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第一节　生态系统的结构
课标内容要求 核心素养对接
1．阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。2．讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。 1．生命观念——基于对不同生态系统的组成成分及功能分析形成结构与功能观。2．科学思维——通过构建生态系统各组成成分之间的关系模型，培养运用模型分析问题的能力；通过分析食物链(网)中各营养级生物的数量变化情况，培养运用逻辑思维分析问题的能力。
一、生物与环境构成生态系统
1．生态系统的概念：在一定空间中的生物群落与非生物的环境因素相互作用而形成的统一体。
2．生态系统的组成成分(连线)
　　　　
提示：①—c　②—a　③—d　④—b
二、生物圈是最大的生态系统
1．生物圈的概念：地球上的全部生物及其无机环境的总和，包括岩石圈上层、水圈和大气圈下层。
2．生态系统的类型：将序号所示生态系统的类型进行归类：
①海洋生态系统　②草原生态系统　③森林生态系统　④农田生态系统　⑤果园生态系统　⑥冻原生态系统　⑦淡水生态系统　⑧人工林生态系统　⑨荒漠生态系统 ⑩城市生态系统
自然生态系统　　　人工生态系统
三、生态系统的营养结构——食物链、食物网
1．食物链
(1)概念：在生态系统中，生物之间由于营养关系而形成的营养结构。
(2)实例
2．食物网
(1)概念
食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。
(2)形成的原因
①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物。
②一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，物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
四、特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构
一个特定生态系统的营养结构是由构成该生态系统的生物因素与非生物因素共同决定的。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统。 (　　)
2．土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者。 (　　)
3．生产者都是绿色植物，分解者都是细菌。 (　　)
4．食物链的起点都是生产者，终点是最高级的消费者。 (　　)
5．在一条食物链中，生产者为第一营养级，消费者所处的营养级不固定。 (　　)
6．食物链纵横交错形成的复杂营养结构就是食物网。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。 (　　)
提示：1．×　生态系统由生物群落和无机环境共同组成，而食物网中的生物只包括生产者和消费者，不包括分解者。
2．×　土壤中的硝化细菌是化能自养型生物，属于生产者。
3．×　生产者不都是绿色植物，如硝化细菌；分解者不都是细菌，如蜣螂等。
4．√　5．√
6．×　食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类。
　生态系统的组成成分
1．生态系统四种成分组成内容、作用、地位的比较
比较项目 组成内容 作用 地位
非生物的物质和能量 光、热、空气、水、无机盐等 为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础 必备成分
生产者 主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物(如硝化细菌) 无机物→有机物；光能、无机化学能→有机化学能；为消费者提供食物和栖息场所 主要成分(基石)
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) 加快生态系统的物质循环，有利于植物的传粉和种子的传播 最活跃的成分
分解者 营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂) 通过分解作用将生物遗体、排遗物分解为无机物，被生产者重新利用 物质循环中的关键成分
2．生态系统各组成成分的相互关系
据图可知：
(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，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。
1．哪些生物属于消费者？是不是消费者都是动物？是不是所有的动物都是消费者？
提示：属于消费者的生物有大部分动物、寄生细菌和部分营寄生生活的植物(如菟丝子)等。并不是消费者都是动物。并不是所有的动物都是消费者。
2．分解者主要是真菌，除此之外，部分细菌和动物也属于分解者，哪些细菌和动物也属于分解者？
提示：腐生细菌和一些营腐生生活的动物，如蚯蚓、蜣螂和秃鹫等。
1．我国嫦娥四号完成了人类在月球表面进行的首次生物试验。嫦娥四号上搭载的“罐子”中有土壤、空气、水等，搭载着棉花、油菜、土豆、拟南芥、果蝇和酵母菌六种生物。在条件适宜的情况下，这个“罐子”能形成一个简单的微型生态系统。下列有关说法错误的是(　　)
A．题述“罐子”中的六种生物分属生产者、消费者和分解者
B．“罐子”生态系统的结构包括生物成分、非生物的物质和能量
C．“罐子”生态系统的营养结构简单，生产者是该生态系统的基石
D．“罐子”登月为人类今后建立月球基地提供了研究基础和经验
B　[棉花、油菜、土豆、拟南芥属于生产者，果蝇属于消费者，酵母菌属于分解者，A正确；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，B错误；该生态系统中生物种类少，营养结构简单，生产者是生态系统的基石，C正确；月球生物试验为人类今后建立月球基地提供了研究基础和经验，D正确。]
2．如图为某生态系统的各成分关系简图，下列叙述错误的是(　　)
A．甲是生产者，它是生态系统的基石
B．乙是消费者，包括全部的动物
C．生态系统的能量主要来自太阳能
D．图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构
B　[乙是消费者，包括大部分的动物、寄生细菌等。一部分动物属于分解者，由此判断B项错误。]
生态系统成分中的三个“不等于”
(1)生产者≠植物：生产者不一定都是植物，某些细菌也可以是生产者，如硝化细菌等；植物也不一定都是生产者，如菟丝子是消费者。
(2)消费者≠动物：消费者不一定都是动物，如某些营寄生生活的微生物；动物也不一定都是消费者，如营腐生生活的蚯蚓是分解者。
(3)分解者≠微生物：分解者不一定都是微生物，还有某些营腐生生活的动物如蚯蚓；微生物也不一定都是分解者，如硝化细菌是生产者。
　食物链和食物网
1．食物链的分析
(1)每条食物链的起点总是生产者，最末是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不算完整的食物链。
(2)在食物链中，当某种生物大量增加时，一般会导致作为其食物的上一营养级数量减少，作为其天敌的下一营养级数量增多。
(3)食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自种间，也可能来自种内。
(4)食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。
(5)某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是某种群。
2．食物网的分析
(1)营养位置：同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在食物网中分别占有第三、第四、第五营养级，即猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。
(2)种间关系：在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蛇与猫头鹰，二者之间既有捕食关系，又有竞争关系。
(3)生物种类与食物网的复杂程度：食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。
3．食物链和食物网的功能
(1)生态系统保持相对稳定的重要条件：一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
(2)生态系统的营养结构：食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
食物链(网)的三个注意点
(1)食物网中某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，既不是单个个体，也不是某个种群。
(2)种间关系：在食物网中，两种生物之间可能有多种种间关系。如蛇与猫头鹰，二者之间既有捕食关系，又有种间竞争关系。
(3)生物种类与食物网的复杂程度的关系：食物网的复杂程度主要取决于存在捕食关系的生物种类，并非取决于生物数量。
1．如图表示某生态系统的食物网结构模式图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．生态系统中的食物链交错连接形成食物网的原因是多种生物在不同食物链中处于不同的营养级
B．该食物网由8条食物链组成，蛇与鼠、食虫鸟与蛙的关系分别是捕食和种间竞争
C．该图仅体现了生态系统组成成分中的生产者和消费者，未体现的成分是分解者
D．鹰在植物→鼠→蛇→鹰这条食物链中属于三级消费者，处于第四营养级
C　[多种生物在不同食物链中处于不同的营养级，使生态系统中的食物链交错连接形成食物网，A项正确；该食物网由8条食物链组成：①植物→植食性昆虫→食虫鸟→鹰，②植物→植食性昆虫→肉食性昆虫→食虫鸟→鹰，③植物→植食性昆虫→肉食性昆虫→食虫鸟→蛇→鹰，④植物→植食性昆虫→肉食性昆虫→蛙→蛇→鹰，⑤植物→植食性昆虫→蛙→蛇→鹰，⑥植物→鼠→蛇→鹰，⑦植物→鼠→鹰，⑧植物→植食性昆虫→食虫鸟→蛇→鹰，其中蛇与鼠是捕食关系，食虫鸟与蛙是种间竞争关系，B项正确；食物网只体现生态系统组成成分中的生产者和消费者，未体现的成分是分解者、非生物的物质和能量，C项错误；鹰在植物→鼠→蛇→鹰这条食物链中属于三级消费者，处于第四营养级，D项正确。]
2．(多选)如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。有关分析错误的是(　　)
A．细菌的能量不能流向线虫
B．第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺
C．若大米草死亡，将导致细菌数量增加，沼蟹数量亦增加
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
AB　[细菌在生态系统中可以作为生产者、消费者或分解者，图示中的细菌可以作为消费者线虫的食物，其中的能量随着食物流向线虫；食物链的营养级一般以捕食链划分，生产者为第一营养级，食草虫、线虫和海螺都是第二营养级，第三营养级的生物有沼蟹、蜘蛛；若大米草死亡，则细菌数量增加，以细菌为食物的线虫数量增加，沼蟹数量亦增加；若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛的食物减少，引起蜘蛛数量减少。]
食物网中生物数量的变化分析
(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，但随着数量增加，种内竞争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定。
(3)“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。
“鲸落”是鲸尸沉入深海形成的特殊生态系统，深海缺乏阳光，是低温、黑暗、高压的环境，鲸尸为深海动物和微生物提供营养物质，一些细菌的分解作用产生硫化氢，另一些细菌再氧化这些硫化氢得到能量，合成有机物，一具大型鲸尸可以维持多种生物生存上百年。
由材料分析知，鲸落是一种特殊的生态系统，由此形成科学思维的学科素养。
1．在鲸落生态系统中将营养物质分解成硫化氢的细菌属于什么成分？(科学思维)
提示：分解者。
2．在鲸落生态系统中氧化硫化氢获得能量的细菌属于什么成分？(科学思维)
提示：生产者。
“敕勒川，阴山下。天似穹庐，笼盖四野。天苍苍，野茫茫。风吹草低见牛羊。”——《敕勒歌》向我们描绘了美丽的草原风光。
由材料分析知，《敕勒歌》向我们描绘了美丽的草原风光，由此形成了生命观念的学科素养。
1．诗歌中出现的草、牛、羊是否构成了草原生态系统？(生命观念)
提示：草、牛、羊只是草原生态系统中的部分生产者和消费者，还缺少分解者和非生物成分，不能构成草原生态系统。
2．草原生态系统应该包含哪些生物成分？(生命观念)
提示：草原生态系统的生物成分应该包含生产者、消费者和分解者。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．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，叫作生态系统。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。3．生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。4．生产者都是自养生物，主要是绿色植物。5．分解者主要是细菌和真菌，也包括一些腐生动物，比如蚯蚓、蜣螂等。6．食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
1．(多选)下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　)
A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的组成成分
B．硝化细菌是原核生物，在生态系统中属于生产者
C．病毒是原核生物，在生态系统中属于消费者
D．蚯蚓是真核生物，在生态系统中属于分解者
BD　[太阳光属于生态系统的组成成分之一，即非生物部分，A错误；硝化细菌属于自养生物，在生态系统中属于生产者，B正确；病毒无细胞结构，不是原核生物，在生态系统中属于消费者，C错误；蚯蚓在生态系统中属于分解者，D正确。]
2．俗话说：“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”。某同学据此设计了一个水池生态系统。下列属于该生态系统第一营养级的是(　　)
A．小鱼吃的小虾　　　 B．吃小鱼的大鱼
C．泥巴中的藻类 D．泥巴中的大肠杆菌
C　[属于生态系统第一营养级的是生产者，藻类可以进行光合作用，属于生产者，C正确；小虾和大鱼都属于消费者，大肠杆菌属于分解者，A、B、D错误。]
3．(多选)如图表示生产者、消费者和分解者之间的关系，下列相关叙述中，错误的是(　　)
A．甲是生产者，丙是消费者
B．丙属于第二、三营养级
C．丙可以为甲提供无机盐
D．丙不参与构成食物链
AB　[从题图中三种成分的关系可以判断出甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者。分解者可以将有机物分解，产生的无机盐被生产者利用。食物链由生产者和消费者组成，分解者不参与食物链的构成。]
4．下列有关图示的叙述中，正确的是(　　)
A．图中有两条食物链
B．狐与鸟之间既存在捕食关系又存在种间竞争关系
C．细菌占有第二、三、四、五营养级
D．图示可代表一个草原生态系统
A　[细菌是分解者，不是食物链的环节。图中没有非生物的物质和能量，不能构成生态系统。]
5．请据图回答下列问题：
(1)图解表示一个________的组成及各成分间的关系，阳光是它的________来源。
(2)蛇占有________条食物链，占有的营养级是__________________。
(3)若螳螂全部迁走，则黄雀的数量将会________，原因是______________。
(4)动植物尸体是由图中的________通过________和________这两种方式分解的。
[解析]　由于图解中含有非生物成分和生物成分，所以这是一个生态系统，而阳光是这个生态系统的能量来源。动植物的遗体等通过分解者的呼吸作用分解，呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
[答案]　(1)生态系统　能量　(2)两　第四和第五营养级　(3)增多　黄雀由第三和第四营养级变成了单纯的第三营养级，减少了能量的损耗　(4)细菌　有氧呼吸　无氧呼吸第二节　生态系统的能量流动
课标内容要求 核心素养对接
1．分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动和逐级递减的规律。2．举例说明利用能量流动规律人们能够更加科学地规划和有效地利用生态系统中资源的途径。3．解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。 1．生命观念——通过分析生态系统的能量流动的过程，建立生命系统的物质和能量观。2．科学思维——运用模型和建模思维构建生态系统中能量流动过程模型图，分析能量流动过程，演绎与推理得出能量流动的特点。3．社会责任——通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的态度，解决实践问题。
一、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．能量流经第一营养级的过程
(1)输入：生产者通过光合作用将太阳光能转化为化学能，固定在有机物中。
(2)能量去向
①在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。
②随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。
③被初级消费者摄入体内，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
①通过呼吸作用以热能形式散失。
②以遗体残骸的形式被分解者利用。
③被次级消费者捕食，流入下一营养级。
4．能量流动过程图解
(1)补充图中标号代表的内容
甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。
(2)据图总结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。
二、能量流动的特点
1．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。
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5个营养级。
2．能量传递效率
(1)一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级，也就是说，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。
(2)计算公式
相邻两个营养级间的能量传递效率＝×100%。
三、生态金字塔
1．能量金字塔
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。
2．生物量金字塔
用能量金字塔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。
3．数量金字塔
用能量金字塔的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系。
4．生态金字塔
能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔统称为生态金字塔。
四、研究能量流动的实践意义
1．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们在设计人工生态系统时充分考虑能量的有效利用。
2．研究生态系统的能量流动，合理地优化生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对生产有益的部分，可以使农业生产获得更大的效益。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输出生态系统。 (　　)
2．能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。 (　　)
3．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量。 (　　)
4．生态系统中能量的初始来源只有太阳能。 (　　)
5．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。 (　　)
提示：1．√
2．×　能量在生态系统的食物链中是以化学能的形式流动的。
3．√
4．×　生态系统的能量来源主要为太阳能，也可源自某些无机物氧化分解释放的能量，如硝化细菌、铁硫细菌等化能自养型生物。
5．×　沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。
　能量流动过程
1．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(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：
①不定时(能量的最终去路)
②定时(某段时间内的能量去路)
1．呼伦贝尔草原上的鹰捕食兔子，存在一条食物链：草→兔→鹰。草原上生产者主要是草，草原上几乎全部动物都是直接或间接由草养活，那么草的能量来自哪里？它的能量又是通过什么途径传递给其他动物的？
提示：草的能量来自太阳能。传递途径为食物链或食物网。
2．如图表示能量流经第二营养级示意图，请据图思考下列问题：
(1)摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)之间具有怎样的等量关系？
提示：摄入量(a)＝粪便量(c)＋同化量(b)。
(2)初级消费者的粪便中的能量属于哪个营养级的能量？第三营养级的粪便中的能量呢？
提示：初级消费者的粪便中的能量属于第一营养级的能量，第三营养级的粪便中的能量属于第二营养级的能量。
(3)初级消费者同化的能量又有几个流向？
提示：三个：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一营养级。
1．(2021·山东省实验中学月考)下图为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动图解，图中字母代表相应能量。下列叙述正确的是(　　)
A．流经该生态系统的总能量是桑树净光合作用储存的能量C
B．蚕用于自身生长、发育、繁殖的能量可表示为B1＋C1＋D1
C．桑树和蚕之间的能量传递效率可用D/C表示，一般小于20%
D．将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用，流入鱼体内的能量属于D1
B　[流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量A，C为桑树用于自身生长、发育和繁殖的能量，A项错误。蚕同化的能量一部分通过呼吸作用散失(A1)，另一部分用于自身生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)，B项正确。蚕同化的能量为D＝A1＋B1＋C1＋D1，桑树同化的能量为A，故桑树和蚕之间的能量传递效率可用D/A表示，相邻两个营养级的能量传递效率一般为10%～20%，C项错误。蚕沙(粪便)中的能量属于上一营养级(桑树)同化的能量，不属于D1中的能量，D项错误。]
2．(多选)如图为能量流动示意图。其中a1是流入第一营养级的总能量，相关说法错误的是(　　)
A．第一营养级传递给分解者的总能量是a4
B．a3不能再被生物同化利用
C．a1、a2、a3、a6中的能量都以稳定化学能的形式存在
D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%
AC　[第二营养级粪便中的能量a7也属于第一营养级传递给分解者的能量，A项错误；能量a3以热能的形式散失，不能再被生物同化利用，B项正确、C项错误；第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是(a6/a1)×100%，D项正确。]
“拼图法”分析能量流动过程
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存植物体的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)，如图所示：
　能量流动的特点和实践意义
1．能量流动的特点及原因
2．生态金字塔的比较
类型项目　　 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减
每一级含义 食物链中每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数量 每一营养级生物的总生物量
3．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，如农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。
(2)帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。在实际生活中，设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，常采用以下措施：
①尽量缩短食物链，以减少能量消耗。
②充分利用分解者，如利用秸秆培养食用菌，利用牲畜的粪便生产沼气。
(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，如合理放养牲畜、农田捉虫、除草等。
1．用能量流动的原理，解释谚语“一山不容二虎”隐含的道理。
提示：根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律可知，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链(网)流经老虎的能量已减到很小的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”。
2．如果你被困荒岛，要维持更长时间等待救援，要获得更多能量，究竟要采用以下哪种生存策略呢？
A．先吃鸡再吃玉米
B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂鸡，吃鸡下的蛋，最后吃鸡
提示：应选A方案。应该先吃鸡，因为从营养级角度来讲，鸡是初级消费者，玉米是生产者，根据能量流动递减法则，如果让鸡吃玉米，玉米的能量最多有20%转换到鸡的体内，然后人再吃鸡或者鸡蛋的话，获得的能量相当于玉米的20%×20%，这种方案中，玉米是生产者，鸡是初级消费者，人是次级消费者，人所获得的能量是最少的，维持时间最短。所以，不如先把鸡吃掉，再吃玉米。
3．人们在研究能量流动时，将秸秆作为牲畜饲料，粪便进入沼气池，生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗？
提示：没有。以上过程提高了能量的利用率，即人类充分利用了流向分解者的能量，实现了对能量的多级利用，减少了环境污染，但没有提高能量在不同营养级之间的传递效率。
1．如图为生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项不正确的是(　　)
A．生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
B．①表示流经该生态系统内部的总能量
C．一般情况下，②为①的10%～20%
D．从能量关系看②>③＋④
B　[生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性，A正确；①表示初级消费者同化的能量，根据能量流动的特点，①小于流经该生态系统内部的总能量，B错误；相邻两个营养级间的能量传递效率约为10%～20%，所以一般情况下，②为①的10%～20%，C正确；②为次级消费者同化的能量，其去向除了③流向下一个营养级、④流向分解者外，还有呼吸作用消耗和未利用，所以从能量关系看②>③＋④，D正确。]
2．用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　　D
B　[在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级生物的数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量。]
3．设计人工生态系统的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，据图判断下列有关叙述正确的是(　　)
A．用残渣来培育食用菌和蛆，提高了能量的传递效率
B．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
C．用蛆的排泄物作为有机肥还田，使能量能够循环利用
D．离开人的管理，该生态系统仍可以正常运转
B　[用残渣来培育食用菌和蛆，提高了能量利用率，但不能提高能量传递效率，A错误；用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可提高经济效益，B正确；生态系统的能量流动是单向的，不能循环利用，C错误；该生态系统中人起到了决定性的作用，离开人的管理，该生态系统不能正常运转，D错误。]
能量传递效率与能量利用效率的比较
(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。
(2)能量利用效率：流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。
某小型天然湖泊原有少量鱼类，后改造为人工鱼塘，投饵养殖。虾、贝等小型植食性动物能摄食饵料，肉食性鱼类只摄食虾、贝等小型动物。工作人员对养殖前后生态进行调查，发现池塘中物种数量减少，生物体内所含的总能量显著增加。
由材料分析知，天然湖泊改造为人工鱼塘，物种数量及生物体内所含总能量改变，由此形成科学思维的学科素养。
1．养殖前后流入该生态系统的总能量有什么差别才会导致养殖后生物体内所含的总能量显著增加？(科学思维)
提示：养殖前流入该生态系统的总能量是指生产者固定的能量，养殖后流入的总能量是指生产者固定的能量＋人工投放的饵料中有机物的能量。养殖后能量来源更多，导致养殖后生物体内所含的总能量显著增加。
2．从能量流动的角度分析肉食性鱼类与植食性动物的总生物量相比，谁更多？为什么？(科学思维)
提示：植食性动物的总生物量更多。原因是虾、贝等小型植食性动物能摄食饵料，肉食性鱼类只摄食虾、贝类，所处的营养级较高，而能量的传递是逐级递减的，因此，肉食性鱼类的总的生物量也较少。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。2．生态系统的能量流动从生产者固定太阳能开始。3．生态系统中能量流动是单向的、逐级递减的。能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。4．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。5．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，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
1．下图所示为一般生态系统的结构模式图。下列叙述正确的是(　　)
A．消费者将有机物转化为无机物后又被生产者重新利用
B．能量主要以太阳能的形式在生态系统内部传递
C．农田生态系统中能量的输入量和输出量总是相等的
D．组分1、2、3可分别代表生产者、消费者和分解者
A　[消费者能通过自身代谢，将有机物转化为无机物排出体外，这些无机物又可以被生产者重新利用，A项正确；流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，生态系统内部能量的传递形式是有机物中的化学能，B项错误；在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输入量大于输出量，C项错误；据图可知，生态系统的组分1、2、3可分别代表生产者、分解者和消费者，D项错误。]
2．下列关于能量流动的叙述，错误的是(　　)
A．各营养级同化的能量一般都会分为两部分流向分解者
B．各营养级呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化
C．消费者粪便中的能量应属于上一营养级同化的能量
D．每种肉食性消费者同化的能量都来自不同营养级
D　[各营养级获得的同化量中流向分解者的能量常常分为两部分，即一部分是形成的尸体、残骸等，另一部分是被下一营养级摄入后形成的粪便，A正确；各营养级呼吸作用释放的能量一部分用于满足自身生命活动，一部分以热能形式散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正确；消费者粪便中的能量由于没有被消费者同化，所以应属于上一营养级同化的能量，C正确；在特定的生态系统中，部分肉食性消费者同化的能量可能只来源于同一个营养级，D错误。]
3．某同学通过分析蛇的食性绘制了如图所示的食物关系。假定一条1 kg的蛇，4/5的食物来自鼠，1/5的食物来自蛙。按能量流动的最高效率计算，此蛇间接消耗的植物为(　　)
A．45 kg　　　 B．22.5 kg
C．90 kg D．20 kg
A　[依题意知，此蛇间接消耗的植物为(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45 kg。]
4．(多选)如图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述中，正确的是(　　)
A．微生物能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量传递效率
ABC　[该系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，A、B正确；在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，但物质是可以循环利用的，C正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用效率但不能改变传递效率，D错误。]
5．如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118 872 百万千焦，但其中118 761百万千焦的能量未被利用，请回答：
(1)请将该生态系统的总能量值填写在图中的方框内，这部分能量是________所固定的太阳能。
(2)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为________%，从第二营养级到第三营养级的传递效率为________%。
(3)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的能量的百分比是________。
(4)由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因：①各营养级生物体内的大量能量被______________；②上个营养级的部分能量__________________________________________________________________
________________________________________________________________；
③还有少量能量被________利用。
[解析]　流入生态系统的总能量＝所有生产者所固定的太阳能的总量；某一营养级的总能量＝呼吸作用释放的能量＋流入到下一营养级的能量＋流向分解者的能量＋未被任何生物利用(如燃烧)的能量；能量转化(传递)率＝上一营养级流到下一营养级的能量÷上一营养级的总能量×100%。另外，还要明白能量逐级递减的原因是每一营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量，还有未被利用的能量，并有一部分能量被分解者直接利用。
[答案]　(1)111　生产者A　(2)13.5　20　(3)60%
(4)①呼吸作用消耗　②未被下一个营养级利用　③分解者第三节　生态系统的物质循环
课标内容要求 核心素养对接
1．分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环。2．举例说明利用物质循环规律人们能够更加科学地规划和有效地利用生态系统中资源的途径。3．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。 1．生命观念——通过分析生态系统的物质循环和能量流动的关系，建立生命系统的物质和能量观。2．科学思维——通过分析构建物质循环的模式图，并归纳物质循环和能量流动的关系，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力。3．社会责任——通过分析温室效应产生的原因及减缓措施，培养环保意识。
一、生态系统的物质是不断循环的
1．物质循环的概念及特点
(1)概念
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素，在生态系统中不断地进行着从无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环过程，又叫生物地球化学循环。
(2)特点
①全球性——生物地球化学循环。
②循环性——物质可被生物群落反复利用。
2．碳循环
(1)过程图解
Ⅰ．图中①～⑥表示的过程分别是：①光合作用，②呼吸作用，③呼吸作用，④捕食，⑤分解作用，⑥燃烧。
Ⅱ．A、B、C、D表示的生物类群是：A．生产者，B．分解者，C．次级消费者，D．初级消费者。
(2)循环形式
①在生物群落与无机环境间：主要以二氧化碳的形式进行。
②在生物群落内：以含碳有机物的形式进行。
3．物质循环的类型：水循环、氮循环、磷循环、硫循环、碳循环。
4．能量流动和物质循环的关系
(1)区别
①物质循环具有全球性和循环性的特点。
②能量流动是逐级递减的，是单方向不循环的。
(2)联系
①二者同时进行，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无机环境之间循环往返。
二、有害物质通过食物链呈现富集现象
1．有害物质流动的特点
(1)具有生物富集现象；(2)具有全球性。
2．有害物质循环的实例：(1)DDT的富集；(2)汞循环。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。 (　　)
2．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。 (　　)
3．生物富集具有全球性。 (　　)
4．植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。 (　　)
5．生态系统的物质循环和能量流动是独立进行的。 (　　)
6．物质是单向流动、不可循环的。 (　　)
提示：1．√　2．√　3．√　4．√
5．×　生态系统的物质循环和能量流动同时进行，彼此相互依存，不可分割。
6．×　物质在生物群落与无机环境间可被循环利用。
　碳循环
1．碳循环分析
(1)碳存在形式
(2)碳循环形式
进入生物群落 生物群落内部 返回无机环境
形式 CO2 含碳有机物 CO2
方式 光合作用和化能合成作用 通过食物链或食物网 a．生产者和消费者的呼吸作用b．分解者的分解作用c．化石燃料的燃烧
方向 在群落内部单向，群落与无机环境之间双向
(3)碳元素的传递规律：碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分之间的传递都是单向的(判断生态系统各成分的依据)。
2．温室效应
1．如图是自然界碳循环的简图，据图分析并回答下列有关问题：
(1)图中的甲、乙、丙分别是什么？①、②、③分别表示什么过程？
提示：分解者、消费者、生产者。通过分解者、生产者、消费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2，返回大气中。
(2)大气中CO2进入生物群落的主要途径是什么？(用图中代号表示)
提示：④。
(3)碳循环都是双向的吗？说明理由。
提示：不都是。①CO2在生物群落和无机环境之间是双向循环的。②在生物群落内部，沿食物链(网)传递时，碳循环不是双向的，只能由低营养级向高营养级单向传递。
2．如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？
提示：打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。
1．如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是(　　)
A．大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量的10%～20%
D．C处于第三营养级
D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%～20%。故选D。]
2．如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用
B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者
C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递
D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落
D　[③过程代表绿色植物的呼吸作用，④过程代表光合作用或化能合成作用，A错误；由图可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，B错误；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物，故碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递，C错误。]
根据碳循环过程判断各组成成分
根据图中“箭头”判断碳循环中各成分基本思路：
(1)根据双向箭头C与D确定两者肯定是大气中的CO2库、生产者。
(2)根据箭头指向判断各成分：
①D有三个指出，应为生产者。
②C有三个指入，应为大气中的CO2库。
③A和B中，一个为消费者，另一个为分解者，D(生产者)和A(消费者)均指向B，则B为分解者。
　能量流动、物质循环和生物富集的关系
1．能量流动、物质循环与生物富集的关系
项目 能量流动 物质循环 生物富集
区别 形式 无机物―→有机物 不易分解的重金属化合物或有机化合物等
范围 生态系统的各营养级 生物圈 生态系统的各营养级
过程 沿食物链(网)单向流动 在生物群落与非生物环境间往复循环 沿食物链(网)单向流动
特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 单向流动、逐级积累、全球性
联系 ①在生物群落中它们流动的渠道都是食物链和食物网，且相互联系，同时进行，不可分割；②能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；③某些物质在沿食物链和食物网流动时会发生生物富集；④物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质循环和生物富集的动力
2．能量流动、物质循环与生物富集的关系图解
3．生物富集
(1)发生生物富集的条件
①富集物质在环境中的存在形式必须是比较稳定的。
②富集物质必须是生物体能够吸收的。
③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的。
(2)常见存在生物富集现象的污染物
重金属如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等，人工合成的有机物如DDT、六六六等，以及一些放射性物质。
(3)富集的过程
①途径：食物链。
②实例——铅的富集过程
注：人是生物富集的最大受害者。
生物富集的原因
(1)重金属物质如铅、镉、汞等进入生物体后，形成稳定的化合物，分布于多种组织细胞中，不易被排出。
(2)人工合成的一些有机化合物如DDT、六六六等，不易被分解，易积累在组织细胞中。
1．下列关于物质循环、能量流动和生物富集的说法，错误的是 (　　)
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环和生物富集的动力
B．生物圈不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能
C．食物链和食物网是能量流动、物质循环和生物富集的渠道
D．仅通过绿色植物的光合作用，就可完成生态系统的碳循环
D　[生态系统中，物质是能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动，能量作为动力，使物质在生物群落与非生物环境之间往复循环，使不易分解的物质沿食物链(网)富集，A项正确；物质是可循环的，生物圈不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能，B项正确；在生态系统中，能量流动、物质循环和生物富集均可沿着食物链和食物网进行，C项正确；通过绿色植物的光合作用、生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用等，才能完成生态系统的碳循环，D项错误。]
2．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．生物圈的物质是自给自足的，能量是需要不断补充的
B．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
C．能量②③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的循环主要是以CO2的形式进行的
C　[生态系统的物质可循环利用，而能量是单向流动不可循环的，任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，A不符合题意。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动，B不符合题意。生产者固定的太阳能总量包括生产者自身的呼吸作用消耗的能量、生产者流向初级消费者的能量、生产者流向分解者的能量三部分，而能量②表示生产者流向初级消费者的能量，能量③表示初级消费者流向次级消费者的能量，C符合题意。碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，D不符合题意。]
生物富集虽然是通过大气、水和生物的迁移而进行的，但这三种途径最终都要通过食物链富集。
现如今绿色、低碳发展成为一种新型理念，这种理念已逐渐成为推动养殖产业新一轮发展的驱动力。某市一农场构建了立体生态循环养殖场：稻田养泥鳅，田边种丝瓜，秸秆种蘑菇，全程使用农家肥且杜绝使用农药，既实现了绿色防控，又实现了养殖业高效、优质、生态、健康、安全的可持续发展目标。
由材料分析知，绿色低碳发展这种理念推动了养殖产业新一轮的发展，某农场构建的立体生态养殖实现了养殖业的持续发展，由此形成科学思维的学科素养。
1．泥鳅在稻田里上下游动可以松土，往往能提高肥效，请分析原因。(答出一点即可)(科学思维)
提示：松土能提高土壤的含氧量，促进植物根部吸收矿质元素；促进微生物或分解者的分解作用，加快物质循环。
2．从生态系统主要功能的角度分析，这种养殖模式的好处是什么？(科学思维)
提示：较好地实现了物质的循环利用，同时提高了能量的利用率。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断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．物质循环具有全球性和循环性的特点。3．生物体从周围环境中吸收、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，称作生物富集。4．物质作为能量的载体，使能量沿食物链(网)流动；能量作为动力，使物质不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
1．下列有关碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．化石燃料的开采和使用是导致温室效应的主要原因
B．碳元素在生物群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环
C．碳元素在生物群落中主要以有机物的形式传递
D．只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应
D　[温室效应是大气中CO2等气体含量增加，使全球气温升高的现象，产生的主要原因是化石燃料的开采和使用，A正确；碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环，B正确；碳元素在生物群落中主要以有机物的形式传递，C正确；温室效应是大气中CO2等气体含量增加引起的，治理温室效应除了应采取植树种草、秸秆还田等措施外，还应减少化石燃料的开采和使用等，D错误。]
2．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是通过(　　)
A．光合作用
B．呼吸作用和光合作用
C．呼吸作用
D．蒸腾作用和呼吸作用
B　[在生态系统的碳循环过程中，碳循环是以有机物和二氧化碳的形式进行的。通过绿色植物的光合作用，使无机环境中的二氧化碳进入生物群落，生物群落中的碳以有机物形式存在，生产者、各级消费者及分解者又通过呼吸作用将有机物分解成二氧化碳而回到无机环境中去。因此，碳在生物群落和无机环境之间的循环是通过光合作用和呼吸作用进行的。]
3．(多选)下列关于物质循环和能量流动的说法，正确的是(　　)
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统的碳循环
D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
ABD　[绿色植物的光合作用能将二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，这只是碳循环的一步，并没有完成生态系统的碳循环，C项错误。]
4．某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组是(　　)
A．土壤不做处理，自然状态
B．土壤进行处理
C．排除土壤微生物的作用
D．尽可能避免改变土壤理化性质
A　[实验组和对照组的单一变量是土壤中是否含有微生物，所以对照组应为不做处理的自然土壤，而实验组应将土壤进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用。]
5．如图为我国北方处于稳定状态的某森林生态系统中碳循环示意图，图中A、B、C、D分别代表生态系统的组成成分，①～⑦代表碳元素的传递过程。请据图回答问题。
(1)写出字母或标号代表的生态系统的组成成分或碳循环过程：B________；C________；①________；⑥____________。
(2)碳元素主要是通过[　　]________由无机环境进入生物群落的，而在生物群落中是以________的形式沿____________传递的。
(3)生物群落中的碳元素归还到无机环境中主要依靠各类生物的________，而另一部分碳元素则以________的形式储藏于地层中。
(4)从碳循环的过程可知生态系统的物质循环的特点是____________和____________；与碳元素的循环过程相比，能量流动的特点是____________和____________。
(5)人类大量开采并燃烧由古代动植物遗体形成的煤和石油等，使地层中经过千百万年积存的碳元素在短期内大量释放，对环境产生的影响主要是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
[解析]　(1)据图可判断，B代表生产者，C代表消费者，①表示光合作用，⑥表示分解者的分解作用。
(2)无机环境中的碳主要通过[①]光合作用进入生物群落，在生物群落中以有机物的形式沿食物链(网)传递。
(3)生物群落中的碳元素主要依靠生物的呼吸作用回到无机环境中，另一部分则以化石燃料的形式储藏于地层中。
(4)生态系统物质循环的特点是全球性和循环往复，能量流动的特点是单向流动和逐级递减。
(5)碳元素在短期内大量释放会造成大气中二氧化碳增多，引发温室效应。
[答案]　(1)生产者　消费者　光合作用　分解作用 (2)①　光合作用　有机物　食物链(和食物网)　(3)呼吸作用　化石燃料　(4)全球性　循环往复　单向流动 逐级递减　(5)产生温室效应(或大气中二氧化碳增多)第四节　生态系统的信息传递
课标内容要求 核心素养对接
举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。 1．生命观念——通过比较物质循环、能量流动与信息传递的区别与联系，建立生命系统的稳态观。2．科学思维——根据信息传递的特点判断信息类型并举例说出信息传递在生态系统中的作用，培养科学思维能力。3．社会责任——通过分析信息传递在农业生产中的应用，培养尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力。
一、生态系统的信息种类
(1)物理信息
①概念：通过物理过程传递的信息。
②举例：光、声、温度、湿度和磁场等。
③来源：可以是无机环境，也可以是生物个体或群体。
(2)化学信息
①概念：生态系统中以植物的生物碱、有机酸等代谢产物和动物的性外激素等化学物质传递的信息。
②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
①概念：生态系统中以生物的表现或动物等特殊行为特征传递的信息。
②举例：蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”。
(4)营养信息
①概念：环境中的食物及营养状况。
②举例：食物的短缺会引起生物迁徙，植物叶色是植食性动物取食的信息。
二、生态系统的信息传递作用
1．信息流的概念：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内部的交换、传递称为信息流。
2．信息传递的特点：往往是双向的。
3．信息传递的三要素
(1)信源：信息产生的部位。
(2)信道：信息传播的媒介。
(3)信宿：信息接收的生物或其部位。
4．信息传递在生态系统中的作用
(1)个体水平：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群水平：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。
(3)群落和生态系统水平：信息能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生物碱、有机酸和性外激素等都属于化学信息。 (　　)
2．生态系统的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。 (　　)
3．“心猿意马”不属于生态系统的信息传递。 (　　)
4．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。 (　　)
5．生态系统中的物理信息只来自无机环境。 (　　)
6．信息传递一般是单向的。 (　　)
提示：1．√
2．×　生态系统的信息传递具有双向性，有的对被捕食者有利，如鸟的叫声，提醒同伴逃避敌害。
3．√　4．√
5．×　生态系统中的物理信息也可来自其他生物。
6．×　信息传递一般是双向的。
　生态系统中信息的种类
1．信息的种类
比较项目 物理信息 化学信息 行为信息 营养信息
信息源 无机环境和生物 无机环境和生物 动物 上一营养级
信道 物理过程 信息素 动物的特殊行为 食物链、食物网
信息受体 动物的眼、耳、皮肤等器官，植物的叶、芽或细胞中的光敏色素等物质 动物 同种或异种动物个体 下一营养级
2．信息传递的模式
(1)形式：可分为物理信息、化学信息、行为信息、营养信息。
(2)来源：可来自环境，也可来自生物。
(3)方向：信息传递一般是双向的。
(4)信息传递的功能：信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各种成分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向和状态。
(5)具体过程
过程：生态系统的信息传递一般包括5个环节，可以表示为：
1．请用箭头表示图中生态系统各组成成分之间信息传递的方向。
提示：
2．所有的信息传递都是双向的吗？请做出判断并举例说明。
提示：并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上，草的绿色给羊传递了可食用的信息，羊不传信息给草，这是单向的。
1．(2021·德州高二期中检测)生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，下列叙述错误的是(　　)
A．生物之间的信息传递往往是双向的
B．信息传递有利于沟通生物群落和非生物环境的关系
C．生态系统的各成分之间存在多种形式的信息传递
D．生长旺盛的牧草为食草动物提供了采食信息，这对牧草不利
D　[信息传递在生物与生物之间，以及生物与非生物环境之间可双向传递，A正确；信息传递有利于调节生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，B正确；生态系统各成分间有各种形式的信息传递，C正确；生长旺盛的牧草，为食草动物提供了采食信息，这对食草动物和牧草均有利，D错误。]
2．(多选)某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜子前，对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息
B．小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息
C．小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息
D．激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息
ABC　[镜子传递的信息使小鸟激怒，此信息是来自非生物的物理信息，D项错误。]
判断信息种类的两种方法
　信息传递在生态系统中的作用和生产中的应用
1．信息传递在生态系统中的作用
(1)作用
层次 作用 举例
个体 生命活动的正常进行，离不开信息的作用 (1)蝙蝠的回声定位(2)莴苣种子必须接受某种波长的光才萌发
种群 生物种群的繁衍，离不开信息的传递 (1)植物开花需要光信息刺激(2)昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
群落和生态系统 调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定 食物链上相邻物种的某些个体行为或种群特征为对方提供大量的有用信息
(2)生态系统中信息传递的作用特点
①生态系统中各种信息的作用不是孤立的，而是相互制约，互为因果。
②信息最终要通过基因表达，借助激素和神经系统在生物体中体现出来。
(3)信息传递的范围
①生态系统的信息传递存在于生态系统的各组成成分之间，将生态系统的各个组成成分联系成一个整体。
②生态系统中信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与非生物环境之间的传递。
③生物可以通过一种或多种信息类型进行交流，例如孔雀既可以通过开屏等行为信息进行求偶，也可以通过鸣叫等物理信息与同类交流。
2．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农畜产品的产量
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种子，各类作物的种子 提高发芽率
利用模拟的动物信息吸引传粉动物 提高果树的传粉效率和结实率
(2)对有害动物进行控制
措施 目的
利用音响设备模拟动物的声音 诱捕或驱赶某些动物
施用昆虫信息素 诱捕或警示有害动物
3．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
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
4．生态系统三大功能的区别与联系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动，逐级递减 循环流动，反复利用 往往是双向的
范围 生态系统中各营养级及分解者 生物圈 生物之间，生物与无机环境之间
途径 食物链和食物网 多种
地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一的整体
1．在森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。这说明生态系统中的信息传递有什么作用？
提示：说明生态系统中的信息传递能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．在农业生产和林业生产上常在田间或林间施放一种化学物质，使害虫不能完成生殖，而达到控制害虫的目的。
(1)为什么一种化学物质就能够控制害虫的繁殖？
提示：该种化学物质能干扰雌、雄虫在完成生殖活动时的信息联系。
(2)这种防治措施与使用杀虫剂相比有什么优点？
提示：能防止环境污染。
1．(2020·北京高二期中检测)常绿直立灌木夹竹桃可产生名为夹竹苷的剧毒物质，孕妇及幼儿接触会使人昏睡、智力低下，但其花、叶可吸引夹竹桃天蛾前来产卵，天蛾幼虫以夹竹桃叶为食。由此无法推断(　　)
A．夹竹桃天蛾幼虫可以抵御夹竹苷及其代谢产物的毒性
B．借助夹竹苷可引诱雌性夹竹桃天蛾前来并杀死，属于生物防治
C．夹竹苷可以吸引夹竹桃天蛾的天敌前来捕食天蛾幼虫，调节种间关系
D．夹竹桃和夹竹桃天蛾发生了协同进化
C　[夹竹桃天蛾幼虫以夹竹桃叶为食，说明其可以抵御夹竹苷及其代谢产物的毒性，A不符合题意；利用夹竹苷诱杀雌性夹竹桃天蛾控制夹竹桃天蛾的性别比例，干扰雌雄交配，降低其种群密度，属于生物防治，B不符合题意；从题干中不能推断夹竹苷可以吸引夹竹桃天蛾的天敌前来捕食天蛾幼虫，C符合题意；夹竹桃和夹竹桃天蛾在生存斗争中相互选择，发生了协同进化，D不符合题意。]
2．(多选)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。下列属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施的是(　　)
A．延长家禽的光照时间，提高产蛋量
B．人工控制作物光周期，以达到早熟、高产的目的
C．施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾
D．农场中生物间的化学信息传递沿食物链逐级进行
ABC　[A、B、C选项都属于运用信息传递原理来提高农畜产品产量的措施。D项的化学信息不是人工施加的，也不能提高产量。]
信息传递的方向问题
生态系统的信息传递既可以是双向的，也可以是单向的；既可以从低营养级向高营养级传递，也可以从高营养级向低营养级传递，还可以从非生物环境向生物群落传递。
E．Foeminea(麻黄属植物)是科学家发现的第一种与月球运行周期紧密相关的植物，每年7月的满月时分，它们会分泌微小的含糖液滴(花蜜)，吸引附近的传粉昆虫。而在动物世界，很多动物都会在月球运行周期的不同时期上演不同的行为。例如，蜣螂在滚粪球时利用偏振月光导航，海鸟在进行日常活动时也利用月球的变化。
通过材料分析知，E．Foeminea与月球运行周期紧密相关，而这是与其分泌的含糖液滴(花蜜)吸引附近的昆虫有关，由此会形成结构与功能观的生命观念，进一步还会引起相关问题的分析，从而形成科学思维等学科素养。
1．据材料分析，月球通过运行周期或者偏振月光等给生物传递的信息最可能属于什么信息？(生命观念)
提示：物理信息。
2．E．Foeminea分泌含糖液滴吸引传粉昆虫，其中含糖液滴属于什么信息？体现了信息传递在生态系统中有什么作用？说明理由。(科学思维)
提示：化学信息；含糖液滴吸引传粉昆虫有利于完成植物的传粉过程，即体现了信息传递在生态系统中有利于生物种群的繁衍的作用。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．生态系统中的信息分为物理信息、化学信息、营养信息和行为信息。2．光、声、温度、湿度、磁场等，都属于物理信息，生物碱、有机酸和性外激素等都属于化学信息，生物的行为特征可体现为行为信息，如蜜蜂跳舞，鸟类的“求偶炫耀”等。3．信息传递在生态系统中的作用：(1)生命活动的正常进行离不开信息的作用；(2)生物种群的繁衍离不开信息的传递；(3)信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定。4．信息传递在农业生产中的应用有两个方面：一是提高农畜产品的产量；二是对有害动物进行控制。
1．(2021·河南新乡高二期末)信息传递在生态系统中具有重要作用。下列不属于物理信息的是(　　)
A．日照长度 B．蜘蛛网的振动频率
C．植物的生物碱 D．昆虫发出的声音
C　[日照长度属于物理信息，A正确；蜘蛛网的振动频率属于物理信息，B正确；植物的生物碱属于化学信息，C错误；昆虫发出的声音属于物理信息，D正确。]
2．下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是(　　)
A．生态系统的物理信息都来源于无机环境
B．植物都通过化学物质传递信息
C．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
D．信息可以调节生物的种间关系
D　[生态系统中的物理信息可以来源于无机环境，也可以来源于生物，A错误；植物可以通过物理信息和化学信息传递信息，B错误；信息传递往往是双向的，C错误；信息可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，D正确。]
3．(多选)下列做法属于生态系统中信息传递在农业生产中应用的是(　　)
A．捆扎稻草人驱赶稻田里的鸟类
B．利用信息素诱捕有害昆虫
C．利用秋水仙素诱导多倍体
D．播放鸟鸣录音招引鸟类
ABD　[秋水仙素诱导多倍体的原理是秋水仙素能抑制有丝分裂中纺锤体的形成，从而使染色体加倍，与信息传递没有关系。]
4．生态系统的信息传递是生态系统的重要功能之一，下列叙述正确的是(　　)
A．物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物
B．孔雀开屏是一种物理信息
C．在草原上，草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的化学信息
D．蝙蝠对目标“回声定位”发出声波是一种行为信息
A　[孔雀开屏是一种行为信息，B错误；在草原上，草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的营养信息，C错误；蝙蝠对目标“回声定位”发出声波是一种物理信息，D错误。]
5．某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答下列问题：
(1)上述现象中，X分别在______________________之间进行传递。
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是________和________。影响乙昆虫活动的信息种类是____________________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是无机环境和生物。影响乙昆虫活动的信息种类是化学信息和物理信息。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是物理信息。X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，故甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少。
[答案]　(1)植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫　(2)无机环境　生物　化学信息和物理信息　物理信息 (3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少第五节　生态系统的稳态及维持
课标内容要求 核心素养对接
1．解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力。2．举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等。3．阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定。 1．生命观念——分析生态系统的稳定性，建立生命系统的稳态观。2．科学思维——通过分析生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性关系曲线，培养科学分析问题、解决问题的思维能力。3．社会责任——通过学习生态系统稳定性的知识，关注人类活动对生态系统的影响。4．科学探究——基于对生态系统的理论学习，尝试设计制作生态缸。
一、生态系统的稳态是动态的
1．生态系统稳定性的概念：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．抵抗力稳定性与恢复力稳定性
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
概念 生态系统抵抗或消除外界干扰并使自身结构与功能保持原状而不受损害的能力 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
特点 生态系统中的物种越多，遗传基因库越丰富，营养结构越复杂，环境条件相对稳定，抵抗力稳定性越高，反之越低 生态系统的组分越简单，一般越容易恢复，反之越难
二、生态系统的稳定性依赖自我调节
1．在没有人为因素干扰情况下，生态系统的稳定性是自我调节的结果。
2．自我调节的基础——负反馈调节。
3．实例分析——兔种群与植物种群之间的调节
三、自然或人为因素影响生态系统的稳定性
1．自然因素影响生态系统的稳定性
(1)气候变化。例如：夏季持续高温，池塘河流生态系统的稳定性被破坏。
(2)自然事件。例如：雷电引发了森林大火，地震引发了山体滑坡。
2．人为因素影响生态系统的稳定性
(1)人类活动产生了许多污染物，如塑料。
(2)人为引入或消灭某些生物损害了生态系统的自我调节能力，如外来物种入侵，严重损害生物多样性。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．一般地说，生态系统的成分越单一，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。 (　　)
2．生态系统的自我调节能力表现在自身净化作用、群落内部的负反馈调节和生物群落与无机环境之间的负反馈调节等方面。 (　　)
3．生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。 (　　)
4．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。 (　　)
5．在一块牧草地上栽种乔木树林后，其恢复力稳定性下降。 (　　)
提示：1．√　2．√　3．√　4．√　5．√
　生态平衡与生态系统的稳定性
1．对生态平衡的理解
在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出均衡，生物种类的组成稳定，也就是说，生态系统中的生产过程与消费、分解过程处于平衡的状态，这时生态系统的外貌、结构以及动植物组成等都保持相对稳定的状态。
2．对生态系统稳定性的理解
(1)结构的相对稳定：结构相对稳定体现在各组成成分的相对稳定和生物种间关系的相对稳定。
(2)功能的相对稳定：生态系统物质和能量的输入与输出达到平衡。
3．生态系统的负反馈调节
(1)作用：生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并保持平衡状态。
(2)结果：抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。
(3)实例：一个草原生态系统中发生的负反馈调节如图所示：
1．亚马孙森林已经存在至少上千万年了，中间尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但现在依然保持着森林景观。
(1)分析以上可知，该生态系统具有稳定性的原因是什么？
提示：该生态系统具有一定的自我调节能力。
(2)请思考并总结生态系统中生物种类与其自我调节能力及稳定性的关系。
提示：生物种类繁多，营养结构复杂 自我调节能力强 抵抗力稳定性高。
2．传说当年乾隆下江南来到苏州，发现虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天。他亲自追查此事，严禁商贾平民在此处开设染坊，原有的数十家染坊搬迁至远离虎丘的苏州远郊，从此虎丘重现绿水青山。虎丘外围的河流中污染被消除的原因是什么？
提示：原有的污染通过物理沉降、化学分解和微生物的分解使河流中污染被消除。
1．下列关于生态平衡和生态系统的稳定性的叙述，正确的是(　　)
A．处于生态平衡的生态系统不一定结构平衡
B．生态平衡意味着生态系统中各种生物的数量恒定不变
C．生态平衡被破坏的原因是恶劣的自然条件
D．生态系统的自我调节能力是有限的
D　[处于生态平衡的生态系统结构平衡、功能平衡、收支平衡，A错误；生态平衡是一种动态的平衡，各种生物的数量不是恒定不变的，B错误；生态平衡被破坏的原因除了恶劣的自然条件，还有人为的破坏等，C错误；生态系统的自我调节能力是有限的，D正确。]
2．在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，这种调节方式叫负反馈调节。下列有关负反馈调节的叙述，错误的是(　　)
A．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在
B．捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节
C．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
D．血液中的激素可通过负反馈调节作用维持在正常的相对稳定的水平
A　[负反馈调节在生物群落中、生物群落与非生物环境之间都存在，A错误；捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节，如当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，属于生物群落内的负反馈调节，B正确；生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，C正确；通过负反馈调节作用，血液中的激素可维持在正常的相对稳定的水平，如甲状腺激素分泌过多时，会反过来抑制促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的释放，进而使甲状腺激素含量下降，D正确。]
判断正反馈、负反馈调节的方法
(1)依据：从调节后的结果与原状态之间的变化分析。
(2)方法：调节后
　抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
(1)区别(如图)
(2)联系(如图)
①一般二者呈负相关，营养结构越复杂的生态系统，抵抗力稳定性(a)越强，而恢复力稳定性(b)一般越弱。
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的能力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定。
2．抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
(1)在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力。
(2)热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。
(3)x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标，x值越大说明恢复力稳定性越弱。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大说明生态系统的总稳定性越低。
3．生态系统稳定性的体现
(1)生态系统的结构和功能保持相对稳定
①结构：生物的种类和数量相对稳定。
②功能：物质的输入输出相对平衡，能量正常水平进行流入和散失，信息传递顺利进行。
(2)打破后的重建
在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。
1．苏州某一水乡人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水仍然很清澈，说明生态系统具有什么能力？这种能力反映生态系统的哪种稳定性？
提示：生态系统具有自我调节能力，这种能力反映生态系统的抵抗力稳定性。
2．一块管理良好的棉田和内蒙古草原上的草场相比，其抵抗力稳定性哪个高？试说明判断理由。
提示：内蒙古草原上的草场的抵抗力稳定性高于棉田。因为棉田的成分单一、营养结构简单。
3．对同一个生态系统来讲，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈什么关系？所有的生态系统都这样吗？举例说明。
提示：一般来说，对同一个生态系统来讲，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系且同时存在。但对于一些特殊的生态系统比如极地苔原生态系统，由于物种组分单一，营养结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。
4．对于单一的农田生态系统，要想保持其相对稳态，需采取哪些措施？(至少写两条)
提示：需要不断施肥、灌溉，以及控制虫害等。
1．(多选)如图为某一生态系统稳定性图解，对此理解正确的是(　　)
A．a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性
B．a为恢复力稳定性，b为抵抗力稳定性
C．恢复力稳定性与营养结构复杂程度呈相反关系
D．抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系
ACD　[生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。因此，一般情况下恢复力稳定性与营养结构复杂程度呈负相关，且一般情况下，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系。]
2．生态系统的稳定性分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性。下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是(　　)
A．在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高
B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高
C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降
D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高
B　[生态系统的抵抗力稳定性与生态系统的成分和营养结构的复杂程度有关，成分和营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越高，相应地，其恢复力稳定性就越低，题中A、C、D选项中的生态系统，都是向着成分和营养结构复杂化的方向发展，而B选项中生态系统向单一化(只让牧草生长)发展，其抵抗力稳定性降低。]
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断技巧
(1)从实质分析：抵抗力稳定性是保持自身结构和功能相对稳定的能力；恢复力稳定性是恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
(2)从核心分析：抵抗力稳定性是抵抗干扰、保持原状的能力；恢复力稳定性是遭到破坏、恢复原状的能力。
(3)从二者关系分析：同时存在于同一系统中的两种不同的作用力，作用相反，共同维持生态系统的稳定。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。2．生态系统的稳定性是其维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。3．生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4．一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性就越低。5．与自然因素相比，人为因素对生态系统稳定性的影响常表现得更显著。
1．(多选)下列关于生态平衡的叙述，正确的是(　　)
A．生态平衡是一定时间和空间内的平衡
B．生态环境中各种生物的数量和所占比例处于相对稳定状态
C．各种生物的数量和比例稳定不变
D．生产者大量死亡会破坏生态平衡
ABD　[生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。]
2．下列有关生态系统稳定性的叙述错误的是(　　)
A．当生态系统受到外界干扰时能保持原状，说明生态系统具有抵抗力稳定性
B．“野火烧不尽，春风吹又生”，说明生态系统具有抵抗力稳定性
C．生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关
D．生态系统的自我调节能力越强，其抵抗力稳定性越高
B　[恢复力稳定性是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，故“野火烧不尽，春风吹又生”，说明生态系统具有恢复力稳定性，B错误。]
3．森林遭到持续干旱，树木往往扩展根系的分布空间，保证获得足够水分，维持生态系统的正常功能。这反映了森林生态系统(　　)
A．恢复力稳定性较强 B．抵抗力稳定性较强
C．恢复力稳定性较弱 D．抵抗力稳定性较弱
B　[森林生态系统具有受到外界干扰后，保持原状的能力，这是生态系统的抵抗力稳定性。]
4．设计制作生态缸应该遵循一定的原理和要求，下面列举的原理或要求中，合理的是(　　)
A．应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方，以保证获得足够的能量
B．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸
C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些
D．生态缸的各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动
D　[生态缸的采光用较强的散射光，既可为水生植物的光合作用提供光能，又可防止生态缸中水温过高，导致水生植物死亡，A项错误；生态缸必须是封闭的，目的是防止外界生物或非生物因素的干扰，B项错误；投放的不同营养级的生物比例要合适，C项错误；生态缸相当于微型的生态系统，其中的各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动及信息传递，D项正确。]
5．连续三年，我国西南地区发生了特大旱灾。灾害还留下森林火灾及泥石流等次生灾害隐患。
(1)森林中大量苗木被旱死，意味着食物链中被破坏的成分是________。
(2)这次受灾的地区是我国林业森林资源最丰富的地区，在受灾之前这里的森林生态系统处于____________________状态，请从生态系统的稳定性的角度简要分析保持这种状态的原因：__________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)请给本次受灾的南方省份提出两条恢复森林生态系统稳定性的建议：
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　(1)苗木能进行光合作用，制造有机物，在食物链中是生产者。(2)正常的森林生态系统具有自我调节能力，受到的外界干扰若不超过一定限度，生态系统会很快恢复，保持相对稳定状态；但若超过一定限度，则恢复起来会很困难，甚至不能恢复。(3)生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其稳定性越强。对于受灾后的森林来说，要增加生态系统的组分需先增加生产者(苗木)的数量。
[答案]　(1)生产者 　 (2)相对稳定　 因为生态系统具有自我调节能力，在一定的限度内，生态系统即使受到外界干扰也会通过自我调节而保持相对稳定状态　(3)①积极植树造林；②禁止乱砍滥伐；③从思想上引导人们要爱护树木　能量传递效率的相关“最值计算”
[核心精要]
在解决有关能量流动的计算时，首先要确定相关的食物链，然后注意题目中的“最多”“最少”“至多”“至少”等词语，从而确定是使用10%或20%来解决相关问题。
1．设食物链为A→B→C→D，分情况讨论
实现 问题思路求解 计算过程
D营养级净增重(M) 至少需要A营养级的量(X) X×20%×20%×20%＝M
最多需要A营养级的量(X) X×10%×10%×10%＝M
A营养级的需要量(N) D营养级最多增重的量(X) N×20%×20%×20%＝X
D营养级至少增重的量(X) N×10%×10%×10%＝X
提醒 “最多”“至少”与“10%”“20%”的对应关系
2．在食物网中分析时，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，具体规律总结如下
(1)
(2)
[对点训练]
1．某池塘生态系统的一条食物链：浮游植物→浮游动物→鱼→水鸟。假如水鸟只依靠鱼来增加体重，那么水鸟每增加1 kg体重，至少需要该生态系统内浮游植物的量为(　　)
A．50 kg　 　　　 B．125 kg
C．625 kg D．1 000 kg
B　[据题意可知，能量由浮游植物到水鸟经过了三次传递，按最高的能量传递效率可使该过程消耗的浮游植物最少，即1/(20%)3＝125 (kg)。]
2．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是(　　)
A．G/75千克 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
A　[根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加体重X千克，则根据题意可列出计算式：X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G，X＝G/75千克。]
3．有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚同化1 kJ的能量，丙最少需同化的能量为(　　)
A．550 kJ B．500 kJ
C．400 kJ D．100 kJ
A　[设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少需同化500＋50＝550(kJ)的能量。]
4．如图所示为某生态系统中的食物网示意图，若E同化的总能量为5.8×109 kJ，B同化的总能量为1.6×108 kJ，则理论上A同化的能量最多为(　　)
A．4.2×107 kJ B．2.0×108 kJ
C．1.0×108 kJ D．2.3×108 kJ
B　[E为第一营养级，B、C、D均为第二营养级，三者获得的来自E的总能量最多为5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再减去B同化的总能量1.6×108 kJ，C、D同化的能量为1.0×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多为1.0×109×20%＝2.0×108(kJ)。]
5．如图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约(　　)
A．100 kg B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
C　[求生产者的最少消耗量，应以最短食物链(A→B→猫头鹰)，最高能量传递效率(20%)来计算，求得至少消耗A约25 kg。]
6．如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B　[已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率进行计算，即20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)。]
　能量传递效率的有关“定值”计算
[核心精要]
1．同一条食物链不同环节间能量传递效率不同时，相关问题解决思路：
设在食物链A→B→C→D中，各营养级间的传递效率分别为a%、b%、c%，若现有A营养级生物的总质量为M，能使D营养级生物增重多少？
列式计算：M·a%·b%·c%＝X
此时不再涉及“最多”“至少”的问题。
2．如果是在食物网中，同一生物同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量不等，则按照各自单独的食物链进行计算后合并。
[对点训练]
7．某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的(　　)
A．1.375倍　　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
A　[由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a；改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。根据题意可知：55 a＝40 b，即b/a＝1.375。]
8．如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物(　　)
A．1 125 g B．1 600 g
C．2 000 g D．6 500 g
C　[甲为生产者，戊所在食物链共有以下三条：①甲→乙→戊，戊增加20 g×1/2＝10 g，需要乙10 g×5＝50 g，需要甲50 g×10＝500 g；②甲→丙→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丙5 g×5＝25 g，需要甲25 g×10＝250 g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丁5 g×5＝25 g，需要丙25 g×5＝125 g，需要甲125 g×10＝1 250 g，故共需要甲500 g＋250 g＋1 250 g＝2 000 g。]
　具有人为能量输入的能量传递效率计算
[核心精要]
人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。
[对点训练]
9．如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是(　　)
A．图中A代表的生理过程是呼吸作用
B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%
C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·a)
D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
C　[每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和呼吸作用中以热能形式散失及未利用的能量四个途径。因此，图中A代表的是各种生物的呼吸作用。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝(5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5)×103＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食性动物的同化量＝(2.5＋4＋9＋0.5)×103＝16×103[kJ/m2·a]，传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%。该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入的能量，生产者固定的能量＝(3＋70＋23)×103[kJ/(m2·a)]＋流入植食性动物的能量。食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性。][实验基础·自主学习]
1．目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。
2．基本原理
3．实验流程
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[实验关键·探究学习]
1．实验设计原理分析
(1)生态系统的稳定性是其结构与功能发展协调的重要标志。
(2)生态系统的稳定程度，取决于它的物种组成、营养结构和非生物因素之间的协调关系。
(3)观察生态缸中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验设计要求
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间 便于操作，缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
选择的动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
3．结果分析
生态缸内的生物只能存活一段时间。生态缸中的营养结构极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。
[实验应用·对点练习]
1．(2021·湖北鄂州高二联考)设计制作生态缸时应该遵循一定的原理和要求，下列说法合理的是(　　)
A．应该将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方
B．生态缸中投放的生物部分只含有生产者和消费者
C．生态缸由于生物种类不多，营养级之间的能量传递具有双向性
D．为保证氧气供应充足，生态缸要连通氧气泵，从而保证缸中生物的呼吸
A　[应该将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，以获得充足的能量供应，A正确；生态缸内的生物部分除了生产者和消费者，还含有分解者，以促进物质循环，B错误；能量是单向流动的，C错误；生态缸是封闭的，不需要通入氧气，D错误。]
2．现有A、B两个密闭、透明的生态瓶，其生物组成和光照条件如下表。一段时间后，发现A瓶的生态系统较B瓶的稳定。
生态瓶编号 光照 含微生物的泥沙 浮游藻类 水草 浮游动物
A ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
B － ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有，“－”表示无。
请回答下列问题：
(1)A瓶中微生物、浮游藻类、水草和浮游动物共同组成了一个____________，浮游藻类和水草的种间关系为__________。
(2)一段时间后，B瓶中浮游藻类的种群密度________，原因是________________________________；浮游动物的种群密度________，原因是________________。
(3)生态系统中分解者的作用是_______________________________。
[解析]　(1)一定区域中全部生物的总和构成生物群落，因此A瓶中的微生物、浮游藻类、水草和浮游动物共同组成了一个生物群落；浮游藻类和水草都为生产者，会争夺光照、生态瓶中的无机盐等，因此两者为竞争关系。(2)B瓶缺乏光照，藻类不能进行光合作用，因此一段时间后浮游藻类的种群密度将降低；藻类因不能进行光合作用不但使其数量减少，也会导致瓶内O2含量减少，而浮游动物以藻类为食，因此浮游动物会因食物和氧气不足导致其种群密度降低。(3)在生态系统中，分解者能将动植物遗体残骸中的有机物最终分解成无机物，重新供生产者利用。
[答案]　(1)生物群落　竞争　(2)降低　没有光照，藻类无法进行光合作用(答案合理即可)　降低　氧气与食物不足(答案合理即可)
(3)将动植物遗体残骸中的有机物最终分解成无机物

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