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专题21　生态系统及人与环境
新高考生物一轮专题复习
考点1　生态系统及其稳定性
知识1　生态系统的结构
一、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。地球上最大的生态系统是生物圈。
二、生态系统的结构
生态系统的结构包括组成成分和营养结构。
1.组成成分
(1)非生物的物质和能量:光、水、空气等。
(2)生物群落
类型 主要类群 地位和作用
生产者 (自养) 绿色植物; 蓝细菌等 生态系统的基石;合成有机物,储
存能量
消费者 (异养) 绝大多数动物;寄生植物、寄生
细菌等 加快物质循环;帮助植物传粉和
传播种子
分解者 (异养) 腐生细菌和真菌; 腐食动物等 将动植物遗体和动物排遗物分
解为无机物
易混易错 细菌可作为生产者(如硝化细菌)、消费者(如寄生细菌)、分解者(如腐生细菌)三种
成分。
2.营养结构:食物链和食物网
(1)食物链
食物链 　　草 鼠 蛇 鹰 所属 类型 绿色植物 植食性 动物 肉食性 动物 肉食性
动物
成分 生产者 初级 消费者 次级 消费者 三级
消费者
所属 营养级 第一 营养级 第二 营养级 第三 营养级 第四
营养级
　　营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,因此食物链中一般不会超过5个营养级。
易混易错 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,也不一定代
表某种群。
(2)食物网
①概念:在一个生态系统中,食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。
②功能:生态系统物质循环和能量流动的渠道。
③特点:同一消费者在不同食物链中,可以占据不同的营养级。
④实例分析
a.图示未包含的生态系统的组成成分有非生物的物质和能量、分解者。
b.图中鳜鱼可属于次级消费者和三级消费者,属于第三、四营养级。
c.水蚤和鲢鱼的关系是捕食和种间竞争。
知识归纳　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:

若青蛙突然减少,则短时间内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。
1.(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。 ( )
答案　√
2.(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。 (　 )
答案
3.(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。 (　 )
答案
4.(2018浙江1月选考,10)食物网中的植食动物属于不同的营养级。 (　 )
答案
5.(2016全国Ⅲ,5)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,则鹰的迁入
增加了该树林中蝉及其天敌的数量。 (　 )
答案
针对训练
知识2　生态系统的功能
一、生态系统的能量流动
1.概念理解(一般情况下)

(1)同化量=摄入量-粪便量。
注意 某营养级粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而属于上一营养级流向分解者的能
量。
(2)同化量=呼吸作用以热能形式散失量+用于生长、发育和繁殖的能量。
(3)用于生长、发育和繁殖的能量=流入下一营养级的能量(最高营养级除外)+分解者利用的能量
+未利用的能量(定时定量研究时)。
(4)第二营养级流向分解者的能量=该营养级遗体残骸中的能量+第三营养级粪便中的能量。
易混易错 最高营养级的能量去向与其他营养级的能量去向不完全相同,不包括流向下一营养
级。
2.第二营养级能量的来源和去向
3.生态系统能量流动的特点

4.能量传递效率=(某一营养级的同化量÷上一营养级的同化量)×100%。
例 (2021山东,24)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
流动示意图如图,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。
解题导引　图中M从生产者和遗体残骸中同化的能量为3 281+2 826=6 107[kJ/(m2·a)],M呼吸作用
散失的能量为3 619 kJ/(m2·a),则M用于生长、发育和繁殖的能量为6 107-3 619=2 488[kJ/(m2·a)]。
由M到N的能量传递效率为386÷(3 281+2 826)×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。
答案　2 488　6.3　不能
疑难探究
思考 如果在一个较长的时间内断绝对一个生态系统的能量输入,生态系统会消亡吗 为什么
提示 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
5.生态金字塔:营养级间的某种数量关系。
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量
金字塔
每一级 含义 单位时间内每一营养
级生物所含能量的多
少 每一营养级生物个体
的数目 每一营养级所容纳的
有机物的总干重
象征 含义 能量沿食物链流动过
程中逐级递减 一般生物个体数目在
食物链中随营养级升
高而逐级递减 生物量沿食物链流动
过程中逐级递减
特点 通常为正金字塔形 一般为正金字塔形 大多数为正金字塔形
知识归纳　某些特殊的生态金字塔
1.成千上万只昆虫生活在一棵大树上时,该数量金字塔就会呈现上宽下窄的倒金字塔形(如图1)。
2.浮游植物的个体小,寿命短,又会不断地被浮游动物吃掉,所以某一时间内调查到的浮游植物的生
物量可能低于浮游动物的生物量(如图2);但总的来看,一年中浮游植物的总生物量还是比浮游动
物的多。
图1 图2
易混易错 通过对能量的多级利用,可以提高能量利用率,但能量传递效率无法提高。
6.研究能量流动的实践意义
(1)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。如间种套作、蔬菜大
棚中的多层育苗等立体农业都充分利用了空间和资源,获得了更大的收益。
(2)科学规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。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实现了对能量的多级利用,提高了能量利用率。
(3)合理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
除掉害虫的目的是减少农作物流向害虫的能量,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
二、生态系统的物质循环
1.物质循环的概念
2.碳循环
(1)过程图解
(2)过程分析
注意 碳元素在非生物环境中主要以CO2、碳酸盐形式存在。
3.生物富集
(1)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。
(2)富集原因:稳定不易降解,积累不易排出。
(3)危害:沿食物链不断聚集,对位于食物链顶端的物种可造成灾难性影响;是全球性的。
(3)碳循环模式图分析
4.能量流动与物质循环的关系
(1)物质作为能量的载体,使能量沿食物链(网)流动。
(2)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间循环往返。
三、生态系统的信息传递
1.信息种类
类别 传递形式 实例
物理信息 物理过程 光、声、温度、湿度等,如蜘蛛
网的振动频率
化学信息 化学物质 动物的性外激素,植物的生物
碱、有机酸等
行为信息 动物的特殊行为 蜜蜂跳舞、孔雀开屏等
2.传递方向:往往是双向的。
3.信息传递过程
4.在生态系统中的作用
疑难探究
思考 所有的信息传递都是双向的吗
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,羊并不
传递信息给草,此过程中信息传递是单向的。
5.信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农畜产品的产量:如延长光照时间提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制:如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种群密度(生物防
治)。
6.(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。
(　 )
答案
7.(2022湖南,8)采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递。 (　 )
答案　√
8.(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。 (　 )
答案
9.(2021北京,11)菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用。 (　 )
答案
10.(2020浙江7月选考,11)营养级的位置越高,归属于这个营养级的能量通常越多。 (　 )
答案
针对训练
11.(2020全国Ⅲ,6)碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环。 (　 )
答案　√
12.(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。 (　 )
答案
13.(2018浙江1月选考,10)难降解的有害物质会沿着食物链转移和富集。 (　 )
答案　√
知识3　生态系统的稳定性
一、生态平衡
1.概念:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
2.特征:结构平衡、功能平衡、收支平衡。
二、生态系统的稳定性
1.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,强调的是生态系统维持生
态平衡的能力。
2.形成原因:生态系统具有自我调节能力。
3.调节基础:负反馈调节。
知识拓展　生态系统中的反馈调节
项目 正反馈 负反馈
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
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
实例 分析 已污染的湖泊污染加剧
草原上食草动物兔与植物的平衡
三、生态系统稳定性的类型
1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
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 二者一般呈负相关。但对于极地苔原(冻原)而
言,由于其组分单一、结构简单,它的抵抗力稳定
性和恢复力稳定性都较低 2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系




四、提高生态系统的稳定性
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,保证生态系统内部结构与功
能的协调。
14.(2022海南,5)珊瑚生态系统具有抵抗不良环境并保持原状的能力是恢复力稳定性的表现。
(　 )
答案
15.(2022河北,12)相对稳定的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统平衡的特征。 (　 )
答案　√
16.(2022辽宁,12)与自然草地相比,物种比较单一的人工草坪自我维持结构和功能相对稳定的能力
较低。 (　 )
答案　√
17.(2022江苏,17)群落分层越明显、层次越多,生物多样性越丰富,生态系统稳定性越强。 (　 )
答案　√
18.(2022天津,4)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质投入。 (　 )
答案　√
针对训练
19.(2021海南,3)红树林生态系统物种丰富,结构相对复杂,具有较强的自我调节能力。 (　 )
答案　√
20.(2022河北,22)生态系统的自我调节能力以　　　　　 机制为基础,该机制的作用是使生态系
统的结构和功能保持　　　 。沼泽生态系统受到破坏后物种数量减少,生态系统自我调节能力
　　　 。
答案　负反馈调节　相对稳定　下降
考点2　人与环境
知识1　生态环境的保护
一、人类活动对生态环境的影响
1.生态足迹
(1)概念:又叫生态占用,是指在现有技术条件下,维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家
或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。
(2)特点:生态足迹的值越大,代表人类所需的资源越多,对生态和环境的影响就越大。生活方式不
同,生态足迹的大小可能不同。如与食用蔬菜相比,吃牛肉会增大生态足迹;与步行相比,开车出行
会增大生态足迹。
知识归纳
1.生态承载力:代表了地球提供资源的能力。
2.提高生态承载力的措施:保护耕地;通过发展科技提高农业生产效率,降低农业生产成本;开发新
能源;提高能源利用率;发展循环经济等。
2.全球性生态环境问题
主要类型 原因(或类型)
全球气候变化 化石燃料大量燃烧和水泥生产等→大气中CO2浓度升高→温室效应加剧→全球变暖,南极冰盖融化,海平面上升
水资源短缺 人口剧增及人类活动
臭氧层破坏 氟氯烃、哈龙等化合物的使用
土地荒漠化 人类活动
生物多样性丧失 生物生存的环境被破坏
环境污染 大气污染(可导致雾霾、酸雨频发)、水体污染(可导致水体富营养化)和土壤污染等
　　在全球性生态环境问题日益突出的背景下,人们提出了可持续发展观:在不牺牲未来几代人
发展的情况下,满足我们这代人的需要。这一强调经济发展、社会发展和生态发展相互协调的观
念已经成为人类的必然选择。
二、生物多样性及其保护
1.生物多样性
(1)概念:生物圈内所有的植物、动物和微生物等,它们所拥有的全部基因,以及各种各样的生态系
统,共同构成了生物多样性。
(2)层次:遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性。
(3)生物多样性的价值
类型 内涵
直接价值 ①实用价值:食用、药用和作为工业原料(如纤维、木材)等;②非实用价值:旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等
间接价值 ①调节生态系统的功能:a.植物能进行光合作用,具有制造有机物、固碳、供氧等功能;b.森林和草地具有防风固沙、水土保持作用;c.湿地可以
蓄洪防旱、净化水质、调节气候等;②促进生态系统中基因流动和协同进化等方面的生态价值
潜在价值 目前人们尚不太清楚的价值
注意 生物多样性的间接价值明显大于直接价值。
(4)丧失原因

疑难探究
思考1 外来物种入侵带来的危害警示我们引种时需要注意什么
提示1 考虑引入物种与本土物种的种间关系;考虑引入物种是否影响当地生态。
思考2 秦岭地区的大熊猫被分割成几个局域种群,个别局域种群极小,将大熊猫分布区连接起来有
利于大熊猫种群的延续,为什么
提示2 将大熊猫分布区连接起来,可以促进大熊猫种群之间的基因交流,有利于保护遗传多样性,有
利于物种的延续。
易混易错 就地保护是最有效的保护措施。
2.生物多样性的保护
21.(2022浙江6月选考,1)生物多样性包括物种多样性、行为多样性和生态系统多样性。 (　 )
答案
22.(2022辽宁,13)城市植物园为鸟类提供易地保护的生存空间,一定程度上增加了鸟类物种多样
性。 (　 )
答案
23.(2022辽宁,2)光盘行动、自驾旅游、高效农业、使用一次性餐具和焚烧秸秆,均体现了日常生
活中减少生态足迹的理念。(　 )
答案
24.(2022广东,1)海南热带雨林的直接价值体现在其具有保持水土、涵养水源和净化水质功能,被
誉为“绿色水库”。 (　 )
答案
25.(2022湖北,3)挽救长江江豚等珍稀濒危动物长期有效的措施是建立人工养殖场,进行易地保护
和保种。 (　 )
答案
针对训练
26.(2022河北,12)资源的消费与更新保持平衡是实现可持续发展的重要标志。 (　 )
答案　√
27.(2022湖北,2)根据可持续发展理念的要求,经济和社会发展应最大限度地满足当代社会的需
求。 (　 )
答案
28.(2021浙江6月选考,1)臭氧能吸收紫外线和X射线,臭氧减少会导致人类皮肤癌患者增加,臭氧减
少的主要原因是化石燃料的燃烧。 (　 )
答案
29.(2020海南,9)赤潮和水华的发生与人类活动造成海水富营养化有关。 (　 )
答案
30.(2019海南,23)入侵植物进入适宜其生长的地区可影响当地物种生存。 (　 )
答案　√
知识2　生态工程
一、生态工程的基本原理
自生 ①有效选择生物组分并合理布设(如选污染物净化能力强的水生植物来修复湿地,并考虑它们的生态位差异及种间关系)。通常,应尽量提高生物多样性,利用种群之间互利共存关系,构建复合群落,以便其他种群能弥补消亡种群;
②需创造益于生物组分生长、发育、繁殖,及它们形成互利共存关系的条件,如通过移除水体中的富营养化沉积物和有毒物质,减小水体污染物,从而利于生态系统的自生
循环 通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生,如“无废弃物农业”
协调 ①考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应(如选择适应当地环境的植物进行生态修复);
②考虑环境容纳量
整体 ①遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的;
②还需考虑经济和社会等系统的影响力
疑难突破　生态工程原理的判断方法
1.强调物质循环、废物利用→循环原理。
2.体现物种多、营养关系复杂,考虑生态位差异、种间关系→自生原理。
3.强调生物与生物、生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→协调原理。
4.涉及自然、经济和社会,如林业生态工程建设时,一方面号召农民种树,另一方面要考虑贫困地区
农民的生活问题→整体原理。
二、生态工程的实例和发展前景
1.实例
(1)农村综合发展型生态工程
问题 农村人多地少,产出不足
对策 建立农村综合发展型生态工程,实现物质的多级
循环利用
案例 北京郊区的某村实施以沼气工程为中心的物质
多级循环利用工程
(2)湿地生态恢复工程
问题 湿地的缩小和破坏问题
对策 采用工程学和生态学措施相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地周围建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能
案例 厦门筼筜湖的生态恢复工程
(3)矿区废弃地的生态恢复工程
问题 山体、土壤和植被乃至整个地区生态系统的破坏
对策 采用人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等措施。其中,关键在于植被恢复,以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建
案例 我国赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
2.发展前景:重视对生态环境的保护,注重与经济、社会效益的结合需要生态工程发挥作用。生态
工程的发展和应用,将在建设美丽中国的过程中大有作为。
31.(2022湖北,3)长江保护应在优先保护地方经济发展的基础上,进行生态修复和生物多样性保
护。 (　 )
答案
32.(2021辽宁,11)恢复辽河某段“水体—河岸带”的生物群落时,不同位置上植物种类的选择不
同,遵循了协调原理。 (　 )
答案　√
针对训练

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