资源简介

第一节　群落与非生物环境组成生态系统
课标内容要求 核心素养对接
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。 1．概述生态系统的组成成分及各种成分在生态系统中的作用。(生命观念)2．构建生态系统成分相互关系的模型。(科学思维)
一、生态系统
1．概念：是指一定空间和一定时间内，由群落和非生物环境所构成的一个生态学功能系统。
2．分类：自然生态系统和人工生态系统。
3．功能：物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的三大基本功能。
4．特点：生态系统具有自我调节能力而维持其稳态。
二、生态系统中的生物成分包括生产者、消费者和分解者
1．生产者、消费者和分解者的含义及生物类型
生物成分 含义 代谢类型 生物类型
生产者 指能利用太阳能等能量，将无机物合成有机物 自养生物 主要指各种绿色植物，也包括藻类和自养细菌
消费者 指不能将无机物直接合成有机物，只能直接或间接地依赖于生产者所合成的有机物，借以维持自身生命活动 异养生物 绝大多数动物。其中直接以植物为食的植食动物属于初级消费者，以植食动物为食的肉食动物属于次级消费者，以次级消费者为食的大型肉食动物或顶级肉食动物属于三级消费者
分解者 能将动、植物的残体、粪便和各种复杂的有机物分解为生产者能重新利用的无机物 异养生物 主要包括细菌和真菌，也包括腐食动物和某些原生动物
2．不同生态系统中生物成分之间的相互关系
生态系统 自养生物 异养生物
生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 分解者
落叶阔叶林 栎树 毛毛虫 山雀 黄鼠狼 细菌及真菌
辽阔海洋 浮游植物 浮游动物 鲭鱼 金枪鱼 海王蠕虫
深海 自养细菌 管蠕虫 蟹 细菌
3．各生物成分在生态系统中的地位
(1)生产者是生态系统中最主要的生物成分，没有生产者，分解者和消费者就会缺少有机物供应而无法生存。
(2)消费者在生态系统中通过食物关系促进了物质循环和能量流动。
(3)分解者是生态系统中不可缺少的组成成分，如果生态系统中没有分解者，动、植物遗体和粪便等快速堆积，影响物质的再循环过程，生态系统中的营养物质很快就会发生短缺并导致整个生态系统瓦解和崩溃。
三、生态系统中的非生物成分包括阳光、空气、水等
1．非生物成分的作用
(1)阳光：所有生命都需要能量，而太阳能则是地球上几乎所有生物的能量来源。在光合作用过程中，生产者将太阳能转化成储存在糖类中的化学能。阳光不仅对生物的生长发育和地理分布产生深刻的影响，而且太阳的辐射也使地表受热，产生温度的变化，进而影响生物的生存。
(2)空气：空气中的二氧化碳是生产者进行光合作用的必需原料，氧气则是所有生物需氧呼吸的必需原料。
(3)水：水是地球上所有生物生存所必需的物质，对生物的生长发育、数量和分布有着重要的影响。
2．非生物成分作用与生物成分之间的关系
非生物环境直接或间接地影响生物的生存，而生物的生存也会在一定程度上对非生物成分产生影响。(如下图)
四、生物圈是地球上最大的生态系统
1．范围
生物圈是指地球上有生物存在的部分，包括所有生物及其生存环境，它是地球表面一个不连续的薄层。
2．作用
生物圈是地球上最大的生态系统，是所有生物共同的家园。人类也是消费者中的一员，人类的生存和发展离不开生物圈。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统。 (×)
提示：河流中所有生物和非生物成分共同组成河流生态系统。
2．自养型生物一定是生产者，生产者一定是自养型生物。 (√)
3．动物都是消费者。 (×)
提示：营腐生生活的动物是分解者，如蚯蚓。
4．以植食动物为食的肉食动物属于初级消费者。 (×)
提示：以植食动物为食的肉食动物属于次级消费者。
5．细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌。 (×)
提示：有的细菌是生产者，例如，硝化细菌；也有的细菌是消费者，例如结核杆菌。
6．生态系统的生物成分和非生物成分是相互依存的。 (√)
　生态系统的概念与成分
1．生态系统概念的理解
(1)从结构上看：生态系统＝生物群落＋非生物环境。
(2)从功能上看：生态系统各成分之间通过相互作用形成一个不可分割的统一整体。
(3)从空间范围上看：生态系统有大有小，小到一个池塘或一块农田，大到整个生物圈。生物圈指地球上的全部生物及其非生物环境的总和，是地球上最大的生态系统。
2．生态系统成分的归纳
3．生态系统成分判断的误区及特例
误区类型 特例
细菌都是分解者 光合细菌是自养型生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊的消费者
动物都是消费者 秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者
生产者都是绿色植物 蓝细菌、硝化细菌等自养型原核生物也是生产者，应该说生产者主要指绿色植物
植物都是生产者 菟丝子营寄生生活，属于消费者
1．生物群落和非生物环境加在一起就是生态系统吗？
提示：生态系统并不是生物群落和非生物环境简单的相加，生物与生物之间、生物与非生物环境之间存在着密切的联系，所以说生态系统是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。
2．如何从物质与能量的角度理解生产者是生态系统的基石？
提示：生产者是生态系统中唯一能通过光合作用或化能合成作用把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量(有机物及其储存的化学能)的成分。
1．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　)
A．蚯蚓是真核生物，在生态系统中属于消费者
B．硝化细菌是原核生物，在生态系统中属于生产者
C．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
D．动物都属于消费者，植物都属于生产者
B　[蚯蚓是真核生物，营腐生生活，在生态系统中属于分解者，A错误；硝化细菌是原核生物，能进行化能合成作用，是自养生物，在生态系统中属于生产者，B正确；太阳光属于生态系统组成成分中的非生物的物质和能量部分，C错误；营腐生生活的动物是分解者，营寄生生活的植物是消费者，D错误。]
2．下列关于生态系统的成分的叙述，正确的是(　　)
A．绝大多数动物都是消费者，在生态系统中的作用并不重要
B．细菌都属于自养生物，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类
C．生产者属于自养生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D．分解者在分解动植物遗体时，将有机物中的能量释放出来，供生产者再利用
C　[绝大多数动物是消费者，有的动物如蜣螂属于分解者，消费者在生态系统中发挥一定作用，如对植物的传粉和种子的传播具有重要作用，A错误；绝大多数细菌是营腐生或寄生生活的异养生物，其异化作用类型有需氧型、厌氧型和兼性厌氧型，B错误；生产者属于自养生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分，C正确；分解者在分解动植物遗体时，将有机物中的能量以“热能”的形式释放出来，不能供生产者再利用，D错误。]
　根据生物代谢类型或生活方式判断生态系统的成分
(1)生产者：均为自养型生物。
(2)消费者：异养型生物，营寄生或捕食生活。
(3)分解者：异养型生物，营腐生生活。
　非生物成分的作用与生物成分之间的关系
1．生态系统中各成分之间的关系
2．构建生态系统的结构模型
1．右图表示某生态系统中四种成分之间的相互关系，以下相关叙述正确的是(　　)
A．甲是生产者，包括全部植物和部分细菌
B．丙能够加快生态系统的物质循环
C．如果没有乙，生态系统也会维持稳定
D．甲和丁是这个生态系统的基石
B　[并非全部的植物都属于生产者，如营寄生生活的菟丝子属于消费者，A错误；丙为消费者，消费者主要包括各种动物，在促进生物圈的物质循环中起重要作用，B正确；乙为分解者，分解者是指营腐生生活的细菌和真菌等生物，它们能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境，如果没有分解者，生态系统中的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃，C错误；甲是生产者，生态系统中的消费者和分解者的物质和能量来源于生产者，所以生产者才是一个生态系统的基石，D错误。]
2．研究表明，与单施化肥相比，在等氮养分投入的情况下，用有机肥配施化肥处理土壤，可增加稻田的土壤肥力、提高水稻年产量，降低稻田温室气体的排放强度。相关叙述错误的是(　　)
A．稻田土壤中的有机肥不是生态系统的成分
B．有机肥为稻田生态系统提供了物质和能量
C．温室气体的排放与土壤微生物的分解有关
D．本研究为稻田的合理施肥提供了科学依据
A　[稻田土壤中的有机肥属于生态系统的成分，为非生物的物质和能量，A错误；有机肥能为生态系统的微生物提供能量，经过微生物的分解作用，将有机物分解成无机物供给稻田生态系统中的生产者利用，显然，有机肥为稻田生态系统提供了物质和能量，B正确；温室气体二氧化碳的排放与土壤微生物的分解直接相关，微生物能分解有机物为二氧化碳和其他的无机物，C正确；本研究表明在等氮养分投入的情况下，用有机肥配施化肥处理土壤，可增加稻田的土壤肥力，据此可为稻田合理施肥提供科学依据，D正确。]
　“三看法”判断生态系统的组成成分
如图表示某自然生态系统的结构模式图：
以某自然生态系统的结构模式图为情境信息，通过设问(1)考查生命观念；通过设问(2)考查科学思维。
(1)图中的组分1、2、3可构成一个生态系统吗？为什么？(生命观念)
提示：不能。组分1为生产者，组分2为分解者，组分3为消费者，作为一个生态系统还缺少非生物成分。
(2)连接生物群落和非生物环境的两个重要成分是什么？说出判断依据。(科学思维)
提示：生产者和分解者。生产者能将非生物环境中的无机物转化为体内的有机物。分解者能将动植物遗体、排泄物等所含的有机物，分解成简单的无机物，归还到非生物环境中。因此生态系统中连接生物群落和非生物环境的两个重要成分是生产者和分解者。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．生产者是指能利用太阳能等能量，将无机物合成有机物的自养生物。2．消费者是指不能将无机物直接合成有机物，只能直接或间接地依赖于生产者所合成的有机物，借以维持自身生命活动的异养生物。3．分解者也是异养生物，能将动、植物的残体、粪便和各种复杂的有机物分解为生产者能重新利用的无机物。4．生态系统中的非生物成分包括阳光、空气、水等。
1．一个盛有池塘水的罐子可被称为一个生态系统，其原因是(　　)
A．罐子中生活着水藻等植物
B．罐子中有水和空气等非生物因素
C．罐子中的多种微生物以水藻为食
D．罐子中生活着多种生物，且依赖于非生物成分
D　[盛有池塘水的罐子包含池塘水中的各类生物组成的生物群落和无机环境相互作用而形成的统一整体。其中罐子中生活着多种生物，且依赖于非生物成分，它们组成一个有机的统一的整体，构成生态系统。D正确。]
2．下列有关生态系统成分的叙述，正确的是(　　)
A．自养生物都属于生产者，都可以进行光合作用，把无机物转变成有机物
B．动物都是消费者，其中食草动物为初级消费者
C．分解者都是腐生生物，是生态系统不可缺少的成分
D．非生物成分是指阳光、水、空气、细菌等
C　[自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌，其进行的是化能合成作用，A错误；动物不一定都是消费者，如蚯蚓属于分解者，B错误；分解者都是腐生生物，是生态系统不可缺少的成分，它们能将有机物分解成无机物，让有机物返回无机环境，C正确；非生物成分主要包括阳光、热能、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量，D错误。]
3．下列与生态系统组成成分相关的叙述，正确的是(　　)
A．生态系统中的能量均来源于生态系统中绿色植物固定的太阳能
B．细菌等微生物在生态系统中只可作为生产者或分解者
C．动物因食性的不同可充当消费者或分解者，能够加快生态系统的物质循环
D．在生态系统中，能够利用氧气和有机物的生物都属于消费者
C　[生态系统中也会含有一些进行化能合成作用的自养生物，他们可以把自然界中的化学能转化为有机物中稳定的化学能，A错误；寄生细菌可以作为消费者，B错误；消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物(CO2、水、氨等)，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环，C正确；秃鹫可以利用氧气和有机物，但是属于分解者，D错误。]
4．下列关于生态系统的说法，错误的是(　　)
A．生态系统是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
B．生态系统可大可小，没有一定的空间范围
C．生物圈是地球上最大的生态系统
D．生态系统种类众多，农田和城市生态系统均属于人工生态系统
B　[生态系统是指在一定区域内，由生物群落及其无机环境相互作用而形成的统一整体，A正确；生态系统可大可小，都有一定的空间范围，B错误；地球上最大的生态系统是生物圈，C正确；生态系统种类众多，可以分为自然生态系统和人工生态系统两大类，农田和城市生态系统均属于人工生态系统，D正确。]
5．黄顶菊是繁殖能力极强的生态入侵植物，可造成本地植物减产，严重威胁我国生态环境和经济发展。
(1)黄顶菊入侵地的植物、动物及微生物共同构成__________，黄顶菊属于该生态系统成分中的________。
(2)研究人员在同一实验基地的相同土壤条件下进行种植实验，实验处理及结果见下表。
组别 处理 土壤全磷g/kg 土壤磷酸酶活性mg/(g·h)(该酶可参与有机磷降解)
A 空白组 0.85 0.23
B 本地植物 0.75 0.32
C 轻度入侵 0.73 0.39
D 重度入侵 0.64 0.54
①上述实验中A组的处理是________。研究者用上述种植实验代替野外实地检测，目的是排除________等无关变量对研究结果的干扰。
②据表可知黄顶菊入侵后，土壤发生的变化是______________。该变化可使黄顶菊在与本地植物的________中占据明显优势。
(3)土壤磷酸酶主要来自微生物。研究人员推测：黄顶菊入侵后可能使得土壤中微生物的群落结构发生改变，他们利用上述实验中A、D两组的土壤盆栽本地植物旱稻，实验处理及结果见图。从图中找出支持此推测的证据____________________________________。
[解析]　(1)生产者、消费者和分解者等生命成分共同组成群落，加上非生物部分就是生态系统。黄顶菊是植物，故属于生产者。
(2)①空白对照组不种植任何植物。②野外实地因地理条件和周围环境影响，土壤内物质含量必然有差异。用上述种植实验代替野外实地检测，目的是排除外界环境等无关变量对研究结果的干扰。
②据表可知黄顶菊入侵后，土壤发生的变化是含磷量降低，土壤磷酸酶活性增大。该变化可使黄顶菊在与本地植物的竞争中占据明显优势。
(3)D组植物灭菌后植株高度明显高于未灭菌的，A组则相反，说明入侵后土壤菌落不适合植物生长，D组与A组对比可见，未灭菌时D组植物高度低于A组，说明入侵后土壤菌落结构发生改变。
[答案]　(1)群落　生产者　(2)①不种植任何植物　外界环境　②含磷量降低，土壤磷酸酶活性增大　竞争　(3)黄顶菊入侵后，未灭菌状态下旱稻株高明显低于未入侵时，说明黄顶菊改变了微生物群落结构第二节　食物链和食物网形成生态系统的营养结构
课标内容要求 核心素养对接
1．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。2．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。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．概述生态系统的组成成分和营养结构。(生命观念)2．能够根据生态系统的营养结构分析生物的变动及有害物质的富集。(科学思维)
一、生态系统各生物之间单向的营养关系形成食物链和食物网
1．食物链
(1)概念：在生态系统各生物之间，通过一系列的取食和被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，我们把这种单向的营养关系称为食物链。
(2)类型
①捕食食物链：以生产者为起点的食物链。
②腐食食物链：以死亡生物或现成有机物为起点的食物链。
(3)主要存在类型
在大多数陆地生态系统和浅水生态系统中，常以腐食食物链为主。海洋生态系统则以捕食食物链为主。
2．食物网
(1)概念：由许多食物链彼此交错形成的复杂的单向的营养关系称为食物网。
(2)成因：在生态系统中一种绿色植物可能是多种植食动物的食物。而一种植食动物既可能食多种植物，也可能被多种肉食动物所食。自然界的每种生物都处于食物链的某个环节，伴随不同的食物链而与其他生物发生联系。
(3)意义：错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的一个重要条件。如果一条食物链中某种生物减少或消失，则它在食物链上的位置可能由其他生物来取代。
(4)特点：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。
3．营养级
(1)概念：处于食物链某一环节上的全部生物的总和称为营养级。
(2)级别：某一生态系统中所有的生产者为第一个营养级，所有的初级消费者为第二个营养级，所有的次级消费者为第三个营养级，以此类推。
(3)特点：通常情况下，营养级的位置越高，处于这个营养级的生物种类、个体数量和能量就越少。
二、某些有害物质会通过食物链不断地富集
1．概念：生物富集又称生物浓缩，是指生物体由于对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。
2．生物体吸收情况
(1)靠体表直接吸收，如藻类植物、原生动物和多种微生物等。
(2)靠根系吸收，如高等植物。
(3)从食物中进行吸收，如大多数动物。
3．特点：随着食物链的延长和营养级的增加，这些物质逐级积累和浓缩，使处于高位营养级的生物体内浓度高于处于低位营养级的生物。
三、生态系统各营养级间的生物量或个体数量关系呈金字塔形
1．生态金字塔的概念
把生态系统中各个营养级有机体的生物量、个体数量或能量，按营养级的顺序由低至高排列起来，所绘制的图形称为生态金字塔。
2．生态金字塔的类型
(1)生物量金字塔
①生物量的概念：生物量是指生物在某一特定时刻，单位面积或单位体积内实际存在的有机物质(包括生物体内所存的食物)的鲜重或干重总量，常以干重表示。
②生物量金字塔的特点：一般来说，在陆地和浅水生态系统中，生物量金字塔呈现下宽上窄的正金字塔形；在湖泊和开阔海洋的生态系统中，生物量金字塔会呈现下窄上宽的倒金字塔形。这是因为这两种生态系统中的生产者主要是单细胞藻类，这些藻类个体小、繁殖快，含纤维素少，世代周期短，只能积累较少的有机物，可以被浮游动物整个吞食和消化，从而迅速转化为下一营养级的生物量。
(2)数量金字塔
各营养级的生物个体数量也往往呈现正金字塔形。但是，在生产者数量少而个体非常巨大的情况下也会呈现倒金字塔形。
(3)能量金字塔
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．食物链和食物网被称为生态系统的营养结构。 (√)
2．食物链和食物网是物质和能量循环的主要途径。 (×)
提示：食物链和食物网是能量流动和物质循环的主要途径。
3．生态系统中的食物链的类型只有两种。 (×)
提示：食物链类型较多，主要有腐生链和捕食链。
4．热带雨林是地球上最稳定的生态系统。 (√)
5．一个生态系统中的营养级一般不超过5个。 (√)
6．数量金字塔可能倒置，但生物量金字塔不会倒置。 (×)
提示：数量金字塔可能倒置，生物量金字塔也可能会倒置。
　食物链、食物网及营养级
1．食物链的分析
食物链 草→兔→狐→狼
生态系统的成分 生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者
营养级别 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
所属类型 主要是绿色植物 植食性动物 小型肉食性动物 大型肉食性动物
2．食物网的分析
(1)营养级级别：同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。如鹰在该食物网中分别占有第三、四、五3个营养级。
(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，如蛇与鹰，两者之间既存在捕食关系，又存在竞争关系。
(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．食物网中生物数量变化的分析与判断
(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，被捕食者数量增多，但随着数量增多，种内斗争加剧，种群密度下降，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维持数量基本不变。
1．有同学认为，生态系统的结构指的就是食物链和食物网，试分析该同学的观点并解释原因。
提示：不对。生态系统的结构包括两个方面，一是组成成分：包括非生物的成分、生产者、消费者和分解者；二是营养结构：包括食物链和食物网。
2．有人认为，在一条食物链中，生产者的数量一定大于消费者的数量。试分析该观点并举例说明。
提示：不一定。生产者的数量大于消费者的数量：如食物链“草→昆虫→鸟”；生产者的数量小于消费者的数量：如食物链“树→虫→食虫鸟→猫头鹰”。
1．我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。分析判断下列叙述错误的是(　　)
A．林中绿色植物是食物链的起点
B．蝉、螳螂、黄雀和鹰都是消费者
C．该食物链中螳螂属于第三营养级
D．鹰迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
D　[林中绿色植物为生产者，是食物链的起点，A正确；在该树林中，绿色植物为生产者，蝉、螳螂、黄雀和鹰都是消费者，B正确；根据“螳螂捕蝉，黄雀在后”可写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀，由此可以看出该食物链中螳螂属于第三营养级，C正确；鹰可以捕食黄雀，因此鹰迁入会导致黄雀数量减少，使螳螂的数量增加，蝉的数量减少，D错误。]
2．某生态系统中生活着大量动植物等生物，其中由7种生物组成的某食物网如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该食物网中最短的食物链含有4个营养级
B．B、E全部生物个体组成该生态系统的第二营养级
C．食物链是因捕食关系而形成的，图中生物间只存在捕食关系
D．A为生产者，若A的数量减少，则其他生物的数量一定减少
A　[该食物网中最短的食物链为D→E→F→G、D→B→F→G，含有4个营养级，A正确；B、E全部生物个体组成该食物网的第二营养级，B错误；食物链是因捕食关系而形成的，图中生物间不是只存在捕食关系，如C和G之间既有捕食，也有竞争，C错误；A为生产者，若A的数量减少，B可以通过捕食更多的D而维持数量相对稳定，D错误。]
　“三步法”分析食物网
　
　有害物质通过食物链地富集
1．生物富集的概念
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，称作生物富集。
2．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。
3．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。
4．富集的过程
(1)途径：食物链。
(2)实例——铅的富集过程
1．DDT作为杀虫剂使用，为什么会在顶级捕食者体内的脂肪中大量积累？
提示：DDT是一种有机氯农药，化学结构稳定，在环境中不易降解，通过生物富集现象在顶级捕食者体内的脂肪中大量积累。
2．施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极地区，动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT，这种现象说明了什么？
提示：生物富集具有全球性。
1．下列关于食物链和食物网的叙述，错误的是(　　)
A．食物网中的不同植食动物属于同一营养级
B．食物链和食物网为物质循环和能量流动提供了渠道
C．在一条捕食食物链中由生产者、消费者和分解者组成
D．难降解的有害物质会沿着食物链进行转移和富集
C　[食物网中的植食动物都属于第二营养级，A正确；生态系统的营养结构是食物链和食物网，是物质循环和能量流动的渠道，B正确；由捕食构成的食物链中只有生产者和各级消费者，不包含分解者，C错误；难降解的有害物质会沿着食物链转移和富集，D正确。]
2．科研人员为了了解某电镀厂排放的污水对附近池塘的污染程度，他们对池塘内几种生物体内残留的重金属铅的浓度进行了测量，数据如下表所示。则该池塘的这几种生物最可能构成的食物链(网)是(　　)
生物体 A B C D E
重金属铅浓度/×10－6 0.05 7 0.56 58 0.50
A．A→E→C→B→D
B．D→B→C→E→A
D　[有毒物质沿食物链逐级积累，所处营养级越低的生物有毒物质积累越少，所处营养级越高的生物有毒物质积累越多。从表格中可以看出，各种生物体内残留的重金属铅浓度从少到多依次是A(0.05)、E(0.50)、C(0.56)、B(7)、D(58)，其中E和C的重金属铅浓度差不多，所处营养级可能相同，因此这几种生物最可能构成的食物链是，A、B、C错误；D正确。]
　生态金字塔
1．比较三种类型的生态金字塔
项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每一层含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物的有机物总量 每一营养级生物个体的数目
代表意义 能量沿食物链(网)流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物有机物的总质量沿食物链升高而逐级递减 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
特点 自然生态系统中为正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
2．生物量金字塔与数量金字塔的分析
(1)生物量金字塔：浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量。
(2)数量金字塔：许多昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化。
1．生态学中常以金字塔形象地说明营养级与能量、生物体个体数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。生态金字塔有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三种类型。结合如图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．该金字塔可表示树林中树(①)、害虫(②)和食虫鸟(③)之间的个体数量关系
B．如果表示能量金字塔，则能量的流动方向只能依次是③→②→①
C．该金字塔可表示浮游植物(①)和浮游动物(②)的能量之间的关系
D．在城市生态系统中该金字塔中的①表示生产者
C　[营养级越高，含有的能量越少，但数量可以出现倒金字塔形，树上可以有很多虫子，显然不可用图示的金字塔表示，A错误；如果表示能量金字塔，位于塔基的是生产者，依次为第二营养级、第三营养级，则能量的流动方向只能是①→②→③，B错误；能量金字塔中，营养级越低，含有的能量越多，浮游植物处于第一营养级，含有的能量最多，浮游动物处于第二营养级，能量比第一营养级少，C正确；城市生态系统是特殊的人工生态系统，生产者数量少，流经城市生态系统的总能量大于该生态系统中所有生产者固定的太阳能总量，D错误。]
2．甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法，错误的是(　　)
甲　　　　 　　乙 丙　　　　　丁
A．生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现图丙所示形态
B．由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C．可用图乙表示某些生物数量金字塔
D．生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中
C　[生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，大多数情况下呈现图丙所示的正金字塔形，A正确；能量沿食物链(网)流动时逐级递减，因此能量金字塔通常呈现正金字塔形，B正确；某些食物链，如树→虫→鸟，其数量金字塔可能如图甲，C错误；生态金字塔表示不同营养级上能量、生物量或数量的关系，不包含分解者，D正确。]
环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内，能够形成多种比较稳定的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，不易被排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含某种重金属的浓度，结果如图。
以生物富集的实验结果为真实情境信息，通过设问(1)考查科学思维；通过设问(2)考查生命观念。
(1)怎样推测该生态系统的食物链？(科学思维)
提示：在食物链中，营养级越高的生物，体内积累的有毒物质就越多，根据该点可推测该生态系统的食物链是丁→乙→甲→丙。
(2)经测定，该生态系统生物体内重金属浓度超过环境浓度，且营养级越高，生物体内重金属浓度的相对值越高，原因是什么？(生命观念)
提示：生物富集现象，重金属等有害物质可通过食物链富集。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．食物链是指在生态系统各生物之间，通过一系列的取食和被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，我们把这种单向的营养关系称为食物链。2．食物网是指由许多食物链彼此交错形成的复杂的单向的营养关系。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。3．营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物的总和。通常情况下，营养级的位置越高，处于这个营养级的生物种类、个体数量和能量就越少。4．生物富集是指生物体由于对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。5．生态系统各营养级间的生物量或个体数量关系呈金字塔形。
1．下列选项对食物链的表达中，正确的是(　　)
A．草→昆虫→食虫鸟 B．食虫鸟→昆虫→草
C．草→食虫鸟→昆虫 D．虫→食虫鸟
A　[A项食物链正确的表示了生产者草与初级消费者食草昆虫、次级消费者食虫鸟三者的关系，A正确；食虫鸟属于消费者，而食物链的起点必须是生产者，B错误；食虫鸟捕食昆虫，C项两者关系反了，C错误；D项缺少生产者，D错误。]
2．如图为某生态系统的食物网，其中箭头未标出，已知图中各食物链的起点和终点是一致的。下列叙述正确的是(　　)
A．该食物网共有3条或4条食物链
B．若e为三级消费者，则c是生产者
C．若a属于第二营养级，则b一定是生产者
D．若e固定的能量最多，则e一定是生产者
D　[根据题干中“图中各食物链的起点和终点是一致的”可推出，该食物网的起点一定不是d，a、b、c、e都可以作为生产者，无论是其中哪一个作为生产者，该食物网都共有3条食物链，A错误；若e为三级消费者，则b或c是生产者，即食物链为b→a→d→e或c→a→d→e，B错误；当b或c为生产者时，a都属于第二营养级，C错误；根据能量流动的逐级递减性，可知固定能量最多的一定是生产者，如e固定的能量最多，则e是生产者，D正确。]
3．下图中Y、X、Z分别为某生态系统中第一、第二和第三营养级，每个营养级不同物种的个体数量如图甲所示(图中每一柱条代表一个物种)。一段时间后个体数量发生变化，结果如图乙所示。下列叙述错误的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．同一营养级的生物之间存在竞争关系
B．对比两图，X营养级的生物被捕食的压力明显增加
C．一种生物在生态系统中的位置不可由其他生物代替
D．营养级的生物种类可以体现生态系统的营养结构复杂程度
C　[同一营养级的生物之间在空间、资源方面具有竞争关系，A正确；对比图甲、图乙可以看出，一段时间后，X营养级的生物数量减少，被捕食的压力明显增加，B正确；一种生物大量减少，其在生态系统中的位置可由同一营养级的其他生物代替，C错误；营养级的生物种类可以体现生态系统的营养结构复杂程度，一般来讲，生物种类越多，营养结构越复杂，D正确。]
4．棉铃虫是棉花蕾铃期主要的钻蛀性害虫，主要蛀食蕾、花、铃，也取食嫩叶。以下分析错误的是(　　)
A．棉铃虫属于群落中的第二营养级
B．棉铃虫属于群落中的消费者
C．棉铃虫对棉田的物质循环有促进作用
D．棉铃虫在棉田的能量金字塔中位于最底部
D　[棉铃虫以棉花嫩叶、花、铃为食，说明其为初级消费者，属于第二营养级，A、B正确；棉铃虫是消费者，消费者的作用是加速生态系统的物质循环，C正确；棉铃虫是消费者，在能量金字塔中位于最底部的是生产者，而不是消费者，D错误。]
5．图甲是某草原生态系统中几种生物之间的食物关系示意图，据图回答下列问题：
甲
乙
(1)图甲中共有________条食物链，蚱蜢属于________消费者。
(2)同时具有两个营养级的动物是________，占第__________营养级。
(3)蛇和鹰的关系是________________。
(4)给牧草施加含32P标记的复合肥后，检测32P在蚱蜢和青蛙体内的放射性强度，结果见图乙，图中B为__________。若增加对鹰和蛇体内的放射性强度的检测，则达到最高峰时的强度应________(填“高于”或“低于”)前两者。
(5)若蛇数量大量减少，则鹰的数量会________，青蛙的数量________。
[解析]　(1)图甲中共有4条食物链，蚱蜢处于第二营养级，属于初级消费者。
(2)鹰同时占第四、五两个营养级，其他生物都只有一个营养级。
(3)鹰能捕食蛇，且蛇和鹰都能捕食青蛙，因此蛇和鹰的关系有捕食和种间竞争两种。
(4)因蚱蜢所处的营养级低于青蛙，故青蛙体内的放射性出现的时间应落后且高于蚱蜢，因此图中B为青蛙。鹰和蛇所处的营养级高于蚱蜢和青蛙，因此放射性强度达到峰值时的强度应高于蚱蜢和青蛙。
(5)蛇数量大量减少，但蚱蜢和蟋蟀的数量不变，故青蛙数目基本不变，但蛇减少后，鹰能捕食青蛙，食物链缩短，则青蛙流向鹰的能量增加，因此鹰的数量增加。
[答案]　(1)4　初级　(2)鹰　四、五　(3)捕食和种间竞争　(4)青蛙　高于　(5)增加　基本不变第三节　生态系统中的能量单向递减流动
课标内容要求 核心素养对接
1．分析生态系统中能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。2．举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 1．分析生态系统能量流动的过程和特点。(生命观念)2．建构能量流动模型、并讨论其在生产实践中的指导意义。(科学思维、社会责任)
一、初级生产量是生态系统的基石
1．初级生产量
(1)概念：初级生产量是指绿色植物通过光合作用所固定的能量或所合成的有机物质，单位为J/(m2·a)或g/(m2·a)。
(2)作用：所有的消费者和分解者都直接或间接地利用初级生产量为生，因此初级生产量是生态系统的基石。
(3)净初级生产量(NP)与总初级生产量(GP)
①净初级生产量(NP)：在初级生产量中，有一部分被植物的呼吸(R)所消耗，剩下的才用于植物的生长和繁殖，这就是净初级生产量(NP)。
②总初级生产量(GP)：把包括呼吸消耗在内的全部初级生产量称为总初级生产量(GP)。
(4)净初级生产量(NP)与总初级生产量(GP)的关系
①总初级生产量＝净初级生产量＋呼吸消耗量。
②由于净初级生产量用于植物的生长和繁殖，当总初级生产量大于植物的呼吸消耗时，生物量(干重)增加；当总初级生产量小于或等于植物的呼吸消耗时，生物量减少或不变。
(5)特点
①不同生态系统的净初级生产量存在很大差异。
②陆地生态系统的初级生产量具有垂直变化特征。
③初级生产量还随群落的演替而逐渐增加，当群落演替到顶极时，虽然总初级生产量接近最大，但此时的呼吸消耗量也达到了最大值并几乎与总初级生产量相等，因此净生产量反而最小。
2．次级生产量
(1)概念：靠取食植物、其他动物和一切现成有机物而生产出来的。这类生产在生态系统中属于第二次的有机物生产，其生产的有机物或固定的能量就称为次级生产量。凡是异养生物都属于次级生产者。次级生产量的计量单位与初级生产量(干重)相同。
(2)次级生产量的生产过程(图示)
(3)总次级生产量与净次级生产量
①总次级生产量：被消费者所同化的总能量称为总次级生产量。
②净次级生产量：总次级生产量中的一部分用于动物的呼吸，最终将以热能的形式散失掉；剩下的一部分即为净次级生产量，用于动物的生长和繁殖。
二、生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程
1．能量流动的概念：在生态系统中，能量不断地沿着太阳→植物→植食动物→肉食动物→顶级肉食动物的方向流动，这就是生态系统的能量流动。
2．能量流动的内容：能量流动包括太阳能进入生态系统的输入过程、食物链和食物网的能量传递过程和能量通过生物体的呼吸以热能的形式散失的过程。
3．能量流动的研究层次
(1)食物链层次：在食物链层次上进行能量流动分析，是把每一个物种都作为能量从生产者到顶级肉食者移动过程中的一个环节，当能量沿着一条食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能量值。
(2)生态系统层次：在生态系统层次上分析能量流动，是把每个物种都归属于一个特定的营养级中(依据该物种主要食性)，然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值。
三、能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减
1．能量沿食物链流动分析
由低营养级向高营养级传递，其中大部分能量会损失掉，只有小部分被各个营养级所利用。通过生物体的呼吸而散失的热能不能重新转化为化学能和太阳能，高一级营养级获得的能量也不能回流到原来的营养级。
2．能量沿食物链流动的特点：能量流动是单向的和逐级递减的，生态系统必须不断地从外界获得能量才能维持其正常功能。
3．能量的传递效率
(1)概念：能量的传递效率是指营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比，一般可通过林德曼效率计算而获得。
(2)计算公式：林德曼效率＝[第(n＋1)个营养级的同化量/第n个营养级的同化量]×100%。
(3)实例——赛达伯格湖的能量流动
①定量分析图示
②相关分析：生产者的总初级生产量(同化量)是464.6 J/(m2·a)，总初级生产量中有20.7%被生产者的呼吸所消耗，净初级生产量为368.3 J/(m2·a)。净初级生产量中被植食动物和分解者利用的只占20.4%。植食动物的总次级生产量(同化量)为62.8 J/(m2·a)，能量的传递效率为13.5%，呼吸消耗约占总次级生产量的29.9%，净次级生产量为44 J/(m2·a)，占总次级生产量的70.1%。肉食动物的总次级生产量为12.6 J/(m2·a)，能量的传递效率为20.1%，呼吸消耗约占总次级生产量的59.5%，净次级生产量为5.1 J/(m2·a)，占总次级生产量的40.5%。
四、生态系统中的能量流动呈金字塔形
1．形状：能量在流动过程中，随着营养级的增加而呈现逐渐减少的趋势，因此能量的流动呈现下宽上窄的金字塔形。
2．特点：能量金字塔绝不会像生物量金字塔和数量金字塔那样在某些生态系统中出现倒金字塔形。
3．特点分析：生产者所固定的能量一定大于以取食生产者为生的植食动物所同化的能量，同样肉食动物所同化的能量也绝对不会大于它们所捕食的植食动物。即使是在生产者的生物量小于消费者生物量的特定情况下(即生物量呈倒金字塔形)，生产者所固定的能量也必定多于消费者所生产的能量。
五、人类将生态系统中的能量流动规律应用于农业生产
1．研究能量流动的意义
研究能量流动规律有利于帮助人类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有益的方向。
2．农业生产上的应用
在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，可使能量得到充分利用。
3．实例：人类在掌握了畜禽能量产投比的规律后，可以及时调整畜禽结构，减少耗粮型猪和鸡的养殖，扩大草食性牛和羊的养殖，发展肉用型、奶用型畜禽的养殖，同时加大牧草的种植。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．所有生物都离不开能量的传递和转化。 (√)
2．消费者和分解者可以不需要初级生产量。 (×)
提示：消费者和分解者都直接或间接地需要初级生产量。
3．海洋生态系统比陆地生态系统净初级生产量大。 (×)
提示：海洋生态系统仅为陆地生态系统净初级生产量的一半。
4．动物摄入食物的能量就是总次级生产量。 (×)
提示：被消费者所同化的总能量就是总次级生产量。
5．可以在食物链和生态系统两个层次上研究能量流动。 (√)
6．不是任何生态系统的能量流动都是递减的。 (×)
提示：任何生态系统的能量流动都是递减的。
　生态系统中初级生产量与次级生产量
比较初级生产量、次级生产量和生物量
初级生产量 生物量 次级生产量
定义 指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量 指生物在某一调查时刻前的有机物质或能量的积累量 指在生态系统中第二次的有机物质生产量
能量来源 太阳光能 太阳光能或有机物质 植物生产的有机物质
能量去向 绿色植物和动物 绿色植物和动物 次级生产者
描述单位 g/(m2·a)或J/(m2·a) g/m2或J/m2 g/(m2·a)或J/(m2·a)
能量大小 最大 较大 较小
三者的联系 ①总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)＋植物呼吸量(R)②当净生产量表示在某一时刻前的有机物积累量时即为生物量③次级生产量的能量来源于初级生产量④初级生产量、生物量和次级生产量的能量均直接或间接来源于太阳光能
1．什么叫初级生产量？
提示：初级生产量是指绿色植物通过光合作用固定的总能量。
2．为什么陆地生态系统的总初级生产量大于海洋生态系统，但海洋生态系统次级生产量却大于陆地生态系统？
提示：海洋生态系统中，植食动物利用藻类的效率要远高于陆地动物利用植物的效率，因此虽然海洋生态系统只有陆地生态系统初级生产量的1/2，但海洋生态系统的次级生产量却是陆地生态系统次级生产量的三倍多。
1．下列有关初级生产量的叙述，与事实相符的是(　　)
A．初级生产量是指初级消费者所固定的能量或所合成的有机物
B．总初级生产量减去呼吸和繁殖的消耗量即为净初级生产量
C．生物的总初级生产量越大，则其净初级生产量和生物量也越大
D．海洋面积是陆地的两倍，但其净初级生产量却比陆地低得多
D　[初级生产量是指生产者所固定的能量或所合成的有机物，A错误；总初级生产量减去呼吸消耗量即为净初级生产量，净初级生产量用于自身的生长、发育、繁殖，B错误；净初级生产量＝总初级生产量－呼吸量，生物量是某一调查时刻前净生产量的积累量，生物的总初级生产量越大，则其净初级生产量和生物量不一定越大，C错误；地球上各地的温度和雨量有很大的不同，海洋面积是陆地的两倍，但其净初级生产量却比陆地低得多，D正确。]
2．某林下养殖场番鸭的体重变化如下表所示。据表分析正确的是(　　)
番鸭重要生长点的平均体重和日增重(g)
日龄 平均体重 平均日增重
全群 公鸭 母鸭 全群 公鸭 母鸭
0 44.6 45.1 44.1 — — —
21 374 384 363.6 29.4 30.6 28.1
42 1 354.5 1 462.1 1 243.1 52.4 60.8 43.9
70 2 464.7 2 915.3 1 998.2 21.9 30.3 13.3
77 2 568.2 3 064.2 2 054.8 14.8 21.3 8
A．番鸭每日体重的测量值即为番鸭生物量
B．该养殖场的初级生产量肯定大于次级生产量
C．番鸭平均日增重可反映日次级生产量的变化
D．番鸭有机物增加量与呼吸量之和即为次级生产量
C　[番鸭每日体重的测量值为当日番鸭生物量，A错误；由于养殖场提供了饲料，故该养殖场的初级生产量不一定大于次级生产量，B错误；番鸭平均日增重可反映日次级生产量的变化，C正确；番鸭有机物增加量与呼吸量之和即为总次级生产量，D错误。]
　能量流动的过程
1．某一个营养级的能量在一定时间内的去路
(1)自身呼吸作用消耗。
(2)流入下一营养级。
(3)被分解者分解利用。
(4)“未利用”(指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用)。
2．能量流动的1个流程图和3个关系式
(1)摄入量＝同化量＋粪便中的能量。
(2)同化量＝用于生长、发育和繁殖的能量＋呼吸作用消耗的能量。
(3)用于生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一个营养级同化量＝同化量－呼吸作用消耗的能量。
1．对于不同的生态系统，流入的总能量是否都为生产者固定的太阳能总量？请举例说明。
提示：不是。有些自然生态系统中存在进行化能合成作用的生产者；在人工生态系统中，比如人工鱼塘有时候需要投放饵料。
2．从能量流动的角度分析肉食性鱼类与植食性鱼类的总生物量相比，谁更多？为什么？
提示：植食性鱼类的总生物量较多，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，肉食性动物的能量来源减少，总的生物量也较少。
1．下图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．植物的呼吸消耗量包含在⑤中
B．植食动物粪便中的能量包含在⑦中
C．②⑤⑥之和为植物有机物积累量
D．用于植食动物生长、发育和繁殖的能量为④
A　[植物光合作用积累的有机物＝植物的实际光合作用－植物的呼吸作用，而⑤是植物光合作用积累的有机物量中不可利用的部分，所以植物的呼吸消耗量不包含在⑤中，A错误；植食动物粪便中的能量未被其同化利用，包含在未被同化量⑦中，B正确；①⑤之和为植物有机物积累量，①＝②＋⑥，故②⑤⑥之和为植物有机物积累量，C正确；④是植食动物有机物积累量，可用于植食动物生长、发育和繁殖，D正确。]
2．生态学家发现了一个结构简单的苔原生态系统，如图所示为该苔原生态系统的能量流动过程。下列叙述中正确的是(　　)
注：字母表示能量值；①、②、③表示营养级。
A．流经此生态系统的总能量为a＋b＋c＋d
B．c所示能量最终去向为呼吸作用以热能形式散失和流向甲
C．②呼吸作用散失的热能一般大于①呼吸作用散失的热能
D．图中甲所代表的生物一定是杂食性动物
B　[流经此生态系统的总能量为生产者固定的太阳能，即a，A错误；c所示能量为第三营养级同化的能量，最终去向为绝大部分以热能形式散失，剩下部分则流向分解者，即甲，B正确；能量流动具有逐级递减的特点，②的能量比①的能量要少，故呼吸作用散失的就比①呼吸作用散失的少，C错误；甲属于分解者，一般为腐生细菌和真菌、腐食动物等，D错误。]
(1)能量流动的渠道是食物链和食物网。
(2)能量散失的途径是各营养级生物的呼吸作用。
(3)能量流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。
(4)最高营养级的消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。
　能量流动的特点及其研究的意义
1．能量流动的特点及原因分析
(1)单向流动的原因
①食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，不可逆转。
②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。
(2)逐级递减的原因
①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。
②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。
③各营养级的能量还有一部分未被利用。
2．能量传递效率
(1)含义：生态系统中能量传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流入到下一个营养级(最高营养级除外)。
(2)计算公式
能量传递效率＝×100%
1．有人认为某种生物只能在能量金字塔某一层当中，你认为这种观点对吗？为什么？
提示：不对。能量金字塔中每一层代表的是不同营养级生物所含有的总能量，在食物网中某种生物可能占据多个营养级。
2．自然生态系统中能量金字塔为正金字塔，人工生态系统也是这样吗？
提示：不对。在人工生态系统中，有人的参与。比如，鱼塘中会有人工投放的饵料可能会形成倒金字塔。
1．某生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”。下图表示松毛虫摄入能量的流动方向，下列叙述正确的是(　　)
A．生态系统的数量金字塔与能量金字塔均可倒置
B．松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%表示
C．松毛虫流入分解者的能量可用C＋F表示
D．若迁走全部杜鹃，松毛虫的种群数量将呈“J”形增长
B　[生物数量金字塔可能是倒置的，比如一棵树上可能会有很多昆虫，由于能量流动的特点是单向流动，逐级递减，则能量金字塔却不可能是倒置的，A错误；松毛虫同化的能量为A，松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A×100%表示，B正确；由松毛虫流入分解者的能量可用D＋F，C表示松毛虫粪便量，属于马尾松的能量，C错误；若迁走全部杜鹃，由于食物和环境条件是有限的，松毛虫的种群数量仍然是“S”形增长，D错误。]
2．选择合适的鱼苗放养在水稻田里，通过鱼除草、除虫、活水、松土、增肥等，可减少水稻的病虫害，使水稻增收。下列叙述正确的是(　　)
A．从生态系统的功能分析，稻田养鱼促进了该生态系统中物质和能量的流动
B．该稻田生态系统中的所有水稻和杂草构成不同的营养级
C．与普通稻田相比，该系统的能量传递效率较高
D．农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，是为了使能量更多地流向对人类更有益的部分
D　[鱼在生态系统中作为消费者存在，放养鱼增加了生态系统的营养结构复杂性，加快了生态系统的物质循环和能量流动，A错误；该稻田生态系统中的所有水稻和杂草均为生产者，同为第一营养级，B错误；与普通稻田相比，该系统的能量利用率提高，但并不能改变能量传递效率，C错误；农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，可调整能量流动的方向，使能量更多地流向对人类更有益的部分，D正确。]
能量传递效率与能量利用效率的辨析
(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，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。
某生态系统中有A、B、C、D四种生物，构成食物链A→B→C，D为分解者。如图是该生态系统中能量流入B发生的一系列变化示意图。据图思考讨论：
以能量传递过程图为情境信息载体，通过设问(1)考查生命观念；通过设问(2)考查科学思维。
(1)说出甲、乙、丙、丁表示的含义分别是什么？(生命观念)
提示：甲表示B的同化量；乙表示用于生长发育和繁殖的能量；丙表示呼吸作用散失；丁表示分解者呼吸作用散失。
(2)图中“粪便”中的能量是B的同化量的一部分吗？(科学思维)
提示：不是，图中“粪便”中的能量属于食物链中B摄入的食物中未消化部分即A同化的能量。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．初级生产量是生态系统的基石。2．生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程。3．能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减。4．能量的传递效率是指营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比。5．生态系统中的能量流动呈金字塔形。6．研究能量流动能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有益的方向。
1．下列关于生态系统中净初级生产量与总初级生产量的叙述错误的是(　　)
A．初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量
B．绿色植物的初级生产量形成于叶绿体中
C．初级生产量的单位通常用g/m2或J/m2表示
D．地球各地的净初级生产量随温度和雨量的不同有很大差异
C　[初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量，A正确；绿色植物的初级生产量形成于叶绿体中，B正确；初级生产量的单位通常用g/(m2·a)或J/(m2·a)(a表示年)表示，即初级生产量应体现年生产量，而不是某一时刻的生产量，C错误；地球各地的净初级生产量随温度和雨量的不同有很大差异，D正确。]
2．“草→鼠→蛇→鹰”为某草原生态系统中的一条食物链，下列叙述正确的是(　　)
A．在能量传递中，蛇粪便中的能量属于鼠同化的能量
B．该食物链中鼠是初级消费者，不属于植食性动物营养级
C．若调查草的生物量仅需收割地上部分进行测量
D．鹰脱落的毛皮不属于次级生产量
A　[蛇粪便中的能量不属于自己同化的能量，属于上一个营养级鼠同化的能量，A正确；该食物链中鼠是初级消费者，以草为食，属于植食性动物营养级，B错误；采用样方调查收割法可用调查草的生物量，测定包括地上部分茎、叶、果以及根系，可在草最大生长量时期取样干燥后称重，C错误；三级消费者鹰脱落的毛皮属于自身的同化量，属于次级生产量，D错误。]
3．下图为某生态系统能量流动示意图(单位：kJ)，甲、乙、丙代表三个营养级(每个营养级只有一种生物)。下列叙述正确的是(　　)
A．甲的个体数量一定多于乙的个体数量
B．甲所固定的能量是乙、丙的能量之和
C．乙到丙的能量传递效率为16.67%
D．甲、乙、丙都有一部分能量流向分解者
D　[在食物链中，能量流动逐级递减，但高营养级生物个体数量不一定低于低营养级生物的个体数量，比如在一棵树上有很多昆虫和食虫鸟，A错误；根据题意和图示分析可知，甲的同化量＝175＋875＋200＝1 250；乙的同化量为200，而丙的同化量为30，甲所固定的能量是大于乙、丙的能量之和，B错误；乙到丙的能量传递效率＝30÷200×100%＝15%，C错误；某一营养级(最高营养级除外)能量的去向包括：自身呼吸消耗；流向下一个营养级；被分解者分解利用；未被利用，因此甲、乙、丙都有一部分能量流向分解者，D正确。]
4．洪泽湖建设完成的万亩水稻高产示范田、千亩荷花湿地、百亩稻蟹共养区，构成了一种新型的农业发展模式。相关叙述正确的是(　　)
A．荷花湿地生物种类多，营养结构复杂，即使遭到破坏也很容易恢复原状
B．在水稻种植期间通过除草、除虫可以合理调整能量流动的方向
C．若让湿地自然演替，该地的物种丰富度可能逐渐升高，但优势物种不可能发生变化
D．稻蟹共养的生产模式能实现能量的多级利用，提高能量沿食物链的传递效率
B　[湿地生态系统的动植物种类多样，营养结构复杂，抵抗力稳定性强，但是遭到重度破坏后恢复力稳定性较弱，A错误；水稻田中的杂草和水稻是竞争关系，害虫和水稻是捕食关系，通过除草、除虫可以合理调整能量流动方向，使能量更多地流向有益于人类的方向，B正确；随着时间的推移，该地的物种丰富度可能会逐渐升高，群落可能会发生演替，优势物种可能会发生变化，C错误；稻蟹共养的生产模式能实现能量的多级利用，提高能量的利用率，但能量沿食物链的传递效率不会发生改变，D错误。]
5．某稻－蟹农田生态系统中部分生物类群食物关系如图甲所示。图乙表示以食物链“浮游植物→浮游动物→螃蟹”为研究对象，能量流经第二营养级的各个去向(图中字母a－h表示能量值)。请回答下列问题：
图甲　　　　　　　图乙
(1)图甲中共有________条食物链，若组成生态系统，还缺少_________成分。
(2)图乙中字母________表示浮游动物用于生长发育繁殖的能量，经过字母h流向分解者的能量属于第__________营养级，第二营养级向第三营养级能量传递的效率可以用字母表示为________。第三营养级同化的能量的去向中与第二营养级的不同是_________。
(3)根据图甲的食物网，河蟹原本更多地摄食底栖动物，现因某些因素导致其更多地以浮游植物与杂草为食。在其他条件不变的情况下，发现蟹的数量增加，从能量流动的角度分析，原因是______________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)分析题图：图中共有杂草→底栖动物→螃蟹；杂草→螃蟹；浮游植物底栖动物→螃蟹；浮游植物→浮游动物→螃蟹；浮游植物→螃蟹，→共5条食物链；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，图示食物链中只有生产者和消费者，故还缺少分解者和非生物的物质和能量。
(2)用于某营养级生长发育繁殖的能量＝同化量－呼吸作用散失的能量，即对应图中的c－g(＝d)；经过字母h流向分解者的能量属于上一营养级的能量，即属于第一营养级；能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，故第二营养级向第三营养级能量传递的效率可以表示为e/c或e/(b－h)；据图可知：第三营养级同化的能量的去向中与第二营养级的不同是没有流向下一营养级。
(3)因能量流动沿着食物链单向流动，逐级递减，若在其他条件不变的情况下，发现蟹的数量增加，则从能量流动的角度分析，原因是食物链变短了，能量损耗减少，更多地流向蟹，使得蟹的数量增加。
[答案]　(1)5　分解者和非生物的物质和能量　(2)d(或c－g)　一　e/c或e/(b－h)　没有流向下一营养级　(3)食物链变短，能量传递过程中损耗的能量减少，流向螃蟹的能量增多第四节　生态系统中的物质能被循环利用
课标内容要求 核心素养对接
举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 1．分析生态系统物质循环特点。(生命观念)2．构建水、碳、氮循环模型。(模型构建)3．运用物质循环规律解决生产实际中的问题。(社会责任)
一、物质循环
生态系统中的无机物，在光合作用中被合成为可被生物利用的有机物。这些有机物的一部分通过生物的呼吸作用又被分解为无机物，而大部分是在生物死亡后才被分解者分解为无机物的。这些无机物可以重新回到生态系统中被生产者吸收利用，从而完成生态系统中的物质循环。
二、生物在水循环中起的作用很小
1．水循环的两种方式：降水和蒸发是水循环的两种方式。
2．水循环的过程
大气中的水汽以雨、雪、冰雹等形式落到地面或海洋。而地面上和海洋中的水又通过蒸发进入大气中，因此，水循环是由太阳能推动的。地球表面的蒸发量和降水量基本持平，但陆地的降水量大于蒸发量，海洋的降水量小于蒸发量。海洋亏损的水分通过陆地江河的汇集流入海洋而得以弥补，从而维持地球的水循环。
3．生物在全球水循环过程中所起的作用：很小。
三、二氧化碳是碳循环的主要形式
1．碳的存在形式：地球上的碳绝大部分是以碳酸盐的形式存在于岩石圈中，其次是储存在化石燃料中。
2．碳的利用形式：生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳。
3．碳循环示意图
4．海洋对于调节大气圈中的碳含量的作用
二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过扩散作用而互相交换着，大气中如果发生局部的二氧化碳短缺，水圈中的二氧化碳会更多地进入大气圈。同样，如果水圈中的碳酸氢根离子在光合作用中被植物过量利用，也可以通过其他途径或从大气圈中得到补偿，从而维持碳循环的平衡。
四、固氮菌等细菌在氮循环中发挥重要作用
1．大气中的氮被利用的形式：大气中的氮只有被固定为无机氮化合物(主要是硝酸盐和氨)以后，才能被生物所利用。
2．氮循环的过程
(1)固氮的途径
①高能固氮：通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成的氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面，属于天然固氮方式。
②工业固氮：在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。
③生物固氮：通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮。
(2)氨化作用
当固定的无机氮被生物利用后，在体内形成含氮有机化合物，通过代谢产生尿素和尿酸等产物，排出体外。尿素和尿酸等通过土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机化合物(氨)并把它释放出来，这个过程就称为氨化作用。
(3)硝化作用
一般说来，氨和铵盐难以被直接利用，必须通过硝化作用转化为硝酸盐。氨和铵盐被硝化细菌(包括亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌)氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程称为硝化作用。
(4)反硝化作用
硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N2、NO和N2O，这个过程称为反硝化作用。
因此，在自然生态系统中，一方面通过各种固氮作用使氮可以被生物所利用，另一方面又通过反硝化作用使氮不断重返大气，从而使氮的循环处于一种平衡状态。
五、人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用
1．意义：运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的物质循环和能量流动，使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向。
2．实例：(1)农作物秸秆“过腹还田”“蔬菜－鸡、猪－沼气”系统以及“桑基鱼塘”生态工程都属于物质循环利用的农业生态工程。
(2)城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理，将生活垃圾中有机部分、人畜的粪便转化为优质生态复合肥等物质循环利用的生态工程也得到了极大的发展。
3．实例表明：人们根据生态学的原理，用系统工程的方法和技术指导生产实践，就可以实现资源的多层次利用或循环利用，使人和自然环境共同受益。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．地球上的水通过蒸发、冷凝等过程进行不断的循环。 (√)
2．碳在生产者、消费者和分解者之间循环流动。 (×)
提示：碳在生物群落与无机环境之间循环流动。
3．碳在生态系统中的含量，不能通过碳循环的自我调节机制得到调整。 (×)
提示：能够通过。
4．氮循环包括固氮、氨化、硝化和反硝化等过程。 (√)
5．工业固氮是最重要的固氮途径。 (×)
提示：生物固氮是最重要的固氮途径。
6．“过腹还田”的方法既减少了田间焚烧秸秆给环境带来的污染，又增加了产值。 (√)
　生态系统的物质循环
1．碳循环分析
(1)图示：碳循环过程
(2)碳循环形式
①存在形式
②流动形式
③进入生物群落的途径
④返回无机环境的途径
2．图解氮循环的过程
说明：氮循环的进行需要固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等过程。
1．由于生物圈中物质是循环的，所以地球是一个自给自足的系统。这种观点对吗？
提示：地球在物质上是循环的，但需要有能量输入，从能量角度分析，地球并不能算一个自给自足的系统。因此该观点不对。
2．碳循环中，CO2进入生物群落，又从生物群落返回无机环境主要依赖生物的哪些代谢活动？
提示：生产者的光合作用或化能合成作用能将CO2固定到有机物中，生物可通过呼吸作用将有机物中的碳以CO2的形式返回大气中。
1．下图是研究某草原生态系统碳循环的示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中四种关系密切的生物。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图中以植食性动物为食的消费者只有D
B．碳主要以含碳有机物的形式在生物群落和无机环境之间循环
C．如果去掉丁，则对碳循环没有影响
D．乙、丙、丁中的碳主要是通过呼吸作用释放到甲中
D　[图中甲是无机环境、乙是生产者、丙代表各级消费者，其中A为植食性动物，以植食性动物为食的消费者有B、C、D，A错误；碳主要以二氧化碳的形式在生物群落和无机环境之间循环，B错误；分解者的作用是将植物的残枝落叶、动物粪便、遗体等有机碳分解形成二氧化碳的过程，如果去掉分解者，腐殖质中的碳元素返回无机环境将受阻，碳循环受阻，C错误；乙是生产者、丙代表各级消费者、丁代表分解者，三者中的碳主要是通过呼吸作用释放到无机环境中，D正确。]
2．秸秆还田是当今世界上普遍采用的一项培肥地力的增产措施，利用机械将收获后的农作物秸秆粉碎翻埋是我们北方最常用的一种方式。秸秆还田在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。但若方法不当，也会导致作物减产。下列说法错误的是(　　)
A．秸秆还田能有效提高土壤中的有机质
B．秸秆还田能有效增加土壤中的微生物数量
C．微生物分解秸秆为作物生长提供物质和能量从而实现增产
D．机械还田过程中由于秸秆中含有部分病原体可能导致作物减产
C　[秸秆中含有大量有机物，秸秆还田能有效提高土壤中的有机质，A正确；秸秆中的有机物为微生物的繁殖提供了充足的营养，秸秆还田能有效增加土壤中的微生物数量，B正确；微生物分解秸秆产生的无机物可以为作物生长提供物质，但是不能提供能量，C错误；机械还田过程中由于秸秆中含有部分病原体可能导致作物减产，D正确。]
(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
(2)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
　能量流动、物质循环、生物富集之间的关系
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 光能→化学能→热能 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
1．根据能量守恒定律可知，不仅物质可循环利用，能量也可循环。你认为这种说法对吗？为什么？
提示：不对。物质以元素的形式，可以循环利用，而能量是单向流动、逐级递减的。
2．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。
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。
1．如图为某生态系统中碳循环的模式图，其中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，字母表示生理过程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．b代表呼吸作用，d代表光合作用
B．碳循环进行的同时伴随着能量流动
C．丁所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
D．碳是以二氧化碳的形式在生物群落与无机环境之间及生物群落内部往复循环
B　[由图可知：甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，丁是大气当中的二氧化碳库，d代表呼吸作用，b代表光合作用，A错误；碳循环是物质循环中的一种，在物质循环过程中伴随着能量流动，B正确；生产者是生态系统中的第一营养级，在食物链中占有的碳元素最多，故甲最多，C错误；碳元素在生物群落与无机环境之间是以二氧化碳的形式进行循环而反复利用，但在生物群落内部是以有机物的形式传递，D错误。]
2．2020年，中国科研人员在南海海底首次发现了鲸落，附近有数十只铠甲虾、红虾、鼬鳚鱼等。所谓“一鲸落，万物生”，就是鲸死亡后落入深海逐渐形成的生态系统，能够持续数十年甚至上百年，其中包括化能自养型细菌利用厌氧菌产生的H2S合成有机物的阶段。下列叙述不正确的是(　　)
A．鲸落形成之初鲸鱼尸体为深海动物和微生物提供营养物质
B．可通过观测鲸落随时间推移发生的变化研究深海群落演替
C．鲸落这一特殊生态系统只有捕食者和消费者没有生产者
D．鲸落中的各种细菌促进了系统中的物质循环和能量流动
C　[鲸落形成之初鲸尸为深海动物和微生物提供营养物质和能量，A正确；随着时间推移，鲸落中会发生群落的演替，可通过观测鲸落随时间推移发生的变化研究深海群落演替，B正确；鲸落中有化能自养型细菌，属于生产者，C错误；鲸落中的各种细菌可以分解有机物，可以促进系统中的物质循环和能量流动，D正确。]
如图为“桑基鱼塘”农业生态系统的能量流动和物质循环模式图。
以“桑基鱼塘”为真实情境信息，通过设问(1)考查科学思维；通过设问(2)考查社会责任。
(1)“→桑”可以代表能量流动中的一个环节吗？为什么？(科学思维)
提示：可以，“太阳→桑”表示植物光合作用固定太阳能，能量由此流入生态系统，故“太阳→桑”可代表能量流动中的一个环节。
(2)该生态农业怎样体现资源的多级利用？(社会责任)
提示：通过蚕粪产生沼气，为人类提供生活能源，通过蚕粪养鱼为人类提供食物，实现对能量的多级利用，提高能量的利用率。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．生态系统中的无机物，在光合作用中被合成为可被生物利用的有机物。这些有机物的一部分通过生物的呼吸作用又被分解为无机物，而大部分是在生物死亡后才被分解者分解为无机物的。这些无机物可以重新回到生态系统中被生产者吸收利用，从而完成生态系统中的物质循环。2．二氧化碳是碳循环的主要形式，生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳。3．人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用。
1．下列有关物质循环的叙述，正确的是(　　)
A．非生物环境中的物质只有通过植物的光合作用才能进入生物群落
B．生物群落中的物质只能通过分解者的分解作用才能返回非生物环境
C．能量流动和物质循环是独立进行的两个过程
D．非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用
D　[非生物环境中的物质可以通过植物或光合细菌等的光合作用或者硝化细菌等的化能合成作用进入生物群落，A错误；生物群落中的物质通过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用返回非生物环境，B错误；物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生态系统中循环往复的动力，二者相互依存，不可分割，C错误；在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用，D正确。]
2．果树—草菇立体农业是利用果树下弱光潮湿的环境条件，用枯草等材料栽培草菇。栽培草菇剩下的基质，又给果树提供了营养。有关叙述正确的是(　　)
A．草菇属于消费者，促进了物质和能量循环
B．果树利用栽培草菇剩下的基质，属于分解者
C．枯草的能量既可以流向草菇，也可以流向果树
D．果树—草菇立体农业生产模式可以提高能量利用率
D　[草菇在该生态系统中属于分解者，A错误；果树可将光能转化为有机物中的化学能，属于生产者，B错误；生态系统的能量流动是单向的，枯草的能量可流向草菇，但不能流向果树，C错误；果树—草菇立体农业生产模式可以提高能量利用率，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，D正确。]
3．“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统中物质循环的原理。根据这一原理，下列说法不正确的是(　　)
A．物质循环中的“物质”指的是组成生物体的各种元素
B．物质循环中的“循环”指的是在生物群落和无机环境之间的循环
C．物质是能量的载体，物质循环也可以促进能量循环利用
D．生态农业可以加快生态系统的物质循环
C　[物质循环中的“物质”指的是组成细胞的各种元素，A正确；物质循环中的“循环”指的是在无机环境与生物群落之间的循环，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；生态农业中利用人的调控作用，可以加快物质循环，D正确。]
4．如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。则下列叙述错误的是(　　)
A．碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物
B．a途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过呼吸作用实现的
C．碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行
D．如果图中的字母表示碳元素传递的数量，植物正常生长，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为a＝b＋c＋e
D　[碳从植物体内以含碳有机物的形式被动物摄食，并使得能量流入动物体内，A正确；由图形分析可知，a表示植物的光合作用，b表示植物的呼吸作用，d表示动物的呼吸作用，g表示分解者的分解作用(呼吸作用)，B正确；碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的，在生物群落内部以含碳有机物的形式进行，C正确；e、f代表动植物的遗体和动物的排遗物流向分解者，夏季植物正常生长，则植物体内存在有机物积累，进入植物体的碳元素数量应多于从植物体传递出的碳元素数量，则a>b＋c＋e，D错误。]
5．放牧对草原生态系统的碳循环和氮循环具有重要的影响，下图是草原生态系统的碳、氮循环的模式图(局部)。据此回答问题：
(1)组成生物体的碳、氮元素，不断地从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境，这个过程叫作生态系统的________，其中氮元素进入生物体内可用于合成的生物大分子的类别有______________。
(2)图中缺少的生态系统组成成分是________，①、③代表的生理过程分别为__________________。
(3)下表为不同密度的放牧行为分别对植物碳库、氮库和土壤碳库、氮库的影响。若植物和土壤分别代表环境中的地上和地下部分，则对地上部分碳库、氮库影响最小的放牧密度是________，对地下部分碳库、氮库影响最小的放牧密度是________。
放牧密度 植物碳库(%) 植物氮库(%) 土壤碳库(%) 土壤氮库(%)
轻度放牧 －7.52 －6.41 0.78 3.24
中度放牧 －3.17 －4.86 －3.45 －8.41
重度放牧 －24.1 －7.87 －9.92 －13.04
注：表格中正数代表增加，负数代表减少，表格中的数字代表改变的百分比。
(4)据表得知，长期重度放牧带来的结果是________________，超过了生态系统的自我调节能力，生态系统的________急剧下降，导致生态平衡遭到严重破坏，草原退化甚至沙漠化。
(5)若气候条件不发生改变，在退化的草原上植株造林可行吗？请回答并分析原因__________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(6)2003年国家启动退牧还草工程，因地制宜，不断提升草原的生态承载力。到2017年，我国天然草原面积已跃居世界第一位。在退牧还草的过程中，生态系统发生的变化有哪些________。
a．所有种群的K值增加
b．群落的物种丰富度增加
c．群落的结构更复杂
d．食物网更复杂
e．相邻营养级间的能量传递效率增加
f．群落对光能的利用率增加
[解析]　(1)组成生物体的碳、氮元素，不断地从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境，这个过程叫作生态系统的物质循环，其中氮元素进入生物体内可用于合成的生物大分子的类别有蛋白质、核酸。
(2)植物属于生产者，土壤微生物属于分解者，大气CO2属于非生物的物质，所以图中缺少的生态系统组成成分是消费者，①、③代表的生理过程分别为植物的光合作用和呼吸作用。
(3)表格中正数代表增加，负数代表减少，表格中的数字代表改变的百分比，根据表格数据可知，若植物和土壤分别代表环境中的地上和地下部分，则对地上部分碳库、氮库影响最小的放牧密度是中度放牧，对地下部分碳库、氮库影响最小的放牧密度是轻度放牧。
(4)根据表格数据可知，长期重度放牧会使生态系统中的碳库和氮库含量均减小，超过了生态系统的自我调节能力，生态系统的稳定性急剧下降，导致生态平衡遭到严重破坏，草原退化甚至沙漠化。
(5)草原地区降水量低，不宜植树造林，即在退化的草原上植树造林不可行。
(6)退牧还草可提升草原的生态承载力，使某些种群数量有所增加，但由于各种生物之间可能存在的捕食或竞争关系，所以不会使所有种群的K值增加；由于植被的数量增加，输入到生态系统中的能量也增加，故会使草原上生物的种类增加，构成的食物网也越复杂，进而使群落的结构更复杂，对光能的利用率增加，但不能提高相邻营养级间的能量传递效率。综上分析，在退牧还草的过程中，生态系统发生的变化有bcdf。
[答案]　(1)物质循环　蛋白质、核酸　(2)消费者　光合作用、呼吸作用　(3)中度放牧　轻度放牧　(4)生态系统中的碳库和氮库含量均减小　稳定性　(5)不可行，因为草原地区降水量低，不宜植树造林　(6)bcdf第五节　生态系统中存在信息传递
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．举例说出生态系统的信息传递。(生命观念)2．阐明生态系统的信息传递在农业生产上的应用。(社会责任)
一、生态系统中的信息及信息传递
1．生态系统中的信息
(1)概念：在生态系统中，信息是能引起生物生理、生化和行为变化的信号。
(2)特点：生态系统中的信息是多种多样的，不同的信息传播的途径是不一样的，不同的信息其作用也不同。
2．生态系统的信息传递
各种信息在生态系统的组成成分之间和组成成分内部的交换与流动称为生态系统的信息传递。信息传递是生态系统的基本功能之一。
二、生态系统中存在多种信息
1．物理信息
(1)概念：生态系统中以物理过程为传递形式的信息，称为物理信息。
(2)类型：光、声、温度、湿度、磁力等都是物理信息。
(3)实例：含羞草在强烈声音的刺激下，会表现出小叶合拢，叶柄下垂的运动。
(4)来源：物理信息可以来源于无机环境，也可以来源于生物。
2．化学信息
(1)概念：生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息，协调各种功能，这些化学物质传递的信息称为化学信息。
(2)各个层次的化学信息
①在个体内：通过激素或神经系统协调各器官的活动。
②在种群内：通过种内信息素协调个体之间的活动，以调节动物的发育、繁殖和行为，例如，在蝌蚪密度大的池塘里，能从肠道排出一种有毒物质。这种有毒物质的增多，会抑制蝌蚪的生长和发育，导致幼小蝌蚪死亡率升高，从而使种群数量保持稳定。
③在群落内部：通过种间信息素调节种群之间的活动。例如，银胶菊是一种产橡胶草本植物，其根系分泌的反肉桂酸能抑制自身以及其他植物的生长。
3．行为信息
(1)概念：许多植物的异常表现和动物的异常行为传递了某种信息，这种异常表现和异常行为传递的信息通称为行为信息。
(2)实例：成年的雄招潮蟹求偶时，雄蟹站在洞穴的入口处挥舞着大螯来吸引雌招潮蟹。一旦吸引到雌蟹到洞穴中，雄蟹随之跟进并以泥或沙将洞穴密封，为交配做准备。
三、生态系统中的信息传递非常重要
1．信息传递与生物个体的生存有密切关系。例如，野兔在发现天敌时，会用后肢猛烈敲击地面，发出“咚咚”声传递给周围的野兔，让它们迅速逃跑或隐藏起来。
2．种群的繁殖离不开信息的传递。植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能够开花。
3．信息传递能影响群落的演替。北美加利福尼亚的草原，由于芳香性鼠尾草灌木和蒿的叶子能分泌樟脑和桉树脑等能抑制草本植物生长的物质，随着时间的推移，芳香性鼠尾草灌木和蒿逐渐取代了一年生草本植物。
四、信息传递可以应用于农业生产
1．利用信息传递可提高农产品的产量。例如，养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间可提高产蛋率。
2．利用信息传递可降低农田、草原和森林的病虫害和鼠害。例如，小菜蛾性诱捕器的诱芯能向田间缓慢释放人工合成的性外激素，引诱雄蛾至诱捕器。然后采用其他方法将其杀死，以达到防治目的。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生态系统中的信息可分为物理信息、化学信息和行为信息等。
(√)
2．雌果蝇释放的吸引雄果蝇的化学物质属于行为信息。 (×)
提示：属于化学信息。
3．生态系统的信息传递只存在于生物与生物之间。 (×)
提示：存在于生物与生物之间及生物与无机环境之间。
4．化学信息只涉及从个体到种群的一系列活动。 (×)
提示：化学信息涉及个体、种群及群落内部。
5．生态系统的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。 (×)
提示：对部分捕食者都是有利的。
　生态系统中信息的种类
1．生态系统的信息传递模型的解读
(1)图中“信息”可来自生物或无机环境。
(2)从图中可以看出，生态系统的信息传递发生于生物与生物之间以及生物与无机环境之间都能发生信息传递。
(3)从信息传递的方向来看，生态系统的信息传递具有双向传递的特点。
2．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．有人认为，同一信息源对不同信息受体，类型是一样的，请你举例说明这种观点是否合理。
提示：不合理。同一信息源发出的信息，对不同的信息接收者可能作用不一样，比如雄孔雀开屏，对于雌孔雀而言属于行为信息，而对于动物园中的人而言，属于物理信息。
2．“燕燕于飞，差池其羽”“燕燕于飞，上下其音”(《诗经·国风》)，燕子表达的是哪一类信息？
提示：行为信息和物理信息。
1．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，错误的是(　　)
A．小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息
B．小鸟的眼睛能够接收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
D　[小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息，A正确；小鸟的眼睛能够感受镜子发出的光，这属于物理信息，B正确；小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息，因此会对其进行愤怒地啄击扑打，C正确；由B选项可知，激怒小鸟的信息是直接来自非生物的物理信息，D错误。]
2．若图示表明的是物种A与物种B的关系，则物种A与物种B之间的信息传递的方向是(　　)
A．信息只能由A传递给B
B．信息只能由B传递给A
C．A与B之间可以相互传递信息
D．A与B之间不能相互传递信息
C　[从图中曲线可看出，物种A与物种B之间是捕食关系，A与B之间可以相互传递信息，如狐与兔，狐根据兔留下的气味去捕食，兔同样也能依据狐的气味或行为特征躲避捕食。故选C。]
　判断生态系统信息类型的方法
　
　生态系统信息传递的作用与应用
1．信息传递在生态系统中的作用
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 信息能调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定 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
2．三种防治有害动物方法的比较
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，天敌包括寄生虫
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；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 滞后效应；受环境影响较大；防治成本高
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．蚂蚁种群中，蚁后是吃富含蛋白质食物的雌性蚂蚁幼虫发育而成的，负责产卵。工蚁是雌性蚂蚁幼虫因摄食蛋白质食物较少发育而成的，负责照顾蚁后和幼崽、觅食等，但其很可能永远不会有自己的后代。下列相关叙述正确的是(　　)
A．蚂蚁是社会性生活的昆虫，其种群是由蚁后、工蚁和雄蚁组成的
B．年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量一定会增多
C．用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要以增大死亡率来降低其种群密度
D．蚂蚁个体之间用分泌物的气味进行交流，体现了种群内信息传递的功能
D　[生活在一定区域的全部蚂蚁个体构成种群，包括蚁后、工蚁、雄蚁和幼虫等，A错误；年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量不一定会增多，还要考虑环境、天敌等因素，B错误；用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要使种群中性别比例失调来降低出生率，进而导致种群密度下降，C错误；蚂蚁个体之间用分泌物的气味进行交流，属于化学信息，体现了种群内信息传递的功能，D正确。]
2．为治理蝗灾，古代劳动人民想出了很多办法，如篝火诱杀法和挖卵灭种等。当代生态学家则提出改治结合的方法，即通过垦荒、修坝改变蝗虫的产卵环境，同时结合化学生物防治等措施，可获得良好的治蝗效果。下列有关叙述正确的是(　　)
A．篝火诱杀法利用的是行为信息
B．挖卵灭种的主要目的是改变蝗虫种群的性别比例
C．改治结合治蝗措施的主要目的是降低蝗虫种群的K值
D．生物防治会对蝗虫种群的抗药性进行选择
C　[篝火诱杀成蝗主要利用了光这种物理信息，A错误；挖卵灭种并不能针对雄性或雌性，没有改变种群的性别比例，而是采用人工方法降低蝗虫成活率，B错误；垦荒、修坝改变蝗虫的产卵环境可以影响蝗虫生存的环境，降低种群的K值，C正确；生物防治是利用生物的种间关系来治理害虫，不会用到杀虫剂等药物，因此不会对蝗虫的抗药性进行选择，D错误。]
研究人员在研究某生态系统中植物与草食性昆虫之间的关系时发现，当烟草叶片受到甲种蛾幼虫的采食刺激后，会释放出挥发性的化学物质。这种化学物质白天会吸引甲种蛾幼虫的天敌，夜间会驱赶乙种蛾，使其不能在烟草叶片上产卵(乙种蛾幼虫也采食烟草叶片)。
以对生态系统中植物与草食性昆虫之间的关系的研究为真实情境信息，通过设问(1)考查生命观念；通过设问(2)考查科学探究。
(1)烟草叶片释放的挥发性化学物质属于什么信息类型？这一信息将哪些生物联系起来？(生命观念)
提示：化学信息。这种化学信息能将甲种蛾、烟草、乙种蛾、甲种蛾的天敌共四种生物联系起来。
(2)上述现象说明，生态系统内的信息有怎样的功能？(科学探究)
提示：烟草释放的化学物质能使其免于各种昆虫的侵害，说明信息传递能调节生物种间关系，维持生态系统的稳态。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．各种信息在生态系统的组成成分之间和组成成分内部的交换与流动称为生态系统的信息传递。2．生态系统中以物理过程为传递形式的信息，称为物理信息。生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息，协调各种功能，这些化学物质传递的信息称为化学信息。许多植物的异常表现和动物的异常行为传递了某种信息，这种异常表现和异常行为传递的信息通称为行为信息。3．信息传递与生物个体的生存有密切关系；种群的繁殖离不开信息的传递；信息传递能影响群落的演替。4．利用信息传递可提高农产品的产量；利用信息传递可降低农田、草原和森林的病虫害和鼠害。
1．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．鸟类鸣叫和萤火虫发光都属于生态系统中的行为信息
B．向田间喷洒杀虫剂杀灭害虫属于生态系统中化学信息的应用
C．在增加营养的基础上延长光照时间，可提高鸡的产蛋率，是对物理信息的应用
D．雄鸟求偶时进行复杂的“求偶”炫耀，可说明信息传递能调节生物的种间关系
C　[鸟类的鸣叫和萤火虫发光都属于物理信息的传递，A错误；向田间喷洒杀虫剂杀灭害虫属于化学防治，不属于信息传递在农业生产中应用，B错误；信息传递在农业生产中可用于高畜产品的产量，如适当延长光照时间，提高家禽产蛋量，是对物理信息的应用，C正确；雄鸟求偶炫耀是一个物种内部的事情，不属于种间关系，D错误。]
2．兰花螳螂酷似兰花，它能够依赖其足以乱真的兰花外形，以及反射的紫外光诱捕蜜蜂、蝴蝶等昆虫。下列叙述中错误的是(　　)
A．兰花螳螂反射的紫外光对蜜蜂、蝴蝶来说属于物理信息
B．蜜蜂在看到兰花螳螂后会通过“舞蹈”告知其同伴，这属于行为信息
C．题中信息表明生物个体的生命活动和生物种群的繁衍离不开信息传递
D．在兰花螳螂的栖息地大量种植兰花，可能会影响兰花螳螂的种群密度
C　[生态系统中的光、声、温度等都属于物理信息，则兰花螳螂反射的紫外光对蜜蜂、蝴蝶来说属于物理信息，A正确；动物的特殊行为，对于同种或异种生物能够传递某种信息属于行为信息，则蜜蜂在看到兰花螳螂后会通过“舞蹈”告知其同伴，这属于行为信息，B正确；题中信息表明生物个体的生命活动和生物种间关系的调节离不开信息传递，C错误；在兰花螳螂的栖息地大量种植兰花有利于兰花螳螂的生存，躲避天敌，故兰花螳螂的种群密度会增大，D正确。]
3．下列有关生态系统信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．生态系统的物理信息都来源于生物群落
B．蝙蝠的“回声定位”和狗外出时的“频频撒尿”分别体现了行为信息、化学信息
C．牧草生长旺盛时，为食草动物提供了采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利
D．信息传递应用在农业生产中可以提高农产品的产量，也可对有害动物进行控制
D　[生态系统的物理信息来源于生物群落和无机环境，A错误；蝙蝠“回声定位”中的“声”属于生态系统中的物理信息，狗“频频撒尿”中的“尿”属于生态系统中的化学信息，B错误；牧草生长旺盛时，为食草动物提供了采食信息，这对食草动物有利，对牧草也有利，这样可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，C错误；在农业生产中，利用信息传递既可提高农产品的产量，也可对有害动物进行控制，如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，以提高传粉效率，以及利用信息素诱捕有害动物，D正确。]
4．关于生态系统的信息传递，下列说法不正确的是(　　)
A．信息传递可以调节种间关系
B．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于机械防治
C．蜜蜂跳舞属于行为信息
D．生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递
B　[信息传递可以调节种间关系，维持生态系统稳定性，A正确；利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于生物防治，B错误；蜜蜂跳舞通过特殊的行为传递信息，属于行为信息，C正确；生命活动的正常进行和生物种群的繁衍离不开信息的传递，D正确。]
5．招潮蟹是生活在海边的一种甲壳动物，每到繁殖季节，雄蟹就会挥动红色的大螯吸引雌蟹，不同的招潮蟹挥的方式不同，如下图甲、乙两种招潮蟹。请据图回答下列问题：
甲　　　　　　　　乙
箭头表示螯运动的方向
(1)上述招潮蟹的挥螯行为属于生态系统信息传递中的______________________信息。
(2)这种求偶行为的产生与体内分泌的________有直接关系。
(3)上述实例表明，生物种群的________离不开信息的传递。
(4)在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息；森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。上述描述中涉及的信息有___________________________，同时可以知道，信息传递能够调节生物的________关系，以维持生态系统的______
________________________________________________________________。
[解析]　(1)题述招潮蟹的挥螯行为通过动作行为传递的信息，故属于生态系统信息传递中的行为信息。
(2)这种求偶行为属于繁殖行为，其产生与体内分泌的性激素有直接关系。
(3)题述实例表明，生物种群的繁衍离不开信息的传递。
(4)在草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以采食的信息，这种颜色传递的信息属于物理信息；森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕，通过气味传递的信息属于化学信息；通过行为传递的信息属于行为信息；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。
[答案]　(1)行为　(2)性激素　(3)繁衍　(4)物理信息、化学信息、行为信息　种间　稳定第六节　生态系统通过自我调节维持稳态
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．阐明生态系统维持稳态的原理，形成稳态和平衡的生命观念。(生命观念)2．根据设计意图制作生态瓶、预期生态瓶可以正常运转的时间及可能的制约因素。(科学探究)
一、生态系统主要通过反馈调节维持稳态
1．稳态的概念：是生态系统内部各成分彼此相互协调，保持相对稳定的状态，是生态系统的一个很重要的特点。
2．生态系统稳态的调节基础——反馈调节
(1)反馈调节的概念：当生态系统中的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，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程称为反馈调节。
(2)反馈调节的类型——分为负反馈调节和正反馈调节。
①负反馈调节
i．概念：负反馈调节是生态系统中普遍存在的一种调节方式，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生的变化。
ii．实例：某草原生态系统中植物、鹿和狼的数量变化过程就是负反馈调节。
②正反馈调节
i．概念：正反馈调节在自然生态系统中是比较少见的，它的作用刚好与负反馈调节相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，不是抑制而是加速最初发生的变化，所以正反馈调节的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。
ii．实例：一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，死鱼腐烂后又会进一步加重污染，并引起更多鱼类死亡。
二、生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
1．生态系统的自我调节能力的概念
生态系统具有抵抗外界干扰，使自身的结构和功能保持原状的能力。这种能力被称为生态系统的自我调节能力。
2．自我调节能力的基础——负反馈调节。
3．影响生态系统自我调节能力强弱的因素
(1)多种因素共同作用的结果。
(2)生态系统中生物的种类和数量越多，食物网越复杂，自我调节能力就越强，抵抗外界干扰保持稳态的能力就越强，反之则越弱。
4．提高生态系统稳定性的措施
增加生态系统物种的多样性，可以增强内部结构与功能的协调性，提高生态系统的稳定性。
三、生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
1．生态系统在遭到破坏时具有恢复稳态的能力
(1)概念：当生态系统达到动态平衡的最稳定状态时，它能够自我调节和维持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保持自身的稳定性。
(2)实例：河流被污染后，导致一些水生生物死亡，使河流生态系统的结构和功能遭到一定程度的破坏。如果停止污染物的排放，河流生态系统通过自身的净化作用，还会恢复到接近原来的状态。又如，局部森林火灾后若干年，森林仍能逐步恢复原状。
2．生态系统自我调节功能的特点
生态系统的这种自我调节功能是有一定限度的，当外来干扰因素超过一定限度的时候，生态系统自我调节功能本身就会受到损害，从而引起生态系统稳态的失调，甚至导致生态危机。
3．生态危机
(1)概念：指由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能失衡，从而威胁到人类的生存。
(2)实例：我国西北的黄土高原由于植被的破坏，导致严重的水土流失和频繁的自然灾害发生。我国一些草原由于长期过度放牧，导致草场退化与鼠害频发，加剧了草原沙漠化。
4．保护生态系统稳态的措施
对生态系统的利用或干预需要严格加以控制，不能超出生态系统的自我调节能力。对于利用和干预强度较大的生态系统，应有相应物质和能量的补充输入，以保证系统内部结构和功能的协调稳定。人类的活动除了要注重经济效益和社会效益外，还必须特别注意生态效益，以便在改造自然的同时也能基本保持整个生物圈的稳定性。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．生态系统可以通过其内部的自我调节机制保持稳定性。 (√)
2．对于处于稳定状态的生态系统，正反馈调节是有利的。 (×)
提示：负反馈调节是有利的。
3．生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强。 (×)
提示：抵抗力稳定性越强。
4．一个稳定的生态系统中动植物种类及数量不会有波动。 (×)
提示：也会处在波动中。
5．生态系统稳态的失调，在初期就能被人们觉察到。 (×)
提示：初期不容易觉察到。
　生态系统主要通过反馈调节维持稳态
1．生态系统的自我调节能力
(1)主要表现
①同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律。
②异种生物种群之间的数量调控，多出现于植物与动物或动物与动物之间，常有食物链关系。
③生物与环境之间的相互调控。生态系统总是随着时间的变化而变化，并与周围的环境有着很密切的关系。
(2)特点：生态系统的自我调节能力是有一定限度的。因为生态系统的自我调节能力是以内部生物群落为核心，有着一定的承载力，超出其承载力就会造成生态系统自我调节能力丧失。
2．“三看法”判断生态系统调节中正反馈调节和负反馈调节
正反馈调节 负反馈调节
“看”调节方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
“看”调节结果 常使生态系统远离稳态 有利于生态系统保持相对稳定
“看”实例分析
1．反馈调节都能使生态系统保持相对平衡吗？
提示：不能，只有负反馈调节是生态系统自我调节的基础，能使生态系统保持相对平衡。
2．正反馈调节一定向坏的方面发展吗？
提示：不一定，它还会使好的方面更好。
1．下列不属于生态系统为维持生态平衡而进行的负反馈调节的是(　　)
A．生物种群密度的调控
B．异种生物种群之间的数量调控
C．生物群落与非生物环境之间的相互调控
D．受到污染的湖泊，死亡腐烂的鱼对湖泊生态系统的影响
D　[生物种群密度的调控可通过负反馈调节来完成，与题意不符，A错误；异种生物种群之间的数量调控可通过种群间的各种种间关系，如捕食来实现相互制约，是负反馈调节的结果，与题意不符，B错误；生物群落与非生物环境之间的相互调控也需要通过负反馈调节过程来实现，与题意不符，C错误；受到污染的湖泊中水生生物大量死亡，死亡腐烂的鱼进一步引起水质变差，最终会破坏湖泊生态系统的稳定性，属于正反馈调节，符合题意，D正确。]
2．根据某农田中引入鸭子后，鸭子与蝗虫种群数量的变化关系，某生物兴趣小组构建如图所示模型。下列有关叙述正确的是(　　)
A．a～b段，蝗虫种群的年龄结构为增长型，鸭子种群的年龄结构为衰退型
B．由图可知，引入鸭子后，该农田中蝗虫种群的K值为N3
C．鸭子种群数量在a→b→c的变化过程中，其增长率小于0
D．该模型能反映生态系统中普遍存在的负反馈调节机制
D　[a～b段，蝗虫种群的数量是增加的，故年龄结构为增长型，鸭子种群的数量也是增加的，故年龄结构也为增长型，A错误；由图可知，引入鸭子后，蝗虫的数量围绕N2上下波动，所以该农田中蝗虫种群的K值为N2，B错误；鸭子种群数量在a→b→c的变化过程中，总数量一直增加，故其增长率大于0，C错误；该模型能反映生态系统中普遍存在的负反馈调节机制，D正确。]
　生态系统的抵抗力稳态与恢复力稳态
1．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。
2．抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 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
影响因素
联系 一般情况下二者呈负相关，a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性
1．河流受到轻微的污染依然清澈，体现了哪种稳态能力？“野火烧不尽，春风吹又生”又体现了哪种稳态能力？
提示：前者抵抗力稳态，后者恢复力稳态。
2．恢复力稳定性弱的生态系统抵抗力稳定性一定强吗？
提示：不一定，有些生态系统(如苔原)抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低。
1．下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是(　　)
A．捕食者与被捕食者之间的反馈调节可维持二者数量的相对稳定
B．因为抵抗力稳定性较低，森林生态系统遭到严重破坏时不易恢复
C．荒漠生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低
D．河流轻度污染后的自身净化过程体现了生态系统具有抵抗力稳定性
B　[捕食者与被捕食者之间可通过负反馈调节来维持二者数量的相对稳定，A正确；因为恢复力稳定性较低，森林生态系统遭到严重破坏时不易恢复，B错误；荒漠生态系统由于结构比较简单，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低，C正确；一段河流遭轻度污染，通过自身的物理沉降、化学分解和微生物分解等作用而使物种的数量和群落的结构一直保持在污染前的状态，体现了生态系统具有抵抗力稳定性，D正确。]
2．生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。下列措施不能增加生态系统的抵抗力稳定性的是(　　)
A．适度增加生态系统内各营养级生物的种类
B．对人类利用强度较大的生态系统应给予相应的物质和能量输入
C．缩短食物链以减少能量散失
D．控制对生态系统的干扰程度，合理适度的利用生物资源
C　[增加生态系统内各营养级生物的种类导致营养结构变复杂，自我调节能力就越强，生态系统抵抗力稳定性提高，A不符合题意；对人类利用强度较大的生态系统，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，可以提高生态系统的稳定性，B不符合题意；缩短食物链会使生态系统的营养结构变简单，会降低系统的稳定性，C符合题意；控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力，可以提高生态系统的稳定性，D不符合题意。]
　生态系统稳定性的分析方法
(1)分析生态系统的稳定性时，解题的主要思路是组成成分的多少→营养结构的复杂程度→自我调节能力的强弱→生态系统稳定性的高低。抵抗力稳定性高低的判断如下：
(2)分析生态系统稳定性时，不能仅仅从营养结构的角度分析，还要看它们所处的环境，环境条件良好时，生态系统的稳定性就相对较高。
某草原生态系统中，有草食动物A、B和肉食动物C，C以A为食。不同物种的种群数量与时间的关系如图所示。
以不同物种的种群数量关系所示为情境信息载体，通过设问(1)考查科学思维；通过设问(2)考查生命观念。
(1)该生态系统中，A的种群数量增加引起C的种群数量增加，C的种群数量增加又会抑制A的种群数量增加，这属于生态系统的什么调节？判断的依据是什么？(科学思维)
提示：负反馈调节。某一种群(被捕食者)的数量变化引起另一种群的数量变化(捕食者)，又反过来作用于这一种群(被捕食者)的数量变化，这一过程体现的是负反馈调节，所以A的种群数量增加引起C的种群数量增加，C的种群数量增加又会抑制A的种群数量增加，这属于生态系统的负反馈调节。
(2)捕食关系的存在与生态系统的稳定性之间存在怎样的关系？(生命观念)
提示：从图示看出，捕食关系的存在能有效调节种群数量和生态系统的物种多样性，能提高生态系统的自我调节能力，从而提高生态系统的稳定性。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 核 心 语 句 背 诵
1．稳态是生态系统内部各成分彼此相互协调，保持相对稳定的状态。2．当生态系统中的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，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程称为反馈调节。3．负反馈调节是生态系统中普遍存在的一种调节方式，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生的变化。4．生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力，在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力。
1．下列关于生态系统的稳定性的叙述，错误的是(　　)
A．温带针阔混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低
B．生态系统中组分越多，食物网越复杂，抵抗力稳定性一般就越高
C．不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般不同
D．反馈调节在生态系统中普遍存在，都能使生态系统保持稳定
D　[温带针阔混交林比热带雨林的物种丰富度低，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，A正确；生态系统中组分越多，食物网越复杂，自我调节能力强，抵抗力稳定性高，恢复力稳定性弱，B正确；不同的生态系统物种丰富度不同，则抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同，C正确；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，当生态系统中某一成分发生变化后，通过负反馈调节能抑制或减弱最初发生的变化所产生的影响，使生态系统达到并维持稳态，正反馈调节可能会使生态系统崩溃，如水体富营养化，D错误。]
2．在水库的上游，将废弃农田和盐碱地改造成大面积芦苇湿地，通过生物降解、吸收，可以有效解决城市生活污水和农业生产对水源造成的污染问题，使水库水质得到明显改善，相关叙述正确的是(　　)
A．芦苇湿地构成了一个在物质和能量上自给自足的生态系统
B．湿地中生物种类多样，利用正反馈调节维持其结构和功能的相对稳定
C．该生态系统中某营养级生物种类增加，该生态系统的自我调节能力一定增大
D．当外界干抗因素的强度超过一定限度时，该生态系统的自我调节能力会丧失
D　[芦苇湿地生态系统在物质上能自给自足，但是在能量上其需要不断吸收太阳能，即在能量上不是自给自足，A错误；生态系统的结构和功能的稳定性往往依靠负反馈调节来维持，B错误；某营养级生物种类增加时，不一定能增大生态系统的自我调节能力，如过度放牧会破坏生态平衡，C错误；生态系统的自我调节能力不是无限的，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，D正确。]
3．太湖在几年前因富营养化而出现水体中的浮游植物大量增加的现象，沉水植物大量消失，严重影响了太湖的水质。随着人类对太湖周边环境的治理，太湖的水质明显好转，湖中生物的种类以及数量增加。下列相关叙述错误的是(　　)
A．富营养化造成水中某些自养生物的数量大量增加
B．沉水植物大量消失的主要原因是浮游生物的大量繁殖影响透光率
C．人类的治理使太湖水质出现好转，说明人类活动能影响生态系统的稳定性
D．太湖水质受到影响说明该湖泊生态系统的自我调节能力消失，稳定性下降
D　[富营养化是指水体中氮、磷等元素含量增高，导致一些自养类型的浮游植物大量增加，A正确；浮游生物的大量繁殖影响透光率，使沉水植物的光合作用强度减弱，从而大量消失，B正确；人类的治理使太湖水质出现好转，湖中生物的种类以及数量增加，说明人类活动能影响生态系统的稳定性，C正确；太湖水质受到影响说明该湖泊生态系统的自我调节能力有一定的限度，而非自我调节能力消失，D错误。]
4．下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是(　　)
A．次生演替的初级阶段，群落结构一定越来越复杂，生态系统的稳定性一定越来越高
B．在北极苔原生态系统中，若地衣被大面积破坏，则整个生态系统将会崩溃
C．草原上老鹰和蛇种群数量的相对稳定，是由于生态系统中普遍存在着负反馈调节
D．生态系统中的物质循环或能量流动受阻后，生态系统的稳定性一定会下降
A　[在人为因素或自然因素的干扰下，群落有可能向着结构简单、功能退化的方向演替，因此生态系统的稳定性不一定增强，A错误；在北极苔原生态系统中，动植物种类少，其中生产者主要是地衣，若地衣被大面积破坏，则整个生态系统将会崩溃，B正确；草原上老鹰和蛇之间是捕食和被捕食的关系，蛇的数量增多，老鹰数量随之增多，之后蛇的数量又会减少，二者之间存在着负反馈调节，C正确；生态系统的稳定性建立在生态系统结构和功能稳定的基础之上，如果生态系统的能量或物质的输入和输出受阻，生态系统的稳定性就会遭到破坏，D正确。]
5．一个森林生态系统中有甲、乙两种昆虫，原来这两种昆虫种群密度长期在一定范围内波动，并保持动态平衡。后来在时间T点，对森林施放了一种邻近林区曾多次使用的化学杀虫剂，这一生态系统就发生了变化，如图所示：
(1)甲昆虫是________食性昆虫，乙昆虫是________食性昆虫，甲、乙两种昆虫之间为________关系。施放化学杀虫剂后，甲昆虫密度上升的原因是__________，乙昆虫密度下降的原因是________。
(2)施药前，该生态系统保持________的状态，这体现了生态系统具有________稳定性。
(3)预测施药后相当长的一段时间后，该生态系统中的两种昆虫密度和森林光合作用产物量会______________，这说明生态系统具有______________。
[解析]　(1)图中甲昆虫数量先上升，先下降，乙昆虫数量后上升，后下降，因此二者之间为捕食关系，且乙以甲为食，所以乙昆虫是肉食性昆虫，甲昆虫数量增多，导致森林生物量下降，所以甲昆虫是植食性昆虫，释放化学杀虫剂后，甲昆虫密度上升的原因是天敌数量减少，且自身抗药性强导致的，乙昆虫密度下降的原因是抗药性弱或没有抗药性。
(2)施药前，该生态系统保持相对稳定的状态，这体现了生态系统具有抵抗力稳定性，施药后生态系统受到破坏，说明生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
(3)预测施药相当长的一段时间后，该生态系统中的两种昆虫密度和森林光合作用产物量会逐渐恢复原状，这体现了生态系统的恢复力稳定性。
[答案]　(1)植　肉　捕食　具有抗药性，且天敌减少　没有抗药性　(2)相对稳定　抵抗力　(3)逐渐恢复原状　恢复力稳定性　能量流动、物质循环和信息传递的比较
[核心精要]
项目 能量流动 物质循环 信息传递
区别 来源 太阳能 生态系统 生物或非生物环境
途径 食物链或食物网 食物链或食物网 多种途径
特点 单向流动、逐级递减 全球性；循环往复运动 往往是双向的
范围 生态系统中的各营养级 生物圈 生物与生物之间或生物与非生物环境之间
联系 相互依存、不可分割，共同把生态系统各组分联系成一个统一的整体，并调节生态系统的稳定性
[对点训练]
1．下列有关生态系统的叙述，正确的是(　　)
A．食物链(网)中的所有生物共同构成一个生态系统
B．植物产生挥发性物质驱赶昆虫体现了行为信息能调节种间关系
C．某一营养级的粪便中的能量属于上一营养级流入分解者的能量
D．生态农业可实现能量的循环利用，提高各营养级间的能量传递效率
C　[生态系统包括生物群落和无机环境，食物链(网)中的所有生物只有生产者和消费者，由于缺少分解者和无机环境，故不能称为生态系统，A错误；植物产生挥发性物质驱赶昆虫体现了化学信息能调节种间关系，B错误；某一营养级的粪便中的能量是未被该营养级同化的能量，故属于上一营养级流向分解者的能量，C正确；建立生态农业可实现能量的多级利用，不是循环利用，不能提高各营养级间的能量传递效率，但可提高能量利用率，D错误。]
2．如图表示某生态系统中的食物网结构，相关叙述正确的是(　　)
A．该食物网中狼占有两个营养级
B．该食物网中的所有生物构成生物群落
C．该食物网中各种生物间的信息传递只能单向进行
D．若老鼠全部死亡，则对猫头鹰的影响比对狼显著
D　[结合分析可知：该食物网中共存在5条食物链，其中狼占有第三、第四、第五三个营养级，A错误；生物群落是指一定区域所有生物的集合，而食物网中只包括生产者和消费者，未包括分解者，B错误；信息传递的方向通常是双向的，C错误；猫头鹰的食物来源只有老鼠，狼的食物来源有浣熊、鹿和老鼠，若老鼠全部死亡消失，对猫头鹰的影响比对狼显著，D正确。]
3．生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行，下列相关叙述正确的是(　　)
A．物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的
B．只有生物才会对信息有反应，因此信息传递只发生在生物群落内部
C．能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
D．生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
C　[自然生态系统的元素在生物群落和无机环境间不断循环确保了其在物质上的自给自足，但是农业生态系统中农作物不断的输出，需要不断的补充矿质元素，如由于氮元素不断通过产品输出该生态系统，因此还要往农田中不断施加氮肥，A错误；信息传递还可以发生在无机环境和生物群落之间，B错误；能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，C正确；能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网，信息传递不都是按食物链(网)来传递的，D错误。]
4．下列有关生态系统的功能说法正确的是(　　)
A．生态系统中存在物质循环和能量流动两个相对独立的过程
B．碳循环就是CO2在无机环境和生物群落之间通过光合作用和呼吸作用来实现的循环
C．物理信息只来源于无机环境，信息传递可以发生在生态系统各种成分之间，而且往往是双向的
D．草原返青为食草动物提供可采食信息体现了信息能调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
D　[物质循环和能量流动相互依存，A错误；物质循环指化学元素，而不是化合物，碳在无机环境和生物群落之间以CO2的形式传递，在生物群落中以含碳有机物的形式存在，B错误；物理信息可以来自无机环境，也可以来自生物，C错误；草原返青，草食动物采食，可以调节生产者和初级消费者之间的捕食关系，有利于生态系统的稳定，D正确。]
　抵抗力稳定性、恢复力稳定性与总稳定性的关系
[核心精要]
1．图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
2．y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。
3．x可以表示恢复到原状态所需的时间：x越大，表示恢复原貌的难度越大，反之，恢复原貌的难度越小。
4．TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低或破坏的程度越大。
[对点训练]
1．如图表示甲、乙两个生态系统受到相同强度的干扰和解除干扰后稳定性的变化情况，下列关于该变化过程的说法，正确的是(　　)
A．甲、乙都具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性
B．乙的恢复力稳定性强
C．a、b点生态系统丧失了抵抗力稳定性
D．c点时只有恢复力稳定性
A　[生态系统都具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性，A正确；解除干扰后乙恢复到原先状态需要的时间较长，说明其生态系统的恢复力稳定性较弱，B错误；生态系统都具有抵抗力稳定性，C错误；c点时生态系统没有崩溃，恢复力稳定性和抵抗力稳定性都有，D错误。]
2．两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示，据图不能得出的结论是(　　)
A．乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高
B．若增大对甲生态系统的干扰强度，则C点左移
C．甲生态系统中的营养结构可能比乙生态系统简单
D．图中偏离正常运行范围的程度体现了抵抗力稳定性的大小
B　[受到同等强度的干扰后，乙生态系统偏离正常运行范围小，时间短，故乙生态系统的抵抗力稳定性高于甲，A正确；若增大对甲生态系统的干扰强度，则甲偏离正常运行范围更大，恢复所需时间更长，C点右移，B错误；乙生态系统的抵抗力稳定性高于甲生态系统，一般来说，营养结构越复杂，该生态系统的抵抗力稳定性越高，则甲生态系统中的营养结构可能比乙生态系统简单，C正确；图中偏离正常运行范围的程度体现了抵抗力稳定性的大小，D正确。]
3．如图表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。
据图分析，下列叙述正确的是(　　)
①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强
②甲生态系统中生物群落的营养关系一定较乙复杂
③乙生态系统在S点后一定有新的物种产生
④乙生态系统在S点后一定经历次生演替过程
A．①④　 B．①③　　　
C．②③　 D．②④
A　[①甲种群类型数量能保持相对稳定，而乙种群类型数量变化较大，由此可见，甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强，①正确；②群落是同一时间内在一定区域中各种生物种群的集合，据图分析，两个区间甲生态系统中生物种类少于乙，这样甲生态系统中生物群落的营养关系不一定较乙复杂，②错误；③新的物种产生必须经过生殖隔离，乙生态系统在S点后不一定有新的物种产生，③错误；④乙生态系统在S点时种群类型数量降到最低，而S点后种群类型数量又逐渐增加，可见S点后一定经历过一个次生演替的过程，④正确；所以①④正确。]
4．下图表示甲、乙两个相邻的不同类型的生态系统，在遭受同等程度的外来干扰其稳定性发生明显波动后，再恢复到原有的结构状态所需时间的图像。关于这两个生态系统稳定性的叙述，正确的是(　　)
A．甲的抵抗力稳定性较乙高
B．乙的恢复力稳定性较甲高
C．甲的抵抗力稳定性较低，而恢复力稳定性较高
D．甲可能为森林生态系统，乙可能为草原生态系统
C　[根据图示可知，随着时间(横轴)的推移，甲、乙两条曲线的变化情况为甲偏离稳态的幅度大，这表明甲的抵抗力稳定性低，乙恢复稳态所需时间长，表明其恢复力稳定性低，A、B错误；森林生态系统的抵抗力稳定性应高于草原生态系统的，乙的抵抗力稳定性高于甲的，则说明甲可能为草原生态系统，乙可能为森林生态系统，C正确、D错误。]　食物链(网)的构建方法
[核心精要]
1．依据捕食关系曲线构建食物链(网)(如图1所示)：根据先上升先下降者为被捕食者，后上升后下降者为捕食者，可以确定图1中食物链为C→B→A。
图1
2．依据所同化能量的多少构建食物链(网)：生态系统中能量流动逐级递减，且相邻营养级之间的能量传递效率为10%～20%。能量值大者为被捕食者，少者为捕食者。若两种生物的能量值相差不大，不足以构成10%～20%的比例关系，则两者很可能属于同一营养级。由此可以确定图2中食物链为丙→甲→乙→丁；图3中食物网为甲→(乙，丙)→丁；表中的食物链为B→D→A→C。
图2　　　　　　　图3
营养级 A B C D
能量(有机物) 15.9 870.7 1.9 141.0
3．依据生物体内富集物的浓度构建食物链(网)：生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内相关富集物(如农药、重金属)的浓度越高，两者在数值上呈正相关。体内富集物浓度相差不大的两种生物很可能属于同一营养级。
由此可以确定下表中的食物网为A→(C，E)→B→D。
生物种类 A B C D E
有机汞浓度(ppm) 0.057 7 0.51 68 0.39
4．依据提供的食物信息，构建食物链(网)。信息：古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物，它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图，可得到图4所示食物网。
图4　　　　　　　图5
5．根据物质循环图解构建食物链(网)：图5表示生态系统的物质循环图解，D是生产者，A是消费者，B是分解者，C是无机环境，其中的食物链是D→A。
[对点训练]
1．如图曲线表示了某森林生态系统中三个不同种群的生长和繁衍情况，已知种群甲是自养生物，下列分析不正确的是(　　)
A．食物链表示为丙←乙←甲，乙、丙的存在，加快了物质循环
B．甲位于第一营养级，位于第一营养级的生物个体数量一定最多
C．乙属于初级消费者，丙获得的能量最少而重金属等富集量却是最多的
D．乙的种群数量大幅度下降的原因可能是丙大幅度增加和甲大幅度减少
B　[由以上分析可知，食物链为甲→乙→丙，消费者乙、丙的存在加快了物质循环，A正确；位于第一营养级的生物个体数目不一定比位于第二营养级的生物个体数目多，有些可以出现生物量的倒金字塔，如一棵树和很多昆虫，B错误；重金属等有害物质不易分解，难以排出，在生物体内只能积累，重金属污染物质会沿着食物链不断积累，丙的营养级别较高，重金属积累最高，能量沿着食物链逐级递减，故丙获得的能量也最少，C正确；根据曲线分析，种群乙在第5－7年之间数量大幅度下降的原因：①种群丙个体数大增，使种群乙个体被大量捕食；②甲种群个体数剧减，种群乙食物减少，D正确。]
2．某研究性小组对学校附近鱼塘中5种不同的生物进行了研究，其研究结果见下表。请据表判断，下列叙述正确的是(　　)
代表字母 生物种类 消化道内食物 千克体重汞含量
A 鲇鱼 小鱼 78
B 河蚌 水蚤、小球藻 25
C 小球藻 / 3
D 小鱼 水蚤 10
E 水蚤 小球藻 5
A．鱼塘中A、B、C、D、E的总和就是一个生态系统，河蚌与小鱼之间是竞争关系
B．5种生物形成了3条食物链，其中最长的一条食物链是C→E→D→A
C．农田中的化肥被雨水冲入池塘后，会使小球藻等浮游植物快速、大量繁殖，从而使水蚤、河蚌、鱼的数量增多
D．5种生物中，小球藻所含的能量最少，鲇鱼富集的重金属最多
B　[河蚌与小鱼都能以水蚤为食，是竞争关系；C小球藻是生产者，A鲇鱼、B河蚌、D小鱼、E水蚤都是动物，属于消费者，其中无分解者和非生物成分，所以鱼塘中A、B、C、D、E的总和不是一个生态系统，A错误；5种生物形成的食物链为：C小球藻→E水蚤→D小鱼→A鲇鱼，C小球藻→E水蚤→B河蚌，C小球藻→B河蚌，共3条食物链；营养级越多，食物链越长，其中最长的一条食物链是C→E→D→A，B正确；农田中的化肥被雨水冲入池塘后，会使池塘生态系统富营养化，水体溶氧量降低，水质恶化，从而使水蚤、河蚌、鱼的数量减少，C错误；能量在沿着食物链流动的过程中是逐级递减的，该鱼塘中，小球藻所含的能量最多；在生态系统中，重金属在食物链中随着营养级的升高有富集现象，所处营养级越高的生物积累的重金属越多，在这5种生物中，鲇鱼所处的营养级最高，所以鲇鱼富集的重金属最多，D错误。]
3．如图为某生态系统的食物网，下列判断不正确的是(　　)
A．该生态系统共有8条食物链
B．鹰处于第五营养级的食物链有5条
C．蛇和鹰的关系是竞争和捕食
D．要使该生态系统完整，还需要增加的成分是分解者和非生物部分
B　[该食物网由8条食物链构成。在植物→植食性昆虫→食虫鸟→蛇→鹰；植物→植食性昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→鹰；植物→植食性昆虫→蛙→蛇→鹰，鹰处于第五营养级的食物链有3条。鹰捕食蛇属于捕食关系，二者之间相互争夺共同的食物鼠，因此又属于竞争关系。生态系统的组成包括非生物部分和生物部分，若要组成一个完整的生态系统，还需增加的成分是分解者和非生物部分。]
4．现有甲、乙、丙、丁、戊、己6个种群，各种群生物体内某致癌物的相对含量如下表所示。
种群 甲 乙 丙 丁 戊 己
致癌物的相对含量 0.043 0.00057 0.00057 0.005 0.00008 0.005
已知该致癌物被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这6个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食，据表中数据绘出该生态系统的食物网。
[解析]　该致癌物含量在食物链中具有生物富集现象，即营养级越高该致癌物含量越高，由上表可知戊为第一营养级，乙和丙为第二营养级，丁和己为第三营养级，甲为第四营养级，食物网为：。
[答案]　
　能量流动的相关计算
[核心精要]
1．能量传递效率的相关“最值”计算
(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
(2)生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：
知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级
获能量最多 选最短食物链按×20%计算 需最多能量 选最长食物链按÷10%计算
获能量最少 选最长食物链按×10%计算 需最少能量 选最短食物链按÷20%计算
2．能量传递效率的有关“定值”计算
(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(2)如果是在食物网中，某一营养级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比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
3．具有人工能量输入的能量传递效率计算
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]
1．如图所示的食物网中，如果每个营养级能量传递效率为10%～20%，且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等。虎要获得1 kJ的能量，则至少需要消耗草的能量为(　　)
A．150 kJ　 B．125 kJ　 　
C．100 kJ　 D．75 kJ
D　[虎要获得1 kJ能量，需要消耗上一营养级的能量为1÷20%＝5 kJ。题中指出“下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等”，所以狐和羊需分别提供2.5 kJ能量。羊获得2.5 kJ能量，消耗草的能量为2.5÷20%＝12.5 kJ；由草→兔→狐可知，狐获得2.5 kJ能量，需要消耗草的能量为2.5÷20%÷20%＝62.5 kJ，所以虎要获得1 kJ能量，则至少需要消耗草的能量为12.5 kJ＋62.5 kJ＝75 kJ，D正确。]
2．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消费植物(　　)
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B　[依图中食物关系分析，猫头鹰处于第三、四营养级。在食物链中，猫头鹰属第三营养级，可把此食物链简化为一条，即植物→鼠(兔)→猫头鹰，最少消耗植物20 g×4/5÷20%÷20%＝400 g。另一食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”中，猫头鹰属第四营养级，最少消耗植物20 g×1/5÷20%÷20%÷20%＝500 g，所以最少需要消耗植物500 g＋400 g＝900 g。故选B。]
3．某生态系统中，存在如图所示食物网，若将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　[解题时应该从C出发，设当食物由A∶B为1∶1时，C的能量为x，需要的A为1/2x÷10%＋1/2x÷10%÷10%＝55x。设当食物由A∶B为2∶1时，C的能量为y，需要的A为2/3y÷10%＋1/3y÷10%÷10%＝40y。由于两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x。故选A。]
4．如图是一个人工湖的能量流动示意图(能量单位为：103 kJ/m2·a)，以下说法正确的是(　　)
A．A指的是生产者呼吸作用消耗的能量
B．肉食动物有机物输入的量是4.5×103 kJ/m2·a
C．能量在第二、三营养级之间的传递效率约为15.6%
D．要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量将随营养级增加而减少
B　[图中A指生产者、植食动物、肉食动物呼吸作用所消耗的能量，A错误；根据能量进出平衡，输入植食动物的能量为17×103 kJ/(m2·a)，可求出输入肉食动物的能量为17×103 kJ/(m2·a)－13.5×103 kJ/(m2·a)＝3.5×103 kJ/(m2·a)，则肉食动物有机物输入的量为8.0×103 kJ/(m2·a)－3.5×103 kJ/(m2·a)＝4.5×103 kJ/(m2·a)，B正确；第二营养级为植食动物，输入该营养级的能量为17×103 kJ/(m2·a)，第三营养级为肉食动物，第二营养级输入到第三营养级的能量为3.5×103 kJ/(m2·a)，则能量在第二、三营养级之间的传递效率约为20.6%，C错误；能量在流动过程中是逐级递减的，若要保证每个营养级的同化量相等，有机物的输入量将随营养级增加而增多，D错误。][实验基础·自主学习]
1．实验原理
阳光、空气、水、生产者、消费者、分解者等是生态系统的成分。只有这些成分彼此协调，生态系统的物质循环和能量流动才能正常进行，从而维持其稳定性。
2．方法步骤
(1)设计生态瓶中各种成分及其比例的方案。
(2)制作生态瓶，并将生态瓶放置在温度适宜和光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。
(3)定期观察、记录生态瓶中动、植物种类和数量的变化。
[实验关键·探究学习]
1．实验设计要求
设计要求 相关分析
生态瓶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) 生态瓶中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态瓶的材料必须透明 为光合作用提供光能；便于观察
生态瓶宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；瓶内储备一定量的空气
生态瓶的采光要用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
2．生态瓶稳定性的观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态瓶极为简单，自我调节能力极差，抵抗力稳定性极低，其稳定性易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
[实验应用·对点练习]
1．生态瓶是以水生植物造景为主的相对封闭的微型生态系统。下列关于生态缸的说法，正确的是(　　)
A．制作生态瓶，要遵循生态系统的基本原理，能够实现短期内的相对稳定
B．生态瓶密封后，要能和外界进行能量交换，要置于阳光直射下
C．人工生态瓶只能够实现能量流动和物质循环的功能
D．人工制作的生态瓶生产者的种类和数量越多，其稳定性越高
A　[在有限的空间内。依据生态系统的原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建一种人工生态系统，这种生态系统的稳定性是短暂的，A正确；制作的生态瓶应密闭，放置在室内通风、避免阳光直射的地方，B错误；人工生态瓶还具有信息传递的功能，C错误；制作生态瓶时，放置的生产者的种类和数量要适宜，并不是越多生态瓶越稳定，D错误。]
2．甲、乙、丙、丁4个透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。下列有关叙述错误的是(　　)
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态瓶编号 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有；“－”表示无。
A．生态瓶必须是密闭的，放在直射光下，生物成分的数量要搭配合理
B．乙瓶中缺乏光照，生态瓶不稳定说明了生态系统需要稳定的能量输入
C．丙瓶中没有泥沙，分解者太少，不利于物质循环的顺利进行
D．丁瓶中虽然物种更加丰富，但可能因为氧气含量少而不如甲瓶稳定
A　[生态瓶必须是密闭的，但不能让阳光直射，因为光照过强，生态瓶内温度太高，会使生物失去活性；缺乏光照情况下无法进行光合作用，生产者不能生长，生态瓶不稳定，说明了生态系统需要稳定的能量输入；由于丙瓶中没有泥沙，分解者数量太少或没有分解者的分解作用，所以不利于物质循环的顺利进行；丁瓶与甲瓶相比，氧气含量减少，因为消费者(小鱼等)较多，呼吸要消耗较多的氧气。]

展开更多......

收起↑