高中生物知识点：生物和环境

特 别 关 注

易错点1  对种群的数量特征及生长曲线理解不透彻

1．种群的“J”型增长和“S”型增长

2．K值的不同表示方法

图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。

3．“S”型曲线中K值与K/2值的分析与应用

（1）K值与K/2值的分析

（2）K值与K/2值的应用

4．种群增长的“S”型曲线变化分析

（1）K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。

（2）K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即环境不被破坏的前提下一定空间中所能维持的种群最大数量，如图所示：

（3）当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值的时候，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。

易错点2  不能准确分析生态系统的组成成分与食物网

2．太平洋中大量的塑料废物被分解成微观粒子后会被浮游动物吞食，而塑料中含有某些难以分解的致癌化学成分。下图为海洋食物网的部分示意图，下列有关叙述正确的是

1．生态系统中各成分的判断

（1）根据双向箭头AD确定两者肯定是非生物的物质和能量、生产者；

（2）根据箭头指向判断各成分

①A有三个指出，应为生产者；

②D有三个指入，为非生物的物质和能量；

③B和C一个为消费者，另一个为分解者，A（生产者）和B均指向C，则C为分解者。

2．对生态系统成分认识的误区

3．食物网中生物数量变化的分析与判断

（1）第一营养级的生物减少对其他物种的影响

第一营养级的生物（生产者）减少时，则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物减少。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的直接或间接的食物来源。

（2）“天敌”一方减少，对被捕食者数量变化的影响

一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。

（3）复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析

①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。

②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需考虑生产者数量的增加或减少。

③处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。

（4）同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析

食物链中某一种群的数量变化，导致另一种群的营养级连锁性发生变化，因为能量在食物链（网）中流动时只有10%～20%流到下一个营养级，且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：当a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。

4．营养结构的确定方法

（1）根据能量传递逐级递减的特点，能量含量越高，营养级级别越低。

（2）根据能量传递效率10%～20%，可确定相邻两个营养级能量差别在5倍左右，若能量相差不多，则应列为同一营养级，如据图1四种生物同化的有机物的量的比例，可确定其营养结构如图2所示。

易错点3  分析能量流动图解及解决能量流动问题的能力不足

1．能量在营养级之间流动过程图解

（2）能量去向分析

①消费者摄入能量＝消费者同化能量＋粪便中的能量，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

②消费者同化能量＝呼吸消耗的能量＋生长、发育和繁殖的能量。

③生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。

2．能量流动的特点及其原因

（1）单向流动

①能量流动是沿食物链进行传递的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。

②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

（2）逐级递减

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。

3．能量传递效率的计算

（1）相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：

（2）食物链中能量的最值计算

设食物链A→B→C→D，分情况讨论（如下表）：

①能量传递效率未知时

②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。

（3）在食物网中分析

在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑

易错点4  应对物质循环和能量流动综合题的能力不足

1．能量流动与物质循环之间的关系

（1）区别

（2）联系

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无机环境之间循环往返。

2．碳循环模式图及变式

（1）碳循环过程示意图

（2）将上图换成字母，有以下三种变式

图形解读：

①图1，先根据双向箭头确定A和B应为生产者或大气CO₂库，再由多个单向箭头可判断B为大气CO₂库（不能写“无机环境”），再根据A→D，C→D，确定D为分解者，剩下的C为消费者。

②图2，根据A与C之间的双向箭头及C有多个单向箭头判断：A和C分别是生产者和大气CO₂库。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。

③图3，首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，一个是大气CO₂库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气CO₂库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。

关于物质循环的2个易混易错点

（1）误认为在生物群落中碳都是以CO₂的形式进行循环的：在生态系统中，碳元素主要以CO₂的形式循环，其含义是指碳元素从无机环境进入生物群落以及由生物群落返回无机环境是以CO₂的形式进行的，但在生物群落内碳元素则是以含碳有机物的形式进行传递的。

（2）误认为能量伴随着物质循环而循环：物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。

易错点5  对生态系统的稳定性和生物多样性分析不到位

1．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系

2．通过曲线图辨析抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系

图形解读：

（1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。

（2）y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强。

（3）x可以表示恢复到原状态所需的时间：x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性强。

（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低。

3．生物多样性的价值

（1）直接价值：指对人类有食用、药用和工业原料等实用意义的，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值。

（2）间接价值：指对生态系统起到重要调节作用的价值，如森林和草地对水土的保持作用，湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用。生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。

（3）潜在价值：指目前人们还不清楚的但肯定具有的巨大的使用价值。一种野生生物一旦从地球上消失，一个基因库就消失了，就无法再生，它的各种潜在的使用价值也就不复存在了。

4．生物多样性的保护

（1）生物多样性锐减的原因：生存环境的改变和破坏；掠夺式地开发和利用；环境污染；外来物种入侵或引种到缺少天敌的地区。

（2）保护生物多样性的措施：①就地保护：主要指建立自然保护区或风景名胜区，这是最有效的保护措施。②易地保护：从原地迁出，在异地建立植物园、动物园、濒危动物繁育中心。③加强教育和法制管理：是生物多样性保护的根本。

（3）保护生物多样性的现代观点：两避免、两坚持

避免盲目掠夺式开发利用，坚持可持续发展的观念。避免禁止开发和利用，坚持合理开发是最好的保护，如规定禁渔期和禁渔区、退耕还林（草、湖）等。

1．生态系统中四种成分的联系

（1）非生物的物质和能量——生态系统的基础

如果没有非生物的物质和能量，生物群落根本不可能存在。它是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。

（2）生产者——生态系统的主要成分，是生态系统存在和发展的基础

①是沟通无机环境与生物群落的桥梁：唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量的成分。

②是形成食物链和食物网的基础。

③绿色植物的多样性和空间分布，决定一个生态系统的形成和结构的复杂程度，决定生态系统稳定性的大小。

（3）消费者——生态系统最活跃的生物成分

对维持生态系统的稳定性有重要作用。单从物质循环的角度看，消费者不是生态系统的必要成分，但消费者的存在能加快生态系统的物质循环，因此在自然生态系统中，生产者、消费者和分解者都是紧密联系、缺一不可的。

（4）分解者——物质循环中的关键成分

将动植物遗体分解成无机物，归还给无机环境，是沟通生物群落到无机环境的桥梁。植物同化的CO₂等物质，大约90%需经分解者的分解作用归还无机环境，然后被生产者重新利用。因此从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。

2．对食物链的分析

（1）食物链的起止点：每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物捕食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不算完整的食物链。

（2）某一营养级生物的含义：某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是某种群。

（3）食物链的不可逆性：食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。

（4）不参与食物链组成的成分：分解者和非生物的物质和能量不参与食物链的组成。

3．对食物网的分析

（1）模型图示

（2）相关说明

①由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1，如兔是初级消费者，第二营养级。

②食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量来源。

③同一消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如狼在该食物网中分别位于第三、第四营养级。

④在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是捕食关系，又是竞争关系。

4．生态金字塔——能量流动模型

5．能量流动原理的应用

人们根据生态系统的结构与功能，结合各地的自然条件、生产技术和社会需要，可以设计出多种农业生态系统；建立生态农业的目的是设法调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分，最大限度地提高能量利用率（实质上是充分利用了流向分解者的能量，而不是提高了能量的传递效率）。

能量流动中的3个易混易错点

（1）能量传递效率针对各营养级之间的能量传递。

（2）能量传递效率≠能量利用率。能量传递效率：能量沿食物链流动，以营养级为“单位”，传递效率为10%～20%。能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值；考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。

（3）摄入量≠同化量。摄入量指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。同化量指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。关系：同化量＝摄入量－粪便量。同化量才是真正流经某营养级的总能量。粪便中的能量不是该营养级同化的能量，而是上一个营养级同化量的一部分，例如羊吃草，羊粪便中的能量是草同化的能量，并不属于羊。

6．流经某营养级的能量来源和去向分析（以初级消费者为例）

7．利用“拼图法”解决能量流动问题

输入第一营养级的能量（W₁）被分为两部分：

如图所示。

一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了（A₁），一部分则用于生产者的生长、生育和繁殖（B₁＋C₁＋D₁）。而后一部分能量包括现存的植物体中的能量（B₁）、流向分解者的能量（C₁）、流向下一营养级的能量（D₁）。流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W₁。将图中第三营养级同化的总能量D₂“拼回”第二营养级，则A₂＋B₂＋C₂＋D₂刚好等于D₁，即第二营养级同化的总能量；再将D₁“拼回”第一营养级，则A₁＋B₁＋C₁＋D₁刚好等于生产者固定的总能量W₁。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W₁，所有生物总能量之和都小于W₁（呼吸作用消耗的缘故）。

8．碳循环过程分析

由图可知：

（1）碳的存在形式与循环形式

①在生物群落和无机环境间：主要以CO₂形式循环。

②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。

③在无机环境中：主要以CO₂和碳酸盐形式存在。

（2）碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。

（3）碳返回无机环境的途径有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。

（4）碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他成分之间的传递都是单向的。

由以上分析，碳循环过程可归纳为：

9．生物多样性的三个层次

10．生物多样性成因分析

（1）从分子水平看

（2）从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。

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