例谈“生物与环境”专题中的易错点

河北

高考对主干知识的考查历年基本不变，虽然每年题目的具体情境不同，但考点主要集中在核心知识上，如细胞的结构、细胞分裂、光合作用、细胞呼吸、遗传规律、稳态调节及种群、群落和生态系统等。“生物与环境”专题包括种群、群落和生态系统及其稳定性，是历年高考常考的考点笔者通过对典型高考题的分析、总结来梳理这部分知识，以期帮助学生更透彻地理解和运用这部分知识解决相关问题。

1.记准重要概念，避免“以偏概全”“以桃代李”

种群是指生活在一定的自然区域内，同种生物的全部个体，包括幼年个体、成年个体和老年个体。对“全部个体”的理解要到位，包括雌性和雄性的全部个体。

群落是指同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。这些种群不是简单的集合，而是有着各种种间或种内关系的有机整体，包括生产者、消费者和分解者，且三者缺一不可。

生态系统中能量传递效率是指下一个营养级的能量同化量与上一个营养级的能量同化量的比值，而不是相邻两个营养级的个体数量的比值，也不是相邻两个营养级的能量摄入量的比值。

【例题1】（2016年天津卷，第3题）在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。如图1为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是 （ ）

图1

A.该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成

B.依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度

C.乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率

D.乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量

【答案】D

【解析】据图分析，可得出生态系统中三种生物之间的关系可用下面的食物链来表示：丝瓜→昆虫甲→昆虫乙。除了这三种生物，生态系统中应该还生存着其他植物、动物和微生物，非生物的物质和能量（阳光、空气、土壤、水分等）。物质循环发生在生物群落与无机环境之间，丝瓜和昆虫只是生物群落的一部分，所以A项错误；种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数，要统计种群密度应统计所有个体，不只是“成虫数量”，所以B项错误；能量传递效率不是相邻两个营养级的个体数量的比值，而是相邻两个营养级的能量同化量的比值，所以C项错误；根据食物链的关系可知，昆虫乙数量增加会导致昆虫甲被大量捕食而使甲的种群数量下降，昆虫甲对丝瓜的摄食量会减少，所以D项正确。

【例题赏析】该题考查了生态系统的组成成分及各组分之间的关系、生态系统的功能——能量流动及物质循环、种群密度的概念及统计方法、种群数量在相邻营养级之间的变化规律等知识点，各干扰选项中涉及了典型的易错点，考查了学生对概念的准确把握及运用。

教师应着重提示学生注意对种群概念中“全部个体”的理解：从年龄结构上分析包括幼年个体、成年个体和老年个体；从性别角度分析包括雌性和雄性的全部个体。另外还需注意物质循环发生在生物群落与无机环境之间，不能只发生在生物群落中。

2.准确描述种群特征间的相互联系，把握种群特征、理解种群增长规律

种群特征包括种群的空间特征和数量特征，种群的空间特征在课本中以小字部分进行了简单介绍，可分为随机分布、集群分布和均匀分布；种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等。它们的关系可以用图2表示：出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素；年龄组成是通过影响出生率和死亡率来间接影响种群密度的，能够预测种群密度的变化趋势；性别比例可以通过影响出生率来间接影响种群密度。另外，气候、食物、天敌等因素也可影响种群密度。

图2 种群的数量特征之间的关系

种群数量增长模型包括“J”型曲线、“S”型曲线，二者关系如图3所示：在理想条件下，种群呈“J”型曲线增长；在空间和资源有限的条件下，种群会呈“S”型曲线增长，种群数量会达到最大环境容纳量K值，此时种群数量不再增长，在种群数量达到K/2时，种群增长速率达到最大。

图3 种群数量的增长模型

【例题2】( 2017年全国卷Ⅱ，第31题)林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。通常，对于鼠害较为严重的林场，仅在林场的局部区域（苗圃）进行药物灭鼠，对鼠害的控制很难持久有效。回答下列问题：

（1）在资源不受限制的理想条件下，山鼠种群的增长曲线呈___________型。

（2）在苗圃进行了药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是___________。

（3）理论上，除药物灭鼠外还可以采用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是_________。

（4）通常，种群具有个体所没有的特征，如种群密度、年龄结构等。那么种群的年龄结构是指_________。

【答案】（1）“J”

（2）苗圃中山鼠种群中个体的迁出

（3）捕食

（4）种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例

【解析】（1）在资源不受限制的理想条件下，种群的增长曲线呈“J”型；（2）导致山鼠种群数量下降的因素可能是死亡率增加，出生率下降，还可能是迁入率下降，迁出率增加，本题中提出“在苗圃进行了药物灭鼠后”这一条件，综合考虑，题干引导考生从死亡率升高及迁出率升高角度来考虑，因为“药物灭鼠”短期内不会影响出生率和迁入率，故山鼠种群数量下降除因山鼠死亡率升高外，还可能由于条件变化，使山鼠迁出率升高；（3）用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敌，天敌和山鼠之间的种间关系是捕食关系，从而控制鼠害；（4）种群年龄结构的概念是指一个种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例。

【例题赏析】该题考查了种群数量特征之间的相互影响，种群密度是中心，其他特征都是通过影响种群密度来影响种群数量的，学生头脑里要建立相关知识网络才能准确解决问题，体现了对学生综合能力的考查；另外，对有关生物防治和环境保护相关知识的考查也符合对生物学科核心素养（社会责任、生命观念）的考查。

教师在这部分知识的教学中，应该训练学生自行构建相关知识网络，并独立描述种群各数量特征之间的相互影响，以达到对种群数量增长模型进行曲线解读及实际运用。

【例题3】（2017年全国卷I，第5题）假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长，该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图4所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，下列四个种群数量中合适的是 （ ）

A.甲点对应的种群数量

B.乙点对应的种群数量

C.丙点对应的种群数量

D.丁点对应的种群数量

【答案】D

【解析】“S”型增长曲线在种群数量达到K/2时，种群增长率达到最大，应该控制种群的种群数量使其维持在K/2处；题目所给的图中自变量是种群数量，因变量是种群增长率，曲线上有甲、乙、丙、丁四个点，若要尽可能多地捕获家畜个体，丁点的种群数量大于种群最大数量的一半（即K/2），所以应该在丁点开始进行捕获家畜，使剩余的家畜种群数量维持在K/2处，这样既使家畜种群数量保持最大增长潜力，又有较大的捕获数量，使人类获得最大经济效益，所以选D。

【例题赏析】该题考查了学生从图中获取信息的能力及运用知识解决实际生产问题的能力，体现了对学生生物学科核心素养的培养。

对该类知识的教学中教师应选用典型的联系生活、生产实际的实例帮助学生构建相关模型，并让学生学会用语言描述曲线变化的实际含义，训练学生使用专业术语答题的能力。

3.找准生态系统中能量流动的起点、过程和特点，避免“分析错误”

生态系统的功能是完成物质循环、能量流动和信息传递。能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，沿着食物链和食物网进行，在流动过程中能量是逐级递减的。在食物链中，营养级越高，获得的能量越少，一般所包括的生物种群个体数量越少。关于生态系统能量流动规律总结如表1所示。

表1 生态系统能量流动规律

每一个营养级同化的能量流向包括流入下一营养级（被下一营养级所同化的能量）、自身细胞呼吸所消耗及被分解者所利用三个去向，因此能量流动是逐级递减的，在输入到某一个营养级的能量中，只有10 %～20 %的能量能够流向下一个营养级，如图5所示。

图5 能量流动去向图

【例题4】（2016年全国卷Ⅲ，第5题）我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确是 （ ）

A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量

B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者

C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节

D.鹰的迁入增加了该生态系统能量流动的方向

【答案】C

【解析】由题意可知，鹰迁入后，该生态系统中的食物链为植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入使黄雀数量降低，螳螂数量增加，蝉的数量减少，所以A项错误；流向生产者的能量是太阳能或者是无机物氧化释放的化学能，细菌产生的能量以热能的形式散失，不能流向生产者，所以B项错误；鹰的迁入使食物由四个营养级增加为五个营养级，没有增加生态系统的能量流动的方向，只是增加了能量消耗的环节，所以C项正确，D项错误。

【例题赏析】该题体现了对生态系统能量流动的起点、过程和特点的细致考查，B选项设置了对细菌这类特殊生物类群在生态系统中的成分及功能的考查，体现了对学生知识的全面性、准确性及综合能力的检验。

教师在教学中应帮助学生分析清楚“特例”（如生态系统中的不同种类细菌属于不同成分），以题带动知识点的总结，提高学生综合分析能力。

【例题5】（2015年福建卷，第4题）下图6为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J·m-2·a-1）。下列叙述正确的是 ( )

图6 某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图

A.该食物网中最高营养级为第六营养级

B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1 357 J·m-2·a-1

D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

【答案】B

【解析】由图可知该食物网中共3条食物链，其中最长的为浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，所以最高营养级为第五营养级，A项错误；第二营养级为浮游动物和摇蚊幼虫，所以第一营养级到第二营养级的能量传递效率为它们同化能量的比值，即（3 780+4 200）/ 31 920=25 %，所以B项正确；太阳鱼的同化量为1 483 J·m-2·a-1，这部分能量有三个去向，即流入下一营养级126 J·m-2·a-1，另两个去向为用于自身呼吸作用和被分解者所利用，二者之和为1 483 - 126 = 1 357 J·m-2·a-1，所以根据所给数据无法计算出太阳鱼呼吸作用消耗的能量，C项错误；食物网中的生物不能代表生物群落的所有生物，且一个完整的生态系统除了无机环境和生产者、消费者外，还应包括分解者，所以D项错误。

【例题赏析】本题对生态系统营养结构和能量传递等部分知识进行考查，体现了对学生综合分析能力及能量计算、分析判断能力的检验。高考对主干知识的考查，更强调从新角度分析、夯实基础。

教师在指导学生复习这部分知识时，应选择典型例题，让学生分组讨论做到会分析、会用专业术语表达，以适应近年来高考题“原因分析类”试题难度增大的特点。

4.关注生态系统与相关生理过程的联系，构建学科内知识网络

生态系统中能量的输入起点是生产者所固定的太阳能，生产者大多为植物，影响植物光合速率的环境因素等均可与生态系统相综合。

【例题6】( 2015年四川卷，第4题)在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标（见下表）。下列分析正确的是 （ ）

指标物种马尾松 苦槠 石栎 青冈光补偿点（μmol·m-2·s-1）光饱和点（μmol·m-2·s-1）140 66 37 22 1 425 1 255 976 924

（光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强）

A.光强大于140 μmol·m-2·s-1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2全部进入线粒体

B.光强小于 1 255 μmol·m-2·s-1，影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是CO2浓度

C.森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量

D.在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加

【答案】D

【解析】由题表可知，当光强大于马尾松的光补偿点时，其光合速率大于呼吸速率，所以叶肉细胞中产生的O2除了进入线粒体用于有氧呼吸外，剩余部分会扩散出细胞，所以A项错误；苦槠的光饱和点为1 255 μmol·m-2·s-1，当光强小于该值时影响光合速率的因素有光照强度、CO2浓度、温度等，所以B项错误；森林生态系统中生产者制造的有机物的能量总和是输入该生态系统的总能量，不是“积累”有机物的能量总和，所以C项错误；青冈的光补偿点、光饱和点较低，属于适应弱光的植物，随着林冠密集程度增大，林下光照会变弱，此时青冈的竞争能力变强，故其种群密度会增加，所以D项正确。

【例题赏析】该题是对光合作用、细胞呼吸及生态系统的综合考查，并考查了考生对表格中信息的解读及转换能力。综合性强、难度较大，体现了高考对核心知识的检验。

教师在复习“影响光合作用和细胞呼吸的因素”的相关内容时，要试着与“生态系统”部分进行综合。着重训练学生对“光的补偿点”“光的饱和点”“真正光合速率”“净光合速率”等概念及曲线的分析，对“点”的移动方向的判断方法进行总结和实例训练，同时培养学生从生态系统这个宏观的角度看待此类微观问题。