2025届高考生物一轮复习：生态系统及其稳定性

生态系统及其稳定性 一、生态系统的结构 1.生态系统： 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。 生物群落 非生物环境 一定空间内 相互作用 统一整体 形成 2.生态系统的组成成分： 非生物的物质和能量：包括阳光、热能、水、空气、无机盐等；是生物群落中物质和能量的根本来源；在生态系统中的地位是必备成分。 生产者：自养型生物；包括光合自养（绿色植物和蓝细菌等）、化能合成（硝化细菌）；通过光合作用将太阳能固定在它们所制作有机物中；是生态系统的基石、主要成分。 消费者：异养型生物；大多数动物、寄生植物、寄生细菌、病毒；加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播；是生态系统中最活跃的成分。 分解者：异养型生物；营腐生生活的细菌和真菌、腐食动物；通过分解作用将生物遗体、排泄物中的有机物分解为无机物。 3.生态系统的营养结构： 食物链：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。 食物网：许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。 形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。 特点：同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级； 食物网中两种生物之间可能出现不同的关系，如种间竞争和捕食； 某一个营养级会有不同的消费者。 ①如果由于某种原因浮游植物全部死亡，海豹的数量如何变化？请分析原因。 会导致其他生物数量都减少，因为第一营养级是其他生物直接或间接的食物来源。 ②如果由于某种原因海豹全部死亡，小鱼乙的数量如何变化？请分析原因。 先增加，后减少，最后趋于稳定； 天敌”减少，则被捕食者数量增加，但随着其数量的增加，种内竞争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但最终结果比原来数量要大（K值升高）； ③如果由于某种原因大鱼全部死亡，须鲸、磷虾短时间的数量如何变化？ 须鲸减少，磷虾增多。 大鱼全部死亡，企鹅数量减少，虎鲸捕食更多的须鲸和海豹。须鲸数量减少，捕食的磷虾减少，磷虾数量增加。 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。 — 太阳能→有机物中的化学能→热能 输入 源头：太阳能 流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量 传递 途径：食物链和食物网 形式：有机物中的化学能 转化 散失 形式：最终以热能形式散失 过程：自身呼吸作用 — — — 人工生态系统:除系统自身生产者固定的太阳能外,还有人类投放的饵料等有机物中的化学能等。 2.过程： ⇓ ⇓ ⇓ 3.能量流经第一营养级： 1% 固定 (同化) 生产者所同化的全部太阳能 99% 散失 呼吸作用 散失（热能） 用于生长 发育和繁殖 分解者利用 残枝 败叶 分解作用 散失 未利用 初级消费者 （植食性动物） 注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量。(最终也将被分解者利用)。 4.能量流经第二营养级： 遗体残骸 呼吸作用 热能散失 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 用于生长、发育和繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 粪便 呼吸作用 热能散失 注意：粪便属于上一营养级的同化量。 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向。 能量流动的模型分析： A是该营养级摄入量； B是该营养级同化量； C是该营养级用于自身生长发育繁殖量； D是下一营养级摄入量。 A B C 分 解 者 … D 呼 吸 作 用 能量流动的模型分析（定量不定时，足够长的时间内能量去路）： D E F 分 解 者 光 呼 吸 作 用 D是第一营养级同化量； E是第二营养级用于自身生长发育繁殖量； F是第三营养级的同化量。 能量流动的模型分析（定量定时，在一定时间内的去路）： 未 利 用 D E F 分 解 者 光 呼 吸 作 用 D是第一营养级同化量； E是第二营养级用于自身生长发育繁殖量； F是第三营养级的同化量。 4.能量流动的特点： 单向流动 原因 食物链中的捕食关系不能逆转（长期自然选择的结果） 通过呼吸作用散失的热能不能被生物再次被利用 逐级递减 原因 输入某一营养级的能量（同化量）有一部分通过呼吸作用散失 输入某一营养级的能量（同化量）有一部分流向分解者 输入某一营养级的能量（同化量）有一部分未利用 5.研究能量流动的意义： （1）研究生态系统的能量流动，可以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。 稻—萍—蛙 间作套种 多层育苗 5.研究能量流动的意义： （2）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。（实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率） 粪便制作沼气 用秸秆作饲料 5.研究能量流动的意义： （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。 稻田除草、除虫等。 合理确定草场的载畜量 三、生态系统的物质循环 1.物质循环： 组成生物体的碳、氢、氮、磷、硫等元素，都在不断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，这就是生态系统的物质循环。 2.碳循环： 在生物群落和非生物环境之间： 在生物群落内部： 碳主要以CO2形式循环。 碳以含碳有机物形式沿食物链、食物网传递。 3.生物富集： 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。 常见的物质如： 重金属: 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等； 人工合成的有机物: 如DDT、六六六等； 一些放射性物质。 物质特点： 在环境和生物体中存在形式是比较稳定的； 必须是生物体能够吸收的且不易排出的； 在生物代谢过程中是不易被分解的。 生物富集的特点： 全球性:导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地； 生物放大现象：有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。 4.能量流动和物质循环的关系： 能量流动 物质循环 范围 形式 特点 过程 联系 生物群落(各营养级之间) 生物圈 主要以有机物中的化学能的形式 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复运动 沿食物链、食物网单向流动 在生物群落和非生物环境之间循环往返 ①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载体； ④能量是物质循环的动力。 光能→化学能→热能 化学元素(无机物→有机物→无机物) 5.探究土壤微生物的分解作用 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 实验现象 结论分析 土壤微生物对落叶有分解作用吗？ 土壤微生物能够分解落叶 土壤中是否含有微生物 对土壤进行60℃恒温处理1h灭菌（减法原理） 对土壤不做任何处理 相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂 土壤微生物对落叶有分解作用 参考案例1： 5.探究土壤微生物的分解作用 参考案例2： 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 实验现象 加入 碘液 A1 B1 加入斐林试剂，水浴加热 A2 B2 结论分析 土壤微生物能分解淀粉吗？ 土壤微生物能分解淀粉 土壤中是否含有分解淀粉的微生物 B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水 不变蓝 变蓝 产生砖红色沉淀 不产生砖红色沉淀 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液（加法原理） 四、生态系统的信息传递 1.信息的类型： 不包括细胞内及细胞之间的信息传递，而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传递。 物理信息：自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息。 化学信息：在生命活动中，生物产生一些可以传递信息的化学物质。 行为信息：动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息。 2.信息传递的作用： 生物种群的繁衍，离不开信息的传递。 生命活动的正常进行，离不开信息的作用。 调节种间关系，维持生态系统的平衡与稳定。 3.信息传递的应用： 提高农畜产品的产量； 对有害动物进行防治。 化学防治的缺点： 污染环境； 会使害虫的抗药性增强； 可能杀害害虫天敌，破坏生态平衡。 生物防治的优点： 无环境污染； 效果稳定且持久。 五、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状态，就是生态平衡。 特征： ①结构平衡:生态系统的各组分保持相对稳定； ②功能平衡:生产一消费一分解的生态过程正常进行，保证了物质的循环和能量的流动； ③收支平衡:植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。 2.生态系统稳定性： 生态系统维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。 调节机制： 生态系统的稳定性 自我调节能力 负反馈调节 原因 基础 3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 抵抗力稳定性：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。 恢复力稳定性：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。 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稳定性 营养结构复杂程度/自我调节能力 0 环境恶劣地带的生态系统(北极冻原、荒漠)，往往恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱！ 4.提高生态系统稳定性的措施 （1）控制对生态系统干扰的程度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。 （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。 5.制作生态缸，观察其稳定性 生态缸必须是封闭的。原因：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,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)。原因：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。 生态缸的材料必须透明。原因：为光合作用提供光能；便于观察。 生态缸的采光要用较强的散射光，避免阳光直接照射。原因：防止水温过高导致水生植物死亡。 $$