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高中三年级生物

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    (选做题)现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后,可用于浇灌绿地。
    回答问题:
    (1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池、兼氧池后得到初步净化,在这个过程中,微生物通过__________呼吸将有机物分解。
    (2)植物池中,水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了___________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中,植物位于第__________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的______能。
    (3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、__________和__________等原理。
    (4)一般来说,生态工程主要任务是对______________进行修复,对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。
    本题信息:2011年陕西省高考真题生物填空题难度较难 来源:姚瑶
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本试题 “(选做题)现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理...” 主要考查您对

呼吸作用

群落的概念

生态系统的能量流动

生态工程的基本原理

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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℃。
群落的概念:

1、概念:同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,叫做群落。它包括该地区所有动物、植物、微生物等。
2、群落水平研究的问题
①研究对象:同一时空内不同种群的集合体。
②研究问题:物种组成(即丰富度和优势种)、种间关系、群落演替、群落的空间结构、各种群占据的位置、群落的范围和边界等问题。
知识拓展:

群落水平研究的问题
①研究对象:同一时空内不同种群的集合体。
②研究问题:物种组成(即丰富度和优势种)、种间关系、群落演替、群落的空间结构、各种群占据的位置、群落的范围和边界等问题。
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。
生态工程的基本原理:

1、生态工程与生态经济
(1)生态工程建设的目的:遵循自然界物质循环的规律,充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。
(2)生态工程的特点:少消耗、多效益、可持续。
(3)生态经济:通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。[实现手段:生态工程]
2、基本原理:
项目 理论基础 意义 实例
物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高,可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力 “三北”防护林建设中的问题、珊瑚礁生态系统的生物多样性非常规
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题、过度放牧等
整体性原理 社会、经济、自然构成复合系统 统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
体统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
系统整体性原理:整体大于部分 保持系统很高的生产力 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系

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