生物群落循环往返

1、 【考纲搜索】 (1)生态系统的概念和类型； (2)生态系统的成分； (3)食物链和食物网； (4)生态系统的物质循环和能量流动； (5)物质循环和能量流动的关系。 1 【分析预测】 生态系统的结构是宏观生物学的重要基础， 各种成分的特点、功能以及食物链和食物网 是历年高考的重点。生态系统的功能和稳定 性是历年高考的热点，生物圈的稳态、生物 多样性及其保护、酸雨等全球性环境问题备 受全人类关注，人类社会和经济发展与环境 之间的矛盾是一个科学难题。 2 本讲高考命题注重考查学生的生态观，尤 其是考查学生应用生态学知识分析解决现 实中实际问题及热点问题的能力。生态系 统的考查形式多样，试题中往往涉

2、及图形、 图表的分析，常常与动植物、微生物的新 陈代谢、生态农业等知识进行综合考查， 人与生物圈的考查多以选择题形式出现。 生物固氮是近年来新增的考点，常与蛋白 质代谢、C循环等知识结合，联系生产实 际进行学科内综合考查。 3 生态系统概念： 与它的无机环境相 互作用而形成的统一整体 4 一、知识概述一、知识概述 生态系统类型生态系统类型 森林生态系统森林生态系统 草原生态系统草原生态系统 生态系生态系 统结构统结构 成分成分 能量流动能量流动 生态系统生态系统 物质循环物质循环 海洋生态系统海洋生态系统 湿地生态系统湿地生态系统 农田、城市生态系统农田、城市生态系统营养结构营养结构 生物群落

3、生物群落 5 合理利用和保护：实现限额采伐管理，确保森合理利用和保护：实现限额采伐管理，确保森 林资源的消耗量低于林资源的消耗量低于，实现对森林资源的可，实现对森林资源的可 持续利用持续利用 森林生态系统森林生态系统 分布：分布：或较湿润的地区或较湿润的地区 主要特点：动植物种类繁多，主要特点：动植物种类繁多，复杂，复杂， 种群密度和群落结构能够长期处于稳定状态种群密度和群落结构能够长期处于稳定状态 生物特点植物：以生物特点植物：以为主，有少量灌木和草为主，有少量灌木和草 本植物本植物 动物：营树栖、攀缘生活的种类多动物：营树栖、攀缘生活的种类多 作作 用用 提供大量木材和多种林副产品；提供大

4、量木材和多种林副产品； 维持维持，改善生态环境维持大气中，改善生态环境维持大气中 含量的平衡涵养水源、保持水土等；含量的平衡涵养水源、保持水土等； 湿润湿润 群落结构群落结构 乔木乔木 生物圈的稳态生物圈的稳态 CO2和和O2 生长量生长量 分布：干旱地区、年降雨水少的地区 特点：动植物种类少，较简单， 和群落结构常剧烈变化 生物特点 植物：以为主 动物：具有挖洞或快速奔跑的行为特点， 两栖类和水生动物非常少见 作用的重要生产基地；调节 气候，防止土地被 合理利用和保护：以发展畜牧业为主， 同时应合理确定，防止过度放牧 6 草原生态系统草原生态系统 群落结构群落结构 种群密度种群密度 草本植物

5、草本植物 畜牧业畜牧业 风沙侵蚀风沙侵蚀 载畜量载畜量 特点：整个地球和海洋连成一体，可看 做是一个巨大的. 生物特点 植物：绝大部分为 动物：种类多，大都能在水中游动 影响因素：阳光、温度、 作用 调节气候 蕴藏着丰富的资源 7 海洋生态系统海洋生态系统 生态系统生态系统 浮游植物浮游植物 盐度盐度 范围：、泥炭地、河流、湖泊、 、沿海滩涂等，甚至包括低潮时水深 不超过6m的浅海水域 作用： 生活与工农业用水的水源 、补充地下水 有丰富的动植物资源 现状及成因：由于、滥垦沼泽 及过度砍伐湿地植被等使湿地面积大幅 度锐减 8 湿地生态系统湿地生态系统 沼泽地沼泽地 红树林红树林 调蓄洪水调蓄洪

6、水 围湖造田围湖造田 特点：非常关键，结构单 一 生物特点植物：各种农作物为优势种 动物：种类稀少，主要为农作物害虫 9 农田农田 生态生态 系统系统 概念：与周围生物和非生物 环境相互作用而成的生态系统 特点：人类起，高度开放性、 ，调节能力弱 城市城市 生态生态 系统系统 人的作用人的作用群落群落 城市居民城市居民 主导作用主导作用 依赖性依赖性 非生物的物质和能量：阳光、热 能、空气、水和无机盐等 生产者：型生物 消费者：型生物(捕食者) 分解者：型异养生物 10 生态生态 系统系统 结构结构 成分成分 自养自养 异养异养 腐生腐生 食物链概念：生态系统中各种生物之 间由于而形成的一种联

7、系(通常指 食物链) 特点生产者为营养级 消费者所处营养级不固定，一般不会超过5 个营养级 11 食物网概念：在一个生态系统中，许多 食物链彼此相互交错连接的 成因一种绿色植物可被所食 一种植食性动物既可吃多种植物，也可能成 为多种肉食性动物的食物 营养结构营养结构 食物关系食物关系 第一第一 复杂营养关系复杂营养关系 多种植食性动物多种植食性动物 概念生态系统中能量的、传递和 散失过程 过程最终来源：除极少数特殊空间外， 地球上所有生态系统所需要的能量都来自 ;输入方式：生态系统的通过 ，把太阳能固定在中，这样太阳 能就转变成能输入生态系统的第营 养级;能量总值：流经一个生态系统的总 能量等

8、于生产者总量 过程：如教材图示 12 能量流动能量流动 输入输入 太阳太阳 生产者生产者 光合作用光合作用 有机物有机物 化学化学 一一 固定的太阳能固定的太阳能 特点：能量只能沿着食物 链由低营养级向高营养级流动； ：每个营养级生物都因呼吸消 耗而散失部分热能；每个营养级生物总 有一部分未被下一个 利用；传递率为10%20%(形象地用能 量表示) 研究意义：合理调整生态系统的能量流 动关系，使持续高效地流向对人类 的部分 13 能量流动能量流动 单向流动单向流动 逐级递减逐级递减 营养级营养级 金字塔金字塔 能量能量 最有益最有益 概念： 无机环境生物群落 范围：. 特点：反复出现、循环流动

9、 实例：碳循环(存在形式、循环形式、生理 过程) 与能量流动的关系：物质作为能量的载体， 使能量沿着流动；能量作为动 力，使物质能够不断在和无机环 境之间 14 物质循环物质循环 C、H、O、N、P、S等等 全球性循环性全球性循环性 全球性全球性 食物链食物链(网网) 生物群落生物群落 循环往返循环往返 二、要点归纳 生态系统概念的理解及主要类型 1.概念的理解 2.主要生态系统类型的比较 15 16 生态系统的成分 1.生态系统各成分的比较 17 联系：生产者与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。 2

10、.生态系统各成分的关系 18 从图中可以看出，无机环境为生物提供物质和能量。 生产者主要是指绿色植物，是消费者和分解者能量 的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此， 生产者是生态系统的主要成分。绿色植物同化的二 氧化碳等物质，大约90需经分解者的分解作用归 还给无机环境，被生产者重新利用，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。 从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一 个自我调节的生态系统的必要的基本成分；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本成分。 19 注意： (1)动物不一定是消费者，如蚯蚓；消费者也 不一定是动物，

11、如寄生型细菌。 (2)细菌的多种角色： 生产者，如自养型细菌硝化细菌； 消费者，如寄生型细菌肺炎双球菌； 分解者，如腐生型细菌乳酸菌。 20 生态系统的营养结构食物链和食物网 1.食物链 (1)概念：在生态系统中，各种生物之间由于 食物关系而形成的一种联系。按照生物间的 相互关系，一般又把食物链分成三类： 捕食链：生物之间通过捕食关系而形成的食 物链。如草兔狐。 寄生链：生物体内以寄生方式而形成的食物 链。如鸟类跳蚤原生动物细菌过滤 性病毒。 21 腐生链：专以动植物遗体为食物而形成的 食物链。如植物残体蚯蚓线虫类节 肢动物。 其中，捕食链是食物链的重要形式，高中 阶段所讲的食物链也就是捕食链

12、。 (2)组成：由生产者、各级消费者组成。不 包括营腐生生活的分解者和非生物的物质 和能量。 (3)食物关系也是营养关系。因此食物链和 食物网又叫生态系统的营养结构。 22 食物链的各个环节叫做营养级。生产者是食物 链的第一环节，一定属于第一营养级，植食性 动物作为初级消费者属于第二营养级，但肉食 性动物尤其是大型肉食性动物，其营养级并非 一成不变，要根据其所在具体食物链而定。 (4)营养级和消费级：如在草兔狐狼这条 食物链中，兔和狐、狼的营养级分别是第二、 第三、第四，而它们的消费级却是第一(初级 消费者)、第二(次级消费者)、第三(三级消费 者)。由此看出，营养级和消费级并不一致， 差一级

13、(生产者所占的一级)。 23 2.食物网 (1)概念：在生态系统中，许多食物链彼此相 互交错连接的复杂营养关系叫食物网。 (2)成因：一种生物有多种食物，同时也可能 被多种其他生物捕食。 (3)意义：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。 3.进行食物链和食物网分析时应注意的问题 (1)每条食物链的起点总是生产者，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 算是完整的食物链。 24 (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

14、间的种间关系 有可能出现不同的类型，如青蛙和蜘蛛的 关系既是捕食又是竞争关系。 (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 的为依据。 25 (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。 (7)食物链一般不超过5个环节(即5个营养 级)。根据能量流动的特点，能量的最大传 递效率为20。假如生产者固定的能量为 100，则到第二营养级最多为20，到 第三营养级最多为4，到第四营养级时 最多为0.8，到第五营养级时最多为 0.16%，此时能量已剩余很少。继续向下 传递，已不足以维持一个营养级的

15、存在。 故食物链一般不超过五个环节。 26 4.生态系统中因某种生物减少导致其他生 物变动情况的分析与判断 (1)食物链中第一营养级的生物减少对其他 生物物种变动的影响。食物链中，若处于 第一营养级的生物减少，直接以其为食物 的第二营养级生物因食物缺乏而数量减少， 又会引起连锁反应，致使第三、第四营养 级生物依次减少。 27 (2)“天敌”一方减少，对被捕食者数量变 动的影响。 若一条食物链中处于“天敌”地位的生物 数量减少，则被捕食者数量因此而迅速增 加，但这种增加并不是无限的，随被捕食 者数量的增加，种群密度加大，种内斗争 势必加剧，再加上没有了天敌的“压力”， 被捕食者自身素质(如奔跑速

16、度、警惕灵敏 性等)必会下降，导致流行病蔓延，老弱病 残者增多，最终造成密度减小，直至相对 稳定，即天敌减少，造成被捕食者先增加 后减少，最后趋于稳定。 28 (3)若处于“中间”营养级的生物减少，另 一种生物的变动情况应视具体食物链确定。 如图所示的食物网中，蚱蜢突然减少，则 以它为食的蜥蜴减少，蛇也减少，蛇减少 则鹰就更多地吃兔和食草籽的鸟，从而导 致兔及食草籽的鸟减少。在这里必须明确 蛇并非鹰的唯一食物，所以蛇减少并不会 造成鹰的减少，它可依靠其他食物来源而 维持数量基本不变。 29 生态系统的能量流动 1.能量流动过程 (1)起点：除极少数特殊空间外，能量流 动起源于生产者固定的太阳能

17、。 (2)输入生态系统的总能量：该系统中全 部生产者经光合作用固定的太阳能总量。 (3)流动路径：沿食物链和食物网进行。 (4)流动过程的图解： 30 注意： 能量在食物链中流动的形式是有机物中的化 学能，最终能量通过呼吸作用以热能的形式散 失。 每个营养级所得到的能量一般流向3个方面： 一部分是被该营养级的生物本身的生命活动所 消耗的；一部分尸体、排泄物和残落物被分解 者分解后以热能的形式释放出来；还有一部分 被下一个营养级的生物所同化而流入下一个营 养级。 各级消费者同化的能量=摄入量-其粪便中的 能量。 31 (5)能量流动的特点：单向流动(即单向 的、不循环的)；逐级递减 (6)能量在

18、沿食物链流动时传递的平均效率 为1020。 2.能量传递的有关计算 生态系统各营养级之间的能量传递效率大 约10%20%。其含义是指一个营养级的 总能量大约只有10%20%传递到下一营 养级(即被下一营养级同化)。 32 在一条食物链中，若生产者(第一营养级) 能量为100%，那么，第二营养级所获得 的能量最多是20%，最少为10%，第三营 养级所获得的能量最多为 20%20%=4%，最少为 10%10%=1%。第n营养级获得的能量 最多为 ，最少为 。 33 n 1 1 5 n 1 1 10 已知低营养级求高营养级： 获得能量最多：选最短的食物链，按20%计算 获得能量最少：选最长的食物链，

19、按10%计算 已知高营养级求低营养级： 最多消耗：选最长的食物链，按10%计算 最少消耗：选最短的食物链，按20%计算 34 注意：注意：在解题时，还需要注意某一生物从不在解题时，还需要注意某一生物从不 同食物链中获得能量的比例或某一生物给不同生同食物链中获得能量的比例或某一生物给不同生 物提供能量的比例。物提供能量的比例。 3.生态金字塔的类型及特点 不同的生态金字塔能形象地说明营养级 与能量、生物量、数量之间的关系，是 定量研究生态系统的直观体现。 35 注意：数量金字塔的倒 置现象，例如，成千上 万只昆虫生活在一株大 树上，该数量金字塔就 会发生倒置。如图所示。 生态系统的物质循环 1.

20、概念的理解 循环的物质：组成生物体的化学元素，而不 是由这些元素组成的单质或化合物。 循环过程：在无机环境和生物群落之间反复 循环。 特点：全球性、循环性。 2.碳循环生物圈中最基本的物质循环 (1)碳循环过程： 36 (2)碳的存在形式和循环形式： 在无机自然界主要以CO2和碳酸盐的形式 存在；在生物群落内主要以含碳有机物的 形式存在。在无机环境与生物群落之间以 CO2的形式循环。 (3)碳进入生物群落的方式：光合作用和化 能合成作用。 (4)返回无机环境的方式：动植物的呼吸作 用、微生物的分解作用(呼吸作用)、化石 燃料的燃烧。 37 3.物质循环和能量流动的关系 38 (2010 山东)

21、以下表示动物利用食物的 过程： 正确的分析是() A恒温动物的/值一般高于变温动物 B哺乳动物的/值一般为10%20% C提高圈养动物生长量一般需提高/值 D食肉哺乳动物的/值一般低于食草哺 乳动物 39 C 40 本题考查生态系统中能量流动的分析。恒 温动物需要消耗更多的能量维持体温，所 以有机物的积累量较少，其/值一 般低于变温动物。哺乳动物与其食物之间 的能量传递效率应为/(+未获取量)。 食肉动物与食草动物的/值大小无法 比较。/值越高，说明有更多的食入 量转变成为饲养动物的同化量，有利于提 高动物的生长量。 (2009重庆)下图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k 表

22、示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量。下列叙述 正确的是( ) A.进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等 B.生产者中i的量大于被初级消费者同化的有机物的量 C.流向分解者的k可被生产者直接吸收利用 D.流经该生态系统的物质和能量可循环利用 41 B 此题为中难题，理解分析类。要注意图形的识别与知识的联系。生态系统中能量流动的起点为生产者固定的太阳能，即生 产者通过光合作用合成的有机物中的能量。该能量一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，用h表示；一部分被初级消费者 摄入，用i表示；一部分是未被利用、储存起来的能量，用j表示；还有一部分是植物的残枝、败叶等被分解

23、者分解，用k表 示。摄入消费者体内的能量i，一部分被同化成为消费者自身的一部分，还有一部分没有被消化吸收，以粪便的形式被分解 者分解。由于生态系统中有未被利用、储存起来的能量j，所以进入该生态系统中的CO2量大于生产者、消费者和分解者通 过呼吸作用产生的CO2量。流向分解者的k是有机物，只有被分解者分解成无机盐后才能被生产者吸收、利用。物质在生态 系统中可循环利用，但能量流动是单向的，不能循环利用。 (2009北京)为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小 组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷(编号1、 2)，两个山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员

24、将2号山谷中的树木全部砍 倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山 谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所 示。 42 43 请回答问题： (1)大气中的N2进入该森林群落的两种途径 有。在森林群落中， 能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类 生物是。 (1)大气中N2进入生物群落的主要途径是生物 固氮,另外还有闪电固氮。固氮微生物如根瘤 菌、圆褐固氮菌可以将大气中的N2转变成 NH3，植物可以从土壤中吸收NH+4、NO-3等 无机盐。 植物和微生物植物和微生物 生物固氮、闪电固氮生物固氮、闪电固氮 (2)氮元素以N2、NO-3和 的形

25、式 被生物吸收，进入细胞后主要用于合 成两类生物大分子。 44 (2)氮元素以N2、NO-3和NH+4的形式被生物 吸收，并参与生物体内蛋白质和核酸这两类 生物大分子的合成。生物体内的生物大分子 有蛋白质、核酸、脂质、糖类，而氮元素是 核酸和蛋白质的重要组成元素。 NH+4 蛋白质、核酸蛋白质、核酸 (3)图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量 出现季节性规律变化，其原因是不同季节生 物。 (4)1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐 含量急剧升高，主要的两个原因是 。 45 对硝酸盐的利用量不同对硝酸盐的利用量不同 丧失了植被对硝酸盐的吸收；丧失了植被对硝酸盐的吸收； 动植物遗体分解后，产生

26、的硝酸盐进动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进 入小溪入小溪 (3)据图分析可知，1号山谷溪水中的硝酸盐 含量出现季节性规律变化，由此可推测不同 季节生物对硝酸盐的利用量不同。 (4)1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐 含量急剧升高，从来源和去路上分析：一个 是因为硝酸盐的去路减少，二是因为硝酸盐 的来源增加。根据题意，1965年冬，2号山 谷中的树木全部被砍倒留在原地，丧失了植 物对硝酸盐的吸收；动植物遗体分解后，产 生的硝酸盐进入小溪，导致小溪中硝酸盐的 含量急剧升高。 (5)硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在 人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸 盐。NO-2能使DNA中C-G碱基对中的“C

27、” 脱氨成为“U”。上述发生突变的碱基对 经两次复制后，在该位点上产生的碱基 对新类型是、。 46 T-AU-A (6)氮元素从森林群落输出的两种途径是 。 (7)该实验结果说明森林群落中植被的两个 主要作用是 。 47 通过细菌的作用将硝酸盐最终变成通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N2 返回大气、雨水的冲刷返回大气、雨水的冲刷 涵养水源、同化无机环境中的氮元素涵养水源、同化无机环境中的氮元素 (6)通过细菌的作用将硝酸盐最终变为N2返回 大气；雨水的冲刷可以将氮元素从森林群落 中输出。 (7)植物被砍倒，小溪中的硝酸盐含量增加说 明植物可以同化无机环境中的氮元素；将2 号山谷中的树木全部砍倒，

28、发现2号山谷小 溪出水量比树木砍倒前升高近40%，说明植 被还有涵养水源的作用。 特点：整个地球和海洋连成一体，可看 做是一个巨大的. 生物特点 植物：绝大部分为 动物：种类多，大都能在水中游动 影响因素：阳光、温度、 作用 调节气候 蕴藏着丰富的资源 48 海洋生态系统海洋生态系统 生态系统生态系统 浮游植物浮游植物 盐度盐度 概念生态系统中能量的、传递和 散失过程 过程最终来源：除极少数特殊空间外， 地球上所有生态系统所需要的能量都来自 ;输入方式：生态系统的通过 ，把太阳能固定在中，这样太阳 能就转变成能输入生态系统的第营 养级;能量总值：流经一个生态系统的总 能量等于生产者总量 过程：如教材图示 49 能量流动能量流动 输入输入 太阳太阳 生产者生产者 光合作用光合作用 有机物有机物 化学化学 一一 固定的太阳能固定的太阳能 联系：生产者与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。 2.生态系统各成分的关系 50 2.食物网 (1)概念：在生态系统中，许多食物链彼此相 互交错连接的复杂营养关系叫食物网。 (2)成因：一种生物有多种食物，同时也可能 被多种其他生物捕食。 (3)意义：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。 3.进行食