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选择性必修2第3章《生态系统以及稳定性》课本练习答案
第3章生态系统及其稳定性
第1节生态系统结构
问题探讨
1.大豆的根会吸收土壤中的水和无机盐,使土壤中的水和无机盐减少;大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量;大豆与根瘤菌互利共生固氮,会增加土壤中氮的含量;死亡和脱落的大豆根,会增加土壤中有机物的含量。
2.种间竞争:大豆与稗草、苘麻、鸭跖草。捕食:大豆蚜与大豆。互利共生:大豆与根瘤菌。3.此题答案可以有不同的表述,如环境决定了哪些生物可以在这里生存,生物反过来会影响和改变环境;生物与环境相互依赖、相互影响;生物与环境之间有复杂的相互作用;生物与环境是统一的整体;等等。
思考?讨论
1.略。
2.可归类为生产者、消费者、分解者。3.还有非生物的物质和能量。它们对生态系统来说是不可或缺的。物质和能量是生命活动存在的最基本条件,生命活动本质上也是物质和能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境成分。
4.绿色植物通过光合作用将无机物转化为有机物,将太阳能转化为化学能。动物通过摄取其他生物获得物质和能量。细菌、真菌等通过分解动植物遗体和动物的排遗物获得物质和能量。不同种类的生物获取物质和能量的途径是不尽相同的。
5.生态系统的结构模型可以有多种形式。在不考虑物质的输入和输出的情况下,可以表示为下图所示的简化模型。
旁栏思考题
食物链上一般不超过五个营养级,想一想,这是为什么?
各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量,其余能量有一部分流入分解者,只有一小部分能够被下一营养级的生物利用。流到第五营养级时,余下的能量很少,甚至不足以养活一个种群,因此食物链上一般不超过五个营养级。
练习与应用
一、概念检测
1.(√)(×)(×)(√)2.(D)
3.动物园中的全部生物不能说是一个群落,如不同种动物是分开饲养的,彼此之间没有内在联系和相互影响,不是一个有机的整体。同理,动物园中的全部动物和植物也没有相互依存、相互影响的关系,因此动物园不是一个生态系统。
二、拓展应用
(1)阳光。(2)10~15m。(3)消费者、分解者。
第2节生态系统的能量流动
问题探讨
应该先吃鸡、再吃玉米(即选择1)。若选择2,则增加了食物链的长度,能量逐级递减,最后人获得的能量较少。
思考?讨论1
1.遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后,一部分储存在生态系统(生物体的有机物)中,另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失,两者之和与流入生态系统的能量相等。
2.不能,能量流动是单向的。
思考?讨论2
1.2.
营养级
流入能量/[J/(cm2?a)]
流出能量
(输入后一个营养级)/[J/(cm2?a)]
出入比/%
生产者
.6
62.8
13.52
植食性动物
62.8
12.6
20.06
肉食性动物
12.6
分解者
14.6
3.流入某一营养级的能量主要有以下去向:一部分通过该营养级的呼吸作用散失了一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用;还有一部分末能进入(未被捕食)下一营养级;其他的才是流入下一营养级的能量。所以,流入某一营养级的能量
不可能百分之百地流到下一营养级。
4.生态系统中的能量流动是单向的;能量在流动过程中逐级递减。
旁栏思考题1
能量在流动过程中逐级递减,与能量守恒定律矛盾吗?为什么?
不矛盾。能量在流动过程中逐级递减,指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量,总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此,虽然能量在流动过程中逐级递减,但总能量依然遵循能量守恒定律。
旁栏思考题2
人类位于食物链的顶端,从能量金字塔来看,人口数量日益增长,这会对地球上现有的生态系统造成什么影响?
人口数量日益增长,会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级,也就是说,人类所需要的食物会更多,将不得不种植或养殖更多的农畜产品,会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
旁栏思考题3
生物量金字塔在什么情况下,可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢?
一般情况下,生物量金字塔是上窄下宽的金字塔形,但是有时候会出现倒置的金字塔形。例如,在海洋生态系统中,由于生产者(浮游植物)的个体小,寿命短,又会不断地被浮游动物吃掉,所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然,总的来看,年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
探究?实践
1.生产者主体是水稻,其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷酒除草剂或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言,植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害,田螺数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷酒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言,这些消费者对水稻生长的利大于害。
4.农民通过禁捕,或适量放养等措施,实现生态农业的目标。5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等;现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如,秸秆可作为多种工业原材料,还可以用来生产沼气,以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施,实现立体化生态农业;通过建造沼气池,实现能量的多级利用。
思维训练
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是.5kg,计算公式是(12+18)/12×,这些葡萄糖储存的能量是1.07×kJ(计算公式是EG=MGx1.6×);
这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.xkJ(计算公式为△E呼=△MGx1.6×);
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.×kJ(计算公式为E固=EG+△E呼),呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%;这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%(计算公式为η=1.×/8.5×)。
处理数据
练习与应用
一、概念检测
1.(√)(2)(×)(3)(√)2.(C)3.(B)
二、拓展应用
1.(1)
(2)图b所示生态系统中流向分解者的能量,还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用,因此,该生态系统实现了能量的多级、充分利用,提高了能量的利用率。2.不能。在一个封闭的系统中,物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量,依靠能量完成物质由无序向有序的转化,维持其生命活动。能量的输人对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。
第3节生态系统的物质循环
问题探讨
1.荒漠中缺乏水分,分解者的数量很少,因此死亡后的胡杨无法被快速分解。
2荒漠中生产者的种类与数量很少,能制造的有机物总量就少;消费者与分解者也少、物质循环缓慢;土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少,且分解速度较慢,因此土壤中积累的营养物质很少;而且,胡杨还会从土壤中吸收营养物质。因此,长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。
思考?讨论
1.碳在非生物环境中主要以CO2的形式存在,在生物体内主要以有机物的形式存在。
2.如下图所示。
3.人类活动对煤和石油等能源的利用,会向大气中排放大量的CO2;大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等,有利于降低大气中的CO2浓度,维持生物圈的碳氧平衡。
练习与应用
一、概念检测
1.(√)(2)(×)
2.(1)(C)(2)(D)3.(D)
二、拓展应用
1.是。生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和,它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
2.农田是人工生态系统,是以提高农作物的产量,使能量更多地流向人类,满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,加之农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3.AB和CD和E
这三种重金属(Hg、Pb、Cd)会富集在鱼体内,并沿食物链逐渐在鱼体内聚集,营养级越高,它们的相对含量越高。A鱼体内三种重金属的含量都是最低的,因此A为草食性鱼B和C鱼体内,三种重金属的含量都高于A,但低于D和E,因此B和C可能是杂食性鱼;D和E鱼体内,三种重金属的含量都远高于A、B和C,因此D和E可能是肉食性鱼。
第4节生态系统的信息传递
问题探讨
1.通过跳圆圈舞来传递这一信息。
2.鼓励学生调动已有的知识和经验多举实例。
旁栏思考题
想一想,生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异?哪些环节构成了一个完整的信息传递过程?
差异主要有以下方面。
(1)物质循环和能量流动借助于食物链进行;信息传递不依赖于食物链,可在同一个物种内传递,也可在不同物种间传递,还可以在非生物环境与生物体之间传递。(2)能量流动的特点是单向流动,物质是可循环利用的,但信息传递往往是双向的,且不能循环利用。
提示完整的信息传递过程包括信息源、信道和信息受体。缺少其中任意一项,信息传递都不能完成。
思考?讨论2
1.如果没有信息传递,海豚的生活、捕食难以进行,信息干扰会导致海豚出现“自杀”现象;莴苣、茄、烟草种子的萌发,植物的开花,动物的繁殖等生命活动,离开信息传递都不能正常进行。
2.通过信息传递,雌雄个体能相互识别、交配,这样才能保证种群的繁行。3.将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来。
4.是。5.信息传递对生物个体生命活动的正常进行和种群的繁衍都具有重要意义。
练习与应用
一、概念检测
1.(B)2.行为信息和物理信息。
二、拓展应用
第5节生态系统的稳定性
问题探讨
1.紫茎泽兰的繁殖和适应能力很强,在入侵地没有天敌等因素的制约。2.泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长,但是泽兰实蝇是一种外来物种,也有可能影响入侵地的生态系统,因此在释放泽兰实蝇之前,应做好相关研究,如泽兰实蝇的生物安全性研究,野外如何布点释放泽兰实蝇,定点释放的虫量应当为多少,等等。即在确保利用泽兰实蝇的安全性后,再利用它进行防治。
思考?讨论1
1.下图为草地上草、兔、狼之间负反馈调节过程的示意图。采用其他呈现方式也是可以的。
2.下图以“草→昆虫→蜘蛛→捕虫鸟→鹰”这条食物链为主,分析蛙数量变化时生态系统因为反馈调节可能发生的变化(部分)。如果考虑整个生态系统,则蛙数量变化导致的反馈调节过程是很复杂的。
旁栏思考题1
在个体水平稳态的维持上,有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况?
人体在遇到病原体入侵时,免疫系统会抵抗病原体的入侵,这与生态系统的
抵抗力稳定性相似;人体也有恢复稳态的机制和趋势,在大病初愈时,有些功能需要恢复到正常水平,这与恢复力稳定性相似。
旁栏思考题2
想一想,研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别,对自然生态系统的利用和保护有什么意义?
在利用自然生态系统时,要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异,合理控制对生态系统的干扰强度,干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围;在保护自然生态系统时,要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异,合理确定保护对策,如采取封育措施,补充相应的物质、能量,修补生态系统的结构,增强生态系统的恢复力。
思考?讨论2
1.从提高人工桉树林的物种多样性、结构复杂性、提高经济效益、保护生态等角度检索和阅读相关研究文献,根据科学研究结果提出科学的、有效的措施。例如,从考虑经济效益的角度,可以混种其他树种,如相思树,或间种西瓜、山毛豆等其他经济作
物;从保持土壤肥力的角度,可以在土壤中接种固氮菌株、根际菌株等。2.略。
练习与应用
一、概念检测
1.(1)(√)(2)(√)
2.(D)3.(C)
二、拓展应用
1.生态系统具有抵抗力稳定性,当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时,河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解,很快消除污染,因此河水仍能保持清澈。
2.大量生活污水和工业废水排入水中,破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性,河水很难恢复到原来的状态,就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度,由于污染严重,尽管采取了治理措施,河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物,因此水质仍然较差。
3.从治理已有污染的角度,可采用物理、化学、生物等方法进行治理,如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度,应禁止生活污水和工业废水排入河道,或污水、废水必须经严格处理才能排放;加强人们的水环境保护意识;加强执法检査;等等。
探究?实践
1.要有生产者、消费者、分解者,还要有水、无机盐、空气、光等非生物因素。2~4.略。
第三章复习与提高
一、选择题
1.(C)2(A)3.(B)4.(D)
二、非选择题
1.举例如下。
2.(1)藻类数量减少;需氧型细菌大量繁殖,溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。(2)有机物分解后形成的大量的NH4+等无机盐离子,有利于藻类的大量繁殖。(3)藻类通过光合作用释放氧气;有机物减少,需氧型细菌数量下降,因而对溶解氧的消耗量减少。(4)河流中生物大量死亡,该生态系统的稳定性遭到破坏。3.放养赤眼蜂。因为喷酒高效农药、在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系,因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看,这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性。4.生命有物质性,即生命体都是物质实体,因此物质是生命的基础。在生态系统中,生物体都是由物质组成的,其生命活动所需要的物质都来自环境,没有物质,什么都不存在。生命活动会消耗能量,能量驱动生命活动的有序进行,因此能量流动是生态系统的动力,没有能量,生命活动都不能正常进行,因此可以说什么都不会发生。信息调节保证了生命活动的有序进行,没有信息,生命系统难以维系和运转。例如,如果没有视觉、听觉或嗅觉等方面的信息,捕食者就无法捕获猎物,猎物即使近在咫尺也毫无意义。从这个角度看,没有信息,任何事物都没有意义了。
在细胞、个体、种群、群落、生态系统等各个层次,物质、能量、信息都发挥着作用,尽管有细微差别,但大体上是一致的,不论在哪个层次,生命都是物质、能量、信息的统一体。
凛冬散尽,星河长明,新的一年,愿日子如熹光,温柔又安详,你我赤诚且勇敢,欣喜也在望。
日迈月征,朝暮轮转。
愿欢愉且胜意,万事尽可期,期待尽成真。
祝你平安,岁岁年年。
点亮“在看”,愿平安喜乐,诸事顺遂。
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