集训四 种群、群落与生态系统
(种群的特征、生态系统的功能及稳定性)
(40分钟 100分)
1．(18分)(2012·临沂高三质检)草原生态系统进行着能量流动、物质循环和信息传递。请回答问题。
(1)对某草原生态系统中一个由草、田鼠和黄鼬三个环节组成的食物链进行了能量流动分析，得到下表相关数据(cal·hm－2·a－1)。NP(净同化量)＝GP(总同化量)－R(呼吸量)。
由上表可知第________环节代表田鼠，该食物链中，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为________，该数据不在正常能量传递效率范围内，主要原因________________________。从生物多样性的价值来看，草地对水土的保持、调节气候等方面的作用属于生物多样性的________价值。
(2)碳在草原生物群落与无机环境之间的循环主要以________的形式进行，碳元素在生物群落中主要以________形式存在。与能量流动相比，碳循环的特点是______________ 。
(3)当草原返青时，“绿色”为田鼠等食草动物提供可采食的信息，田鼠能根据黄鼬的气味躲避猎捕。这说明信息能调节生物间的________关系，以维持生态系统的稳定。
(4)草原管理上，采用轮牧或限制放牧量，这主要是提高________力稳定性。
2．(16分)(2012·汕头六校高三联考)下图中甲表示某人工鱼塘生态系统能量流动图解(能量单位为：J/cm2·a)，乙图表示某种鱼迁入该生态系统后的种群数量增长速率变化曲线，请据图分析回答：
甲 乙
(1)甲图中A代表____________________，该生态系统中储存的能量主要以________的形式存在；为保证各营养级都有较高的输出量，随营养级的升高，输入的有机物应增多，原因是____________________________。
(2)甲图生态系统中，第二营养级到第三营养级的能量传递效率为________________。
(3)甲图由于某种因素使得生产者短时间内大量减少，一段时间后又恢复到原来水平，说明生态系统具有________________能力。
(4)乙图中，在t1～t2时期种群的年龄组成为________________型；已知该种鱼的环境容纳量为K，请根据图乙在下面框中画出该鱼种群数量与时间的关系曲线。要求标出t1、t2对应的数值。
3．(18分)(2012·济宁高三模拟)下图表示某淡水湖泊生态系统的食物网。请据图回答下列问题。
(1)从生态系统的营养结构上看，鳡鱼、翘嘴鲌、蒙古鲌等属于________________。
(2)由该食物网可推出，淡水湖泊群落空间结构在________方向存在较大差异，减弱了由于__________________________________可能造成的竞争。
(3)下表是该水域生态系统中五个种群(存在着营养关系)的能量调查：
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量(107kJ·m－2)
2.50
13.30
9.80
0.28
220.00
据表画出该水域中这五个种群的营养结构________________。
(4)近几年该湖泊出现了大面积的水华现象，导致水质恶化，若不加以治理，大量繁殖的藻类死亡后被分解，会引起水体溶氧量继续下降，造成鱼类大量死亡，水质恶化加剧，这种现象被称为________________调节。
(5)从种群生态学的原理分析，水华现象是由于浮游藻类的________大于________的结果。
(6)比较发生水华和未发生水华时期的湖水理化因素发现，水华期间水体的N、P等无机盐含量、光照、水温等均未发生变化。根据上图食物网可以推断引起水华的主要因素为__________________________________。
4．(12分)(2012·江西师大附中高三模拟)某环保研究所搜集了4种生物的资料研究环境污染物对生物的影响。并用于生态风险评估(见下表)。
(1)生态系统的成分包括____________________________________。一个封闭的、功能完善的生态系统，无需从外界获得物质就可长期维持其正常功能。但是如果在一个较长时期内断绝对它提供________，这个生态系统就会自行消亡。
(2)碳在生物群落中的传递主要以________的形式进行。若D每增重10 kg至少消耗A________kg。
(3)利用表中信息在上图框中绘出该生态系统的碳循环简图。
(4)在生态系统的营养结构中，________越高，生物体内铅、汞的浓度也越高，即有毒、有害物质沿食物链传递过程中具有富集作用。
5．(16分)(2012·泰安高三模拟)全球气候变暖主要与碳循环平衡被破坏有关。下面是某生态系统中碳循环及能量流动模式图，图中A—E表示生态系统的成分，①—⑩表示相关生理过程或能量流动。据图回答下列问题。
(1)该生态系统中食物链(网)可表示为________。若该生态系统的抵抗力稳定性较高，原因是________________。
(2)一般情况下，生态系统中②________③＋⑤(填＞、＝、＜)。
(3)参与过程⑦的主要生物种类除了________外，还有一些生活在土壤中的小动物，若要调查研究后者类群的丰富度，常用________的方法进行采集、调查。
(4)在自然生态系统中，碳循环的平衡是由________与________(用图中数字序号表示)的速率大致相同维系的，但随着现代工业的迅速发展，生物圈中碳循环的平衡被打破，形成温室效应，缓解温室效应的措施是________________。
6．(20分)(2012·通州区高三摸底考试)生态学家对某弃耕农田多年后形成的荒地进行调查。下表是此生态系统三个营养级生物的能量分析表。请回答下列问题：(单位：J/hm2·a)
(1)输入该生态系统生物群落的总能量是________J/hm2·a，这部分能量是指________。
(2)该生态系统第二营养级到第三营养级的能量传递效率为________。
(3)该弃耕农田上进行的演替类型为________。若该地区气候条件适宜、雨量丰富，在数十年乃至上百年后，此片弃耕农田可能会变成森林，此过程的演替趋势应该是：弃耕农田→( )→( )→乔木林(森林)
(4)生态学家为了监测和预报该生态系统鼠害的发生情况，对弃耕后田鼠种群数量的变化规律进行了研究。
Ⅰ.研究者通常采用________法估算该地区田鼠的种群数量。调查统计发现田鼠繁殖能力很强，在最初的一个月内，种群数量每天增加1.47%。
Ⅱ.研究人员根据最初的一个月内____________________构建的田鼠种群增长模型为Nt＝N0·λt(其中，Nt代表t天后田鼠的数量，t表示天数，λ表示倍数，N0表示田鼠的起始数量)。由此可知田鼠在最初的一个月内的生存环境条件是________________。
Ⅲ.若研究人员对此弃耕农田进行长期研究，并进行数据统计，将会发现田鼠的种群增长模型的变化趋势是____________ 。
答案及解析
1．【解析】 (1)由表中数据知Ⅲ(GP)＞Ⅱ(GP)＞Ⅰ(GP)，根据能量流动特点，Ⅱ环节代表田鼠；第一营养级到第二营养级的能量传递效率为1.76×105/(5. 93×107)≈0.3%；正常的能量传递效率为10%～20%，而此传递效率很低，分析表格知Ⅲ未被Ⅱ利用的能量为99.7%，即Ⅲ的大部分能量没有往下一营养级流动。草地在维护生态系统方面的作用称为生态功能即间接价值。
(2)碳在群落与环境间的循环形式主要是CO2，而在群落间如食物链(或食物网)间主要是以有机物形式进行循环的。能量流动是单向流动，逐级递减的，不能循环利用，而物质可被反复循环利用。
(3)食物链的生物间通过信息传递使捕食关系得以维持，从而可调整种群数量动态变化，维持生态系统的稳定，即信息可调整种间关系，以维持生态系统的稳定。
(4)草原上如果放牧的牲畜太多，超过其承载量，会使草原荒漠化，自我调节能力降低，生态系统的抵抗力稳定性也随之降低。
【答案】 (1)Ⅱ 0.3% Ⅲ未被Ⅱ利用的能量多 间接
(2)CO2 有机物碳 可以被生物群落反复利用(碳在无机环境和生物群落之间循环往复)，具有全球性 (3)种间 (4)抵抗
2．【解析】 (1)流入下一营养级的能量即同化量的去向有两个，其一是用于下一营养级的生长、发育及繁殖，另一为呼吸作用散失，因此甲图中的A代表呼吸作用散失的热能；能量流动的特点是逐级递减的，随着营养级的升高，流入的能量会变得很少，为了维持生态系统的稳定，必须加大物质的输入。
(2)肉食性动物获得的能量为0.25＋5.1＋2.1＋0.05＝7.5，其中包括5J的有机物输入，则其同化量为7.5－5＝2.5；植食性动物的同化量为4＋9＋0.5＋2.5＝16，因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率为2.5/16×100%≈15.6%。
(3)生态系统具有一定的自我调节能力，以维持生态系统的稳定。
(4)乙图中，在t1～t2时期，增长速率大于零，种群的出生率大于死亡率，年龄组成为增长型；t1的增长速率最大，此时的种群数量达到K/2值，而t2时增长速率为零，此时种群数量达到最大值即K值，图示如下：
【答案】 (1)呼吸作用散失的热能 有机物 能量沿食物链流动是逐级递减的 (2)15.6% (3)自我调节 (4)增长型
3．【解析】 (1)鳡鱼、翘嘴鲌、蒙古鲌等在不同的食物链中所处的营养级不同，有的是第三营养级，有的处于第四营养级。
(2)由于底栖藻类、浮游藻类及挺水植物芦苇、眼子菜等生长的水层不同，致使以此为食物及栖息环境的鱼类在垂直结构上分层分布。不同的鱼类所捕食的植物也不一样，因此这样的分布减弱了由于共同的食物及空间资源发生的竞争。
(3)分析表中数据知戊的能量最大，为生产者，而乙、丙的能量差别不是很大，即处于同一个营养级，丁的能量最小，应处于最高营养级，由此可推断五种生物组成的食物链为
(4)水质恶化加剧了藻类的死亡，水体溶氧量的降低最终导致鱼类大量死亡，水体的自我净化、物理沉降等已经无法使其稳定性得以恢复，此现象为正反馈调节。
(5)藻类植物大量繁殖，说明其出生率大于死亡率。
(6)水华期间水体的理化性质未发生变化，说明浮游藻类植物的大量繁殖是由于其天敌即鲢鱼、浮游动物数量减少造成的。
【答案】 (1)第三、第四营养级 (2)垂直 争夺共同的食物和活动空间
(3)
(4)反馈(正)(答负反馈者不得分) (5)出生率 死亡率 (6)鲢鱼和浮游动物的数量减少
4．【解析】 (1)生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；能量是生态系统得以稳定的动力，没有能量的供应，生态系统很快就会崩溃。
(2)碳在生物群落中以有机物的形成进行循环。根据重金属在A、B、D三类生物体内的富集量，知它们间的食物关系为A→B→D，由A×20%×20%＝10得A＝250。
(3)大气中的CO2库与生产者之间是双向关系，A、B、D之间是单向关系，A、B、D死亡的遗体都被分解者C分解即都指向C，而C将有机物分解后将CO2又归还到大气中的CO2库，碳循环简图如答案所示。(略)
(4)由于重金属的富集作用，食物链上生物所处的营养级越高，则富集的重金属浓度越大。
【答案】 (1)非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者 能量
(2)有机物 250
(3)见下图
(4)营养级(消费者级别)(合理答案都给分)
5．【解析】 (1)读图知A、B、C是单向关系，推出A、B、C分别是次级消费者、初级消费者、生产者，C与D是双向关系，D为大气中的CO2库，A、B、C均指向E，则E为分解者。该生态系统中食物链为C→B→A；该生态系统的抵抗力稳定性较高，意味着其自我调节能力较强，此生态系统的营养结构复杂，生物的种类多。
(2)②为从上一营养级流入的同化量，其去向有三个，一是呼吸作用消耗即⑤，二是被分解者利用即⑨，再者是流入下一营养级即③，因此②＞③＋⑤。
(3)⑦为分解者的分解作用，主要是营腐生生活的真菌和细菌。土壤中的小动物一般活动能力较强，分布又不均匀，一般调查其丰富度，常用取样器取样法。
(4)碳循环的平衡是通过生产者固定的CO2与生物通过细胞呼吸及分解作用释放的CO2大致相同来维持的，即①≈⑦＋⑥＋⑤＋④；由于大量化石燃料的燃烧，大量的CO2排放到空气中，引起了温室效应，缓解温室效应的主要措施是减少化石燃料的燃烧，大力提倡植树造林。
【答案】 (1)C→B→A ABCE各类群所包含的生物种类多(各营养级生物种类多) (2)＞ (3)细菌和真菌 取样器取样 (4)① ④⑤⑥⑦ 大力植树造林，减少化石燃料的燃烧
6．【解析】 (1)读表中数据知A为生产者，其同化量即为输入该生态系统生物群落的总能量2.48×1011J/hm2·a；这部分能量是由生产者固定的全部太阳能。
(2)A、B、C间的关系为A→C→B；因此第二营养级到第三营养级的能量传递效率为2.40×107/(7.50×108)＝3.2%。
(3)弃耕农田上发生的是次生演替，弃耕农田由于缺乏人的管理，农作物被杂草丛取代，在与植株较高的灌木争夺阳光、资源的过程中，杂草被灌木优势取代，最后演替到森林。
(4)Ⅰ.田鼠的活动能力较强，活动范围较大，一般用标志重捕法调查其种群密度；Ⅱ.构建的田鼠种群增长模型是数量模型，因此最初的一个月内要对其进行数量调查与统计；构建的田鼠种群增长模型的前提条件是理想条件即食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害。 Ⅲ.由于外界因素包括疾病、天气、资源的局限及天敌的增加，会使种群的数量由指数式增长变为S型增长。
【答案】 (1)2.48×1011 被A(生产者)通过光合作用所固定的全部太阳能
(2)3.2% (3)次生演替 杂草丛 灌木林(丛)
(4)Ⅰ.标志重捕 Ⅱ.田鼠的数量调查数据 理想条件(或食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害)
Ⅲ.由“J”型增长变为“S”型增长
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