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高中三年级生物

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    回答下列有关水生生态系统的问题:

    (1)水生生态系统中的总初级生产量,即流经该生态系统的总能量是___________。测定水生生态系统的总初级生产量可采用黑白瓶法,方法如下:
    第一步:用化学滴定法或电子检测器测定池塘中某一水层的溶氧量,计为a。
    第二步:从池塘的同一水层取水样,装在一黑一白一对样瓶中并密封。白瓶是透光瓶,黑瓶是不透光瓶。将这对样瓶放回原水层。
    第三步:24h后取出样瓶,再次用化学滴定法或电子检测器测定黑瓶和白瓶中的溶氧量,分别计为b和c。
    第四步:数据分析。
    请用上述字母回答,总初级生产量=___________。
    (2)在一次实验中,早春季节测量某温带落叶林中的一个淡水池塘的净初级生产量(总初级生产量除去生产者自身的呼吸量,即为净初级生产量),结果如上图所示:
    ①.从曲线可以看出,随水深增加,净初级生产量呈下降趋势,这可能是由于__________。
    ②.A、B段数值大于0,表明该段____________。
    ③.若一个生态系统较长时间处于C点所示状态,则该系统________(填“能”或“不能”)处于稳定状态。
    ④.若在夏季再次进行测量,预测各段的净初级生产量应__________(填“大于”“小于”或“等于”)早春季节的净初级生产量。
    本题信息:2011年模拟题生物读图填空题难度极难 来源:马娟
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本试题 “回答下列有关水生生态系统的问题:(1)水生生态系统中的总初级生产量,即流经该生态系统的总能量是___________。测定水生生态系统的总初级生产量可采用黑白瓶...” 主要考查您对

呼吸作用

光合作用的过程

生态系统的能量流动

生态系统的稳定性

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呼吸作用:

1、概念:生物的生命活动都需要消耗能量,这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放出能量的总过程,叫做呼吸作用(又叫生物氧化)。
(1)呼吸作用是一种酶促氧化反应。虽名为氧化反应,不论有无氧气参与,都可称作呼吸作用(这是因为在化学上,有电子转移的反应过程,皆可称为氧化)。有氧气参与时的呼吸作用,称之为有氧呼吸;没氧气参与的反应,则称为无氧呼吸。同样多的有机化合物,进行无氧呼吸时,其产生的能量,比进行有氧呼吸时要少。有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应,与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物,其细胞内,也可以进行无氧呼吸。
(2)呼吸作用的目的,是透过释放食物里之能量,以制造三磷酸腺苷(ATP),即细胞最主要的直接能量供应者。呼吸作用的过程,可以比拟为氢与氧的燃烧,但两者间最大分别是:呼吸作用透过一连串的反应步骤,一步步使食物中的能量放出,而非像燃烧般的一次性释放。在呼吸作用中,三大营养物质:碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸,被分解成更小的分子,透过数个步骤,将能量转移到还原性氢(化合价为+1的氢)中。最后经过一连串的电子传递链,氢被氧化生成水;原本贮存在其中的能量,则转移到ATP分子上,供生命活动使用。
植物呼吸作用过程:有机物(储存能量)+氧(通过线粒体)→二氧化碳+水+能量
(3)呼吸速率:又称呼吸强度。指在一定温度下,单位重量的活细胞(组织)在单位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量,通常以“mg(μl)/(h?g)”为单位,表示每克活组织(鲜重、干重、含氮量等)在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某生物体代谢活动的强弱。呼吸作用是由一系列酶催化的化学反应,所以温度对呼吸作用有很大影响。还有水分、氧气、二氧化碳等也是影响呼吸速率的条件。
(4)植物呼吸作用原理的应用:
粮食储存;
低温保存蔬菜水果:通过增加二氧化碳的含量可以抑制储存蔬菜水果等的呼吸作用;充氮气也可以降低氧气的浓度,抑制呼吸作用。
农田松土;农田排涝等措施有利于植物根的生长和对无机盐的吸收。
影响细胞呼吸的因素及实践应用:

1.内部因素:
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植株在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开花期呼吸速率较高,成熟期呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官。
2.环境因素:
(1)温度

①规律:呼吸作用在最适温度最强,超过最适温度,呼吸酶活性下降,甚至变形失活,呼吸受抑制;低于最适温度活性下降,呼吸受抑制。
②应用:生产上常用这一原理在低温下贮存蔬菜、水果。在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,降低呼吸作用,减少有机物的消耗,提高产量。
(2)O2的浓度
 
①规律:在O2浓度为零时只进行无氧呼吸;O2浓度为10%以下,既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸;O2 浓度为l0%以上,只进行有氧呼吸。
②应用:生产中常利用降低氧的浓度抑制呼吸作用,藏少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果保鲜时间。
(3)CO2浓度
①规律:从化学平衡的角度分析,C02浓度增加,呼吸速率下降。
②应用:在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO:浓度具有良好的保鲜作用。
(4)水含量

①规律:在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱。
②应用:在作物种子的储藏时,将种子风干,以减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
思维拓展:

1、温室中栽培农作物提高产量的措施有两个方面,提高光合强度和降低呼吸消耗。影响细胞呼吸的因素有温度、氧气浓度、二氧化碳浓度、含水量等,但农业生产中最常考虑的是温度。其他几个因素不容易控制。
2、植物细胞呼吸的最适温度一般在25~35℃,最高温度在35~45℃。
3、绿色植物细胞呼吸的最适温度总比光合作用的最适温度高。一般情况下,植物细胞呼吸的最适温度为30℃,而光合作用的最适温度为25℃。

光合作用过程:

1、光合作用的概念:
绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
2、光合作用图解:


3、光合作用的总反应式及各元素去向


光反应与暗反应的比较:

项目 光反应(准备阶段) 暗反应(完成阶段)
场所  叶绿体的类囊体薄膜上  叶绿体的基质中
条件 光、色素、酶、水、ADP、
Pi
 多种酶、[H]、ATP、CO2、C5
物质变化
能量的变化 光能转变成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能转变成(CH2O)中稳定的化学能
相互联系 光反应产物[H]、ATP为暗反应提供还原剂和能量;暗反应产生的ADP、Pi为光反应形成ATP提供了原料
 
易错点拨:

1、光合作用总反应式两边的水不可轻易约去,因为反应物中的水在光反应阶段消耗,而产物中的水则在暗反应阶段产生。
2、催化光反应与暗反应的酶的分布场所不同,前者分布在类囊体薄膜上,后者分布在叶绿体基质中。
知识拓展:

1、氮能够提高光合作用的效率的原因是:氮是许多种酶的组成成分光合作用的场所:光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光才能进行。在类囊体的薄膜上进行;光合作用的第二个阶段中的化学反应,有没有光都可以进行。在叶绿体基质中进行。
2、玉米是C4植物,其维管束鞘细胞中含有没有基粒的叶绿体,能够进行光合作用的暗反应。C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。
①四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。
②二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中;而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,维管束鞘细胞不含叶绿体。

3、光合细菌:利用光能和二氧化碳维持自养生活的有色细菌。光合细菌(简称PSB)是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌,是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。
生态系统的能量流动:

1、概念生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能,传递沿食物链、食物网,散失通过呼吸作用以热能形式散失的。
2、过程:
(1)能量的输入

③输入生态系统的总能量:生产者固定的太阳能总量。
(2)能量的传递
①传递途径:食物链和食物网。
②传递形式:有机物中的化学能。
③传递过程:

(3)能量的转化

(4)能量的散失
①形式:热能,热能是能量流动的最后形式。


3、能量流动的特点
(1)单向流动
①食物链中,相邻营养级生物的捕食关系不可逆转,因此能量不能倒流,这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失,这些能量是无法再利用的。
(2)逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量,供自身利用和一热能形式散失。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
4、能量传递效率能量在相邻两个营养级间的传递效率一般为10﹪~20﹪,即输入某一营养级的能量中,只有10﹪~20﹪的能量流到下一营养级。
计算方法为:

4、研究能量流动的意义:
(1)实现对能量的多级利用,提高能量的利用效率(如桑基鱼塘)
(2)合理地调整能量流动关系,使能量持续高效的流向对人类最有益的部分(如农作物除草、灭虫)

生态系统中能量流动的计算:

在解决有关能量传递的计算问题时,首先要确定相关的食物链,理清生物在营养级上的差别,能量传递效率为10%-20%,解题时注意题目中是否有“最多” “最少…至少”等特殊的字眼,从而碗定使用l0%或 20%来解题。
1.设食物链A→B→C→D,分情况讨论如下:
已知D营养级的能量为M,则至少需要A营养级的能量=M÷(20%)3;最多需要A营养级的能量 =M÷(10%)3
已知A营养级的能量为N,则D营养级获得的最多能量=N×(20%)3;D营养级获得的最少能量=N× (l0%)3。 2.如果是在食物网中,同一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,则按照各单独的食物链进行诗算后合并。
3.在食物网中分析如A→B→C→D确定生物量变 化的“最多”或“最少”时,还应遵循以下原则:
(1)食物链越短,最高营养级获得的能量越多;
(2)生物间的取食关系越简单,生态系统消耗的能量就越少,如已知D营养级的能量为M,计算至少需要 A营养级的能量时,应取最短食物链A→D,并以20% 的效率进行传递,即等于M÷20%;计算最多需要A营养级的能量时,应取最长的食物链A→B→C→D,并以 10%的效率进行传递,即等于M÷(10%)3
4.已知较低营养级生物的能量求解较高营养级生物的能量时,若求解“最多”值,则说明较低营养级的能量按“最高”效率传递;若求解“最(至)少”值,则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。具体规律如下:

表解生态系统三种金字塔的不同:

项目\类型 能量金字塔 数量金宇塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔 一般呈正金字塔,有时呈倒金字塔 一般为正金字塔
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减
每一阶含义 食物链中每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的总生物量
异常分析 人工鱼塘中的生产者并不多,需要人工给鱼施加有机饲料,如图
成千上万只昆虫生活在一棵大树上时,该数量金字塔的塔形会发生变化,如图
浮游植物的个体小,寿命短,又不断被浮游动物吃掉,所以某一时间浮游植物的生物量会低于浮游动物,如图

易错点拨:

1、图解中的箭头由粗到细表示流如下一营养级的能量逐级递减;方块面积越来越小表示营养级的升高,储存在生物体内的能量越来越少。
2、每一营养级的能量来源及去向流入一个营养级的能量石指被这个营养级的生物所同化的全部能量。营养级的能量的来源与去路如下:
 
3、消费者产生的粪便不属于该营养级同化的能量,它属于上一营养级未被利用的部分。
4、动物同化的能量并不等于摄入的能量:动物同化的能量=动物摄入的能量-动物粪便中的能量。

知识拓展:

1、由于能量传递效率为10﹪~20﹪,传到第五营养级时,能量已经很少了,再往下传递不足以维持一个营养级,所以一条食物链中营养级一般不超过5个。
2、食物网中,能量传递效率是指某营养级流向各食物链下一营养级的总能量占该营养级比例。
如: 是指流向B、C的总能量占A的10﹪~20﹪。
3、根据能量流动的递减性原则,在建立与人类相关的食物链时,应尽量缩短食物链。
生态系统的稳定性:

1.生态系统稳定性的概念
生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力称为生态系统的稳定性。 2.生态系统稳定性的种类
(1)抵抗力稳定性
①概念:生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。
②原因:生态系统内部具有一定的自我调节能力。
③规律:生态系统的成分越单纯,营养结构越简单,自我调节能力就越弱,抵抗力稳定性就越低,反之则越高。
(2)恢复力稳定性
①概念:生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
②规律:一般环境条件越好,恢复力稳定性越高;反之,越低。
3.提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统干扰的程度。
(2)实施相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。
生态系统自我调节能力辨析:

1.实例
(1)河流:

(2)森林:

 2.基础:负反馈调节,在生态系统中普遍存在,
3.特点:生态系统的自我调节能力是有限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力迅速丧失,生态系统难以恢复。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的区别和联系:

抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 实质 保持自身结构功能相对稳定 恢复自身结构功能相对稳定
核心 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏,恢复原状
影响因素 生态系统中物种丰富度越大,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强 生态系统中物种丰富度越小,营养结构越简单,恢复力稳定性越强
二者联系 ①相反关系:抵抗力稳定性强的生恋系统,恢复力稳定性弱,反之亦然;②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力,它们相互作用共同维持生态系统的稳定。如图所示:
2.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系

易错点拨:

1、对于极地苔原(冻原),由于物种组分单一、结构简单,它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。
2、生态系统抵抗力稳定性与自我调节能力的大小的关系
 
知识拓展:

1、不同的生态系统在两种稳定性的表现上有差别,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节的能力就越强,抵抗力稳定性就越高。
2、不同的生态系统在受到不同干扰(破坏)后,其恢复速度与恢复时间不同。
3、生态系统自我调节能力的大小
生态系统成分 食物网 自我调节能力
越少 越简单
越多 越复杂
4、反馈调节的种类
比较项目 正反馈 负反馈
调节方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
结果 常使生态系统远离稳态 有利于生态系统保持相对稳定
实例分析

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