选修2 第3章 生态系统及其稳定性 -2025届高三生物一轮复习导学案

生态系统及其稳定性 【学习目标】 1.什么是生态系统，构建生态系统的结构模型 2.生态系统的能量流动过程和特征及研究生态系统能量流动的意义 3.生态系统的物质循环过程，生物富集的过程及能量流动和物质循环的关系 4.生态系统中的信息传递以及信息传递在生态系统中的作用和应用 5.什么是生态平衡，生态系统中的反馈调节过程及抵抗力稳定性和恢复力稳定性 重难点：1.构建生态系统的结构模型 2.生态系统的能量流动过程 3.生态系统的物质循环过程 4.能量流动和物质循环的关系 5.信息传递在生态系统中的作用 6.生态系统中的反馈调节过程 7.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 【学习内容】 一、生态系统的结构 1. 生态系统的概念：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。 2. 生态系统的结构：包括组成成分和营养结构(食物链和食物网)。 （1）生态系统的组成成分 组成成分 构成 作用(主要生理过程) 营养方式 地位 非生物的物质和能量 光、热、水、空气、无机盐等。 生物群落中物质和能量的根本来源 － 生态系统的基础，必要成分 生产者 自养生物，主要是绿色植物。 （光合作用：绿色植物和蓝细菌等：化能合成作用：硝化细菌，铁细菌，硫细菌） 将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中 自养型 生态系统的基石、必要成分 消费者 大多数动物 加快生态系统的物质循环；帮助植物传粉和传播种子 异养型 生态系统最活跃的成分、非必要成分 分解者 主要是细菌和真菌。 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 生态系统的必要成分 备注： (1)生产者一定是自养型生物，但不一定是绿色植物，如能进行化能合成作用的硝化细菌。 (2)消费者一定是异养型生物，但不一定都是动物，如寄生植物菟丝子、病毒、寄生菌等。 (3)分解者一定是异养型生物，但不一定都是微生物，如腐生动物蚯蚓、蜣螂等。 (4)各组成成分的关系(字母表示生态系统成分，数字表示生理过程)： A表示：生产者 B表示：消费者 C表示：分解者 D表示：非生物的物质和能量 ①表示：光合作用或化能合成作用 ②表示：呼吸作用 ③表示：呼吸作用 ④表示：分解作用 例1：下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是（ B ） A.能进行光合作用的生物才属于生产者 B.有的植物和微生物也可能是消费者 C.细菌和真菌等微生物全部属于分解者 D.空气和热能等不属于生态系统的组成成分 例2：如图为生态系统的组成成分的关系图。下列对a、b、c所代表的成分的说法，正确的是（ A ） A.b中有真核生物，也有原核生物，但都是自养生物 B.a中全是异养真核生物 C.c只包括腐生细菌和真菌 D.a是该生态系统的基石，一旦遭到破坏，会影响整个生态系统的稳定 2. 生态系统的营养结构——食物链和食物网 （1）食物链：生态系统中，各种生物之间因捕食关系而形成的一种联系。 食物链： 植物——————→蝗虫———————→青蛙————————→蛇————————→鹰 生态系统成分： 生产者 初级 消费者 次级 消费者 三级 消费者 四级 消费者 营养级别： 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 ①食物链中只有生产者和消费者两种成分，不出现分解者和非生物的物质和能量。 ②食物链的起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物(最高营养级)。 ③营养级别＝消费者级别＋ 1 。 ④各种动物所处营养级不是固定不变的。 ⑤一条食物链上一般不会超过五个营养级。 （2）食物网：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物的种类而不是生物的数量。 （3）食物链和食物网的功能：是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道， 例3：右图为某生态系统食物网示意图，据图分析回答： ①图中没有表示出来的生态系统成分是 分解者 和 非生物的物质和能量 。 ②该生态系统的“基石”是 绿色植物 。能将动植物遗体和动物粪便分解成无机物的是 分解者 。 ③该食物网中包含 4 条食物链，属于次级消费者的生物是 青蛙、蛇、猫头鹰 。 ④写出图中含营养级最多的食物链： 绿色植物→昆虫→青蛙→蛇→猫头鹰 。 ⑤图中猫头鹰同时占有 三 个营养级，它们是 第三、第四、第五 营养级。 ⑥青蛙和昆虫的关系是 捕食 ，猫头鹰和蛇的关系是 捕食和竞争 。 ⑦此生态系统中各种生物的总和，在生态学上称为 生物群落 。 例4：下列有关食物链的叙述，正确的是（ D ） A.在食物链中，生产者一定是第一营养级；如果狼吃了羊，狼为第二营养级 B.关于狼吃羊的食物链应写成：羊→狼 C.在生态系统中，最短的食物链由生产者与次级消费者构成 D.在食物网中，各种动物所处的营养级并不是一成不变的 例5：下列有关图示的各项叙述，正确的是（ A ） A.图中有两条食物链 B.食物网中，狐与鸟之间既存在捕食关系，又存在种间竞争关系 C.细菌占有第二、三、四、五营养级 D.该图中的所有成分构成生物群落，狐为第三、四营养级 二、生态系统的能量流动 1. 概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 2. 能量流动的过程 （1）生产者(第一营养级)能量的来源和去路 （2）各级消费者能量的来源和去路 总结： (1)能量的输入：生产者通过光合作用所固定的太阳能 注：流入人工生态系统的总能量包括：生产者通过光合作用固定的太阳能＋人工投入的能量 (2)能量的传递：以有机物的形式沿食物链和食物网传递 (3)能量的转化：太阳能→有机物中的化学能→热能 (4)能量的散失：通过呼吸作用以热能散失 例6：大象是植食性动物，有一种蜣螂专门以象粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为107 kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为（ A ） A.0 kJ B.106 kJ C.2×106 kJ D.106～2×106 kJ 例7：如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量。下列说法不正确的是（ B ） A.图中B表示同化的能量 B.图中C表示流入下一营养级的能量 C.图中D表示通过呼吸作用散失的能量 D.图中a值与c＋d＋e的值相同 3. 能量流动的特点 赛达伯格湖的能量流动分析(定时分析)： 呼吸 热能 下一营养级 最高营养级 分解者 未被利用 （1） 单向流动：能量只能从上一营养级流入下一营养级，不可逆转，也不能循环流动。食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。 （2） 逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量就越多。因此，营养级一般不超过5个。 相邻两营养级间的能量传递效率＝×100% 例8：赛达伯格湖中，流入赛达伯格湖的总能量为 464.6 J/(cm2·a)。第一营养级和第二营养级间 的能量传递效率为 13.52% ，第二营养级和第三营养级间的能量传递效率为 20.06% 。 例9：下图为某生态系统食物网的一部分图解，据图分析回答： (1)该生态系统中所需的能量来自于 太阳能 。 (2)流经该生态系统的总能量是 生产者(绿色植物)通过光合作用固定的太阳能总量 。 (3)猫头鹰获取能量最多的一条食物链是 绿色植物→田鼠→猫头鹰 。 (3)猫头鹰获取能量最少的一条食物链是 绿色植物→昆虫→青蛙→蛇→猫头鹰 。 (4)若猫头鹰的体重增加0.5kg，至少消耗绿色植物 12.5 kg，最多消耗绿色植物 5000 kg。 (5)若绿色植物有1000kg，则鹰最多增重 40 kg，最少增重 0.1 kg。 例10：某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述不正确的是（ B ） A.生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2) B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1×100% C.流入初级消费者的能量为(A2＋B2＋C2＋D2) D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减 例11：如图所示为一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔、2/5来自鼠、1/5来自蛇，且每条食物链的传递效率相同。那么鹰若要增加20g体重，至少需要消耗植物（ A ） A.900 g B.500 g C.200 g D.600 g 4. 生态金字塔 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， 有时会出现倒金字塔形 一般为正金字塔形 象征含义 能量在沿食物链流动过程 中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中 随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链逐级递减 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目 每一营养级生物的有机物总量 特殊形状 无 如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系： 如人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量 例12：如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是（ C ） A.Ⅰ是消费者 B.Ⅳ为分解者 C.E1为太阳能，E2为热能 D.能量可在食物链中循环利用 例13：甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔。下列与之相关的说法，错误的是（ C ） A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现图丙所示形态 B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现图丙所示形态 C.不能用图甲表示生物数量金字塔 D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其 5. 研究能量流动的实践意义 （1）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。 例如：间作套种、多层种植、稻-萍-蛙等立体农业 （2）帮助人们科学规划，设计人工生态系统，实现对能量的多级利用，从而提高能量的利用率。 （注意：是提高能量的利用率，而不是能量传递效率。） 例如：秸秆饲料、沼气池 （3）帮助人们合理地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。 例如：合理放牧 例14：下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是（ D ） A.除虫、除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的部分 B.多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用 C.根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产 D.“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率 例15：茶树菇味道鲜美，常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是（ B ） A.油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量 B.生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者 C.套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率 D.该林场提高了能量的传递效率，实现了能量的多级利用 三、生态系统的物质循环 1. 概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，不断地进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。（范围：生物圈；特点：全球性、循环流动、反复利用。） 2. 碳循环 循环过程图解： 总结： 碳在生物体内主要以含碳有机物的形式存在，在无机环境中主要以CO2、碳酸盐的形式存在。 碳从无机环境进入生物群落的途径：光合作用、化能合成作用。 碳在生物群落中传递的主要途径：食物链、食物网。 碳从生物群落进入无机环境的途径：动植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧。 碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：CO2 备注; 形成原因：主要是化石燃料短时间内大量燃烧，使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。 危害：气温升高，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。 减缓温室效应的措施：①开发清洁能源，减少化石燃料燃烧；②大力植树造林，增加绿地面积，从而增加对CO2的吸收。 例16：右图是生态系统碳循环图解，图中A～D代表生态系统四种成分，①～⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。 (1)图中A代表 大气中的CO2库 、B代表 生产者 、C代表 消费者 、D代表 分解者 。 (2)代表光合作用或化能合成作用、呼吸作用和分解作用的序号分别是 ① 、 ②④ 、 ⑦ 。 (3)D在生态系统中的作用是 将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物 。 (4)在碳循环中，碳元素在①②④⑦中以 CO2 形式流动，在③⑤⑥中以 含碳有机物 形式流动。 例17：如图是自然界碳循环的简图。据图分析，下列叙述错误的是（ D ） A.甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中 C.④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落 D.碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动 例18：如图为碳循环的部分示意图。下列叙述正确的是（ A ） A.碳元素在②③④⑤⑥过程中以有机物的形式流动 B.①中的碳元素含量是⑦⑧中的碳元素含量之和 C.图中生产者、Ⅱ、Ⅲ 和Ⅳ可以构成3条食物链 D.豆科植物根部的根瘤菌所需的有机碳来自⑥过程 3.生物富集 （1）概念：生物体从周围环境中吸收、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。 （2）特点：①具有全球性：②有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集。 备注： 富营养化：指水体中N、P等植物必需的矿质元素增多，导致藻类植物和浮游动物等大量繁殖，通过有氧呼吸大量消耗水中溶解氧，微生物分解有机物消耗溶解氧且产生有毒物质，引起水质恶化和鱼群死亡的现象。在淡水中引起的叫水华，海水中引起的叫赤潮。 例19：在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列叙述错误的是（ C ） A.铅能沿食物链在生物体内聚集，营养级越高的生物体内铅含量越高 B.铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性 C.铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生物环境 D.减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源是减少铅的生物富集现象的有效措施 例20：某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是（ D ） 种群 甲 乙 丙 丁 能量(kJ) 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×107 DDT浓度(ppm) 0.04 0.35 0.39 3.4 A.该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04 ppm B.DDT在代谢中不易分解，具有生物富集作用 C.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群 D.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链 4. 能量流动和物质循环的关系 能量流动 物质循环 范围 生态系统各营养级 生物圈(全球性) 过程 沿食物链(网)单向流动 在生物群落和非生物环境间往复循环 特点 单向流动、逐级递减 全球性，循环流动、反复利用 联系 能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割： ①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 ②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动 ③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返 例21：分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是（ C ） A.物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动 B.能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返 C.能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D.碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 例22：下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是（ B ） A.参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关 B.处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物 C.农民拔草或杀灭害虫，虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系 D.食物链既是物质传递链又是能量传递链，物质与能量相互依存、不可分割 5.【探究】探究土壤微生物的分解作用 （1）实验原理 ①土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们是生态系统中分解者。 ②分解者能将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等因素相关。 （2）设计案例 项目 案例1 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 对土壤高温处理 A烧杯：30mL 土壤浸出液 ＋淀粉糊 在室温(20℃左右)下放置7天 对照组 对土壤不做处理(自然状态) B烧杯：30mL蒸馏水 ＋淀粉糊 自变量 土壤是否含微生物 是否加土壤浸出液 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度 小于(大于/小于)对照组 对照组落叶腐烂所需时间比实验组 短 A A1 不变蓝 在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热 A2 产生砖红色沉淀 B B1 变蓝 B2 不产生砖红色沉淀 结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 注：案例1中实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变(例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1h灭菌)。 例23：某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是（ C ） 组别 1组 2组 3组 4组 土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 湿润 湿润 较干燥 较干燥 A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 B.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理 C.若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组 D.预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分 例24：一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关叙述正确的是（ A ） A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间 B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变 C.只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好 D.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同 四、生态系统的信息传递 1.信息流：生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递。 2.生态系统信息的种类 种类 含义 实例 物理信息 生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息。 来源：非生物环境，生物个体或群体 蜘蛛网的振动、动物体温、萤火虫发光、蝙蝠的“回声定位”、昆虫发出的声音、鲜艳的花朵、飞蛾的趋光性等 化学信息 生物在生命活动过程中产生的一些可以传递信息的化学物质 植物的生物碱、有机酸等化学物质，动物的性外激素，狗利用其小便记路，某种动物以尿液来标记领地，淡淡的花香 行为信息 动物体产生的可以在同种或异种生物间传递某种信息的特殊行为 蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”(孔雀开屏)、鸟类的报警行为(如危险时急速煽动翅膀) 生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。 生态系统中的信息传递既存在于同种生物之内，也发生在不同生物之间。 例25：狗会用自己的尿液和粪便来标记领地和来往的路径；电鳗可输出高达300到800伏的电压把比自己小的动物电击致死而获取猎物；蜜蜂发现蜜源后用不同的舞蹈动作告诉同伴蜜源的方向和远近。以上三个实例分别体现了生态系统中哪一类信息的传递（ C ） A.行为信息、化学信息、物理信息 B.化学信息、行为信息、物理信息 C.化学信息、物理信息、行为信息 D.行为信息、物理信息、化学信息 例26：雄性安乐蜥在求偶时，一边伏在领地上做着“俯卧撑”，一边伸缩颈部色彩鲜艳的垂囊，这种展示可能包含了颜色和运动两个因素。有人用墨水改变垂囊的颜色后，雌性仍被雄性吸引，由此说明雄性安乐蜥在求偶时利用的信息是（ C ） A.物理信息 B.化学信息 C.行为信息 D.物理信息和行为信息 2. 信息传递在生态系统中的作用 层次 作用 举例 个体 生命活动的正常进行，离不开信息的作用 蝙蝠的“回声定位”；莴苣、茄、烟草种子的必须接受某种波长的光信息才能萌发生长 种群 生物种群的繁衍，离不开信息的传递 自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能够开花(进行生殖生长)；昆虫分泌性外激素，引诱同种异性个体前来交尾 生物群落 调节生物的种间关系，以维持 生态系统的稳定 食物链中“食”与“被食”的关系；草原返青时的“绿色”为食草动物提供可采食的信息；狼根据兔留下的气味去猎捕，兔根据狼的气味或行为特征去躲避 3. 信息传递在农业生产中的应用 （1）提高农畜产品的产量 （2）对有害动物进行控制 目前控制动物危害的技术大致有化学防治、生物防治和机械防治等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的生物防治。 例27：下列有关生态系统信息传递及应用的叙述，不正确的是（ B ） A.利用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度属于生态系统中信息传递的应用 B.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于化学防治 C.生命活动的正常进行离不开信息的传递 D.短日照作物黄麻，南种北移可延长生长期，提高麻皮产量，是对物理信息的合理利用 例28：使用化学农药、采用生物防治的方法都可防治农作物害虫。下列有关叙述错误的是（ D ） A.使用化学农药治理害虫，农药会污染水体、大气和土壤 B.使用化学农药治理害虫，会使害虫的抗药性增强，并杀死害虫的天敌 C.采用生物防治，可降低农业的生产成本，提高经济效益 D.可利用生物之间的捕食、寄生、互利共生等种间关系，进行生物防治 4. 生态系统的三大功能：能量流动、物质循环和信息传递。 项目 能量流动 物质循环 信息传递 区别 来源 太阳能 生态系统 生物或无机环境 途径 食物链和食物网 多种途径 特点 单向流动、逐级递减 全球性，循环流动、反复利用 往往是双向的 范围 生态系统各营养级 群落与无机环境之间 生物与生物之间，生物与无机环境之间 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 共同把生态系统各组成成分联系成一个统一的整体，并调节生态系统的稳定性 五、生态系统的稳定性 1.生态平衡与生态系统的稳定性 （1）生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 （2）特征： ①结构平衡：生态系统各组分保持相对稳定。 ②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。 ③收支平衡：生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物量，处于比较稳定的状态。 （3）调节机制：负反馈调节 ①概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。 ②负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统具有自我调节能力的基础。 ③生态系统的自我调节能力是有限的。 2. 生态系统的稳定性 （1）概念：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。 比较 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 实质 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的能力。 生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。 核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状 影响因素 生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强 一般情况下，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强 两者关系 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。反之，生态系统的组分越少，食物网越简单，其自我调节能力就越弱，恢复力稳定性较高。 但对于一些特殊的生态系统，如极地苔原生态系统，由于物种组分单一，营养结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。 3. 提高生态系统的稳定性 （1）原因 ①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。 ②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。 （2）措施 ①要控制对生态系统干扰的强度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度的利用生态系统。 ②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 4. 生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系 （1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。 （2）y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。y值的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的衡量指标，y值越大，说明该生态系统的抵抗力稳定性越低，反之，抵抗力稳定越高。如热带雨林生态系统与草原生态系统受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。 （3）x表示恢复到原状态所需的时间。x值的大小可以作为恢复力稳定性强弱的衡量指标，x值越大，说明该生态系统的恢复力稳定性越低；反之，恢复力稳定性越高。 （4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可以作为总稳定性的定量指标。TS值越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低。 例29：下列关于生态平衡的说法，不正确的是（ B ） A.生态平衡就是生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态 B.处于生态平衡的生态系统的各种组成成分保持不变 C.处于生态平衡的生态系统的物质和能量的输入和输出达到平衡状态 D.生态平衡的调节机制是负反馈调节 例30：图1为某草原生态系统中的反馈调节示意图(甲、乙、丙可构成一条食物链)，图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。下列分析不正确的是（ D ） A.一个完整的生态系统，除了图1中所示的成分外，还应该包括分解者以及非生物的物质和能量 B.甲、乙、丙三者之间的食物关系是乙→甲→丙 C.图2所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态 D.图1是负反馈调节，图2是正反馈调节 例31：两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(y)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示。由图不能得出的结论是（ D ） A.同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高 B.同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则b点左移 C.若甲生态系统的干扰强度增大，则c点右移 D.乙生态系统b点后一定有新的物种产生 5.【制作】设计并制作生态缸，观察其稳定性 （1）实验原理 ①在有限空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建人工微生态系统。 ②要使人工微生态系统正常运转，设计时要注意系统内不同营养级生物之间的合适比例。 ③人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。 ④观察生态缸中生物的种类和数量的变化，了解生态系统的稳定性。 （2）生态缸的设计要求及分析 设计要求 相关分析 ①生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰 ②生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定 ③生态缸的材料必须透明 为绿色植物光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察 ④生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作，缸内储备一定量的空气 ⑤生态缸放置于室内通风、光线良好的地方。采光用较强的散射光，避免强光直射 光照过强会使生态瓶的温度升高，不利于生物的生存；光照过低，不足以满足瓶中生物的能量需求 ⑥选择的动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量 例32：设计制作封闭型生态缸应该遵循一定的原理和要求。下列原理或要求中合理的是（ D ） A.应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方，以保证获得足够的能量 B.应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸 C.生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些 D.生态缸的各种生物之间以及生物与非生物环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动 例33：很多同学都曾尝试设计制作过小生态缸，但有相当一部分同学的设计并不成功。下列相关叙述不正确的是（ C ） A.缸内各种生物之间应有营养上的联系 B.生态缸的稳定性与生物种类和数量的合理搭配有关 C.生态缸生态系统起始比较简单，演替必定使其越来越稳定 D.缸内加泥沙以提供分解者 【巩固训练】 1．下列有关生态系统的成分叙述，正确的是(　A　) A．绝大多数动物属于消费者，其中食草动物属于初级消费者 B．细菌都属于分解者 C．自养生物都能进行光合作用，是生态系统的主要成分 D．生产者都是植物 2．如图是一个陆生生态系统食物网的结构模式图。下列各项叙述中，不正确的是（ D ） A．此生态系统中的生产者不止一个 B．图中含有两个及以上营养级的生物有乙、己、丁、庚、辛 C．若丙种群数量下降10%，辛种群不会发生明显变化 D．既存在竞争关系又有捕食关系的只有丁和辛 3．下图表示某生态系统中四种成分之间的相互关系，以下相关叙述正确的是（ B ） A． 甲是生产者，包括全部植物和部分细菌 B． 丙能够加快生态系统的物质循环 C． 如果没有乙，生态系统也会维持稳定 D．甲和丁是这个生态系统的基石 4．如图是某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图，下列有关叙述不正确的是（ D ） A．a表示物种甲同化的能量 B．e表示物种甲呼吸作用散失的能量 C．d表示分解者呼吸作用散失的能量 D．a中的能量包括物种甲粪便中的能量 5．下图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是（ C ） A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1250 kJ B．从乙到丙的能量传递效率分别为15% C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率 D．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性 6．下列关于生态系统能量流动过程的说法，正确的是（ D ） A．流经所有生态系统的总能量均为生产者固定的太阳能总量 B．生态系统中能量的输入和传递一定与生物的消化与吸收有关 C．蜣螂以大象的粪便为食，即获得了大象的一部分同化量 D．生态系统的能量逐级递减与生物的呼吸作用散失热量有关 7．下图为某人工鱼塘中能量流动的部分示意图（字母表示能量的多少），下列相关叙述正确的是（ D ） A．流经该生态系统的总能量等于生产者所固定的太阳能 B．第二营养级粪便中的能量属于c中的部分能量 C．第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为c/a×100% D．图中d表示第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量 8．如图中A图表示某些生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。B图是将A图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量（假设它不被下一营养级所利用），e、e1、e2表示呼吸消耗量。下列说法不正确的是（ D ） A．b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量 B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的量 C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量 D．初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的 9．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消费植物（　B　） A．600 g B．900 g C．1 600 g D．5 600 g 10．在生态系统的物质循环中，“物质”的含义及物质循环的特点是（ D ） A．有机物；循环性、全球性 B．元素；单向流动、逐级递减 C．无机物；循环性、全球性 D．元素；循环性、全球性 11．下列有关生物富集作用的说法，不正确的是（ D ） A．生物富集作用与人类的活动有关 B．环境中的有害物质可以被植物、动物直接吸收 C．食物链越高，有害重金属沉积越高 D．生物富集现象是局部的，不具有全球性 12．某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是（ A ） A．当地人要预防“痛痛病”要少吃动物肝、肾等内脏 B．丙营养级所含能量最多 C．该生态系统肯定没有分解者 D．四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲+乙+丙 13．细枯落物主要由凋落的叶片和草本植物组成，木质枯落物主要是死亡的木本植物的茎。全球陆生生态系统中的两类枯落物产量随纬度变化如图所示。下列有关叙述错误的是（ C ） A．枯落物中的能量属于生态系统中未被利用的能量 B．枯落物将经过分解者的分解作用参与生态系统的物质循环 C．一个完善的生态系统必须要从外界获得物质补给，才能维持其正常功能 D．同一纬度条件下不同地点枯落物生产量存在差异与温度和降雨量有关 14．下图为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质或能量。下列叙述正确的是（ A ） A．若M表示大气中的CO2库，则碳元素在图中④过程中是以有机物的形式传递的 B．从图中可以看出能量伴随着物质循环而循环 C．若M表示大气中的CO2库，则碳元素可在生物群落中循环利用 D．若M表示无机环境中的能量，则①过程的能量值为②与③过程对应的能量值之和 15．为研究森林生态系统的碳循环，对黑松老龄（砍伐后50~250年）和幼龄（砍伐后0~22年）生态系统的有机碳库及年碳收支进行测试，结果见表。据表判断不正确的是（ A ） 碳量 黑松林 生产者活生物量（g/m2） 净初级生产力[g/（m2·年）] 异养呼吸[g/（m2·年）] 老龄 12730 470 440 幼龄 1460 420 380 注：净初级生产力指生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率；异养呼吸指消费者和分解者的呼吸作用。 A．幼龄黑松群落中每克生产者活生物量的净初级生产力小于老龄群落 B．幼龄黑松群落每平方米有420g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖 C．储存在生产者活生物量中的碳主要以CO2的形式进入无机环境 D．根据年碳收支分析，老龄黑松群落能降低大气碳总量避免温室效应加剧 16．种子萌发是火烧后植被更新和恢复的主要途径。有研究发现火烧过程产生的热、光和烟信号可能打破某些植物种子的休眠，提高萌发率。相关叙述错误的是（ C ） A．火烧后植被恢复过程，属于群落的次生演替 B．火烧产生的光、热属于生态系统的物理信号 C．适当火烧促进种子萌发，体现了信息传递能调节生物种间关系的功能 D．生态系统的信息传递可发生在生物之间以及生物与无机环境之间 17．研究发现，在一片柳树林中，一旦某一棵树遭受虫害，其新叶中的石炭碱分泌量就会大量增加，从而抵御害虫。而这棵柳树释放的乙烯通过风媒作用，给邻近的柳树发出危险及预防信号，使得在这棵柳树周围70m范围的其他柳树叶片中的石炭碱含量增加，且越靠近被虫害的树，叶片中的石炭碱含量越高。下列相关说法错误的是（ D ） A．柳树释放的乙烯是一种化学信息 B．该实例体现了信息可以调节种间关系维持生态系统的稳定 C．柳树具备题述防御功能是柳树与其天敌共同进化的结果 D．利用乙烯防治柳树林中害虫的方法属于化学防治 18．下列措施不属于生态系统信息传递的应用的是（ B ） A．利用昆虫信息素诱捕有害昆虫，降低害虫的种群密度 B．将油菜幼苗摘心可促进侧枝发育，增加油菜籽的产量 C．模拟动物信息吸引传粉动物，提高传粉效率和结实率 D．利用音响设备发出不同声音信号诱捕或驱赶某些动物 19．21世纪是“信息化”的世纪，人类的生活更离不开“信息”，生态系统中也存在着信息传递。下列叙述正确的是（ D ） A．生态系统中传递的信息是由生物成分产生的，只在生物与生物之间进行传递 B．生态系统的信息传递既有双向的，也有单向的，负反馈调节与信息传递无关 C．信息传递在农业上的应用就是对所有有害生物进行防治，以提高农产品的产量 D．信息传递能够调节生态系统中生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 20．我国农业谚语和古代诗词中蕴藏着丰富的生态学知识，下列相关叙述错误的是（ A ） A．“种田无它巧，粪是庄稼宝”，农家肥中的物质和能量可被农作物循环利用 B．“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，生命活动的正常进行离不开信息的作用 C．“捕蛾一个，增产一箩”，调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 D．“牛马草场不足，山羊草场有余”，放牧超过草原生态系统的自我调节能力，恢复原状需要漫长时间 21．下列有关生态系统稳定性的叙述，错误的是（ D ） A．包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性 B．生态系统稳定性具有一定的自我调节能力 C．通常自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高 D．极地冻原抵抗力稳定性低，恢复力稳定性较高 22．自然生态系统都属于开放系统，开放系统如果具有调节其功能的反馈机制，该系统就成为控制论系统。要使反馈系统能起控制作用，系统应具有某个理想的状态或置位点，系统就能围绕置位点而进行调节，下列说法错误的是（ D ） A．任何自然生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充以维持正常功能 B．生态系统具有负反馈调节机制使得其能保持自身的生态平衡 C．生态系统围绕其置位点的调节能力是有一定限度的 D．一般来说，生态系统中生物个体数量越多，其自我调节能力越强 23．我国古诗词蕴含着丰富的生物学道理。下列相关叙述错误的是（ D ） A．“种豆南山下，草盛豆苗稀”描述的是农作物与杂草间的竞争关系 B．“近水楼台先得月，向阳花木早逢春”可体现光照对植物生长发育的影响 C．“儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻”中黄蝶的“保护色”是长期自然选择的结果 D．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了草原生态系统抵抗力稳定性较强的特点 24．某人工养鱼缸中用的水是洁净的池塘水。池塘水中含有丰富的浮游藻类、浮游动物及细菌，浮游动物可取食藻类，鱼类取食浮游藻类、浮游动物和鱼食。下列有关分析正确的是（ D ） A．最好将人工养鱼缸置于通风、阳光直接照射的地方 B．浮游动物用于自身生长发育和繁殖的能量中，有一部分通过自身呼吸散失 C．投放某种食藻鱼类一定可提高鱼缸生态系统的抵抗力稳定性 D．浮游藻类与细菌对鱼缸生态系统中的物质循环和能量流动具有重要作用 25．下图是某生态系统能量流动过程图解，回答下列问题： （1）流经该生态系统的总能量是___________（填序号）。 （2）图中_____（填字母）为分解者，理由是____________________________________________。 （3）图中哪个箭头是不应存在的？___________（填序号）。 （4）②的能量最多时只有④的能量的几分之几？___________。 （5）B属于_________动物，它的粪便中的能量会被_________利用，用过程______（填序号）表示。 【答案】  （1）生产者固定的太阳能 （2）E    从生产者到各级消费者都有能量流入E     （3）⑦     （4）1/25     （5）植食性   E（分解者）   ⑥ 26．某科研小组对薇甘菊入侵红树林的有关情况进行研究，选取未受入侵的红树林群落、轻度入侵的“红树林—薇甘菊”群落、重度入侵的以薇甘菊为主的群落和无植被覆盖的光滩（分别编号为A、B、C、D）进行实验，实验结果如下表。该小组还研究了红树林植被的碳转移途径，如下图所示。请回答下列问题： 群落 A B C D 碳储量/（t/hm2） 植被 56.2 50.9 43.5 0 凋落物 2.0 3.5 5.4 0 土壤 161.9 143.2 117.7 86.1 总计 220.1 197.6 166.6 86.1 (1)由表中结果可知，该实验的自变量是__________________，因变量是__________________。 (2)薇甘菊入侵使表层土壤有机碳含量减少，最可能的原因是________________。 (3)薇甘菊与某种红树之间存在的种间关系是______________。从无植被覆盖的光滩上开始的演替属于____________演替。 (4)据图分析，途径①是指________________，一年内植被碳储量的净增加量是__________________。 【答案】(1)薇甘菊入侵（程度）     植被、凋落物和土壤的碳储量 (2)薇甘菊可以增加土壤微生物分解者总量，促进分解者的分解作用 (3)竞争     次生 (4)绿色植物的光合作用     10.8t/hm2 27．在农田生态系统中，农民将各种农作物进行间作套种具有许多优点，能够获得更高的经济效益。阅读材料一、二、回答下列问题： 材料一：在每亩花生地上均匀种植350～400株，每株蓖麻平均可以毒死4～5头金龟甲（一种害虫），使害虫数量减少90％左右，花生的虫果率降至5％以下，增产10％以上。 材料二：短额负蝗是一种杂食性害虫，主要啃食玉米等农作物的叶子。夏天短额负蝗的体色为绿色，秋天则为黄褐色。 (1)花生属于农田生态系统的重要组成成分，其作用是__________________。 (2)材料一中，将花生和蓖麻间作套种的优点是__________________（答出2点）。 (3)材料二中，若要防治短额负蝗对玉米等农作物的危害，则可以利用昆虫信息素对其进行诱捕，从而降低短额负蝗的______，这属于控制动物危害技术方法中的______防治。 (4)短额负蝗在不同的季节会表现出不同体色，这种变化对短额负蝗的生存的意义是______。 (5)短额负蝗的卵常产于杂草茂盛、向阳的沙壤土中。据此推测，若要防治短额负蝗，则可以采取的防治措施是____________（答出1点）。 【答案】(1)通过光合作用将太阳能固定在有机物中，从而被生物所利用 (2)有效防治病虫害；能够更充分地利用阳光和空间等资源，提高产量；减少农药的使用，减少环境污染 (3)种群密度     生物 (4)使其更好地适应季节的变化，躲避天敌的捕食 (5)将杂草清除干净；将卵块暴露在地面使共晒干或是冻死；增加盖土的厚度，使孵化之后的幼虫不可以出土 28．中国自古就是一个蝗灾频发的国家，治蝗问题的研究备受关注，广东省昆虫研究所曾在珠三角地区做过一项实验，即将大量的鸭子引入农田捕食水稻蝗虫，结果仅需2 000 只鸭就能把 4 000 亩地里的蝗虫吃干净，有效控制虫害。为了研究蝗虫种群数量变化规律，某小组尝试构建了如图所示的两个模型(甲图中箭头所指方向代表曲线变化趋势) (1)甲图模型属于_____(选填“物理”、“概念”或“数学”)模型，其曲线变化趋势反映了生态系统中普遍存在的_____调节机制。捕食者与猎物的相互关系是经过长期的_____进化逐步形成的。 (2)乙图中 OA 时间段，蝗虫每天增加 3.5%，并呈“J”型曲线增长，假设最初有 3 000只，则 15 天后种群的数量为 N15＝_________(只)。(只写出表达式) (3)在这个生态系统中，蝗虫属于第_____营养级，鸭是_____________消费者。 (4)这种控制虫害的方法属于生物防治，具有长效、环保和无污染的特点，而利用单一农药进行的化学防治不可能取得长期持续的防治效果，原因是_____。 (5)在研究该地区土壤中的小动物类群丰富度时，常采用_____法进行采集、调查。从生态系统的组成成分分析，土壤中小动物在生态系统中属于_____。 【答案】(1)数学  负反馈  共同##协同 (2)3000×1.03515 (3)二   次级 (4)农药可将蝗虫种群中的抗药个体选择出来，并导致蝗虫种群中的抗药基因频率增加。 (5)取样器取样     消费者、分解者 29．某研究小组用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌，得出种群增长速率随时间变化如图1；同时在对某淡水养殖湖泊研究后，绘制了该湖泊中生物之间的捕食关系如图2和碳循环过程如图3。图3中A～D代表生态系统的相关成分。请据图分析并回答问题： (1)图1中种群数量达到最大的时间点是________，时间点f时，种群数量是否为0？________（填“是”“否”或“不一定”）。 (2)在探究种群数量变化的实验中，兴趣小组成员将稀释100倍的酵母菌培养液摇匀后从中吸取少量菌液滴在血细胞计数板（1 mm×1 mm×0．1 mm）上，在显微镜下计数。若实验者计数了25个中方格中的5个，共有44个酵母菌，其中被台盼蓝染色的有4个，则培养液中酵母菌活菌密度为________个/mL。 (3)图2中底栖动物和虾类的种间关系是____________。调查发现青鱼、乌鱼的种群数量较少，从生态系统能量流动的角度看，原因是______________________。在养殖湖泊中搭配水草时，需要考虑的因素有水草是否可以净化水质、水草是否适应水生环境和当地气候条件，水草之间的种间关系等，这体现了生态工程的________原理。 (4)图3中有而图2中没有的生态系统的成分有________（填字母）。图3中，碳元素以CO2形式传递的过程有________（填数字序号）。 (5)若将图3修改为该淡水养殖湖泊生态系统的能量流动示意图，需要将A的含义改为“以热能的形式散失的能量”，增加光和______________的能量输入，删除图中的过程________（填数字序号）。 【答案】(1)c点  不一定 (2)2×108 (3)捕食和竞争  能量流动是逐级递减的，青鱼、乌鱼所处的营养级最高，获得的能量较少   协调 (4)AD     ①②③④ (5)饲料中有机物     ① 学科网（北京）股份有限公司 $$