第24讲 生态系统-备战2025年高考生物一轮复习精讲课件（新高考通用）

null第24讲 生态系统的结构与功能 目录 Contents 一 生态系统的结构 三 生态系统的稳定性 二 生态系统的功能 第25讲 生态系统的结构与功能 四 生态系统的利用 【学习目标】 概念2 生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态； 2.2生物群落和非生物的环境因素相互作用形成多样化的生态系统，完成物质循环、能量流动和信息传递 2.2.1阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使得生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。 2.2.2 讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构 2.2.3 分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环，并呈现能量单向流动和逐级递减的规律 2.2.4 举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更加科学地规划和有效地利用生态系统中资源 2.2.5解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。 2.2.6 阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象 2.2.7 举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。 2.2.8 分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构 第 页 【学习目标】 概念2 生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态； 2.3 生态系统通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，保持或恢复自身结构和功能的相对稳定 2.3.1 解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力 2.3.2 举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物质入侵等 2.3.3 阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定 2.4 人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响。依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件 2.4.1 探讨人口增长会对生态环境造成压力 2.4.2 关注全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、荒漠化和环境污染等全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成威胁，同时也影响到人类的生存和可持续发展。 2.4.3 概述生物多样性对维持生态系统稳态以及人类生存和发展的重要意义，并尝试提出人与环境和谐相处的合理化建议 2.4.4 举例说明根据生态学原理、采用系统工程的方法和技术，达成资源多层次和循环利用的目的，使特定区域中的人和自然环境均受益 2.4.5 形成“环境保护需要从我做起”的意识。 第 页 大豆田间剖面图 大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗草、苘麻、鸭跖草等多种杂草，分布着七星瓢虫、大豆蚜等动物，土壤里还有蚯蚓、线虫，以及多种微生物。每公顷大豆与共生根瘤菌每年固氮可以超过100kg。 1.大豆根系会给土壤带来哪些变化？ 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；②大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量； ③大豆与根瘤菌互利共生固氮，会增加土壤中氮的含量； ④死亡和脱落的大豆根，会增加土壤中有机物的含量。 2.大豆与其他生物之间存在什么关系？ 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 一 生态系统的结构 大豆田间剖面图 大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗草、苘麻、鸭跖草等多种杂草，分布着七星瓢虫、大豆蚜等动物，土壤里还有蚯蚓、线虫，以及多种微生物。每公顷大豆与共生根瘤菌每年固氮可以超过100kg。 3.根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系。 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。 生物群落和非生物环境有着密不可分的关系 一 生态系统的结构 生态系统的结构包括 1.生态系统的组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者 2.营养结构：食物链和食物网 一 生态系统的结构 自养生物：能把CO2和H2O 制造成有机物的生物。 光能自养： 化能自养 : 光能 CO2+H2O （CH2O）+O2 化学能 CO2+H2O （CH2O）+O2 NH3 HNO2 HNO3 硝化细菌 异养生物：不能把CO2和H2O 制造成有机物，只能利用现成的有机物。 一 生态系统的结构 名称 营养 方式 主要组成 作用 地位 非生物的 物质和能量 生产者 消费者 分解者 联系 光、热、水、空气、无机盐等。 为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础。 必需成分 自养 主要是绿色植物，也包括光合细菌和化能合成细菌等。 通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能被生物所利用。 基石 异养 主要是动物，以及各种营寄生生活的生物 ①将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；②对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。 最活跃的成分 异养 主要是营腐生生活的细菌和真菌，还包括营腐生生活的动物。 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 必需成分 紧密联系，缺一不可，使生态系统成为一个统一的整体 1.生态系统的组成成分 1.生产者一定是植物吗？ 2.植物一定是生产者吗？ 3.生产者一定是自养生物吗？ 4.自养生物一定是生产者吗？ 5.消费者一定是动物吗？ 6.动物一定是消费者吗？ 不一定，例如蓝细菌和硝化细菌 不一定，例如菟丝子 一定 一定 不一定，例如菟丝子、胞内寄生菌（结核杆菌） 不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫 7.消费者一定是异养生物吗？ 8.异养生物一定是消费者吗？ 9.寄生生物一定是消费者吗？ 10.分解者一定都是微生物吗？ 11.微生物一定都是分解者吗？ 12.分解者一定都是异养生物吗？ 13.腐生生物一定是分解者吗？ 一定 不一定，例如分解者 一定 不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫 不一定，例如蓝细菌、硝化细菌 一定 一定 关于“一定”和“不一定” 思考：生态系统多种多样，但是在结构上有许多共同点，能否构建一个模型来表示生态系统的结构？ 生态系统的结构模型 CO2等 生 产 者 遗体、粪便等 植食性动物 肉食性动物1 肉食性动物2 分解者 ① ② ③ ④ 无机盐等 ③ ③ ③ ①____________ ②____________ ③____________ ④____________ 光合作用 分解作用 呼吸作用 捕食 正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。 2.生态系统的营养结构 ——食物链和食物网 “螳螂捕蝉，黄雀在后”体现的是一种很常见的捕食关系，这是一条食物链吗？ 不是 那怎样才是一条完整的食物链？ 思考？ 处于食物网上某一环节上的__________的_____。 2.生态系统的营养结构 食物链: ——食物链和食物网(捕食链） 在生态系统中，各种生物之间由于___关系而形成的一种联系。 捕食 各种生物 总和 某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表生物个体，也不一定是一个种群。 营养级: 玉米 蝗虫 蛙 蛇 鹰 生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 四级消费者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 第五营养级 一条食物链每个营养级就只有一种生物 草 兔 狐 鼠 猫头鹰 蛇 青蛙 食虫鸟 蜘蛛 食草昆虫 a.数一数食物网中共有多少条食物链？ 9条 食物网: 食物链彼此相互相互交错连接成的复杂营养关系 2.生态系统的营养结构 食物网: ——食物链和食物网 c.青蛙和蜘蛛是什么关系？ b.猫头鹰占有多少个营养级？ 草 兔 狐 鼠 猫头鹰 蛇 青蛙 食虫鸟 蜘蛛 食草昆虫 第三、四、五、六营养级 捕食和竞争 构建食物链的方法 可以确定食物链为____________ （1）.根据能量或者有机物含量逐级递减特点 营养级 A B C D 能量（有机物） 15.9 870.7 1.9 141.5 B→D→A→C 可以确定食物链为____________ 生物体 A B C D 有机汞浓度（mg.L-1） 0.05 7 0.51 68 A→C→B→D （2）.根据重金属、DDT等物质的富集现象 有机物总量比例 乙→丙→甲 丙→丁→甲→乙 丙→甲→乙→丁 （3）.根据各种变式模型确定食物链： 生态系统 的组成成分 生态系统 的营养结构 非生物的物质和能量 生物 群落 生产者 消费者 分解者 生态系统的结构 捕食 食物链 食物网 物质循环和能量的渠道 生态系统的能量流动 2 二 生态系统的功能之能量流动 18 同化作用和异化作用 同化作用（合成代谢）：指生物体把外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并储存能量的过程。（合成有机物， 储存能量） 异化作用（分解代谢）：指生物体将体内的大分子转化为小分子并释放能量的过程。（分解有机物， 释放能量） 二 生态系统的功能之能量流动 细胞代谢 同化作用：合成有机物， 储存能量 异化作用：分解有机物， 释放能量 自养 异养 光能自养 化能自养 需氧型 厌氧型 兼性厌氧型 二 生态系统的功能之能量流动 1.能量流动的概念理解 生产者固定的太阳能的总量 食物链和食物网 ①流经自然生态系统的总能量是： ②流经人工生态系统的总能量是： 生产者固定的太阳能 生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能 21 1.能量流动的概念理解 研究能量流动的基本思路：将一个营养级中的所有种群作为一个整体。 生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。 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。 画出第一营养级的能量流动模型 2.第一营养级能量流动 2.第一营养级能量流动 生产者固定的太阳能即第一营养级的同化量，，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。 3.第二营养级及其后营养级能量流动 同化量 用于生长发育和繁殖 注：　最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。 (1)从上述图解可以得到：摄入量＝同化量＋___________。 (2)除最高营养级外其他各营养级同化能量均有4个去路：①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被__________________利用；③被分解者利用；④未被利用。 粪便量 下一营养级生物 生产者 （植物） 呼吸作用 初级消费者 （植食动物） 呼吸作用 次级消费者 （肉食动物） 三级消费者 （肉食动物） 呼吸作用 呼吸作用 分 解 者 呼吸作用 太阳能 二 生态系统的功能之能量流动 (1)能量流动过程的“一来二去”模型 (2)能量流动过程的“一来三去”模型 二 生态系统的功能之能量流动 (3)能量流动过程的“一来四去”模型 二 生态系统的功能之能量流动 【例】下面为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项正确的是(　　) A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C．在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d D．缩短食物链可以提高能量传递效率 C 第 页 4.能量流动的特点 单向流动 表现 能量只能沿着食物链由____营养级流向___营养级 原因 生物之间的捕食关系不可逆转，______不能被再度利用 逐级递减 规律 相邻两个营养级间的能量传递效率一般为___________ 原因 各营养级生物的_________；各营养级能量都会有一部分流入________ (包括未被下一营养级利用部分) 低 高 热能 10%～20% 呼吸消耗 分解者 任何生态系统都需要不断来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。 5.生态金字塔的类型及特点 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 每一阶含义 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量 每一营养级生物所含的有机物的总干重 象征 含义 能量沿食物链流动过程中具有_________的特点 一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般情况下，生物体的总干重随营养级____而逐级______ 特征 上窄下宽的正金字塔形 一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟” 一般为正金字塔形 逐级递减 升高 递减 6.能量流动的意义 帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 帮助人们科学规划、设计_____________，使能量得到最有效的利用。 帮助人们合理地调整生态系统中的__________关系，使能量持续高效地流向_____________的部分。 人工生态系统 能量流动 对人类有益 7.能量传递效率与能量利用率的区别 (1)能量传递效率 能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。 (2)能量利用率 ①一般指流入人类(或最高营养级)的能量占生产者固定总能量的比值； ②一般来说，食物链越短，能量利用率越高； ③有时考虑分解者的参与，使营养结构更加复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。 生态系统的物质循环 3 二 生态系统的功能之物质循环 34 1.生态系统的物质循环 元素 生物群落 全球性 载体 动力 非生物环境和 应用：农业生产中采用种养结合的模式 （又叫生物地球化学循环） 循环往复 35 2.碳循环 (1)碳循环及存在形式 ①在非生物环境中：主要以 的形式存在。 ②在生物群落内部：以 的形式传递。 ③在生物群落和非生物环境之间：以 的形式循环。 CO2和碳酸盐 含碳有机物 CO2 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的　 　　　和化能合成作用。 (3)碳返回非生物环境的途径：　　　　　　　　　　　　；分解者的分解作用(实质是呼吸作用)和　　　　　　　　。 光合作用 生产者、消费者的呼吸作用 化石燃料的燃烧 画出碳循环的概念模型 (4)碳循环的过程 (5)温室效应 ①形成原因：化石燃料的开采和使用大大增加了___________的排放，打破了生物圈中碳循环的平衡。 ②影响：使___________，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 ③我国措施：一方面采取积极措施减少CO2排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率。20年来，由于采取秸秆还田等措施，我国农田表层土壤也储存了大量的碳。 CO2 气温升高 二 生态系统的功能之物质循环 3.生物富集（补充） （1）生物体从周围环境吸收、积蓄 的化合物，使其在机体内浓度 的现象，称作生物富集。 (2)富集的过程 ①途径：　　　(网)。 ②实例——铅的富集过程 某种元素或难以降解 超过环境浓度 食物链 (3)特点 食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就______。 生物富集也具有_______。 越大 全球性 4.碳循环各成分的判断 【例】.如图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述错误的是(　　) A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流动 B．由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少 C．该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B D．在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动 C 二 生态系统的功能之物质循环 生态系统的信息传递 4 二 生态系统的功能之信息传递 44 1.生态系统中信息的种类 信息在生态系统各组分之间往往是双向传递 来源 无机环境或生物 动植物代谢产物 动物特殊表现行为 2.信息传递的三要素 （注意：生态系统的信息传递在个体水平以上，生物体内部的信息交流不属于生态系统的信息，如激素调节；生态系统的信息不都依赖信息分子，比如声音等；个体内部的信息都依赖信息分子。 信息源 信息_____的部位 __________ 信息传播的媒介 信息受体 信息接收的______________ 产生 传播渠道 生物或其部位 3. 信息传递的作用及应用 正常进行 繁衍 种间关系 控制 农畜产品 判断：1.利用人工合成的性引诱剂诱杀雄性害虫以干扰害虫繁殖,该防治方法属化学防治（ ） 2.利用音响设备发出信号诱捕有害动物属于机械防治（ ） × × 化学防治、机械防治、生物防治 生物防治 生物防治 4.归纳总结生态系统三大功能的关系 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动，__________ 全球性、循环性 往往是______的 范围 生态系统 生物圈 生物之间，生物与____________之间 途径 主要是食物链和食物网 多种 多种 地位 物质循环的动力 能量流动的载体 决定物质循环和能量流动的方向和状态 联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体 逐级递减 双向 非生物环境 生态系统的稳定性 5 三 生态系统的稳定性 49 1.生态平衡（补充） 结构和功能 结构 收支 自我调节能力 达到并保持平衡 负反馈调节 2. 生态系统的稳定性 维持或恢复 自我调节能力 限度 其基础是负反馈调节 项目  抵抗力稳定性 恢复力稳定性 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 一般生态系统中组分越多，食物网越______，抵抗力稳定性越高 一般生态系统中组分越少，食物网越______，恢复力稳定性越高 复杂 简单 组成成分、 食物链和食物网 能量流动 物质循环 信息传递 ①一般情况下，抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。 ②并不都是负相关，如苔原、冻原、沙漠等两种稳定性都比较低 三 生态系统的稳定性 3. 提高生态系统的稳定性 控制对生态系统的干扰强度，在不超过_____________________的范围内，合理适度地利用生态系统。 对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的___________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 物质、能量 三 生态系统的稳定性 4. 设计和制作生态缸 设计要求 相关分析 生态缸必须是_____的 防止外界生物或非生物因素的干扰 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，种类齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中的生态系统能够进行_________和能量流动，在一定时期内保持稳定 生态缸的材料必须______ 为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察 生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的______ 便于操作，且使缸内储备一定量的空气 生态缸的采光应用较强的______光 防止水温过高导致水生植物死亡 选择的动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量 封闭 物质循环 透明 空间 散射 本周总结要求 1.梳理教材第四章和第五章教材的黑体字概念 2.种群数量特征之间的概念模型，参考教材P86 3.典型的“J型”和“S”型曲线的数学模型及有关数据分析模型汇总（可参考黄老课件内容） 4.群落水平有关内容（参考课件或教辅） 5.生态系统的结构概念模型 6.绘制三个营养级的能量流动概念模型 7.绘制碳循环的概念模型 8.列表比较三大生态系统的功能关系 9.其他的内容，自主选择性完善。 【例】下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图（教材P116）。 （1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是？ 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）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是？ 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 【例】下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图（教材P116）。 （3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是？ 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。 【例】下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图（教材P116）。 下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。 （4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重后果是？ 河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏 Lavf58.28.100 $$