2025届高考生物基础复习：生态系统的结构和功能

第十章 生物与环境 2025年高考生物专项复习 第3节 生态系统的结构和功能 目录 生态系统的结构 壹 生态系统的能量流动 贰 生态系统的物质循环 叁 生态系统的信息传递 肆 2 生态系统的结构 壹 3 教材知识萃取 4 1.生态系统的概述 2.生态系统的组成成分 （1）各成分的作用及地位 成分 非生物的物质 和能量 生产者 消费者 分解者 营养 方式 / <m></m> ______ 异养 异养 组成 光、热、水、 空气、无机盐 等 ①光合自养生物：绿色 植物和蓝细菌等； ②化能合成生物：硝化 细菌等 大多数动物、寄生 植物、寄生细菌等 营腐生生活的细 菌和真菌、腐食 动物等 自养 成分 非生物的物质 和能量 生产者 消费者 分解者 作用 生物群落中物 质和能量的根 本来源 <m></m> ________________ ____________________ __________ 加速生态系统的物 质循环；帮助植物 传粉和传播种子 <m></m> ___________ ______________ ______________ _ 地位 必要成分 <m></m> ______、主要成 分 最活跃的成分、非 必要成分 关键成分、必要 成分 将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 基石 续表 （2）相互关系 <m></m> ________和 <m></m> ________是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。 生产者 分解者 深度思考 1.动物园里的动物、植物、微生物及其非生物环境能构成生态系统吗? 提示 动物园中的全部生物及其非生物环境不能说是一个生态系统,因为其中的动物分开饲养,不能体现生态系统的营养结构及相互联系,不能构成一个有机的统一整体,因此动物园不能构成一个生态系统。 2.微生物的分解作用与细胞呼吸等同吗？请说明理由。 提示 不完全等同。微生物分解作用是微生物分泌酶到细胞外,将细胞外的大分子有机物分解成小分子有机物（也可能生成无机物），然后再吸收进入细胞,微生物分解作用包括体外有机物分解和体内细胞呼吸作用。 3.在不同的生态系统中，除生产者、消费者外还有哪些成分，它们对生态系统来说是不可缺少的吗？为什么？ 提示 还有非生物的物质和能量、分解者。非生物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与能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境。分解者能将动植物遗体残骸中的有机物分解为无机物，是生态系统的必需成分。 3.食物链 4.食物网 5.食物链（网）中各营养级生物数量的变动分析方法 （1）食物链的第一营养级的生物减少，整个食物链中的其他生物都会减少，简记为：“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。 （2）“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，长时间来看，会趋于稳定，简记为：“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。 （3）若处于中间营养级的生物数量减少，则其他营养级生物数量的变化视具体食物链而定：“中间生物被捕杀，不同情况要分家”。可举例分析如图： 若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。 6.模型法构建食物链（网） （1）依据捕食关系曲线构建食物链（网） （2）依据所含能量或生物量构建食物链（网） 图2 图3 生物种类 A B C D 能量（有机物） 15.9 870.7 1.9 141.0 （3）依据生物体内富集物的有害物质浓度构建食物链（网） 生物种类 A B C D <m></m> 有机汞质量分数 （%） <m></m> <m></m> <m></m> <m></m> <m></m> （4）依据提供的食物信息,构建食物链（网） 图4 古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物，它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图，可得到图4所示食物网。 深度思考 1.生态系统的能量流动一般不超过5个营养级,其原因是什么？ 提示 在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,流经5个营养级后所剩下的能量不足以再维持一个种群生存的最小需要量。 2.在一条食物链中,生产者的数量一定大于消费者的数量吗?试举例说明。 提示 不一定。生产者的数量一般大于消费者的数量,例如,草→兔→狼;生产者的数量也可能小于消费者的数量,例如,树→虫→鸟。 1.[链接人教版选必2 P51正文，2023全国甲卷]在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链 中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是( ) C A.同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级 B.作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳 C.作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级 D.能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动 【解析】某种动物在某条食物链中可能属于次级消费者，其在另一条食物链中可能属于三级消费者，即同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级，A正确；绿色植物可通过光合作用制造有机物，属于生产者，其固定的能量来源于太阳，B正确；作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第三营养级，C错误；在生态系统中，能量只能从食物链的第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动，D正确。 教材素材变式 20 2.[链接人教版选必2 P49思考·讨论]如图表示某湖泊生态系统中部分生物所组成的食物网， 下列相关叙述正确的是( ) A A.丙和丁、乙和丁都存在竞争关系 B.若该湖泊受到污染，则图中甲体内 浓度最高 C.该生态系统结构只包括湖泊中所有的生物 D.湖泊生态系统中只有群落的垂直结构，没有水平结构 【解析】从食物链甲 丁、甲 乙 丁、甲 乙 丙 丁可以看出，丙和丁、乙和丁都存在竞争关系，A正确。 若该湖泊受到污染，则题图中丁体内浓度最高，因为 存在生物富集现象，而丁所处营养级最高，B错 误。生态系统的结构包括生态系统的组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量）、营养结构 （食物链和食物网），C错误。湖泊生态系统中既有群落的垂直结构，也有群落的水平结构，D错误。 21 3.[链接人教版选必2 P53科学·技术·社会]美国黄石国家公园中的灰狼 种群在历史上曾被人为清除，导致马鹿等多种生物的生存受到严重 威胁。20世纪末，公园管理者把灰狼重新引入黄石公园。研究者在 马鹿被灰狼捕食的低风险区和高风险区，分别测量了杨树被马鹿啃 食植株的比例与植株（幼苗）的平均高度。下列说法正确的是 ( ) D A.引狼入园第4年时，低风险区杨树的现存生物量比高风险区更大 B.引狼入园第4年时，高风险区杨树的生长比低风险区受到的抑制作用强 C.题图结果体现三级消费者可间接控制生产者的数量变化 D.引狼入园后，马鹿的种群结构得到优化，利于生物多样性的增加 22 【解析】分析题图可知，低风险区杨树被啃食比例在灰狼引入的第3年就明显升高，高风险区则明显下降，说明4 年后低风险区杨树的现存生物量比高风险区更小，A错误。分析题图可知，无论高风险区还是低风险区，在灰狼引 入后的第1年到第4年杨树的平均株高都在不断增加，其中高风险区株高增幅大于低风险区，说明引狼入园第4年时， 低风险区杨树的生长比高风险区受到的抑制作用强，B错误。本题的食物链是杨树 马鹿 灰狼，该食物链中灰 狼是二级消费者，题图结果体现的应是二级（次级）消费者可间接控制生产者的数量变化，C错误。灰狼以马鹿为 食，引狼入园后，马鹿的种群结构得到优化，有利于生物多样性的增加，D正确。 23 4.[链接人教版选必2 P51图3-3，2023全国乙卷节选]某农田生态系统中有玉米、蛇、蝗虫、野兔、青蛙和鹰等生物， 请从中选择生物，写出一条具有5个营养级的食物链：____________________________。 玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰 【解题思路】在生态系统中，生产者与消费者之间、消费者与消费者之间通过捕食与被捕食的关系形成的链状结 构，称为食物链。食物链的起点是生产者，终点是处于最高营养级的生物（消费者）。该农田生态系统中具有5个 营养级的食物链：玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰。 24 生态系统的能量流动 贰 25 教材知识萃取 26 1.能量流动的概念 一、能量流动的过程和特点 （1）第一营养级能量的流动过程 &3& 未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。 2.能量流动的过程 （2）第二及其后营养级能量的流动过程 3.能量流动的特点 4.生态金字塔 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 ____________________________ ____________________________ ____________________________ 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有 时会呈现倒金字塔形 一般为正金字塔形 象征 含义 能量沿食物链流动过 程中具有 <m></m> _____ _____的特性 一般生物个体数量在食 物链中随营养级的 <m></m> ______而 <m></m> ______ 一般生物量随食物链中营养级的 升高而减少 逐级递减 升高 减少 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 每一 级含 义 单位时间内各营养 级所得到的能量数 值 每一营养级中生物个 体的数量 每一营养级所容纳的有机物的 总干重 特殊 形状 某些人工生态系统 可呈现倒金字塔形 如一棵树与树上昆虫 及食虫鸟的数量关 系： __________________ 在海洋生态系统中，生产者浮 游植物个体小、寿命短，又会 不断被浮游动物捕食，因而某 一时间调查到的浮游植物的生 物量可能要低于浮游动物的生 物量 续表 5.研究能量流动的实践意义 深度思考 1.某草原上存在食物链：草→兔→狐，某种蜣螂专门以兔的粪便为食，则兔这一营养级的能量是否传递给了蜣螂？为什么？狐粪便中的能量呢？ 提示 没有。因为该营养级的同化量＝该营养级的摄入量－粪便中的能量，兔处于第二营养级，其粪便中的能量不属于该营养级的同化量，而是上一营养级（草）的能量。狐粪便中的能量属于兔同化能量的一部分，但该蜣螂并不以狐粪便为食，所以狐粪便中的能量也未传递给蜣螂。 2.能量传递效率等于能量利用率吗?试举例说明。 提示 不等于。能量传递效率体现的是能量流动过程中相邻两个营养级之间能量的传递 规律,一般处于 <m></m> ;但能量利用率是人类可以利用的能量百分比,可以改变。例 如,充分利用农作物秸秆就可以提高能量利用率,而原有的能量传递效率不变。 3.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? 提示 人口数量日益增长，人类所需要的食物会增多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，这会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。 4.从能量流动角度分析，将秸秆作饲料喂牲畜，牲畜的粪便用来制沼气，沼渣再作为肥料还田的目的是什么？ 提示 实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。 5.从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的是什么？ 提示 调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 1.能量传递效率的计算公式 2.能量传递效率的相关“最值”计算 二、能量流动的相关计算 3.能量传递效率的有关“定值”计算 （1）已确定营养级间能量传递效率的,不能按“最值”法计算,而需按具体数值计算。 例如,已知在食物链 <m></m> 中,能量传递效率分别为 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> ,若A的能 量为 <m></m> ,则D获得的能量为 <m></m> ___________________。 （2）如果在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量,且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。 <m></m> 4.具有人工能量输入的能量传递效率计算 人工输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分,但却不是从上一营养级流入的能量。例如,求第二营养级至第三营养级的能量传递效率时,应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入第三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入第二营养级的能量） <m></m> 。 深度思考 相邻两个营养级的能量传递效率一定为 <m></m> 吗？原因是什么？ 提示 不一定。相邻两个营养级的能量传递效率一般是 <m></m> ,这个数值是统计出来的,而具体到某相邻两个营养级的能量传递效率,则可能会小于 <m></m> 或大于 <m></m> 。 变式1 生态金字塔 1.[链接人教版选必2 P57~P58正文]生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下列叙述错误的是 ( ) D A.由于生态系统中能量流动是逐级递减的，故能量金字塔为上窄下宽型 B.浮游植物个体小、寿命短且不断被浮游动物捕食，生物量金字塔可能倒置 C.如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上宽下窄型 D.如果生物量金字塔或数量金字塔倒置，则对应的能量金字塔也会倒置 【解析】生态系统中能量流动是逐级递减的，所以生产者固定的能量最多，最高营养级固定的能量最少，能量金 字塔为上窄下宽型，A正确；浮游植物个体小、寿命短且不断被浮游动物捕食，浮游动物的生物量可能高于浮游植 物的生物量，所以生物量金字塔可能倒置，B正确；如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上 宽下窄型，例如树 虫，虫的数量多于树，C正确；生态系统中，能量金字塔不可能倒置，即使生物量金字塔或 数量金字塔倒置，对应的能量金字塔也不会倒置，D错误。 教材素材变式 41 2.[链接人教版选必2 P57图3-7]如图为某自然生态系统的能量金字塔简图,其中①、②、③、④分别代表不同的营养 级,输入该生态系统的总能量为，各营养级输出的能量为 。下列叙述正确的是( ) D A.①为生产者，②、③为消费者，④为分解者 B.和 的能量形式分别是太阳能和化学能 C.②比③同化量少是因为②的能量要用于呼吸作用 D.维持该生态系统的稳定需要外部能量的持续输入 【解析】据图可知④为生产者，①、②、③均为消费者，A错误；是该生态系统中的生产者固定的能量， 是各 营养级输出的能量，包括化学能和热能等，B错误；②比③同化量少是因为③同化的能量,一部分用于呼吸作用,一 部分流向分解者,还有一部分流入②，C错误；维持该生态系统的稳定需要外部能量的持续输入，D正确。 42 变式2 生态系统能量流动模型 3.[链接人教版选必2 P55图3-6]如图为生态系统中能量流动的部分示意图，①~④代表一定的能量值。下列叙述正确 的是( ) D A.在人工饲养的高密度鱼塘中③一定大于初级消费者的同化量 B.初级消费者的遗体残骸和粪便中的能量属于④ C.将秸秆喂牲畜、牲畜粪便作为沼气池发酵原料均可提高①/③的值 D.若该生态系统在较长时期内没有能量输入，这个生态系统就会崩溃 43 【解析】在人工饲养的高密度鱼塘生态系统中，人们可通过投放饲料等措施来饲养更多的鱼类，人工饲养的高密 度鱼塘中初级消费者的同化量可能大于生产者固定的太阳能 ，A错误。④表示初级消费者同化量的一部分流向 了分解者，而初级消费者粪便中的能量属于生产者的同化量，不属于④，B错误。将秸秆喂牲畜、牲畜粪便作为沼 气池发酵原料均可提高能量利用率，但不能改变营养级间的能量传递效率，故不能提高①/③的值，C错误。能量 输入是一个生态系统维持正常功能的必要条件，若一个生态系统在较长时期内没有能量输入，这个生态系统就会 崩溃，D正确。 44 4.[苏教版选必2 P82应用题T2变式]某弃耕地的主要食物链由“植物 田鼠 鼬”构成。生态学家对此食物链的能量 流动进行了研究，结果如表，单位是 ，下列叙述不正确的是( ) 植物 田鼠 鼬 固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量 D A.植物固定的太阳能是流入该生态系统的总能量 B.田鼠与鼬间的能量传递效率低，主要因为田鼠维持体温消耗能量较多 C.将三个营养级同化的能量绘制成图可呈金字塔形 D.田鼠与鼬之间的能量传递效率是 ，不符合能量沿食物链的传递效率 45 【解析】在生态系统中，能量流动一般是从生产者固定太阳能开始的，所以，植物固定的太阳能是流入该生态系 统的总能量，A正确。田鼠是恒温动物，同化的能量绝大部分在呼吸作用中以热能的形式散失，用于维持体温，传 递给鼬的能量较少，故两者之间能量传递效率低，B正确。能量流动具有逐级递减的特点，将三个营养级同化的能 量绘制成图可呈金字塔形，C正确。能量流动具有单向流动和逐级递减的特点，相邻两个营养级之间的能量传递效 率一般在 ，指的是相邻两个营养级（该营养级所有生物）之间的同化量之比，田鼠和鼬不是各自营养 级的所有生物，D错误。 46 5.[链接人教版选必2 P56思考·讨论]如图是赛达伯格湖的能量流动图 解［图中数字为能量数值，单位是 。下列关于该生态系统 能量利用和传递特征的叙述，错误的是( ) C A.太阳能被生态系统固定的效率小于 B.流经生态系统的总能量为 C.呼吸作用散失能量的比例随营养级的提高而降低 D.第一、二营养级之间的能量传递效率约为 47 【解析】图中生态系统固定的太阳能为生产者所固定的能量 ，太阳辐射的能量为 ，太阳能被固定的效率为 ，A正确； 流经该生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，生产者固定的能量是 ，B正确；生产者为 第一营养级，呼吸作用散失能量的比例为 ，植食性动物为第 二营养级，呼吸作用散失能量的比例为 ，肉食性动物为第三营 养级，呼吸作用散失能量的比例为 ，故呼吸作用散失能量的比例 随营养级的提高而增加，C错误；据图可计算，第一营养级到第二营养级的能量传递效率是 ，D正确。 48 6.[人教版选必2 P60拓展应用T1变式]“小养殖、小种植、小加工、 小工匠”四小农场是推进乡村振兴过程中的重要力量，如下为一 个小型人工生态农场的模式图以及该小型人工生态农场中农作 物和鸡的部分能量值［单位： ，请根据图和表 格分析，下列说法正确的是( ) C 项目 净同化量（同化量-呼吸散失量） 呼吸散失量 流向分解者 未利用 农作物 110 70 21 58 鸡 8 10 2 3 A.该小型生态系统的结构包括生物成分及它们之间形成的营养结构 B.该小型生态系统通过食物网流向人的能量值为 C.该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为 D.与常规农业种植模式相比，人工生态农场实现能量的多级利用，提高了能量传递效率 49 【解析】生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分除了生物成分还有非生物成分，A错误。据表分析， 农作物流入下一营养级的能量为 ，鸡的同化量为 ，所以农作物直接流向人的能量是 ，鸡 流入下一营养级的能量为 ，所以该小型生态系统中人通过食 物网获得的能量为 ，B错误。该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为 ，C正确。人工生态农场提高了能量利用率，但不能提高能量的 传递效率，D错误。 50 7.[链接人教版选必2 P55图3-5，2023新课标卷节选]现发现 一种水鸟主要在某湖区的浅水和泥滩中栖息，以湖区的某 些植物为其主要的食物来源。湖区的植物、水鸟、细菌等 生物成分和无机环境构成了一个生态系统。能量流经食物 链上该种水鸟的示意图如下，①、②、③表示生物的生命 活动过程，其中①是__________；②是__________；③是 ____________。 水鸟同化 呼吸作用 分解者利用 【解题思路】 水鸟摄入的能量，一部分流入其体内，即水鸟同化，另一部分未被同化，以粪便的形式排出。水鸟同化的能量一部分通过自身的呼吸作用以热能的形式散失，另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。粪便和遗体残骸中的能量会被分解者利用。 51 8.[链接人教版选必2 P59~P60思维训练]如图是某生态学家对一块玉米田进行的能量流动研究，回答下列问题： （1）生态系统的能量流动是指_____________________________ _________________，渠道是________________，图中体现出的 能量转化形式包括________________________________________ _____________，玉米种群固定的太阳能占太阳能总量的____ （保留1位小数）。 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程 食物链和食物网 太阳能转化成有机物中稳定的化学能、化学能转化为热能 5.0 【解题思路】 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程就是生态系统的能量流动。能量流动的渠道是食 物网和食物链。图中体现出的能量转化形式包括生产者将太阳能转化成有机物中稳定的化学能和将化学能转化为 热能。玉米种群固定的太阳能占太阳能总量的 。 52 （2）已知该研究者是先计算出葡萄糖的含量，再折合成能量，说明能量流动和物质循环的关系是______________ _______________________________。种植玉米的过程需要不断地除草，目的是______________________________ ___________________________。 物质是能量的载体，能量流动是物质循环的动力 调整能量流动的关系，使能量更多地流向对人类最有利的部分 【解题思路】 物质是能量的载体，能量流动是物质循环的动力，所以可以先计算出葡萄糖的含量，再折合成能量。除草可以调整能量流动的关系，使能量更多地流向对人类最有利的部分。 53 （3）若在该玉米田中同时种植甘薯，与单一种植玉米相比，其优点是______________________________________ ___________________________（答两点）。 提高光能利用率；增加作物产量；减少病虫害发生等（答出两点即可） 【解题思路】 与单一种植玉米相比，玉米田中同时种植甘薯可提高光能利用率；增加作物产量；减少病虫害发生等。 54 生态系统的物质循环 叁 55 教材知识萃取 56 1.物质循环的概念和碳循环 2.生物富集 3.物质循环和能量流动的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 <m></m> _____________________ _ <m></m> ________________ 过程 沿 <m></m> ______________单向 流动 在 <m></m> __________和 <m></m> ____________之间 循环往返 特点 <m></m> ____________________ 循环性、全球性 范围 生态系统 <m></m> __________ 生物圈 太阳能→化学能→热能 无机物↔有机物 食物链（网） 生物群落 非生物环境 单向流动、逐级递减 各营养级 项目 能量流动 物质循环 联系 （1）在生物群落中它们的流动渠道是食物链和食物网，且同时进行，相互 依存，不可分割； （2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过 程； （3）物质是能量沿食物链（网）流动的 <m></m> ______，能量是物质在生态系 统中循环往返的 <m></m> ______ 载体 动力 续表 比较项目 参考案例1 参考案例2 实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐 烂 土壤微生物能分解淀粉 实验设 计 实验组 对土壤进行 <m></m> ______处理 A烧杯中加入土壤浸出液和淀粉 糊 对照组 对土壤不做处理 B烧杯中加入蒸馏水和淀粉糊 自变量 土壤中是否含 <m></m> ________ 是否含有土壤浸出液 实验现象 在相同时间内实验组落叶的腐 烂程度小于对照组 A <m></m> <m></m> ________ <m></m> <m></m> ________________ B <m></m> <m></m> ______ <m></m> <m></m> ______________ 灭菌 微生物 不变蓝 产生砖红色沉淀 变蓝 无砖红色沉淀 4.探究土壤微生物的分解作用 比较项目 参考案例1 参考案例2 结论分析 <m></m> ______________________ ______ 土壤浸出液中的微生物能分解淀 粉 土壤微生物对落叶有分解作用 续表 情境应用 氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？ 提示 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。 1.请从物质与能量观的角度解释大气中的碳被固定进入生物群落的过程中的物质变化和能量变化。 提示 物质变化：大气中的碳以 <m></m> 的形式首先被 <m></m> 固定形成 <m></m> ，然后 <m></m> 在ATP 和 <m></m> 的作用下形成 <m></m> 和 <m></m> 等；能量变化：光能转化为ATP和 <m></m> 中 活跃的化学能，再转化为有机物中稳定的化学能。 2.如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐，对生态系统的碳循环的影响是什么？ 提示 打破碳循环平衡，使大气中的 <m></m> 进入生物群落过程受阻，大气中 <m></m> 的含 量就会明显增多。 深度思考 3.生物富集作用与能量流动的特点相同吗？ 提示 不相同。能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。 4.生物圈是不是一个在物质、能量上自给自足的系统？为什么？ 提示 （1）生物圈是一个在物质上自给自足的系统。因为生物圈是指地球上的全部生物与其非生物环境的总和，通过物质循环构成一个在物质上自给自足的系统。（2）生物圈不是一个在能量上自给自足的系统。因为能量在生态系统中单向流动、逐级递减，因此生物圈必须不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。 5.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同? 提示 不同。 能量流动的起点是生产者固定的太阳能,终点是散失的热能；而物质循环中物质在非生物环境与生物群落之间循环往返,无起点和终点。 变式1 探究土壤微生物的分解作用 1.[链接人教版选必2 P65探究·实践]下列有关“探究土壤微生物的分解作用”实验的叙述，错误的是( ) B A.气候、环境条件等因素均会影响落叶分解的时间 B.探究微生物对落叶的分解作用时，对照组的土壤要灭菌处理 C.具有分解作用的土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种类型 D.探究土壤微生物对淀粉的分解作用时，需提前制备土壤浸出液静置备用 【解析】气候、环境条件等因素均会影响落叶分解的时间，如在温暖的环境中，落叶分解较快，A正确。探究微生物对落叶的分解作用时，实验的自变量是有无土壤微生物，因变量是落叶是否腐烂，实验组的土壤要灭菌处理，对照组的土壤不进行处理（自然状态），B错误。具有分解作用的土壤微生物主要营腐生生活，主要包括细菌、真菌、放线菌等多种类型，C正确。探究土壤微生物对淀粉的分解作用时，需提前制备土壤浸出液静置备用，土壤浸出液中含有微生物，可用碘液或斐林试剂进行检测，D正确。 教材素材变式 68 变式2 生态系统的物质循环 2.[链接人教版选必2 P63正文]氮循环是生物圈内基本的物质循环之一。下列叙述正确的是( ) A A.氮循环具有全球性，海洋对氮循环有调节作用 B.消费者参与氮循环过程，但会减缓氮循环速度 C.氮循环中细菌只能作为分解者，将有机氮转化为无机氮 D.氮循环指含氮化合物在生物群落和无机环境之间的循环 【解析】消费者参与氮循环过程，能加快氮循环速度，B错误；氮循环中有些细菌能作为分解者，将有机氮转化为无机氮，有些细菌如硝化细菌能作为生产者，将无机氮转化为有机氮，C错误；氮循环中的氮指的是组成生物体的氮元素，而不是含氮化合物，D错误。 69 3.[人教版选必2 P67拓展应用T3变式]如表为生活在某水域中层的几种鱼体内重金属的含量（单位： ），已 知这些鱼有草食性的鱼、杂食性的鱼和肉食性的鱼。据表分析，下列说法正确的是( ) 鱼的种类 A B C D 汞 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0 铅 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8 镉 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6 C A.鱼A、B可能是杂食性的鱼 B.鱼C、D、 可能是肉食性的鱼 C.铅会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，在食物链顶端的生物体内含量最多 D.水生动物有分层现象,分层现象只与食物有关，与光照等无关 【解析】根据“信息转换”可知，鱼A为草食性的鱼，鱼C为杂食性的鱼，A、B错误。生物富集现象指的是生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，故铅会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端，C正确。水生动物的分层现象既与食物有关，也与光照等其他因素有关，D错误。 信息转换 分析题表可知，鱼A体内重金属的含量在五种鱼中最低，鱼B、C体内重金属的含量均低于鱼D、 ，据此可判断鱼 A为草食性的鱼，鱼B、C为杂食性的鱼，鱼D、 为肉食性的鱼。 70 4.[链接人教版选必2 P63与社会的联系，2021广东卷]为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会 上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（ 排放量与减少量 相等）。这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题： （1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可 以自我维持________________________。自西方工业革命以来，大气中 的浓度持续增加，引起全球气候变暖， 导致的生态后果主要是_______________________________________________________________________________ _________________________________。 碳循环的平衡（碳中和） 形成温室效应，加快极地和高山冰川的溶化，导致海平面上升，对人类和其他许多生物的生存构成威胁（使生物多样性锐减） 【解题思路】在自然生态系统中，植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率与通过生物的呼吸作用和分解作用释 放碳的速率大致相等，可以自我维持碳循环的平衡（碳中和）。随着工业的迅速发展，大气中 的浓度持续增加， 引起全球气候变暖，导致形成温室效应，加快极地和高山冰川的溶化，导致海平面上升，对人类和其他许多生物 的生存构成威胁（使生物多样性锐减）。 71 （2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是______________________________________ _________________， 消费者通过食物网（链）取食利用，____________________________________________________。 生产者通过光合作用或化能合成作用将固定为含碳有机物 分解者通过分解动植物遗体和动物的排泄物等获取碳元素 【解题思路】结合所学知识可知，生产者通过光合作用或化能合成作用将 固定为含碳有机物，消费者通过食物 网（链）取食利用有机碳，而分解者通过分解动植物遗体和动物的排泄物等获取碳元素。 72 （3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少____________________ ___和增加____________________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。 煤炭等化石燃料的燃烧 绿色植物的光合作用 【解题思路】从全球碳循环的主要途径来看，减少煤炭等化石燃料的燃烧（减少 排放量）和增加绿色植物的光 合作用（增加 吸收量）是实现碳达峰和碳中和的重要举措。 73 生态系统的信息传递 肆 74 教材知识萃取 75 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 反复利用 往往是双向的 范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物之间，生物与非生物 环境之间 途径 食物链和食物网 多种 地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质 循环的方向和状态 联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体 2.生态系统功能之间的关系 深度思考 1.生态系统中的信息传递包括细胞之间的信息传递吗?为什么? 提示 不包括。因为生态系统的信息传递是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与非生物环境之间的信息传递。 2.信息传递在种群的繁衍过程中起什么作用？ 提示 通过信息传递，雌雄个体间能相互识别、交配，保证种群的繁衍。 3.黑光灯诱杀害虫和施用信息素都能控制害虫数量,它们的原理相同吗? 提示 不相同。黑光灯诱杀害虫靠的是物理信息,直接降低害虫种群密度。施用信息素靠的是化学信息,以降低害虫的出生率,进而降低害虫种群密度。 1.[链接人教版选必2 P69、P71、P72正文，P70~P71思考·讨论]下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是 ( ) D A.在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声求偶，这是一种行为信息 B.某种鸟通过点头或鞠躬追求配偶，这一现象说明生态系统中的信息传递可以调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定 C.利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田，属于机械防治 D.莴苣种子必须接收某种波长的光信息才能萌发，说明生命活动的正常进行离不开信息传递 【解析】在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声求偶，叫声属于物理信息，A错误。鸟与其追求的配偶是同一个物种，而种间关系指的是不同物种之间的关系，某种鸟通过点头或鞠躬追求配偶，这一现象说明生物种群的繁衍离不开信息的传递，B错误。利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田，属于利用物理信息进行的生物防治，C错误。莴苣种子必须接收某种波长的光信息才能萌发，说明生命活动的正常进行离不开信息传递，D正确。 教材素材变式 79 2.[链接人教版选必2 P71正文]大棚种植常通过延长光照来调控植物花期，增加大棚作物产量，养鸡场也常通过延 长光照来提高产蛋率，下列有关叙述正确的是( ) B A.对于大棚作物和鸡而言，光既是直接能量来源，也是信息来源 B.大棚作物可通过细胞内的光敏色素来感光，鸡则通过反射弧中的感受器来感光 C.以上实例说明：光照作为生态系统的物理信息，对维持生物正常的生命活动是必需的 D.利用秋水仙素诱导产生多倍体，这属于生态系统信息传递中化学信息的应用 【解析】对于大棚作物来说光既是直接能量来源，也是信息来源，但对于鸡来说光只是信息来源，不是直接能量来源，A错误。光敏色素是一类蛋白质，大棚作物可通过细胞内的光敏色素来感光；反射弧是由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分组成的，感受器是接受刺激的结构，鸡通过反射弧中的感受器来感光，B正确。题干中的实例体现的是生物种群的繁衍离不开信息传递，C错误。利用秋水仙素诱导产生多倍体属于个体水平的调节，不属于生态系统的信息传递，D错误。 80 3.[链接人教版选必2 P70思考·讨论]狗是许多家庭喜欢饲养的宠物，狗叫声的轻快与强烈、摇尾巴和尾巴蜷缩在两 腿之间、尿标记等均可传递信息；雄蛾通过雌蛾释放的性外激素完成交尾；蝗虫通过释放信息素完成聚集。下列 关于信息传递的叙述错误的是( ) A A.叫声、摇尾巴均属于物理信息，它们可在同种和不同种动物间传递 B.狗尿的气味属于化学信息，可调节生物的种间关系 C.利用人工合成的性外激素诱捕雄蛾可改变性别比例，降低出生率 D.利用蝗虫信息素对蝗虫进行集体诱杀的措施对人类生存环境无污染 【解析】叫声属于物理信息，摇尾巴属于行为信息，这两种信息均可在同种和不同种动物间传递，A错误。狗尿的气味属于化学信息，某些动物可根据狗尿的气味完成捕食或者逃跑，故狗尿的气味可调节生物的种间关系，B正确。利用人工合成的性外激素诱捕雄蛾可改变性别比例，降低出生率，C正确。利用蝗虫信息素可实现一定区域内蝗虫的聚集，从而对蝗虫进行集体诱杀，这种措施属于生物防治，生物防治对人类生存环境无污染，D正确。 81 4.[链接人教版选必2 P72正文]交配迷向技术是指人为在茶园中放置性信息素味源，使得茶小卷叶蛾在求偶通讯中 获得错误信号，进而延迟、减少或者阻止其顺利找到异性完成交配，最终减少下一代害虫数量。下列叙述错误的 是( ) C A.交配迷向技术通过降低茶小卷叶蛾种群的出生率达到防治的目的 B.生物可以通过一种或者多种信息进行交流 C.性信息素属于化学信息，交配迷向技术属于化学防治技术 D.性信息素影响茶小卷叶蛾的交配说明种群的繁衍离不开信息的传递 【解析】交配迷向技术能延迟、减少或者阻止茶小卷叶蛾顺利找到异性完成交配，从而减少下一代害虫数量，说明其通过降低茶小卷叶蛾种群的出生率达到防治的目的，A正确。生态系统中的信息包括物理信息、化学信息和行为信息，生物可以通过一种或者多种信息进行交流，B正确。性信息素属于化学信息，交配迷向技术属于生物防治技术，C错误。性信息素影响茶小卷叶蛾的交配说明种群的繁衍离不开信息的传递，D正确。 82 5.[链接人教版选必2 P70~P71思考·讨论]（多选）当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放可挥发的化学物 质，这些化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌（捕食者），夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在植 物叶片上停留产卵。下列相关叙述正确的是( ) ABC A.该化学物质是一种信息素 B.该过程说明信息能够调节生物的种间关系 C.空气可以作为该信息流中的信道 D.人工合成该化学物质对害虫进行防治属于化学防治 【解析】题述化学物质是一种信息素，属于化学信息，A正确。烟草释放的这种化学物质（化学信息）可以吸引蛾幼虫的天敌，还能驱除夜间活动的雌蛾，这说明信息能调节生物的种间关系，维持生态系统的平衡与稳定，B正确。题述化学物质可挥发，能通过空气传播，故空气可以作为该信息流中的信道，C正确。人工合成该化学物质对害虫进行防治属于生物防治，D错误。 83 谢谢 $$