第三章 生态系统及其稳定性单元章节梳理-2025--2026学年高二上学期生物学人教版选择性必修2

大单元知识梳理 第三章·生态系统及其稳定性 基础知识清单 知识点一、生态系统的结构 1. 生态系统的范围 （1）概念：是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体 （2）范围：地球上最大的生态系统是生物圈，包括地球上全部生物及其无机环境 （3）类型 自然生态系统：水域生态系统、陆地生态系统 人工生态系统：农田生态系统、城市生态系统等 2.生态系统的组成成分 组成内容 作用 非生物的物质和能量 阳光、热能、空气、水、无机盐等 为生物群落提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础 生产者 ①光合作用：绿色植物、光合细菌、蓝藻；②化能合成作用：硝化细菌 无机物→有机物；光能、无机化学能→有机化学能；为消费者提供食物条件和栖息场所 消费者 包括营捕食生活的生物和营寄生生活的生物（如菟丝子） 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 分解者 营腐生生活的微生物及腐食性的动物（如蚯蚓、蜣螂） 将生物遗体、排泄物分解为无机物，供生产者重新利用 3.生态系统各成分的相互关系 （1）非生物的物质和能量是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源 （2）生产者是生态系统中唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量（有机物及其贮存的化学能）的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石 （3）从理论上讲，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基础成分，但在自然生态系统中，生产者、消费者和分解者都是紧密联系、缺一不可的 （4）分解者在生态系统中占有重要地位。如果一个生态系统中没有分解者，则动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位 （5）生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”；生产者与各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道 4.生态系统的营养结构 （1）食物链 ①概念：生态系统中各种生物因食物关系形成的一种联系 ②特点：生产者为第一营养级；消费者所处的营养级并不是一成不变的；食物链上一般不超过5个营养级 （2）食物网 ①概念：生态系统中许多食物链彼此相互交错，连接成的复杂营养结构 ②形成的原因：一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物；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 ③功能 · 食物链和食物网是生态系统的营养结构，是能量流动和物质循环的渠道 · 食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，生态系统越稳定 知识点二、生态系统的功能 1.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）能量流经第一营养级的过程 ①输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在有机物中 ②能量去向 · 在生产者的呼吸作用中以热能形式散失 · 随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来 · 被初级消费者摄食同化，流入第二营养级 （3）能量流经第二营养级的过程 ①输入：通过摄食生产者获得 ②去向 · 通过呼吸作用以热能形式散失 · 随尸体、排泄物流向分解者 · 被次级消费者摄食同化，流入下一营养级 ③能量流动的过程 ※流入每一营养级的能量最终去向： （1）通过自身呼吸作用以热能形式散失 （2）被下一营养级同化 （3）被分解者分解利用 2.能量流动的特点 （1）单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动 （2）逐级递减 ①能量在沿食物链流动的过程中逐级减少，传递效率约为10%～20% ②营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级 3.生态金字塔 （1）能量金字塔 ①特点：通常都是上窄下宽的金字塔形 ②原因：能量在流动中总是逐级递减的 ③意义：直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系 · 从能量流动金字塔可以看出：营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多 （2）数量金字塔 ①概念：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 ②特点：一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 ③原因：如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒金字塔形 ④意义：直观地反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系 （3）生物量金字塔 ①概念：描述了某一时刻生态系统中各营养级生物的质量关系 ②特点：一般为正金字塔形，有可能倒置 ③原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重 ④意义：直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系 4.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。如间作套种、稻一萍一蛙立体农业等 （2）帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效地利用。例如：将秸秆用作饲料喂牲畜，将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，沼渣作为肥料还田，这样就实现了对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用率 （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 2.物质循环 （1）概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程 （2）范围：生物圈 （3）渠道：食物链和食物网 （4）特点 全球性——生物地球化学循环 循环性——物质可被生物群落反复利用 （5）实例：碳循环（右图） ①碳的存在形式 无机自然环境：以CO2和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）等形式存在 生物群落：主要以含碳有机物的形式存在 ②循环形式 · 在生物群落与无机环境间：主要以CO2的形式进行 · 在生物群落内：以含碳有机物的形式进行 3.生物富集 （1）概念：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 （2）造成生物富集的元素和化合物 a.元素：铅、镉、汞等重金属元素 b.人工合成的有机化合物：DDT、六六六等 c.一些放射性物质 （3）生物富集的特点 a.全球性：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 b.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 3.信息传递 （1）信息的概念：一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息 （2）信息的基本类型 ①物理信息：通过物理过程传递的信息 举例：光、声、温度、湿度和磁力等 ②化学信息：生物在生命活动过程中，产生的可以传递信息的化学物质 举例：植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等 ③行为信息：对于同种或异种生物能够通过特殊行为传递的信息 举例：蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀” （3）信息传递在生态系统中的作用 个体水平：生命活动的正常进行，离不开信息的作用 种群水平：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递 群落水平：信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 （4）信息传递在农业生产中的应用 ①提高农产品或畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉率和结实率 ②对有害动物进行控制。如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度 4.生态系统三大功能的联系 在生态系统的能量流动过程中，太阳能首先转化为化学能，能量就有了物质实体的依托，能量沿食物链流动，伴随着物质的变化。物质不灭循环往复；能量耗散，驱动生命运转。在这个过程中，信息起重要的调控作用。 知识点三、生态系统的稳定性 1. 生态平衡的含义及特征 （1）概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 （2）处于生态平衡的生态系统的特征 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—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：在某生态系统中，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. 生态系统的稳定性 （1）概念：生态系统的维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡的能力，即维持生态平衡的能力 （2）原因：生态系统具有一定的自我调节能力 （3）调节基础：负反馈调节 （4）特点：生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，生态系统原状难以维持 · 反馈调节的类型 项目 负反馈调节 正反馈调节 概念 当一个变化产生时，调节机制会减弱这个变化，使之回归正常 受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息一致，可以促进或加强控制部分的活动 举例     作用 生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡 使生态系统远离平衡状态 调节方式 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 结果 有利于生态系统保持相对稳定 常使生态系统远离稳态 3.生态系统稳定性的类型 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 概念 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力 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 实质 保持自身结构和功能相对稳定 恢复自身结构和功能到原状 核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状 主要影响因素 生态系统中的物种丰富度 4.稳定性高低的比较 生态系统稳定性的高低主要取决于生态系统营养结构的复杂程度。一般来说，生态系统中的生物种类越多，食物网越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低如热带雨林生态系统；反之，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性越高，如农田生态系统 一个生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性一般呈负相关，但也有例外，如北极冻原生态系统，由于组成成分单一、营养结构简单其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低 3.提高生态系统稳定性的措施 （1）控制对生态系统的干扰强度，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，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调 易混易错清单 高考中生态系统结构和功能的题目主要分为 “选择题（成分 / 营养结构判断）” 和 “非选择题（能量计算 / 功能应用）”，不同题型有明确的解题逻辑。 选择题：抓 “关键信息” 快速排除 1.“生态系统成分判断” 类选择题解题步骤 ① 提取 “生物类型或行为”（如 “硝化细菌”“菟丝子”“蚯蚓”） ② 匹配 “成分特征”（如硝化细菌自养→生产者，菟丝子寄生→消费者，蚯蚓腐生→分解者） ③ 排除 “偷换概念” 选项（如 “所有植物都是生产者”，错误 —— 菟丝子是寄生植物，属于消费者） 2.“食物链 / 食物网分析” 类选择题（高频） 食物链的核心是 “生产者→消费者”（不包含分解者和非生物成分） 解题步骤： ① 找 “起点”：必须是生产者（如绿色植物、蓝细菌） ② 辨 “成分”：排除分解者（如细菌、真菌，除非明确是寄生细菌）和非生物成分（如阳光、水） ③ 定 “营养级”：生产者是第一营养级，初级消费者（植食性）是第二营养级，次级消费者（肉食性）是第三营养级，以此类推（注意：营养级≠消费者级别，消费者级别比营养级少 1，如初级消费者是第二营养级） 3.“稳定性类型判断” 类选择题 解题步骤： ① 提取 “干扰事件”（如 “害虫入侵”“火灾”“放牧”） ② 判断 “干扰后的结果”（保持原状→抵抗力稳定性，恢复原状→恢复力稳定性） ③ 排除 “偷换概念” 选项（如 “热带雨林恢复力稳定性高”，错误 —— 热带雨林抵抗力高，恢复力低） 非选择题：分 “类型” 简答题模板 1.“物质循环（碳循环）分析” 类题目 答题模板：“碳的存在形式→碳的流动途径→人类活动影响→生态意义” （1）碳的存在形式：生物群落中以 “有机物” 形式存在，无机环境中以 “CO2”（大气）和 “碳酸盐”（岩石 / 土壤）形式存在 （2）碳的流动途径 ① 无机环境→生物群落：生产者的光合作用（主要）、化能合成作用 ② 生物群落→无机环境：生产者 / 消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧 （3）人类活动影响：化石燃料大量燃烧→大气CO2浓度升高→温室效应 （4）生态意义：实现碳的循环利用，维持大气CO2平衡 2.“信息传递应用” 类题目 答题模板：“信息类型判断→具体应用场景→生态效果”，常见应用如下： （1）农业生产：利用物理信息（如黑光灯诱捕害虫）、化学信息（如性引诱剂诱杀雄虫，破坏害虫性别比例）→ 减少农药使用，降低环境污染 （2）生态保护：利用行为信息（如播放鸟类求偶声吸引益鸟）→ 控制害虫数量，维持生态平衡 （3）生物生命活动：植物接受光信息（物理信息）调控开花，动物通过化学信息素（化学信息）识别同类→ 保证生物种群的繁衍 3.“生态系统稳定性下降原因分析” 类题目 答题模板：“破坏因素（如栖息地碎片化、污染、外来物种入侵）→ 生态系统变化（营养结构简化、自我调节能力下降）→ 稳定性下降（抵抗力 / 恢复力降低）” 重难知识清单 知识点一、生态系统的结构 1.有关生态系统营养结构的分析 （1）食物链（网）中生物的种群数量的变动分析 ①食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源 ②“天敌”减少，被捕食者数量将增加随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度将会下降，直到趋于稳定，但最终种群数量比原来要多 ③ “中间”营养级生物减少的情况 · 生产者相对稳定的原则：消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少 · 最高营养级的生物种群相对稳定原则：当处于最高营养级的生物有多种食物来源时，若其中一条食物链中生物减少，该最高营养级的生物种群的数量一般不会发生较大变化 · 在食物网中，分析某种生物因某种原因数量减少对另一种生物数量造成的影响时，若沿不同食物链分析结果不同，则应以中间环节少的食物链作为分析依据 2.构建食物链（网）的几种题型分析 （1）图形形式 图1和图2以每个营养级中有机物的多少为依据，图1中的食物链可能是丙→甲→乙一丁；图2中的食物链可能是丙→丁→甲→乙；图3中甲是被捕食者，乙是捕食者；图4表示的是生态系统的物质循环，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物环境，其中的食物链是A→B。 （2）以表格数据形式直接呈现 ①数据为能量值（能量单位相同） 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 3.56 12.8 10.30 0.48 226.50 根据各种群能量多少和能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%~20%（若两种生物能量差距过小，则很可能位于同一营养级）可以确定食物链（网）： ② 数据为重金属含量 生物 A B C D 重金属含量（ppm） 0.05 7 0.51 68 重金属被生物吸收后难以排出体外，即随着营养级的增加，生物体内重金属含量升高，故食物链为 A→C→B→D 知识点二、生态系统的功能 1.能量流经某一营养级的图示分析（以初级消费者为例） 流入某一营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。对生产者而言，强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言，强调关键词“同化”而不能说“摄入”。摄入的食物中所含的能量只有部分被同化。 （1）“拼图法”分析能量流动过程 （2）能量流动计算公式 2.能量传递效率和能量利用率 （1）能量传递效率＝下一营养级同化量/本营养级同化量×100% （2）在食物网中，某一营养级的生物同时从上一营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则计算能量传递效率时按照各条食物链分别进行计算后再合并 （3）由于能量流动是逐级递减的，食物链越长，能量损失越多，所以营养级越高的生物，所获得的能量越少 · 有关食物链中各营养级能量“最值”的计算方法，总结如下 （4）能量传递效率与能量利用率的辨析 ① 能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%~20% ② 能量利用率：一般是指流入人类（最高营养级）的能量占生产者所固定的总能量的比值。由于能量沿食物链流动的过程中是逐级递减的，所以食物链越短，能量利用率越高。有时需考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率 3.辨析碳循环过程中生态系统的各成分 （1）图中双向箭头两端代表生产者、非生物的物质和能量，其中其他所有成分都指向的为非生物的物质和能量，即C为非生物的物质和能量，A是生产者 （2）除了C之外，有最多指入箭头的为分解者，即B为分解者 （3）三个图的模式相同，不同的地方在于消费者的划分：图甲中消费者只有D，图乙中消费者有 D、E，图丙中消费者有 D、E、F 4.能量流动和物质循环的关系 图解分析： （1）生物群落中的物质和能量最终来自非生物环境 （2）连接生物群落和非生物环境的两大成分——生产者和分解者；图示中未标出生产者利用化学能进行化能合成作用 （3）能量流动开始于生产者，通过光合作用固定太阳能、合成有机物，然后沿食物链（网）进行 （4）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 （5）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动 （6）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 （7）图示总体上体现了二者之间相互依存不可分割并且同时进行的关系 （8）能量流动与物质循环的比较 项目 能量流动 物质循环 形式 太阳能→化学能→热能   过程 沿食物链（网）单向流动 在无机环境与生物群落之间反复循环 范围 生态系统各营养级 全球（生物圈） 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 联系 （1）能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成与分解等过程。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返 （2）总体上来说，二者之间是相互依存、不可分割，并且同时进行的关系 5.判断生态系统信息的类型 （1）涉及光、声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度等信号，通过动物感觉器官（皮肤、耳朵眼）或植物光敏色素、叶、芽等感知上述信息，则判断为物理信息 （2）若涉及化学物质（如生物碱、有机酸、性外激素等）挥发性这一特点，则判断为化学信息 （3）凡涉及“肢体语言”，均属于行为信息 （4）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）在嘈杂的环境中（如瀑布旁），生物多以“肢体语言”这种行为进行信息交流 知识点三、生态系统稳定性 1.对生态系统自我调节能力的理解 （1）自身净化能力——物理沉降、化学分解和微生物的分解。例如河流生态系统： （2）完善的营养结构——自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。例如森林生态系统： 由图示看出：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础 （3）对反馈调节的理解 反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制，包括负反馈调节和正反馈调节 ①负反馈调节能使机体、种群、生态系统保持平衡 ②正反馈调节往往能使机体、生态系统远离平衡，如湖泊受到污染后鱼类数量的变化，如图所示 2.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的图示分析 单元框架清单 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