考查种群的数量变化。在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍，t年后种群数量为Nt=N0λt。题中λ=180/120=1.5，第一年到第四年经历3年，因此t=3，所以第四年鱼塘中鲫鱼数量为N3=120×1.53=405。种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线是“S”型曲线。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。限制鲫鱼数量持续增长的因素主要是食物、空间条件和气候，因为桑基鱼塘属于人工生态系统，因此不考虑天敌的因素。

（3）本小题考查群落中种间关系、物种丰富度、群落演替和空间结构的相关知识。蚕以桑树叶为食，属于捕食关系；纤维素分解菌寄生在蚕的体内，帮助蚕消化植物纤维，蚕为分解菌提供能量维持生命，因此两者关系属于互利共生。群落中物种数目的多少称为丰富度，相比桑基鱼塘，林场中物种更多，因此物种丰富度会提高。虽然原来的生态系统荒废，但土壤条件基本保留，还保留了植物的种子或其他繁殖体，因此属于次生演替。影响植物垂直结构的因素主要是光照；影响动物垂直结构的因素主要是栖息空间和食物条件，影响林场群落水平结构的因素有地形的变化、土壤湿度、盐碱度、光照强度、生物自身生长特点以及人与动物的影响等。

（4）本小题考查生态系统的结构和稳定性。鱼塘和阳光属于生态系统中非生物的物质和能量，图1中没有体现的组成成分是分解者。桑基鱼塘的食物网简单，自我调节能力较弱，抵抗力稳定性也较低。负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。

（8）本小题考查生态系统的功能，包括物质循环、能量流动和信息传递。能量流动的特点是单向流动、逐级递减，信息能够调节种间关系，以维持生态系统的稳定。

【答案】（1）标志重捕 2.5 偏大 增加

（2）405 环境容纳量 S 食物、空间条件、气候

（3）捕食 互利共生 提高 次生演替 对光的利用栖息空间和食物条件 地形的变化、土壤湿度、盐碱度等

（4）非生物的物质和能量 分解者 较弱 抵抗力负反馈调节

（6）呼吸作用 d c d 消费者 分解 煤、石油

（7）一 200 10% 自身的生长、发育和繁殖（等生命活动）

（8）物质循环 能量流动 单向流动 逐级递减 调节种间关系

（作者单位：河北省文合教育）