生态系统及其稳定性.doc

生态系统及其稳定性一、生态系统的概念及范围1、概念：生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫生态系统。2、范围：有大有小，其中生物圈是地球上最大的生态系统，它是地球上的全部生物及其无机环境的总和。二、生态系统的组成成分成分构成作用（主要生理过程）营养方式地位非生物成 分非生物的物质和 能 量光、热、水、土、气为生物提供物质和能量生物成分生产者绿色植物、光合细菌、化能合成细菌将无机物转变成有机物（光合作用 化能合成作用）自养型生态系统的基石消费者动物、寄生微生物、根瘤菌消费有机物（呼吸作用）异养型生态系统最活跃的成分分解者腐生微生物、蛔虫分解动植物遗体（呼吸作用）生态系统的关键成分三、生态系统的营养结构1、食物链：生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。2、食物网：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接形成的复杂的营养结构。3、食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统物质循环和能量流动的渠道。【注】1.根据某种生物在该生态系统中的功能特性分为三大类群：生产者从新陈代谢的同化作用方面看属于自养型，是生态系统的主要成分，是生态系统中唯一能够把非生物物质和能量转变成生物体内的物质和能量的生物。绝大多数进行光合作用，少数进行化能合成作用（如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌）。消费者从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，虽然存在着不同的级别，但是生态系统的非必要成分。主要指各种动物。不过有些寄生细菌，它们从活的生物体内吸取有机物，在生态系统中也扮演着“小型消费者”的角色，故寄生细菌属于消费者。分解者从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，是生态系统的主要成分。主要包括营腐生生活的细菌和真菌，也包括一些腐食性动物（如：蚯蚓、蝇、蜣螂等），它们都能分解残枝败叶、尸体、粪便等有机物，故腐食性动物属于分解者。2. 食物链和食物网的分析（1）每条食物链的起点是生产者，食物链终点是不能被其他生物所捕食的动物，即最高营养级，食物链中间不能做任何停顿，否则不能算作完整的食物链。（2）食物网中同一环节上所有生物的总和称为一个营养级。（3）同一种生物在不同食物链中可以占有不同的营养级。（4）在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同的类型。（5）食物网中，某种生物因某种原因而大量减少时，对另外一种生物的影响，沿不同食物链分析的结果不同时应以中间环节少为依据。（6）食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而非取决于生物的数量。【例1】关于生态系统的成分和代谢类型描述正确的是A动物都是消费者，同化作用类型只有异养型B植物都是生产者，代谢类型是自养需氧型C细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型D生产者都是自养型生物，是生态系统中最基本的生物成分【例2】如图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述中，不正确的是A.在该食物网中，共有5条食物链存在B.在该食物网中，H处于三个不同的营养级C.若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显变大D.在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显变化【例3】图11表示某生态系统的食物网，关于此食物网的叙述，错误的是 A该食物网共有4条食物链 B野兔、鹿及昆虫均为初级消费者 C狼和云豹在不同食物链上均属于同一营养级 D如果土壤受到污染，鹰体内的污染物积累浓度可能最高【例4】生产者是生态系统的重要组成部分，下列关于生产者的叙述，不正确的是A都位于能量金字塔同一营养级B一定能固定CO2C都是生态系统能量转换的载体D一定是植物【例5】随着水体富营养化程度日趋严重，淡水湖泊藻类水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来，研究者采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法，收到较好的效果。根据上述材料回答问题：（1）杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比，主要缺点是 和 。（2）在该修复生态系统中，主要生产者是 和 ，鱼类属于该生态系统的 。（3）生物修复系统构建后，种间关系发生了哪些主要变化？（4）挺水植物在该系统中的作用是 和 。该修复系统经过一段时间运行后，群落结构趋于稳定，群落的这个变化过程属于 。四、能量流动的概念和过程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）输入源头：太阳能。总值：生产者所固定的太阳能。（2）传递途径：食物链和食物网。 形式：有机物中的化学能。过程：a.通过生产者的呼吸作用以热能形式散失。b.用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在生产者的有机物中。c.随着残枝败叶等被分解者分解而被释放出来。d.被初级消费者摄入体内，流入第二营养级。（3）转化太阳能有机物中的化学能热能（4）热量散失形式：热能过程：3.能量流动的特点（1）单向流动能量流动只能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；同时各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。（2）逐级递减输入到某一营养级的能量中，只有10%20%的能量能够传递到下一营养级。【注】能量传递效率及应用1、能量传递效率相邻两营养级之间的传递效率，一般能量传递效率大约为10%20%。2、能量流动的极值计算（1）在能量流动的相关问题中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率是20%。（2）在已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最低”效率传递；若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。（3）已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最高”效率传递；若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。【例6】下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是A.虎等大型肉食动物容易成为濒危物种 B.蓝藻易在富营养化水体中爆发C.饲养牛、羊等动物，成本低、产量高 D.巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食【例7】研究人员在对甲乙两个不同的生太系统调查后发现，两个 生态系统的生产者总能量相同，甲生态系统只有初级消费者和次级消费者，乙生态系统则有初级、次级、三级和四级消费者。如果其他的因素都一样，则下列选项叙述正确的是A. 甲生态系统的消费者总能量都小于生产者同化的总能量，但乙生态系统则相反B. 甲、乙生态系统的消费者总能量都大于生产者同化的总能量C. 甲生态系统中现存的消费者的总能量大于乙生态系统中现存的消费者的总能量D. 乙生态系统的消费者总能量都大于甲生态系统的消费者总能量【例8】下列有关生态系统功能的描述，错误的是A.物质循环的关键环节是分解者的分解作用B.物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往是双向的C.一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，人类可利用的能量就越少D.信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用【例9】下图表示某草原生态系统中能量流动图解， 表示相关过程的能量流动。下列有关叙述正确的是 A是流入该生态系统的总能量B分解者获得的能量最少C图中与的比值代表草兔的能量传递效率D和分别属于草和兔同化量的一部分【例10】下图表示生态系统结构模式图，、代表生理过程。有关说法正确的是A图中属于生物群落的是A、C、D、EB若C的食物中D占1/4，假设各营养级之间的能量传递效率为10%，要使C体重增加10kg，至少需要A为325kgC若火山爆发将上述生态系统毁灭，在火山灰上发生的群落演替类型属于次生演替D此图示可以表示该生态系统物质循环和能量流动的过程【例11】如图所示生态系统中能量流动图解部分示意图，各代表一定的能量值，下列各项不正确的是A从能量关系看+B农业生态系统中能量是可以循环利用的C次级消费者粪便中的能量去路包括在途径中D生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级【例12】（双选）下图是生态系统能量流动的图解。有关叙述错误的是 分解者dD光ABCDdD呼吸dD呼吸dDA方框的大小可表示该营养级生物个体数量的多少B通常情况下，C所获得的能量不会超过B的20%CA固定的能量为流经该生态系统的总能量DA固定的能量是B、C、D的能量之和4.研究能量流动的实践意义（1）帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。（2）帮助人们合理的调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。五、生态系统的物质循环1、概念（1）物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。（2）循环：无机环境 生物群落。（3）范围：生物圈。2、实例碳循环（1）主要形式：CO2.（2）过程：（3）特点：具有全球性，因此又称生物地球化学循环。 具有循环性。【注】1、大气中CO2的来源：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。2、目前由于碳循环平衡被打破，形成温室效应的分析（1）大气中CO2含量持续增加的原因：工厂、汽车、轮船等对化石燃料的大量使用，向大气中倾放大量的CO2。森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。（2）危害：气候变暖会使冰川雪山融化，海平面上升，这样就使沿海城市和国家面临灭顶之灾。由于气候变化，也改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源的生产。降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。3、缓解措施：（1）植树造林，增加绿地面积。（2）减少化石燃料的燃烧。（3）开发清洁能源。3、能量流动和物质循环的关系二者同时进行，彼此相互依存，不可分割，物质是能量的载体，能量是物质循环的动力。【例13】火灾常给森林带来较大危害，但是某些国家有时对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的人工火烧，以对森林进行资源管理，这种人工火烧的主要目的是A.消灭森林病虫害B.刺激树木种子萌发C.加速生态系统的分解过程D.提高森林的蓄水能力【例14】有生态学家分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行了测定，测出的数据如下表(单位：kJ)请根据表中数据，对这三个生态系统进行比较：(1)哪一个生态系统对太阳能的利用率最高?_。(2)假如两个陆地生态系统的绿色植物固定了等量的太阳能，哪一个具有较多的能量传递到下一个营养级?_。(3)在计算入射太阳能时，生态学家们一律是按照太阳能到达地面或湖面的量来计算的。这样计算入射的太阳能对哪一个生态系统造成的误差最大?为什么? _【例15】气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。（1）生态系统碳的吸收主要是通过_作用实现的，碳的释放主要是通过_作用实现的。（2）表中_时期的生态系统处于稳定状态，原因是_。（3）由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的_,导致大气中_增加并引起全球气候变化。（4）人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的_阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的_直接发酵转化为燃料乙醇。【例16】江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据图回答下列问题。（1）牛棚内产生的_可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的_可扩散进入牛棚。（2）秸杆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆入进行_，腐熟的产物肥效提高，这是因为 。这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。（3）在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是 。（4）牛棚保温所需的热能来源于牛身散热、地热、_和_。（5）从生态系统主要功能的角度分析，这种种植养殖模式较好地实现了 。六、生态系统的信息传递1、概念：信息一般是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。2、种类（1）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，如蜘蛛网的振动频率。（2）化学信息：生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸，动物的性外激素等。（3）行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。3、信息传递在生态系统中的作用（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。（2）种群：生物种群的繁衍，离不开信息传递。（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，经维持生态系统的稳定。4、应用（1）提高农产品和畜产品产量。（2）对有害动物进行控制。七、生态系统的稳定性1、含义：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。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、种类（1）抵抗力稳定性：含义：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。规律：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越弱，抵抗力稳定性就越低，反之则越高。特点：调节能力有一定限度，超过限度，自我调节能力就遭到破坏。（2）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。与抵抗力稳定性的关系：往往相反。5、提高生态系统稳定性的措施（1）控制对生态系统的干扰程度。（2）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关系。【注】生态系统的反馈调节当生态系统某一成分发生变化时，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象，包括正反馈调节和负反馈调节。【例17】下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是A.生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础B.生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性C.生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值D.生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强【例18】（双选）广东的湿地是候鸟南下过冬的重要栖息地，下列相关叙述错误的是 A湿地的破坏不会影响该生态系统生物多样性的间接价值 B湿地生态系统恢复力稳定性比农田生态系统高 C湿地生态系统中存在负反馈调节 D湿地生态系统遭受污染，鱼类死亡进而加剧污染属于正反馈调节【例19】假设a、b、c、d是一个简单生态系统中最初仅有的四个种群，其a、c、d的营养关系为，a与b的关系如图，a是该生态系统主要的自养生物，请回答：(1)该生态系统中a和b的种间关系是_。(2)若d大量死亡，则一定时间内种群密度增加的种群是_ ，种群密度减少的种群是_。（3）若持续干旱使a大量死亡，c和d种群密度将会 。（4）当受到外界的轻微干扰后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，说明该系统具有 。与热带雨林相比，该生态系统的抵抗力稳定性 (低、高)。 （5）为了调查该系统c种群的密度，捕获了50个个体，将这些个体标记后放掉，一段时间后重新捕获了40个个体，其中有5个带有标记，c种群的数量约为 个。【考点强化训练】1. （双选）关于生态系统中分解者的叙述，正确的是 A专门营腐生生活的细菌也不一定是分解者，而有可能是生产者或消费者B分解者将动植物遗体中的有机物分解成无机物，可以供硝化细菌再利用C分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用D分解者不一定都是微生物，微生物也不一定都是分解者2下图表示某生态系统中食物网的图解，相关叙述正确的是 A图中共含有七条食物链，桉树、合欢树属于生产者B叶状虫属于初级消费者，第一营养级C该生态系统中袋鼬所含的能量最多 D属于第三营养级的生物有蜘蛛、蜜雀3有人同时养鼠和水貂，先用鼠喂水貂，获取水貂的毛皮后再用水貂肉喂鼠，这样是否可以不再用额外的投资而获得貂皮了 A可以，用鼠喂水貂的能量损失通过用水貂肉喂鼠而收回 B可以，因为系统最终可以达到平衡 C不可以，不能用肉食动物喂养肉食动物 D不可以，因为水貂肉的能量不能满足鼠的需求4.右图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是 A过程代表绿色植物的光合作用 B图中A、B分别代表消费者和生产者 C温室效应主要是由过程造成的 D农业生产中的中耕松土可以增大过程5.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是 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无机环境之间循环往返 C能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D碳在生物群落和无机环境之间循环主要是以CO2的形式进行的6.下面是某生态农场生产流程示意图，据图判断，下列说法正确的是A能量经过多级利用，实现生态系统能量流动往复循环 B农作物通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落；每一生产环节都获得产品，提高了生态效益和经济效益C当蚯蚓利用食用菌杂屑并将其同化为自身的有机物时，能量就从第三营养级流入第四营养级；由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低D由于生产环节的增多，最终也增加了废物和污染7如图表示C元素在无机环境和生物群落中循环流动的一部分，下列说法正确的是ACO2只能通过光合作用从无机环境到生物群落B有机物中的碳只有通过呼吸作用返回无机环境CA、B是存在于不同组织中的同一类化合物，但转化形式不同D某种植食性动物体重若要增加1千克，则其消耗的植物至少为10千克8在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则 A羊同化的能量为64%n B贮存在羊体内的能量为52%nC由羊流向分解者的能量为16%n D由羊流向下一营养级的能量为64%n9（双选）下图中甲、乙、丙分别代表人体液中物质交换、食物网中能量流动、生态系统碳循环的示意图，以下说法正确的是 A甲图D与B间不能直接进行物质交换，D与A之间才能直接进行物质交换B因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是丙图中的C所处的营养级C乙图中B从上一营养级获得的能量中，C占的比例为a，B体重增加x，至少需要A的量为y，则y20ax5xD从研究内容来看，甲、乙和丙分别属于生命系统的个体水平、群落水平和群落水平10.植物动物l动物2表示在某生态系统中的一条食物链，下表是其能量流动的情况(单位：kcalm-2a-1)，其中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量，R表示生物呼吸消耗的能量。分析回答：(1)根据表格推出Pg、R和Pn三者的关系：Pn= 。(2)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是 (3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是增加还是减少?为什么? 。11.2009年国务院已正式批复黄河三角洲高效生态经济区发展规划。黄河三角洲是河、海、陆三者交互作用形成的湿地生态系统，资源丰富，类型多，包括河口、浅海、滩涂、沼泽、河流等天然湿地和盐田、鱼虾养殖塘、水库、稻田等人工湿地。到2020年，黄河三角洲将率先建成经济繁荣、环境优美、生活富裕的国家级高效生态经济区。请回答下列问题： （1）浅海湿地的各种生物共同构成一个 ，沼泽湿地的主要功能包括能量流动、物质循环和 。（2）调查黄河三角洲湿地生态系统怪柳的种群密度常用 法。（3）湿地生态系统能够较长时间地保持动态平衡，这是因为该生态系统具有 稳定性，从生态系统的结构分析，影响稳定的因素是 。（4） 为探究湿地植物菖蒲对污水的净化作用，某研究小组测定了4种水样的BOD（即微生物分解水中有机物所需要的氧气量）和总含氮量；菖蒲水培15天后，再次测定了4种水样的BOD和总含氮量，结果如下表： 4种水样中有机污染物浓度最高的是 。D水样在实验中起 作用。湿地生态系统能够有效缓解水体富营养化，其根本原因是菖蒲对 的吸收，其吸收方式是 ，影响吸收速度的内部因素包括 和 （5）黄河三角洲被国际湿地组织的官员誉为“鸟类的国际机场”，影响鸟类种群密度变化的直接因素包括 、 。研究湿地鸟类多样性与植物物种多样性和取食高度多样性的关系如下图。分析该图可得出的结论： ； 12.某环境研究所搜集了某地4种生物的资料，用以研究环境污染物对当地生物的影响，并用于生态风险评估(见下表)生物种类RQ来源:Zxxk.Com来源:学.科.网Z.X.X.K铅(Pb)汞(Hg)A某种小乔木0.550.75B某种植食动物0.841.36C某种大型真菌0.480.91D某种肉食动物1.352.05注：风险商数(RQ)是指每一种生物的污染物的摄入量与临界水平的比率。请回答下列问题：(1)生态系统的成分主要包括_。一个密闭的、功能完善的生态系统，无需从外界获得物质就可长期维持其正常功能，但是如果在一个较长时期内断绝对它的_，这个生态系统就会自行消亡。(2)碳在生物群落中的循环主要以_的形式进行，D每增加10 kg至少消耗A_kg。(3)用表中字母绘出该生态系统的碳循环简图。(4)在能量流动的渠道中，_越高，生物体中铅、汞浓度也越高，即有毒、有害物质在沿食物链传递过程中具有富集作用。(5)进行生态风险评估时，需要计算出一个风险商数(RQ)。RQ1显示污染物对生物的健康只构成风险，RQ1则显示污染物可能对生物有害，请运用表中RQ值预测污染物对四种生物生存和对该生态系统稳定性的影响。_。13.由于经济发展和人口增长，污水排放量增加。为解决居民生活饮用水问题，某水厂建设了水源生态湿地。下面为人工湿地群落组成简图，请据图回答问题。进水口出水口苦草、黑藻等沉水植物芦苇、茭白等挺水植物浮萍、绿藻等浮游植物浮游动物细菌真菌（1）输入该人工湿地的能量有 。（2）湿地中芦苇、绿藻和黑藻等植物的分层配置，体现了群落的 结构。（3）控制污水流入人工湿地的速率，除了有利于有机污染物被充分分解