第2章 生态系统的结构与功能（速记口诀+期中知识清单）高二生物下学期沪科版

第2章 生态系统的结构与功能 / 学科网（北京）股份有限公司 一、生态系统组成口诀 成分速记： 自养造能是生产，藻绿硝菌莫错判； 异养传递消费者，动寄昆虫跨级算； 腐生循环分解者，真菌蚯鹫非微全； 无机环境奠基础，水矿温度定全局。 易错点： ✘菟丝子非生产者，分解者≠微生物限！ 二、食物链与食物网口诀 链网构建三要素： 链起生产终顶级，分解不列链网里； 箭头指向取食方，营养级别需+1。 复杂关系： 网成多链因食性，复杂程度看种类； 物质能量双渠道，抗扰强弱由此分。 易错点： ✘食物链不含分解者，同种生物跨多级！ 三、能量流动口诀 单向递减特性： 能量流动单向行，呼吸散失不复生； 逐级递减效率明，传递不过五级停。 金字塔对比： 能量塔形必正立，生物量塔偶倒置； 数量塔形看个体，大树昆虫例倒置。 关键数据： 传递效率10%记，营养级别不过五； 摄入=同化+粪便，同化分流四去向。 四、物质循环口诀 碳循环核心： 碳循固定释CO₂，光合呼吸双向联； 化石燃料深埋藏，燃烧释放污循环。 水循环要点： 水循三环降蒸径，太阳引力双驱动； 植物蒸腾增湿度，地貌塑造靠水功。 易错点： ✘物质循环指元素，全球流动非局地！ 五、信息传递口诀 三类信息速分： 物理声光温磁场，化学生物代谢香； 行为求偶示警戒，协同调控稳系统。 应用与防治： 光控产蛋声诱捕，性诱剂防害虫阻； 生物防治利天敌，无污长效胜药毒。 六、综合关系口诀 三能协同作用： 物质载体能动力，信息调控方向齐； 三环协同成一体，生态稳定自调节。 生物放大警示： 难解毒素链富集，顶级生物危最急； 水华蓝藻耗氧毒，富营养化源头控！ 一、种生态系统各组分紧密联系成一体 1．生物群落与非生物因素相互作用形成生态系统 生态系统：由生物群落与非生物因素相互作用而形成的、能够自我维持的整体。 生物圈（地球最大的生态系统）：包含了地球有生命活动的所有区域。 生态系统 自然生态系统 水域生态系统（海洋、 淡水、湿地等） 陆地生态系统（森林、草原、荒漠、冻原等） 人工生态系统 农田生态系统 城市生态系统 2．生物生态系统由生产者、消费者、分解者和无机环境组成 组成成分 无机环境 生产者（基石） 消费者 分解者 营养方式 － 自养 异养 异养 定义 水、底质（泥、沙或石）等因素直接影响生物的存活和繁殖，这些非生物因素的总和 （太阳能等→化学能，无机物→有机物）利用无机物制造有机物，维持自身的生命活动 （直接或间接依赖生产者制造有机物）通过摄食植物或者捕食动物，获得有机物 能够将死亡后的生物体、存活时脱落的残体和动物排泄物，分解为为简单的无机物，实现物质循环的生物 实例 水、底质（泥、沙或石）等 硝化细菌、水生高等植物、大型藻类、浮游植物等 捕食性动物、肉食动物、杂食动物、寄生动物等。 营腐生生活的细菌和真菌、腐食动物等 在生态系统中的作用 生物群落中的物质和能量的根本来源 ①合成有机物，储存能量 ②为消费者提供食物和栖息场所 ①加快生态系统的物质循环；②帮助植物传粉和传播种子 把动植物遗体（枯枝败叶，尸体残骸）和动物排遗物中的有机物分解成无机物 补充：生态系统各成分的判断方法 错误说法 特例 生产者都是绿色植物 光合细菌，硝化细等自养型原核生物也是生产者，应该说生产者主要是绿色植物 植物都是生产者 菟丝子营寄生生活，属于消费者 动物都是消费者 秃鹫、蚯蚓等以动植物遗体为食的腐食性动物属于分解者 细菌都是分解者 硝化细菌是自养型生物，属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费者 分解者都是细菌和真菌 秃鹫、蚯蚓等也是分解者，不属于细菌 1．依据文字判断 1)判断生产者时要注意是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者。 2)判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词。植物、微生物都可能是消费者。 3)判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、动物的排遗物中的有机物分解成无机物，即是否腐生生活，如蚯蚓。 2．依据图形判断 1)根据双向箭头找出生产者和非生物的物质和能量。根据A⇔D确定A、D两者肯定是非生物的物质和能量、生产者。 2)根据箭头指向判断各成分。 ①A有三个箭头指出，A应为生产者。 ②D有三个箭头指入，为非生物的物质和能量。 ③B和C中一个为消费者，另一个为分解者，A(生产者)和B均有箭头指向C,则C为分解者，B为消费者。 3．食物链或食物网呈现出生态系统的营养结构 食物链：生态系统中各种生物间存在着摄食关系，这种以食物营养关系彼此联系起来的序列。 食物链特点：从生产者开始（完整的食物链），只含有生产者和消费者 营养级：在食物链中，箭头用来指示从食物到摄食者，生物在生态系统食物链中所处的层次。 补充：食物链中生物数量的变化规律 a.在食物链中，当某种生物大量增加时，一般会导致其上一营养级数量减少，作为其天敌的下一营养级生物数量一定时间内增多。 b.食物链中各营养级生物之间是相互制约的。 c.食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转。 食物网（食物网中未包含的生态系统的成分是非生物的物质和能量、分解者）：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 形成原因：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。 功能：生态系统物质循环和能量流动的渠道。 食物网的复杂程度：主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物的数量。 意义：维持了生态系统的相对稳定。 a.某种动物减少或消失，其在食物链上的位置可能会由其他生物取代。 b.食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力一般越强。 补充：构建食物链(网)的方法 (1)根据种群数量变化曲线图构建 ①分析依据：先上升、先下降者为被捕食者。 ②食物链：乙→丙→甲(图1)。 (2)根据所含能量(生物量)构建 ①分析依据：根据相邻两营养级间能量传递效率约为10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。 ②结果：图2可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁；图3生物可形成食物网：。 (3)根据重金属、农药的含量构建食物网 某相对稳定的水域生态系统中食物网主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如表所示。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。 种群 甲 乙 丙 丁 戊 重金属含量(μg/kg鲜重) 0.003 7 0.003 6 0.035 0.036 0.34 ①信息：重金属(农药、一些难于降解的物质)随着食物链富集，营养级越高，含量越高，甲、乙中重金属含量差别不大，所以处于同一营养级，同理，丙、丁处于同一营养级。 ②食物网如图所示： 补充：明确关于食物链和食物网的六个易误点 (1)每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。 (2)食物链由生产者和消费者构成，分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。 (3)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1。 (4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。 (5)同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。 (6)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是种间竞争关系。 速记 四大组成成分详解 成分 营养方式 核心功能 典型代表 易错警示 生产者 自养 将无机物→有机物（能量转换） 藻类/绿色植物/硝化细菌 ✘ 菟丝子是寄生型消费者 消费者 异养 物质传递+能量流动 动物/寄生生物/肉食性昆虫 ✔ 杂食动物跨多营养级 分解者 异养（腐生） 有机物→无机物（循环关键） 真菌/蚯蚓/秃鹫 ✘ 分解者≠仅限微生物 无机环境 - 提供物质能量基础 水/氧气/矿物质/温度 ✔ 决定群落分布的终极因素 高频考点速记口诀 1. 成分判断三字诀 生产者看自养力，消费者找异养迹 分解需验腐生技，无机环境是地基 2. 食物链构建口诀 链起生产终顶级，分解不列链网里 箭头指向取食方，营养级别要+1 二、能量在单向流动中逐级递减 1．能量在生物群落中单向流动 生态系统的能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失等过程。 （1）能量的输入 来源：生态系统所需的能量最终来源于太阳能。 起点：绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机物中，使太阳能输入到生态系统中。 总量：生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量（第一营养级的同化量）通常就是流入生态系统的总能量。 （2）能量的传递 途径：食物链和食物网 形式：有机物中的化学能 生产者固定的能量=自身的呼吸作用热能形式散失+自身的生长、发育和繁殖（有机物的形式贮存在生产者体内） 第一营养级： 能量流动特点1：能量沿生态系统的食物链和食物网流动，在生态系统中只能单向流动，不能逆向流动。 1．能量沿营养级逐步递减 （1） 能量的转化和散失 转化：太阳能-有机物中的化学能-热能 散失：形式：最终以热能形式散失；过程：呼吸作用 能量流动特点2：逐级递减 营养级效率：能量从一个营养级传递给下一营养级的比例。 营养级效率通常为5%-20%，平均约为10%，一般不超过五个营养级。 补充：能量传递效率与能量利用率的区别 (1)能量传递效率计算公式 能量传递效率＝×100% (2)能量利用率 ①一般指流入最高营养级(或人类)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，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量的利用率。 补充：第二营养级及其后营养级能量流动 ①输入该营养级的总能量是指图中的b。初级消费者摄入量（a）＝初级消费者同化量（b）＋粪便量（c）。 ②粪便中的能量(c)不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。严格来说是上一营养级流向分解者的能量。 ③初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。 ④生长、发育和繁殖的能量(e)＝遗体残骸(f－c)＋下一营养级同化的能量(i)＋未被利用的能量(j)。 总结：①摄入量＝同化量＋粪便量。 补充：能量流动过程的模型 ①W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级未利用的能量。 ②相应营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1+C1+D1、B2+C2+D2。 补充：一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的同化量？为什么？0；因为大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量）。 3．生态金字塔体现食物网各营养级间关系 生态金字塔：将生态系统各营养级间的关系，由低到高绘制成图，通常呈现一个金字塔图形，称为生态金字塔。 生态金字塔分别称为能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。 项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 定义 如果将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。 如果用同样的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。 如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。 形状 每一层含义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少 单位时间内，每一营养级生物所容纳的有机物的总干重 每一营养级生物个体的数目 特点 天然生态系统一定为上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形 象征 意义 能量在流动过程中逐级递减 生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减 生物个体的数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 特殊 形状 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置的金字塔形 海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物，呈现倒置的金字塔形 如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置的金字塔形，如昆虫（第二营养级）和树（第一营养级） 4．污染物通过食物链在生物体内富集 生物放大：这些在自然界不能降解或难降解的化学物质，通过食物链的延长和营养级的增加，而在不同生物体内逐级富集的现象。 总结：能量流动概念的理解 2．流入某一营养级的能量的来源和去路 (1)能量来源 (2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析： ①各营养级同化量的去向(能量的最终去向)： ②短时间内，某营养级的生物不会被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段时间内的能量去向)还应该包括未被利用的能量。即： 未被利用是指：在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。如草原中一批羊，羊吃草可以长大，在统计期间，有被狼捕食的，有死亡的，还有未死亡的(未利用)。 3．相关量的关系 (1)摄入量＝同化量＋粪便量。 (2)同化量＝摄入量－粪便量＝呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量＝呼吸消耗量＋流入下一营养级的能量＋被分解者利用的能量(＋未利用能量)。 (3)用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗量＝流入下一营养级的能量＋被分解者利用的能量(＋未利用能量)。 4．能量流动的特点 (1)生态系统中能量流动是单向的，其原因是捕食关系是经过长期进化形成的，不可逆转，每一营养级呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此无法循环。 (2)能量在流动过程中逐级递减，输入某一营养级的能量只有10%～20%能流入下一营养级，即能量传递效率为10%～20%，营养级越多，能量流动过程中损耗越多，因此食物链中的营养级一般不超过5个。 三、物质在生态系统中循环利用 1．物质在生物群落与无机环境间不断循环 生态系统的物质循环（生物地球化学循环）：组成生物体的基本化学元素（碳、氢、氧、氮、磷、硫等）在无机环境与生物群落间的往复循环过程。 2．二氧化碳的固定和释放是碳循环的关机环节 碳循环：碳元素主要贮存在化石燃料，土壤、沉积物、海洋、生物体以及大气中，在各组分间持续运动和交换的现象。 碳循环过程：①绿色植物将大气中的二氧化碳经光合作用转化成有机物并释放氧气;②有机物被消费者或分解者利用，通过呼吸作用把碳以其最初形态 (二氧化碳)返回到环境中，并释放储存的能量;③千分之一的生物有机体转变为化石燃料;④燃烧化石燃料时，其中的碳氧化成为二氧化碳而排入大气。 如何实现碳中和？ 减少CO2排放 增加CO2固定 减少化石燃料燃烧 植树造林 开发新能源 补充：(1)碳的存在形式与循环形式 ①在生物群落和非生物环境间：主要以CO2形式循环。 ②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。 ③在非生物环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。 (3)碳返回非生物环境的途径：生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用(实质是呼吸作用)和化石燃料的燃烧。 3．降水、蒸发和径流是水循环的主要环节 水主要储存在海洋，冰川，湖泊、河流和地下水，微量水蒸气存在于大气中。 水循环动力：太阳辐射和地球引力两大驱动力 水循环过程：①在太阳能的作用下，地球表面的水蒸发到大气中形成水蒸气；②水蒸气随大气环流运动，在一定条件下，凝结成云并形成雨雪等降水；③降水到达地面后，转化为地表水和地下水，最后以径流的形式返回海洋，完成水循环。 水循环作用：形成全球范围的大循环，影响各地气候；补充陆地上的水资源；植物通过蒸腾作用提高大气湿度，参与水循环；水循环对其他物质的循环运动具有重要作用；通过侵蚀、搬运、沉积等过程，形成丰富多彩的地形地貌。 广角镜：水体富营养化和水华 水体富营养化是指水中氮、磷等营养盐含量过多而引起的水质污染现象，实质是营养盐 物质的输入和输出失衡。在富营养化水体，经常会出现蓝细菌（旧称蓝藻）大量繁殖，在水面形成一层蓝绿色而有恶臭味的浮沫，称为水华。 大量繁殖的蓝细菌死亡后，其分解过程会耗尽水中氧气，从而造成鱼类等大量水生生物的死亡。蓝细菌还能产生毒素，除了直接对鱼类等水生动物产生毒害外，还是人类肝癌等疾病的重要诱因。 补充：辨析物质循环的三个易误点 (1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。 (2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。 (3)碳在生态系统各成分之间的传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。 项目 能量流动 物质循环 形式 以有机物为载体 以无机物和有机物的形式流动 范围 生态系统各营养级 全球性 特点 单向流动，逐级递减 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。彼此相互依存，不可分割。 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。物质是能量的载体;能量是物质在生态系统中往复循环的动力。 生态系统各组成成分，通过能量流动和物质循环，紧密联系在一起，形成一个统一的整体。 二、生态系统运行离不开信息传递 1．生态系统正常运行需要信息传递 生态系统的各组成成员之间和成员内部都广泛存在着信息交流，传递的方向往往是双向的，彼此间进行着信息传递。信息传递是生物长期进化的结果，可以出现在个体、种群、群落等不同水平上。 1．生态系统中存在物理、化学、行为等多种信息传递 信息传递 定义 来源 举例 物理信息 光、声、温度、湿度、磁场等物理因素，引起生物之间感应作用 非生物环境或生物 ①光强和光周期调控植物的生长和发育； ②海豚、蝙蝠等利用声波进行回声定位； ③雄性蟋蟀的鸣叫可以向雌性个体传递发送者的物种、性别、位置以及社会地位等信息。 化学信息 生物在生命过程中常会产生一些可以传递信息的化学物质 动物代谢活动 雌蚕娥释放的性外激素等 行为信息 动物的某些行为也可以用于同种或异种间的信息传递的行为特征 动物特殊表现和行为 ①蜜蜂“舞蹈” 准确地把蜜源的距离、方位等信息告诉其他个体； ②孔雀开屏是雄孔雀的求偶炫耀行为，它在雌孔雀面前尽力表现自己，以期待获得与雌孔雀交配繁衍的机会。 补充：生态系统中信息类型的辨析方法 1．涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉到的信息，则判断为物理信息。 2．若涉及化学物质挥发性（如性外激素等）这一特点，则判断为化学信息。 3．凡涉及“肢体语言”的，则判断为行为信息。 4．若在影响视线的环境中（如深山密林），生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。 5．若在噪音嘈杂的环境（如洪水、瀑布旁），生物间多以“肢体语言”这种“行为”进行信息交流。 3．信息传递、能量流动和物质循环相互依存并协同作用 信息传递的作用：信息传递的双向性，加强了生物群落与非生物因素之间、生物与生物之间的联系，形成了生态系统的自我调节机制，从而保持生态系统结构和功能的相对稳定。 光：物理信息，由无机环境产生被蜜蜂接收（信息的传递发生在生物和无机环境之间） 花产生的香味：化学信息，由植物产生被蜜蜂接收（信息的传递发生在不同生物之间） 蜜蜂舞蹈：行为信息（信息的传递发生在同种生物之间） 案例中蜜蜂通过香味物质寻找蜜源，通过光感知蜜源的位置信息，通过舞蹈传递蜜源的方向和距离信息，从而引导更多的蜜蜂前往蜜源采蜜。 补充：信息传递在农业生产中的应用 措施 目的 养鸡场延长光照时间 提高产蛋率 用一定波长的光照处理蔬菜、各类作物的种子 提高萌发率 利用模拟的动物信息吸引传粉动物 提高作物的传粉效率和结实率 利用音响设备模拟动物声音 诱捕或驱赶动物 施加昆虫信息素 诱捕或警示有害动物 2．有害动物三种防治方法的比较 名称 化学防治 机械防治 生物防治 措施 化学药剂喷施等 人工捕捉等 引入天敌或寄生生物等 优点 作用迅速；短期效果明显 无污染；见效快，效果好 效果好且持久；成本低，无污染 缺点 引起害虫抗药性增强；杀灭害虫天敌，破坏生态平衡；污染环境 费时费力；对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不确定；寄生生物专一性强 3．信息传递则调节着能量流动和物质循环的方向和强度 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 双向传递 途径 食物链和食物网 多种 地位 生态系统的动力，使物质能够连续地在生物群落和无机环境间循环利用 能量的载体，使能量能够沿生态系统食物链（网）流动 决定能量流动和物质循环的方向和强度 联系 生态系统的各组分正是通过能量流动、物质循环和信息传递三者的协同作用，形成一个统一的有机整体。 $$