例談“生物與環(huán)境”專題中的易錯點(diǎn)

河北

高考對主干知識的考查歷年基本不變，雖然每年題目的具體情境不同，但考點(diǎn)主要集中在核心知識上，如細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞分裂、光合作用、細(xì)胞呼吸、遺傳規(guī)律、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)及種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等。“生物與環(huán)境”專題包括種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性，是歷年高考常考的考點(diǎn)筆者通過對典型高考題的分析、總結(jié)來梳理這部分知識，以期幫助學(xué)生更透徹地理解和運(yùn)用這部分知識解決相關(guān)問題。

1.記準(zhǔn)重要概念，避免“以偏概全”“以桃代李”

種群是指生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個體，包括幼年個體、成年個體和老年個體。對“全部個體”的理解要到位，包括雌性和雄性的全部個體。

群落是指同一時間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合。這些種群不是簡單的集合，而是有著各種種間或種內(nèi)關(guān)系的有機(jī)整體，包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，且三者缺一不可。

生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率是指下一個營養(yǎng)級的能量同化量與上一個營養(yǎng)級的能量同化量的比值，而不是相鄰兩個營養(yǎng)級的個體數(shù)量的比值，也不是相鄰兩個營養(yǎng)級的能量攝入量的比值。

【例題1】（2016年天津卷，第3題）在絲瓜地生態(tài)系統(tǒng)中，絲瓜、昆蟲甲、昆蟲乙存在捕食關(guān)系。如圖1為某年度調(diào)查甲、乙兩種昆蟲種群數(shù)量變化的結(jié)果。下列敘述正確的是 （ ）

圖1

A.該絲瓜地的碳循環(huán)在絲瓜、昆蟲與無機(jī)環(huán)境之間完成

B.依據(jù)隨機(jī)取樣原則統(tǒng)計成蟲數(shù)量可計算出昆蟲種群密度

C.乙與甲的數(shù)量比值代表兩種昆蟲間的能量傳遞效率

D.乙數(shù)量的增加會減少甲種群對絲瓜的攝食量

【答案】D

【解析】據(jù)圖分析，可得出生態(tài)系統(tǒng)中三種生物之間的關(guān)系可用下面的食物鏈來表示：絲瓜→昆蟲甲→昆蟲乙。除了這三種生物，生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)該還生存著其他植物、動物和微生物，非生物的物質(zhì)和能量（陽光、空氣、土壤、水分等）。物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間，絲瓜和昆蟲只是生物群落的一部分，所以A項(xiàng)錯誤；種群密度是指種群在單位面積或單位體積中的個體數(shù)，要統(tǒng)計種群密度應(yīng)統(tǒng)計所有個體，不只是“成蟲數(shù)量”，所以B項(xiàng)錯誤；能量傳遞效率不是相鄰兩個營養(yǎng)級的個體數(shù)量的比值，而是相鄰兩個營養(yǎng)級的能量同化量的比值，所以C項(xiàng)錯誤；根據(jù)食物鏈的關(guān)系可知，昆蟲乙數(shù)量增加會導(dǎo)致昆蟲甲被大量捕食而使甲的種群數(shù)量下降，昆蟲甲對絲瓜的攝食量會減少，所以D項(xiàng)正確。

【例題賞析】該題考查了生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及各組分之間的關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)的功能——能量流動及物質(zhì)循環(huán)、種群密度的概念及統(tǒng)計方法、種群數(shù)量在相鄰營養(yǎng)級之間的變化規(guī)律等知識點(diǎn)，各干擾選項(xiàng)中涉及了典型的易錯點(diǎn)，考查了學(xué)生對概念的準(zhǔn)確把握及運(yùn)用。

教師應(yīng)著重提示學(xué)生注意對種群概念中“全部個體”的理解：從年齡結(jié)構(gòu)上分析包括幼年個體、成年個體和老年個體；從性別角度分析包括雌性和雄性的全部個體。另外還需注意物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間，不能只發(fā)生在生物群落中。

2.準(zhǔn)確描述種群特征間的相互聯(lián)系，把握種群特征、理解種群增長規(guī)律

種群特征包括種群的空間特征和數(shù)量特征，種群的空間特征在課本中以小字部分進(jìn)行了簡單介紹，可分為隨機(jī)分布、集群分布和均勻分布；種群的數(shù)量特征包括種群密度、年齡組成、性別比例、出生率和死亡率等。它們的關(guān)系可以用圖2表示：出生率和死亡率、遷入率和遷出率是決定種群大小和種群密度的直接因素；年齡組成是通過影響出生率和死亡率來間接影響種群密度的，能夠預(yù)測種群密度的變化趨勢；性別比例可以通過影響出生率來間接影響種群密度。另外，氣候、食物、天敵等因素也可影響種群密度。

圖2 種群的數(shù)量特征之間的關(guān)系

種群數(shù)量增長模型包括“J”型曲線、“S”型曲線，二者關(guān)系如圖3所示：在理想條件下，種群呈“J”型曲線增長；在空間和資源有限的條件下，種群會呈“S”型曲線增長，種群數(shù)量會達(dá)到最大環(huán)境容納量K值，此時種群數(shù)量不再增長，在種群數(shù)量達(dá)到K/2時，種群增長速率達(dá)到最大。

圖3 種群數(shù)量的增長模型

【例題2】( 2017年全國卷Ⅱ，第31題)林場中的林木常遭到某種山鼠的危害。通常，對于鼠害較為嚴(yán)重的林場，僅在林場的局部區(qū)域（苗圃）進(jìn)行藥物滅鼠，對鼠害的控制很難持久有效?；卮鹣铝袉栴}：

（1）在資源不受限制的理想條件下，山鼠種群的增長曲線呈___________型。

（2）在苗圃進(jìn)行了藥物滅鼠后，如果出現(xiàn)種群數(shù)量下降，除了考慮藥物引起的死亡率升高這一因素外，還應(yīng)考慮的因素是___________。

（3）理論上，除藥物滅鼠外還可以采用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敵。天敵和山鼠之間的種間關(guān)系是_________。

（4）通常，種群具有個體所沒有的特征，如種群密度、年齡結(jié)構(gòu)等。那么種群的年齡結(jié)構(gòu)是指_________。

【答案】（1）“J”

（2）苗圃中山鼠種群中個體的遷出

（3）捕食

（4）種群中各年齡期的個體在種群中所占的比例

【解析】（1）在資源不受限制的理想條件下，種群的增長曲線呈“J”型；（2）導(dǎo)致山鼠種群數(shù)量下降的因素可能是死亡率增加，出生率下降，還可能是遷入率下降，遷出率增加，本題中提出“在苗圃進(jìn)行了藥物滅鼠后”這一條件，綜合考慮，題干引導(dǎo)考生從死亡率升高及遷出率升高角度來考慮，因?yàn)椤八幬餃缡蟆倍唐趦?nèi)不會影響出生率和遷入率，故山鼠種群數(shù)量下降除因山鼠死亡率升高外，還可能由于條件變化，使山鼠遷出率升高；（3）用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敵，天敵和山鼠之間的種間關(guān)系是捕食關(guān)系，從而控制鼠害；（4）種群年齡結(jié)構(gòu)的概念是指一個種群中各年齡期的個體在種群中所占的比例。

【例題賞析】該題考查了種群數(shù)量特征之間的相互影響，種群密度是中心，其他特征都是通過影響種群密度來影響種群數(shù)量的，學(xué)生頭腦里要建立相關(guān)知識網(wǎng)絡(luò)才能準(zhǔn)確解決問題，體現(xiàn)了對學(xué)生綜合能力的考查；另外，對有關(guān)生物防治和環(huán)境保護(hù)相關(guān)知識的考查也符合對生物學(xué)科核心素養(yǎng)（社會責(zé)任、生命觀念）的考查。

教師在這部分知識的教學(xué)中，應(yīng)該訓(xùn)練學(xué)生自行構(gòu)建相關(guān)知識網(wǎng)絡(luò)，并獨(dú)立描述種群各數(shù)量特征之間的相互影響，以達(dá)到對種群數(shù)量增長模型進(jìn)行曲線解讀及實(shí)際運(yùn)用。

【例題3】（2017年全國卷I，第5題）假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”型增長，該種群的增長率隨種群數(shù)量的變化趨勢如圖4所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時開始捕獲，下列四個種群數(shù)量中合適的是 （ ）

A.甲點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量

B.乙點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量

C.丙點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量

D.丁點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量

【答案】D

【解析】“S”型增長曲線在種群數(shù)量達(dá)到K/2時，種群增長率達(dá)到最大，應(yīng)該控制種群的種群數(shù)量使其維持在K/2處；題目所給的圖中自變量是種群數(shù)量，因變量是種群增長率，曲線上有甲、乙、丙、丁四個點(diǎn)，若要盡可能多地捕獲家畜個體，丁點(diǎn)的種群數(shù)量大于種群最大數(shù)量的一半（即K/2），所以應(yīng)該在丁點(diǎn)開始進(jìn)行捕獲家畜，使剩余的家畜種群數(shù)量維持在K/2處，這樣既使家畜種群數(shù)量保持最大增長潛力，又有較大的捕獲數(shù)量，使人類獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，所以選D。

【例題賞析】該題考查了學(xué)生從圖中獲取信息的能力及運(yùn)用知識解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，體現(xiàn)了對學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

對該類知識的教學(xué)中教師應(yīng)選用典型的聯(lián)系生活、生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)例幫助學(xué)生構(gòu)建相關(guān)模型，并讓學(xué)生學(xué)會用語言描述曲線變化的實(shí)際含義，訓(xùn)練學(xué)生使用專業(yè)術(shù)語答題的能力。

3.找準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的起點(diǎn)、過程和特點(diǎn)，避免“分析錯誤”

生態(tài)系統(tǒng)的功能是完成物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞。能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程，沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行，在流動過程中能量是逐級遞減的。在食物鏈中，營養(yǎng)級越高，獲得的能量越少，一般所包括的生物種群個體數(shù)量越少。關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律總結(jié)如表1所示。

表1 生態(tài)系統(tǒng)能量流動規(guī)律

每一個營養(yǎng)級同化的能量流向包括流入下一營養(yǎng)級（被下一營養(yǎng)級所同化的能量）、自身細(xì)胞呼吸所消耗及被分解者所利用三個去向，因此能量流動是逐級遞減的，在輸入到某一個營養(yǎng)級的能量中，只有10 %～20 %的能量能夠流向下一個營養(yǎng)級，如圖5所示。

圖5 能量流動去向圖

【例題4】（2016年全國卷Ⅲ，第5題）我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現(xiàn)了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確是 （ ）

A.鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數(shù)量

B.該生態(tài)系統(tǒng)中細(xì)菌產(chǎn)生的能量可流向生產(chǎn)者

C.鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量消耗的環(huán)節(jié)

D.鷹的遷入增加了該生態(tài)系統(tǒng)能量流動的方向

【答案】C

【解析】由題意可知，鷹遷入后，該生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈為植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹，鷹的遷入使黃雀數(shù)量降低，螳螂數(shù)量增加，蟬的數(shù)量減少，所以A項(xiàng)錯誤；流向生產(chǎn)者的能量是太陽能或者是無機(jī)物氧化釋放的化學(xué)能，細(xì)菌產(chǎn)生的能量以熱能的形式散失，不能流向生產(chǎn)者，所以B項(xiàng)錯誤；鷹的遷入使食物由四個營養(yǎng)級增加為五個營養(yǎng)級，沒有增加生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的方向，只是增加了能量消耗的環(huán)節(jié)，所以C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。

【例題賞析】該題體現(xiàn)了對生態(tài)系統(tǒng)能量流動的起點(diǎn)、過程和特點(diǎn)的細(xì)致考查，B選項(xiàng)設(shè)置了對細(xì)菌這類特殊生物類群在生態(tài)系統(tǒng)中的成分及功能的考查，體現(xiàn)了對學(xué)生知識的全面性、準(zhǔn)確性及綜合能力的檢驗(yàn)。

教師在教學(xué)中應(yīng)幫助學(xué)生分析清楚“特例”（如生態(tài)系統(tǒng)中的不同種類細(xì)菌屬于不同成分），以題帶動知識點(diǎn)的總結(jié)，提高學(xué)生綜合分析能力。

【例題5】（2015年福建卷，第4題）下圖6為某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖（圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J·m-2·a-1）。下列敘述正確的是 ( )

圖6 某人工魚塘食物網(wǎng)及其能量傳遞示意圖

A.該食物網(wǎng)中最高營養(yǎng)級為第六營養(yǎng)級

B.該食物網(wǎng)中第一到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為25%

C.太陽魚呼吸作用消耗的能量為1 357 J·m-2·a-1

D.該食物網(wǎng)中的生物與無機(jī)環(huán)境共同構(gòu)成一個生態(tài)系統(tǒng)

【答案】B

【解析】由圖可知該食物網(wǎng)中共3條食物鏈，其中最長的為浮游植物→浮游動物→幽蚊幼蟲→太陽魚→鱸魚，所以最高營養(yǎng)級為第五營養(yǎng)級，A項(xiàng)錯誤；第二營養(yǎng)級為浮游動物和搖蚊幼蟲，所以第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的能量傳遞效率為它們同化能量的比值，即（3 780+4 200）/ 31 920=25 %，所以B項(xiàng)正確；太陽魚的同化量為1 483 J·m-2·a-1，這部分能量有三個去向，即流入下一營養(yǎng)級126 J·m-2·a-1，另兩個去向?yàn)橛糜谧陨砗粑饔煤捅环纸庹咚?，二者之和? 483 - 126 = 1 357 J·m-2·a-1，所以根據(jù)所給數(shù)據(jù)無法計算出太陽魚呼吸作用消耗的能量，C項(xiàng)錯誤；食物網(wǎng)中的生物不能代表生物群落的所有生物，且一個完整的生態(tài)系統(tǒng)除了無機(jī)環(huán)境和生產(chǎn)者、消費(fèi)者外，還應(yīng)包括分解者，所以D項(xiàng)錯誤。

【例題賞析】本題對生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和能量傳遞等部分知識進(jìn)行考查，體現(xiàn)了對學(xué)生綜合分析能力及能量計算、分析判斷能力的檢驗(yàn)。高考對主干知識的考查，更強(qiáng)調(diào)從新角度分析、夯實(shí)基礎(chǔ)。

教師在指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)這部分知識時，應(yīng)選擇典型例題，讓學(xué)生分組討論做到會分析、會用專業(yè)術(shù)語表達(dá)，以適應(yīng)近年來高考題“原因分析類”試題難度增大的特點(diǎn)。

4.關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)與相關(guān)生理過程的聯(lián)系，構(gòu)建學(xué)科內(nèi)知識網(wǎng)絡(luò)

生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入起點(diǎn)是生產(chǎn)者所固定的太陽能，生產(chǎn)者大多為植物，影響植物光合速率的環(huán)境因素等均可與生態(tài)系統(tǒng)相綜合。

【例題6】( 2015年四川卷，第4題)在適宜溫度和大氣CO2濃度條件下，測得某森林中林冠層四種主要喬木的幼苗葉片的生理指標(biāo)（見下表）。下列分析正確的是 （ ）

指標(biāo)物種馬尾松 苦櫧 石櫟 青岡光補(bǔ)償點(diǎn)（μmol·m-2·s-1）光飽和點(diǎn)（μmol·m-2·s-1）140 66 37 22 1 425 1 255 976 924

（光補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率時的光強(qiáng)；光飽和點(diǎn)：達(dá)到最大光合速率所需的最小光強(qiáng)）

A.光強(qiáng)大于140 μmol·m-2·s-1，馬尾松幼苗葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生的O2全部進(jìn)入線粒體

B.光強(qiáng)小于 1 255 μmol·m-2·s-1，影響苦櫧幼苗光合速率的環(huán)境因素是CO2濃度

C.森林中生產(chǎn)者積累有機(jī)物的能量總和，即為輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量

D.在群落演替過程中，隨著林冠密集程度增大青岡的種群密度將會增加

【答案】D

【解析】由題表可知，當(dāng)光強(qiáng)大于馬尾松的光補(bǔ)償點(diǎn)時，其光合速率大于呼吸速率，所以葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生的O2除了進(jìn)入線粒體用于有氧呼吸外，剩余部分會擴(kuò)散出細(xì)胞，所以A項(xiàng)錯誤；苦櫧的光飽和點(diǎn)為1 255 μmol·m-2·s-1，當(dāng)光強(qiáng)小于該值時影響光合速率的因素有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等，所以B項(xiàng)錯誤；森林生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者制造的有機(jī)物的能量總和是輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，不是“積累”有機(jī)物的能量總和，所以C項(xiàng)錯誤；青岡的光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)較低，屬于適應(yīng)弱光的植物，隨著林冠密集程度增大，林下光照會變?nèi)酰藭r青岡的競爭能力變強(qiáng)，故其種群密度會增加，所以D項(xiàng)正確。

【例題賞析】該題是對光合作用、細(xì)胞呼吸及生態(tài)系統(tǒng)的綜合考查，并考查了考生對表格中信息的解讀及轉(zhuǎn)換能力。綜合性強(qiáng)、難度較大，體現(xiàn)了高考對核心知識的檢驗(yàn)。

教師在復(fù)習(xí)“影響光合作用和細(xì)胞呼吸的因素”的相關(guān)內(nèi)容時，要試著與“生態(tài)系統(tǒng)”部分進(jìn)行綜合。著重訓(xùn)練學(xué)生對“光的補(bǔ)償點(diǎn)”“光的飽和點(diǎn)”“真正光合速率”“凈光合速率”等概念及曲線的分析，對“點(diǎn)”的移動方向的判斷方法進(jìn)行總結(jié)和實(shí)例訓(xùn)練，同時培養(yǎng)學(xué)生從生態(tài)系統(tǒng)這個宏觀的角度看待此類微觀問題。