精讲册第19章　生态系统及其稳定性

第4部分生物与环境第19章生态系统及其稳定性高考生物学某省市专用目录第1节生态系统的结构

考点清单

即练即清第2节生态系统的能量流动

考点清单

即练即清

考法清单第3节生态系统的物质循环和信息传递

考点清单

即练即清

考法清单第4节生态系统的稳定性

考点清单

即练即清提升提升第1节生态系统的结构生态系统的结构生态系统的概念在一定空间内,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。生物圈是地球上最

的生态系统生态系统的结构组成成分

生态系统的结构营养结构(食物链和食物网)

错

(1)生态系统组成成分的辨析①细菌不都是分解者:硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费者。②动物不都是消费者:以动植物遗体、动物粪便、土壤或水体中的有机碎屑等为食的

动物属于分解者。③生产者不都是绿色植物:蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者。④植物不都是生产者:菟丝子营寄生生活,属于消费者。(2)生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网,生态系统的组成成分

包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量。(3)一般意义上的食物链指的是捕食食物链,其中仅包括生产者和消费者,不包括分解者。食物网中两种生物之间可能既有捕食关系又有种间竞争关系。(4)食物链(网)中生物数量变化的分析①食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。②“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量的增加种内竞争加剧,种群数量减少,

直到趋于稳定。③“中间”营养级生物减少的情况,举例如下:苏教速览

食物链的类型类型内容示例捕食食物链自然界中通过食物关系而互相联系形成的食物链绿色植物→食草鸟→鹰腐生食物链(1)以动植物残骸及排泄物为营养源,通过腐烂、分解,将有机物分解为无机物;(2)腐生生物包括真菌、细菌或某些土壤动物(如蚯蚓)等动植物残骸→蚯蚓→线虫→节肢动物寄生食物链(1)以活的动植物有机体为营养源;(2)寄生生物包括专营寄生生活的跳蚤、细菌、蛔虫等鸟类→跳蚤→细菌→病毒即练即清真题选改判1.(2020江苏,15)“小荷才露尖尖角,早有蜻蜓立上头”“争渡,争渡,惊起一滩鸥鹭”……这些诗句描绘了荷塘的生动景致,荷塘中的动物、植物和微生物共同构成完整的生态系统。

(

)×解析

荷塘中的动物、植物和微生物共同构成生物群落,生物群落与它的非生物环境

相互作用构成生态系统。2.(2022浙江6月选考,20)调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系,可构建食物

链。

(

)√3.(2023全国甲,5)作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级。

(

)×解析

初级消费者属于第二营养级,次级消费者属于第三营养级。4.(2023广东,13)浮游动物摄食藻类、细菌和有机碎屑,属于消费者。

(

)×解析

浮游动物摄食藻类,属于消费者,浮游动物摄食有机碎屑,属于分解者。5.(2020浙江7月选考,11)营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和。(

)×解析

营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物的总和,不一定是同种生物的总

和。从真题到教材6.在一定空间内,由

与它的

相互作用而形成的统一整体,

叫作生态系统(2024北京16)。生物群落非生物环境7.生态系统的组成成分包括

。在生态系统中,

将非生物环境中的物质和能量带入生物群落,是生态系统的基石。

能够加快生态系统的物质循环过程,此外其对于

等具有重要作

用。

能将动植物遗体和动物的排遗物分解为无机物返回非生物环境中(2021

江苏,15)(2024湖南,20)。非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者生产者消费者植物的传粉和种子的传播分解者8.错综复杂的食物网是使生态系统保持

的重要条件。如果一条食物链的某种

动物减少或消失,它在食物链上的位置可能会由其他生物来

。一般认为,食物网

越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力就

。相对稳定取代越强第2节生态系统的能量流动提升一、生态系统的能量流动过程、特点及能量传递效率能量流动过程概念理解输入源头:生产者固定的太阳能。注意:流经生态系统的总能量可能还包括人工投入的能量(如饵料、有机肥中的能量)、其他非光

合自养生物所固定的能量(如硝化细菌固定的化学能)传递(1)形式:有机物中的化学能。(2)途径:食物链、食物网转化主要转化形式:太阳能→有机物中的化学能→热能散失(1)主要途径:各种生物的呼吸作用。(2)形式:最终以热能形式散失能量流动过程第一营养级

中间营养级

最高营养级与中间营养级相似,但无流向下一营养级的能量能量流动的特点(1)单向流动,其原因是生物之间的捕食关系一般不可逆转。(2)逐级递减,其原因有①各营养级生物的呼吸消耗,②各营养级同化的能量会有一部分流入分解者,也会有未被下一营养级利用的部分能量传递效率(1)计算方法:能量传递效率=

×100%。(2)一般来说,相邻两个营养级的能量传递效率为10%~20%错

(1)能量传递效率和能量利用率①能量传递效率是相邻两个营养级同化量的比值,一般不能改变。②能量利用率:一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值,在人工生态

系统中可通过对能量的多级利用,提高能量利用率。(2)流经人工生态系统的总能量一般等于人工输入的有机物中的化学能和生产者固定

的太阳能的总和。人工生态系统可以实现对能量的多级利用,能提高能量的利用率,但

不能提高生态系统的能量传递效率。(3)输入某级消费者的能量是同化量还是摄入量的判断方法:看该消费者是否有“→”

指向粪便,若存在“→”指向粪便,则代表摄入量,若无,则代表同化量。苏教速览

(1)生态系统中的初级生产力和次级生产力①初级生产力:生产者的生产力。②次级生产力:该生态系统中除生产者以外的生物的生产力,主要是指消费者(包括植

食性动物和各级肉食性动物)利用初级生产所制造的物质和贮存的能量进行代谢,经过

同化作用转化形成自身的物质和能量的能力。(2)次级生产量:单位时间、单位空间内,通过动物和异养微生物生长、繁殖而增加的生

物量或贮存的能量,如:动物摄入的食物

小表达如果在一个较长的时间内阻断对一个生态系统的能量输入,生态系统会消亡

吗?为什么?

。会。能量流动是单向且逐级递减的,任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充二、生态金字塔及研究能量流动的意义生态金字塔类型能量金字塔数量金字塔生物量金字塔一般形式

特点通常不可倒置,呈正

金字塔形一般为正金字塔形,可能倒置,如大树与生活在大树上的植食性昆虫的数量金字塔一般为正金字塔形,可能倒置,如某一时间段浮游动物与浮游植物的生物量金字塔研究能量流动的意义(1)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,如间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗等立体农业。(2)帮助人们科学地规划和统,实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,如用秸秆饲养牲畜,牲畜粪便用于生产沼气,沼渣作为肥料还田等。(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,如农业中除掉害虫,减少农作物流向害虫的能量小表达泥鳅可以利用残饵、蟹粪为食,与“稻—蟹”农田模式相比,“稻—蟹—泥

鳅”农田模式具有更高的经济效益,从能量流动的角度分析其原因是

。泥鳅以残饵、蟹粪为食,实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率即练即清真题选改判1.(2022江苏,12)人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递

效率。

(

)×解析

人为操纵生态系统的营养结构可调整能量流动方向,但不能改变能量传递效率。2.(2024安徽,6)磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。

(

)√3.(2024山东,12)流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能

量。

(

)√4.(2023全国甲,5)能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动。

(

)√5.(2023河北,11)蜜蜂采食花蜜过程中发生了生态系统的能量流动。

(

)√解析

蜜蜂采食花蜜过程中,植物同化的有机物中的部分化学能被蜜蜂同化,发生了能

量流动。6.(2021北京,11)菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用。

(

)×解析

能量不能循环利用。从真题到教材7.地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自

。输入第一营养级的能量,

一部分在生产者的呼吸作用中以

的形式散失,另外一部分用于生产者的

等生命活动,储存在植物体的有机物中。构成植物体的有机物中的能量

一般有三个去向:随残枝败叶等被

利用、被

摄入和未利用。太阳热能生长、发育和繁殖分解者初级消费者8.能量沿着

流动,能量流动具有

的特点(2023江苏,14)(2022江苏,12)。食物链和食物网单向流动和逐级递减9.农田生态系统中的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产

方式都充分地利用了

,获得了更大的收益(2021山东,24)。沼气池中的

沼渣还可以作为肥料还田,这样就实现了对能量的

,从而大大提高

。研究生态系统的能量流动,还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量

。空间和资源多级利用能量的利用率持续高效地流向对人类最有益的部分关于能量流动的分析与计算问题1.模型法分析能量流动过程

2.含“摄入量”“粪便量”情况下的能量流动分析(A表示第二营养级摄入量)

3.能量流动的相关计算问题(1)同化量=摄入量-粪便量,粪便中的能量属于上一营养级生物的同化量。(2)同化量=呼吸作用散失的能量+流入下一营养级的能量(最高营养级除外)+流入分解

者的能量+暂时未利用的能量。(3)未利用:指在一定的研究时间内,未被自身呼吸作用消耗,也未被下一营养级和分解

者利用的能量。比如:生物每年的积累量、动植物残体以及以化石燃料等形式被储存

起来的能量。(4)某营养级流向分解者的能量=该营养级遗体残骸中的能量+下一营养级粪便中的能量。典例

(多选)(2024届连云港一模,17)如表为农田生态系统中部分能量流动情况(单位:106kJ/a),a、b、c三个种群构成一条食物链。下列相关叙述错误的有

(

)种群同化总能量用于生长、发育和繁殖的能量呼吸消耗的能量流向下一营养级的能量流向分解者的能量未利用的能量a

727

69470b369

4

c246100

1351A.农田生态系统物种单一,不能体现生物多样性的间接价值B.a、b、c三个种群构成的一条食物链是a→b→cC.a种群用于生长、发育和繁殖的能量为5.75×108

kJ/aD.能量从生产者到初级消费者的传递效率为16.27%ABC解析

虽然农田生态系统物种单一,但农作物能够进行光合作用,制造有机物,能体现生物多样性的间接价值,A错误。某个营养级(不包括最高营养级)所同化的总能量=呼吸散失的能量+流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未利用的能量;根据表中能量数值可知,a的同化总能量最大,数值为727×106+69×106+470×106+流向下一营养级的能量;其次是c,数值为246×106;同化总能量最小的是b,因此食物链为a→c→b,B错误。a种群用于生长、发育和繁殖的能量=流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+未利用的能量=(246+69+470)×106=7.85×108(kJ/a),C错误。能量从第一营养级到第二

营养级的传递效率=第二营养级的同化量÷第一营养级的同化量×100%,第一营养级的

同化量=a种群用于生长、发育和繁殖的能量+呼吸消耗的能量=7.85×108+727×106=15.12×108(kJ/a),故能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为(2.46×108)÷(15.12×108)×100%≈16.27%,D正确。变式

同考法不同情境结合生态工程考查

[2021山东,24(2)]海水立体养殖中,表层

养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微

藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,

M、N表示营养级。

图中M用于生长、发育和繁殖的能量为

kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率

为

%(保留一位小数),该生态系统中的能量

(填:“能”或“不能”)在

M和遗体残骸间循环流动。24886.3不能解析

图中M从生产者和遗体残骸中同化的能量为3281+2826=6107[kJ/(m2·a)],M呼吸作用散失的能量为3619kJ/(m2·a),则M用于生长、发育和繁殖的能量为6107-3619=2488[kJ/(m2·a)]。由M到N的能量传递效率为386÷(3281+2826)×100%≈6.3%。生态系统的能量具有单向流动的特点,该生态系统中的能量不能在M和遗体残骸间循环流动。第3节生态系统的物质循环和信息传递提升一、生态系统的物质循环概念(1)物质:组成生物体的元素,如碳、氢、氧、氮、磷、硫等;(2)范围:非生物环境和生物群落之间;(3)特点:具有全球性、循环往复运动碳循环过程图解

循环/传递形式碳在生物群落和非生物环境中主要以CO2形式循环,在生物群落主要以含碳有机物形式传递循环途径(1)碳进入生物群落的途径:光合作用(和化能合成作用);(2)生物群落中的碳返回非生物环境的途径:①生产者、消费者的呼吸作用;②分解者的分解作用;③化石燃料的燃烧生物富集概念生物体从境吸收、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特点食物链顶端的生物积累最多,生物富集具有全球性能量流动和物质循环的关系(1)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,它们同时进行,彼此相互依存,不可分割。(2)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,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返错

(1)物质循环中的“物质”指的是组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫

等元素,而非化合物。(2)在单一生态系统中难以实现物质循环,因为物质循环具有全球性。(3)化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放,加剧了应。苏教速览

(1)生物圈的物质循环包括碳循环、水循环、氮循环、磷循环和硫循环等,

其中水循环、氮循环示意图如下:

(2)“碳达峰”指的是在某一个时间点,二氧化碳的排放不再增长达到峰值,之后逐步回

落。此时二氧化碳的排放大于二氧化碳的吸收。(3)“碳中和”指的是在一定时间内,通过植树造林、节能减排等途径,抵消自身所产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”,此时二氧化碳的排放等于二氧化碳的吸收。小表达

(1)[2021河北,22(4)改编]碳循环具有全球性的主要原因:

。(2)同碳元素一样,氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。但在生产实践中

仍要往农田中不断地施加氮肥的原因是

。碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,CO2能够随大气环流在全球范围内流动农田是人工生态系统,农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,且农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤二、生态系统的信息传递1.信息的种类及判断

2.信息的传递

范围和特点(1)范围:一般在生物与生物之间或生物与非生物环境之间(不包括细胞内、细胞间的传递)。(2)特点:①往往是双向的;②生物可通过一种或者多种信息类型进行交流

过程

作用

应用(1)提高农畜产品的产量;(2)对有害动物进行控制错

利用植物生长调节剂对果树进行疏花疏果,属于生物体内信息传递的应用,

不属于生态系统某著名企业息传递的应用。苏教速览

(1)生态系统的营养信息指环境中的食物及营养状况。环境中的食物及营

养状况会引起生物的生理、生化及行为发生变化。(2)生态系统中的物理信息、化学信息、行为信息和营养信息等,把生态系统各部分联

系起来并协调为统一的整体。(3)信息流:生态系统中的信息来自植物、动物、微生物、人和非生物环境,这些信息在

各成员之间或成员的交换、传递称为生态系统的信息流。(4)信源(信息源)传向信宿(信息受体)的信息流传递模型:(5)植物间的化感作用概念化感作用是指植物通过向境释放化学物质影响邻近其他植物生长发育的作用作用①抑制物的生长发育;②对其物的生长发育产生促进作用应用间作、混作、套作和轮作等耕种方式即练即清真题选改判1.(2024河北,17)水中投放能降解有机污染物的有益微生物可促进物质循环。

(

)√2.(2024安徽,6)人类施用磷肥等农业生产活动不会改变磷循环速率。

(

)×解析

人类施用磷肥等农业生产活动加快了磷进入生物群落的速度,改变了磷循环速率。3.(2024湖北,7)芦鹀之间通过鸣唱形成信息流,芦鹀既是信息源又是信息受体。(

)√4.(2023湖北,7)水生消费者对有机碳的利用,缓解了碳排放。

(

)×解析

水生消费者可通过呼吸作用将有机碳转化为CO2,增加了碳排放。5.(2023湖北,9)通过生物富集作用,镉能沿食物链传递到更高营养级。

(

)√6.(2022湖南,8)采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递。

(

)√7.(2021江苏,9)在繁殖季节,白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行为信息。

(

)×解析

鸟类的鸣叫声属于物理信息。8.(2019江苏,6)两只雄孔雀为了吸引异性争相开屏,说明行为信息能够影响种间关系。

(

)×解析

两只雄孔雀为了吸引异性争相开屏,说明行为信息能够影响种内关系,种群的繁

衍离不开信息的传递。9.(2024山东,11)提高棉花体内次生代含量用于防治棉蚜属于化学防治。

(

)×解析

提高棉花体内次生代含量用于防治棉蚜属于生物防治。从真题到教材10.物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,都不断在

和

之间循环往复的过程。碳在生物群落中主要以_______

的形式传递,碳在非生物环境与生物群落之间主要以

的形式循环。物质循环具有全球性,碳循环具有全球性的主要原因是

。碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素中循环速度最慢的是

,因为它一般不进行气体循环。非生物环境生物群落(以上两空可调换)含碳有机物CO2碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,CO2能够随大气环流在全球范围内流动磷11.生物富集是指生物体从境吸收、积蓄

,使其

在机体内浓度超过环境浓度的现象,具有生物富集现象的物质在生物体内的浓度会随

营养级的升高而

(2022江苏,12)(2024山东,12)。某种元素或难以降解的化合物升高12.生态系统的基本功能是

、

和

(人教版选必2P79)

(2023辽宁,23)。物质循环能量流动信息传递生态系统功能的综合分析物质循环、能量流动和信息传递是生态系统各组分必不可少的一部分,它们相互

关联,形成一个有机的整体。典例

(2022湖南,8,2分)稻—蟹共作是以水稻为主体、适量放养蟹的生态种养模式,常

使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气,蟹能摄食害虫、虫卵和杂草,其粪

便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是

(

)A.该种养模式提高了营养级间的能量传递效率B.采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递C.硬壳蟹(非蜕壳)摄食软壳蟹(蜕壳)为捕食关系D.该种养模式可实现物质和能量的循环利用B解析

该种养模式实现了物质的循环利用,提高了能量的利用率,但不能提高营养级间

的能量传递效率,A错误;光属于物理信息,B正确;硬壳蟹和软壳蟹属于同一物种,而捕食

属于种间关系,C错误;生态系统的能量是单向流动、逐级递减的,D错误。变式

同情境不同考查角度物质循环、能量流动分析和生态工程原理

(2024届盐

城考前模拟,12)稻蟹共生系统水稻栽培模式是一种新型稻田种养模式,能推动水稻种

植变革和加快现代农业发展,如图是该种养模式中碳循环部分模式图,其中河蟹的摄入

量和同化量分别为570t/(km2·a)、460t/(km2·a),该设计充分考虑了生态、经济、社会效

益。下列叙述正确的是

(

)A.流经该生态系统的总能量是杂草、水稻和藻类等固定的太阳能的总量B.碳在过程②③④中的传递形式是含碳有机物,河蟹粪便量为110t/(km2·a)C.若表示完整的碳循环模式图,还缺少生产者、消费者、分解者的呼吸作用D.该种养模式只遵循了生态工程建设的自生原理,提高了该系统的能量利用效率

B解析

结合图分析该生态系统有饵料的输入,因此流经该生态系统的总能量是生产者

固定的能量和饵料中的化学能之和,A错误;碳在群落(②③④)的传递形式是含碳

有机物,河蟹的粪便量=河蟹的摄入量-河蟹的同化量=570-460=110[t/(km2·a)],B正确;图中过程⑤为微生物的分解作用,若此图表示完整的碳循环模式图,还缺少生产者和消费者的呼吸作用,C错误;依据“该设计充分考虑了生态、经济、社会效益”,可知该种养

模式还遵循了生态工程的整体原理,D错误。第4节生态系统的稳定性一、生态平衡和生态系统的稳定性生态平衡概念生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态特征结构平衡、功能平衡、收支平衡生态系统的稳定性概念生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力(强调生态系统维持生态平衡的能力)形成原因生态系统具有自我调节能力调节基础负反馈调节生态系统的稳定性生态系统稳定性的表现类型抵抗力稳定性恢复力稳定性实质保持自身结构与功能相对稳定恢复自身结构与功能相对稳定核心抵抗干扰,保持原状遭到破坏,恢复原状特点一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其抵抗力稳定性就越高生态系统在受到不同的干扰(破坏)后,其恢复速度与恢复时间是不一样的联系(1)一般情况下,两种稳定性往往呈负相关;(2)对于某些生态系统而言,如北极冻原,由于其物种组分单一,营养结构简单,其生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低提高措施(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,保证生态系统结构与功能的协调小表达

[2023全国乙,31(3)]从生态系统稳