资源简介

第5节　生态系统的稳定性
核心素养
1．阐明生态平衡与生态系统的稳定性。(生命观念、科学思维)
2．举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。(生命观念、科学思维)
3．简述提高生态系统稳定性的措施。(生命观念、科学思维)
4．设计并制作生态缸，观察其稳定性。(科学探究)
学霸记忆
1．生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。
2．生态平衡的特征
(1)结构平衡。
(2)功能平衡。
(3)收支平衡。
3．负反馈是在一个系统中，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，它可使系统保持稳定。
4．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。
5．生态系统的稳定性是指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。生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
6．生态系统的稳定性表现在两个方面：抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
知识点一　生态平衡与生态系统的稳定性
教材梳理
1．生态平衡的概念与特征
(1)概念：生态平衡指生态系统的_结构和功能__处于_相对稳定__的一种状态。
(2)处于生态平衡的生态系统具有如下特征
①结构平衡：生态系统的_各组分__保持相对稳定。
②功能平衡：_生产—消费—分解__的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
③_收支平衡__：例如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
2．生态系统的稳定性
(1)生态系统维持平衡的调节机制是_负反馈机制__。这一调节机制是指在一个系统中，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，它可使系统_保持稳定__。
(2)负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。这种能力的存在使生态系统具有稳定性，即生态系统具有_维持或恢复__自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
(3)原因：生态系统具有_自我调节能力__。
(4)特点：生态系统的自我调节能力是_有限的__。
判断正误
1．生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础。( √ )
2．一个稳定的生态系统中动植物种类及数量不会有波动。( × )
3．生物群落能量的输入量大于输出量，物质的输入与输出则保持相对平衡。( × )
4．生态系统的稳定性是恒定不变的。( × )
核心探讨
负反馈调节和正反馈调节
资料1　在一片草地上，如果兔大量增加，草就会被大量啃食，于是兔之间对食物等资源的竞争就会加剧，导致兔的生存空间和资源减少；同时，捕食者狼因食物(兔)丰富而数量增多，它们会捕食更多的兔。这样经过一段时间后兔的数量又会恢复或接近原来的水平。
资料2　下图为某湖泊生态系统发生的某种调节活动：
(1)资料1中的这种调节方式属于什么调节？尝试用文字、线框、箭头等描绘上述调节过程。
提示：负反馈调节。调节过程如图所示：
(2)资料2中的调节过程属于什么调节？
提示：正反馈调节。
(3)资料1和资料2所反映的调节方式，哪一种有利于维持生态平衡？
提示：资料1所反映的调节方式即负反馈调节，有利于维持生态平衡。
核心归纳
反馈调节的类型及比较
项目 负反馈调节 正反馈调节
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 使生态系统向着更好或更坏的方向发展
结果 抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例 森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
说明 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，在生态系统中普遍存在；正反馈调节往往具有极大的破坏作用，常具有爆发性，经历时间也短
典题应用
1．下列关于“生态平衡”和“生态系统稳定性”的叙述中，不正确的是( D )
A．生态平衡是生态系统发展到一定阶段，生态系统保持其结构与功能的稳定状态
B．生态系统的稳定性是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
C．生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础
D．生态平衡与生态系统的稳定性没有关系
解析：生态平衡是指生态系统中各种生物的数量和比例总是保持在相对稳定的状态；在自然状态下，生态系统是稳定的，并具有保持和恢复其结构和功能相对稳定的能力，所以A、B项正确；生态系统具有自我调节能力，自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础，C项正确；由于生态系统的自我调节能力是有一定限度的，与生物的种类和数量有关，生物的种类和数量越多，自我调节能力越强，如果人类的干预超过了这个限度，生态系统就会遭到破坏(生态平衡依赖于生态系统的稳定性)，D项错误。
2．某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物——水蚤大量繁殖，使藻类减少，藻类的减少接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，水蚤的死亡加重了污染，导致更多水蚤死亡。下列关于上述过程的叙述，正确的是( B )
A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节
B．早期属于负反馈调节，后期不属于负反馈调节
C．早期、后期均属于负反馈调节
D．早期、后期均不属于负反馈调节
解析：早期藻类大量繁殖引起水蚤增加，水蚤增加，又使藻类减少，这属于负反馈调节。后期污水引起水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，不存在抑制关系，仅具有促进作用，为正反馈调节。
知识点二　抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性
教材梳理
1．抵抗力稳定性指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能_保持原状__(不受损害)的能力，而恢复力稳定性指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。
2．不同的生态系统在这两种稳定性的表现上有着一定的_差别__。一般来说，生态系统中的_组分__越多，_食物网__越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。生态系统在受到不同程度的干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是_不一样__的。
3．提高生态系统的稳定性
(1)处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需，能够使人类生活和生产的环境_保持稳定__。
(2)提高生态系统的稳定性，一方面要控制对生态系统的_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；另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，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。
判断正误
1．生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强。( × )
2．与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统的抵抗力稳定性低。( √ )
3．增加生态系统内各营养级生物的种类可提高区域生态系统的自我调节能力。( √ )
核心探讨
生态系统稳定性的定量分析
生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系可用下图表示：
(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，偏离的程度可以作为衡量_抵抗力__稳定性的指标，偏离大说明抵抗力稳定性_低__，反之，说明抵抗力稳定性_高__。
(3)x表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越_低__，反之，表示恢复力稳定性越高。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为衡量总稳定性的指标，TS面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越_低__。
核心归纳
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状
影响因素 生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越高；反之越低 生态系统的成分越简单，一般越容易恢复；反之越难
联系 ①一般情况下，抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性低，反之亦然；②二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定；③图示
知识贴士
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小并不一定都是呈负相关的，如苔原、荒漠等生态系统营养结构简单，且环境条件恶劣，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低。
典题应用
3．下列有关生态系统稳定性的叙述，正确的是( D )
A．生态系统自我调节能力的基础是正反馈调节
B．抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性一定强
C．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的抵抗力稳定性
D．适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性
解析：生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，A项错误；有些生态系统如北极冻原生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低，B项错误；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性，C项错误；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低，抵抗力稳定性就越强，适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性，D项正确。
4．下图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列说法错误的是( C )
A．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
B．在受到干扰后，曲线偏离正常范围的时间越长和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高
C．S2所代表的面积越大，生态系统的恢复力稳定性越高
D．S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高
解析：生态系统的恢复力稳定性越高，受到干扰后曲线回到正常范围的时间越短，曲线围成的面积S2越小，C项错误。
知识点三　设计制作生态缸，观察其稳定性
教材梳理
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有很强的生命力，成分齐全(具有生产者、消费者、_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
生态缸的采光用较强的_散射光__ 防止水温过高导致水生植物死亡
判断正误
1．可以将制作好的生态缸放置在通风良好、阳光直射的地方。( × )
2．在设计生态缸时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。( √ )
典题应用
5．如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析正确的是( C )
A．瓶中的浮萍和金鱼藻(生产者)的数量越多，该生态瓶越稳定
B．生态瓶中的生物种类太少，其群落无水平结构
C．虽然生态瓶可实现物质循环，但需要能量的输入
D．生态瓶中只有生产者和消费者，无分解者
解析：根据“设计并制作生态缸”的基本原理可知，设计时要考虑系统内不同营养级生物之间的合适比例，因此，生产者的数量并非越多越稳定，A项错误；虽然生态瓶很小，但其群落仍具有垂直结构和水平结构，B项错误；生态瓶具有生态系统的各种组成成分，包括分解者(存在于泥沙中)，D项错误。
6．很多同学都曾尝试设计制作过小生态缸，但有相当一部分同学的设计并不成功。下列相关叙述不正确的是( C )
A．缸内各种生物之间应有营养上的联系
B．生态缸的稳定性与生物种类的数量的合理搭配有关
C．生态缸生态系统起始比较简单，演替必定使其越来越稳定
D．缸内加泥沙以提供分解者
解析：生态缸内生物群落比较简单，不会长期存在，不会在演替过程中越来越稳定。第1节　生态系统的结构
核心素养
1．运用具体生态系统的资料，阐明生态系统的组成成分。(生命观念)
2．尝试建构生态系统的结构模型。(科学思维)
3．分析生态系统各种成分之间的结构联系。(科学思维)
4．结合实例理解食物链和食物网，运用于指导社会实践。(社会责任)
学霸记忆
1．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。
2．生态系统的结构：生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
3．生产者：自养生物，包括光能自养生物(绿色植物等)和化能自养生物(硝化细菌等)。将无机物制造成有机物，并固定能量，是生态系统的基石。
4．消费者：异养生物，包括大多数动物，寄生的植物如菟丝子，某些寄生的细菌、真菌和病毒等。加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和传播种子，是生态系统最活跃的成分。
5．分解者：异养生物，主要是营腐生生活的细菌和真菌。将动植物的遗体和动物的排遗物分解成无机物，是生态系统的关键成分。
6．非生物的物质和能量：光、热、水、空气、无机盐等。是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。
7．食物链是生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
8．生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而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。
9．食物链和食物网是生态系统物质循环和能量流动的渠道。
知识点一　生态系统的范围及组成成分
教材梳理
1．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__叫作生态系统。
2．范围
生态系统的空间范围有大有小。地球上的全部生物及其非生物环境的总和，构成了地球上最大的生态系统——_生物圈__。
3．类型
生态系统的类型众多，一般可分为自然生态系统和_人工生态系统__两大类，前者又可划分为水域生态系统和陆地生态系统，后者又可分为农田生态系统、人工林生态系统等。
4．生态系统的组成成分
组成成分 地位 作用 实例
生物成分 生产者 生态系统的_基石__ 物质：无机物→有机物能量：太阳能等→化学能 _自养生物__，主要是绿色植物
消费者 最活跃的成分 _加快__生态系统的物质循环；帮助植物传粉、传播种子等 主要是动物，还包括营寄生生活的生物
分解者 物质循环中的关键环节 将动植物遗体和动物的排遗物分解成_无机物__ 主要是_(营腐生生活的)细菌和真菌__
_非生物的物质和能量__ 生态系统的基础 生物群落赖以生存和发展的基础 阳光、空气、水等
判断正误
1．我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱。( × )
2．河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统。( × )
3．动物的存在加快了人工松树林的物质循环。( √ )
4．在生态系统中，连接生物和非生物环境的两个重要组成成分是生产者和分解者。( √ )
核心探讨
分析生态系统的结构
阅读教材P49的“思考·讨论”，分析回答下列问题：
(1)这两个生态系统中有哪些生物？尽可能多地列出它们的名称，并完成下表。
植物 植食性动物 肉食性动物 微生物
荒漠生态系统 柠条、_地锦__、_胡枝子__、_画眉草__、_狗尾草__、_猪毛蒿__ 蝗虫、蝼蛄、_叶蛾__、土蜂 姬蜂、步甲、_园蛛__、蜈蚣 真菌、细菌、_放线菌__
池塘生态系统 栅藻、团藻、水草 草履虫、水蚤、_田螺__、草鱼 青鱼、_乌鳢__ 细菌、真菌
(2)在上述生态系统中，除生物之外还存在哪些成分？它们对生态系统来说是不可缺少的吗？
提示：还有非生物的物质和能量。它们对生态系统来说是不可缺少的。物质和能量是生命活动存在的最基本条件，生命活动本质上也是物质和能量的变化，非生物的物质和能量还是生物群落赖以生存和发展的基础。
(3)每个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物是怎样获得物质和能量的？请完善下表。
植物 动物 微生物
荒漠生态系统 _通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在有机物中__ 通过捕食植物或其他动物获得物质和能量 _通过分解动植物的遗体和动物的排遗物等获得物质和能量__
池塘生态系统
不同种类的生物获取物质和能量的途径不一样。
(4)参照一般系统的结构模式图(如图)，尝试画出生态系统的结构模型。
提示：如图所示
核心归纳
1．生态系统组成成分的判断方法
(1)根据生物类型判断生态系统的组成成分
①“自养生物”＝“生产者”，包括光能自养生物(如绿色植物和蓝细菌等)和化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)。
②“捕食异养生物或寄生异养生物”＝“消费者”，其不能直接把无机物合成为有机物，而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。
③“腐生异养生物”＝“分解者”，其是能把动植物的遗体和动物的排遗物中的有机物分解成无机物的腐生细菌、真菌，也包括少数的动物(如蚯蚓等)。
(2)根据结构图判断生态系统的组成成分如右图所示，先根据双向箭头确定C、D一方为非生物的物质和能量，另一方为生产者，则A、B一方为消费者，另一方为分解者；再根据出入箭头数量的多少进一步判断，在C、D中指出箭头多的D为生产者，指入箭头多的C为非生物的物质和能量；最后根据D→B、A→B确定A为消费者，B为分解者。
2．生态系统组成成分的辨析
(1)植物≠生产者，生产者＝自养生物：菟丝子营寄生生活，属于消费者；蓝细菌(原核生物)能进行光合作用，是自养生物，属于生产者。
(2)动物≠消费者：秃鹫、蚯蚓等营腐生生活的动物属于分解者。
(3)细菌≠分解者：硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于消费者。
典题应用
1．关于生态系统概念的理解，正确的是( D )
A．一片森林是一个生态系统，包括植物、动物和非生物环境
B．一个人工鱼塘中只放养着草鱼和鲤鱼，不属于生态系统
C．地球陆地上的所有生物和非生物环境的总和构成生物圈
D．一定空间内的所有生物和非生物环境构成一个生态系统
解析：一片森林是一个生态系统，包括其中的所有生物和非生物的成分，A项错误；一个人工鱼塘包含其中的所有生物和非生物成分，属于生态系统，B项错误；地球上的所有生物(包括陆地、海洋、空气中的生物)和非生物环境的总和构成生物圈，C项错误；一定空间内的所有生物和非生物环境构成一个生态系统，D项正确。
2．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是( D )
A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
B．蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者
C．病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者
D．硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者
解析：太阳光属于生态系统中的非生物的物质和能量，A项错误；蚯蚓是需氧生物，以土壤中腐烂的有机物为食，在生态系统中属于分解者，B项错误；病毒是异养生物，营寄生生活，在生态系统中属于消费者，C项错误；硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者，D项正确。
知识点二　生态系统的营养结构——食物链和食物网
教材梳理
1．食物链
(1)概念：在生态系统中，生物之间由于捕食关系而形成的一种联系。
(2)特点：_生产者__为第一营养级；植食性动物属于_初级__消费者，为_第二__营养级；以初级消费者为食的肉食性动物称为_次级__消费者，为_第三__营养级。
(3)各种消费者所处的营养级并不是一成不变的，但一条食物链上一般不超过_五__个营养级。
2．食物网
(1)在生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系称为食物网。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)食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统_物质循环和能量流动__的渠道。
判断正误
1．食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道，是生态系统维持相对稳定的重要条件。( √ )
2．从生态系统的营养结构上看，蓝细菌处于第一营养级。( √ )
3．生态系统中生产者只能是绿色植物。( × )
4．动物在食物链中的消费级别和营养级别是相同的。( × )
5．“螳螂捕蝉，黄雀在后”中包含的食物链，共有四个营养级。( √ )
6．同一种生物在食物网中不可能占有多个营养级。( × )
核心探讨
食物链和食物网
请结合教材P51图3－3和P52图3－4以及教材中相关文字，思考回答以下问题：
(1)食物链形成的根本原因是什么？
提示：形成食物链的根本原因是各种生物之间的食物关系。
(2)食物链的第一营养级是什么？
提示：生产者。
(3)消费级别与营养级别有何关系？
提示：消费级别＝营养级别－1。
(4)食物链中没有体现生态系统的什么组成成分？
提示：没有体现分解者和非生物的物质和能量。
(5)图3－4中鹰处于哪几个营养级？鹰和蛇之间是什么关系？
提示：第三、四、五营养级。捕食和种间竞争。
(6)图3－4中食物网的成因有哪些？
提示：在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而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。
核心归纳
一、食物链和食物网的特点
1．食物链的特点
(1)食物链的起点一定是生产者，终点是不被其他动物捕食的动物，中间不能有任何间断。
(2)食物链中只有生产者和消费者，不包括分解者和非生物的物质和能量。
(3)因为食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转，所以箭头方向一定是由被捕食者指向捕食者。
(4)一般来说，一条食物链中营养级最多不超过5个。
(5)消费者级别与营养级级别的关系：因为生产者是第一营养级，所以初级消费者是第二营养级，次级消费者是第三营养级，即消费者级别＋1＝营养级级别。
2．食物网的特点
(1)对某种动物而言，其在不同的食物链中可以占据不同的营养级。
(2)在食物网中，两种生物的种间关系可能不止一种，可能既有捕食关系，又有竞争关系。
(3)食物网中某一营养级的生物既不是单个个体，也不是某个种群，而是该营养级的所有生物。
(4)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。
二、生态系统各营养级生物数量变动对其他物种影响的分析与判断
1．食物链中第一营养级生物数量减少会导致食物链中其他生物都减少，这是因为第一营养级生物是其他生物直接或间接的食物来源。
2．若食物链中处于天敌地位的生物减少，则被捕食者数量会因此迅速增加，随着其数量增加，种内竞争加剧，导致种群密度下降，直到趋于稳定，但结果比原来数量要大。
3．“中间”营养级的生物减少，另一种生物的变化情况视具体食物链而定。
从天敌和食物两个角度分析，以中间环节少的为主。若中间环节一样多，则以天敌的影响为主。
生产者往往数量较多且相对稳定，所以当某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。
当捕食者有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。
典题应用
3．下图为非洲某草原生态系统的食物网，下列相关叙述错误的是( A )
A．该食物网中共有6条食物链
B．狮子在这个食物网中占据3个营养级
C．狮子和野狗的关系是捕食和竞争
D．蛇的数量减少，狮子的数量不会发生明显的变化
解析：该食物网中共有5条食物链，A项错误；狮子在这个食物网中分别占据第三、第四、第五3个营养级，B项正确；狮子捕食野狗，两者为捕食关系，狮子和野狗都捕食羚羊(斑马)，两者又为竞争关系，C项正确；蛇的数量减少，食蛇动物的数量会减少，但狮子会更多地捕食羚羊、野狗和斑马，故狮子的数量不会发生明显的变化，D项正确。
4．下列与生态系统相关内容的叙述，错误的是( A )
A．食物链中含有生态系统的全部组成成分
B．在生态系统中，生产者由自养生物构成，一定位于第一营养级
C．在生态系统中，生产者不一定是植物，消费者不一定是动物，分解者不一定是微生物
D．在一条由捕食关系构成的食物链中，分解者一定不占营养级，无机成分也一定不占营养级
解析：食物链中不含非生物的物质和能量、分解者，A项错误；在生态系统中，生产者由自养生物构成，能将无机物合成有机物并储存能量，是生态系统的基石，生产者一定位于第一营养级，B项正确；在生态系统中，生产者不一定是植物，如硝化细菌也是生产者；消费者不一定是动物，如营寄生生活的细菌也是消费者；分解者不一定是微生物，如腐生的动物蚯蚓也是分解者，C项正确；食物链是由生产者和消费者的捕食关系形成的链状结构，故在一条由捕食关系构成的食物链中，分解者一定不占营养级，无机成分也一定不占营养级，D项正确。第3节　生态系统的物质循环
核心素养
1．以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。(生命观念、科学思维)
2．说明能量流动和物质循环的关系。(生命观念、科学思维)
3．尝试探究土壤微生物的分解作用。(科学探究)
4．关注碳循环平衡失调与温室效应，关注生物富集。(社会责任)
学霸记忆
1．物质循环的概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环，又叫生物地球化学循环。
2．物质循环的特点：全球性、循环性。
3．碳循环中碳的存在形式
(1)在生物群落和非生物环境(无机环境)间：主要以CO2形式循环。
(2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。
(3)在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。
4．碳进入生物群落的途径
生产者的光合作用和化能合成作用。
5．碳返回无机环境的途径
(1)生产者、消费者的呼吸作用。
(2)分解者的分解作用(实质是呼吸作用)。
(3)化石燃料的燃烧。
6．温室效应
产生原因：大量化石燃料的燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
7．生物富集现象是指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，称为生物富集。这些难以降解的元素和化合物一旦进入食物链，最终会积累在食物链的顶端。
8．物质循环与能量流动同时进行，相互依存，不可分割：
(1)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。
(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体。
(3)能量是物质在生态系统中往复循环的动力。
知识点一　物质循环及与能量流动的关系
教材梳理
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、硫等_元素__，都在不断进行着从_非生物环境__到_生物群落__，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
(2)特点
①_全球性__：“生态系统的物质循环”中的“生态系统”并非一般的生态系统，而是_生物圈__，所以物质循环又称为_生物地球化学循环__。
②循环性：非生物环境中的物质可以被生物群落_反复利用__，即生物群落和非生物环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。
2．物质循环的实例——碳循环
(1)碳在非生物环境与生物群落间循环的主要形式是_CO2__，在生物群落内部传递的形式是_含碳有机物__，途径是_食物链(网)__。
(2)大气中碳元素进入生物群落的途径是光合作用和_化能合成作用__，生物群落中的碳元素回到非生物环境中的途径有分解者的分解作用、动植物的_呼吸作用__、化石燃料的燃烧等。此外，_海洋__对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。
3．能量流动和物质循环的关系
(1)二者是_同时进行__的，彼此相互依存，不可分割。
(2)物质作为能量的_载体__，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为_动力__，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间_循环往返__。
判断正误
1．参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( × )
2．碳的循环在生物群落内部是以CO2的形式进行的。( × )
3．光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环。( × )
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．碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。( √ )
6．由于人工碳排放过度，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。( √ )
核心探讨
比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系
请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。
提示：如图所示
核心归纳
碳循环过程中生态系统组成成分的判断
1．常见图示
2．判断方法：总口诀为双向箭头先找准，多进一出是环境，一出指向生产者，具体如下：
(1)在碳循环模式图中找到双向箭头，双向箭头的两侧分别是大气中的二氧化碳库和生产者(如以上图示中的A与C)。
(2)在此基础上，有多个箭头指进去的那个成分是大气中的二氧化碳库(如以上图示中的C)，双向箭头的另一侧则为生产者(如以上图示中的A)。
(3)除大气中的二氧化碳库外，有多个箭头指进去的是分解者(如以上图示中的B)。剩下的成分为消费者(如甲、丙两图中的D，乙图中的D、E)。
3．辨析物质循环的三个易错点
(1)物质循环中的“物质”指“构成生物体的元素”。
(2)物质循环中的“循环”指在生物群落和非生物环境间的循环，生物群落内部不能实现循环。
(3)生态系统的物质循环中的“生态系统”指生物圈。
典题应用
1．某同学画出如下三幅表示生态系统部分碳循环的示意图。下列分析错误的是( A )
A．碳循环中只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，所以三幅图中生产者都是A
B．图1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动
C．图2中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物
D．若使图1、图2、图3完整表示碳循环，需要补充化石燃料燃烧产生二氧化碳的过程
解析：在碳循环过程中，生产者与大气中二氧化碳库之间的传递是双向的，而其他生物只能通过呼吸作用向大气中释放二氧化碳，由此可知，图1～图3中属于生产者的分别是A、A、E，A项错误；图1中C为消费者，能促进生态系统的物质循环和能量流动，B项正确；图2中A为生产者，B和D为消费者，E是分解者，它们共同构成生物群落，在生物群落内部碳以有机物的形式流动，C项正确；题干所示三幅图中均没有涉及化石燃料的燃烧过程，要表示完整的碳循环，应增加化石燃料的燃烧过程，D项正确。
2．下列有关生态系统的物质循环的叙述，错误的是( D )
A．具有全球性
B．物质是指组成生物体的基本元素
C．在生物群落和非生物环境之间循环往复
D．在生态系统的各营养级之间循环往复
解析：生态系统的物质循环具有全球性，A项正确。物质是指组成生物体的基本元素，B项正确。碳循环在生物群落与无机环境之间以二氧化碳形式传递，并且循环往复，C项正确。循环是在生物群落与无机环境之间而不是在生态系统的各营养级之间，D项错误。
知识点二　生物富集及探究土壤微生物的分解作用
教材梳理
1．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，称为生物富集。
(2)实例：_铅__、镉、汞等重金属，DDT、六六六等_有机化合物__以及一些放射性物质。
(3)特点：a.有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，因此生物富集具有_全球性__；b.这些有害物质在生物体内的浓度沿食物链不断_升高__。
2．探究土壤微生物的分解作用
(1)实验原理
①土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌等微生物，它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境条件下，落叶在土壤中被分解的时间也不同。
②淀粉还原糖砖红色沉淀。
(2)案例设计
案例名称 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验设计分析 自变量 土壤中是否_含有微生物__ 是否加入_土壤浸出液__
因变量 落叶的腐烂程度 淀粉的分解程度
观测指标 落叶的剩余量等 a．加入碘液后的变蓝程度；b．加入斐林试剂，水浴加热后是否有砖红色沉淀产生
实验结论 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
判断正误
1．生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集。( √ )
2．营养级越高的生物，其体内富集的有害物质的浓度越高。( √ )
3．对照组中落叶的分解速度明显高于实验组。( √ )
4．实验组和对照组可以分别选择不同种类的落叶进行实验。( × )
核心探讨
分析生物富集现象及其成因
1．如图为不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度。
据图分析，写出分析结果：_铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度__。
2．对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因。
成因：_铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出__。
3．如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图。
据图分析，写出分析结果：_铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高__。
4．还有哪些有害物质也有与铅类似的现象？
提示：镉、汞等重金属，DDT、六六六等人工合成的有机化合物及一些放射性物质。
5．如何有效地减少生物富集现象？
提示：合理利用资源，减少排放，实施垃圾分类，种植能吸收有害重金属元素的植物等。
核心归纳
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(元素)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
典题应用
3．(2023·湖北卷)胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件。水杨酸可以减轻胁迫对植物的不利影响。在镉的胁迫下，添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，降低丙二醛和H2O2含量，有效缓解镉对苦草的氧化胁迫。下列叙述错误的是( D )
A．水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用
B．在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降
C．通过生物富集作用，镉能沿食物链传递到更高营养级
D．在镉的胁迫下，苦草能通过自身的调节作用维持稳态
解析：水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，故能缓解H2O2对苦草的氧化作用，A正确；环境容纳量的大小取决于生物所生存的环境，在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降，B正确；镉属于重金属，能够通过生物富集作用，沿食物链传递到更高营养级，C正确；胁迫是一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件，因此在镉的胁迫下，苦草已经不能通过自身的调节作用维持稳态，D错误。
4．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如下表所示。下列有关叙述错误的是( B )
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
土壤湿度 湿润 湿润 较干燥 较干燥
A．该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解
解析：该实验的自变量有两个——是否灭菌和土壤湿度，B项错误。第2节　生态系统的能量流动
核心素养
1．分析生态系统能量流动的过程和特点。(生命观念、科学思维)
2．概述研究能量流动的实践意义。(科学思维、社会责任)
3．尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。(科学探究)
学霸记忆
1．能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2．初级消费者摄入的能量＝初级消费者同化的能量＋粪便中的能量，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。
3．初级消费者同化的能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
4．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝遗体残骸中的能量＋次级消费者摄入的能量＋未被利用的能量。
5．未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
6．能量单向流动的原因
(1)能量流动是沿食物链进行的，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，是不可逆转的。
(2)各营养级通过呼吸作用所散失的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环。
7．能量逐级递减的原因
(1)各营养级生物都会因呼吸作用消耗一部分能量。
(2)各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。
8．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。
9．研究能量流动的意义
(1)研究能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
(2)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
(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。
知识点一　生态系统能量流动的过程及特点
教材梳理
1．概念
生态系统的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。
2．基本研究思路
研究生态系统的能量流动时，通常将一个种群或一个_营养级中的所有种群__作为一个整体来研究，我们一般研究这个整体的能量输入、能量储存和能量散失。
一、能量流动的过程
1．第一营养级能量的输入和输出
(1)输入：生产者通过_光合作用__将光能转化为化学能，固定在有机物中。
(2)输出
a．在生产者的_呼吸作用__中以热能形式散失。
b．用于自身生长、发育和繁殖
2．第二营养级能量的输入和输出
(1)输入：初级消费者的_同化量__。
(2)输出
a．通过_呼吸作用__以热能形式散失。
b．用于自身生长、发育和繁殖
3．在某个生态系统中能量流动的过程图解
二、能量流动的特点
1．生态系统的能量流动具有_单向流动__、_逐级递减__的特点。一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率为 10%～20%　，其计算公式为 能量传递效率＝×100%　。
2．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__，一般不超过_5__个营养级。任何生态系统都需要不断得到来自系统外的_能量补充__，以便维持生态系统的正常功能。
判断正误
1．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。( × )
2．流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入体内的能量。( × )
3．兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。( × )
4．生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。( √ )
5．生态系统中的能量流动是单向的。( √ )
6．能量只能沿着食物链传递，捕食关系是不能逆转的。( √ )
7．能量流动是逐级递减的，其原因是一部分能量未被下一营养级利用，一部分能量以热能的形式散失，还有一部分能量被分解者利用。( √ )
8．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。( × )
核心探讨
一、研究能量流动的基本思路
1．研究能量流经一个种群的情况，可以列举该种群中每一个个体的情况：
如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？
提示：以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体会死亡、数据可能不准确、不同个体之间的差异过大等。
2．如果将种群看作一个整体去研究能量流动，则可概括为下图形式，又会遇到什么问题？
提示：种群存在于复杂的食物网内，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。
3．如果以一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，下图表示能量流动的情况，这种方式有什么优点？
提示：能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。
二、能量流动的过程
1．地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？
提示：来自太阳。生产者通过光合作用将光能转化为化学能，固定在有机物中。
2．绘图表示第一营养级的能量来源是什么，去路有哪些？并回答第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？
提示：如图所示
储存在植物体中的能量，有一部分被初级消费者摄入体内，能量就流入了第二营养级。
3．下图为能量流经第二营养级的示意图，其中摄入量指植食性动物取食的总量，即食物总量；同化量是指该动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。请据图写出二者之间的关系。
提示：同化量＝摄入量－粪便量。
4．分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。
提示：输入这两个营养级的能量，一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，另一部分用于其自身的生长、发育和繁殖等生命活动，储存在自身的有机物中。这些有机物中的能量一部分流向分解者，另一部分则被下一营养级摄入体内。
5．在生态系统中，能量流动大致可以概括为下图：
请思考：(1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？
提示：由生产者流向分解者的箭头。
(2)哪个或哪些箭头代表初级消费者的同化量？
提示：①或②＋③＋④。
(3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？
提示：①－③或②＋④。
(4)生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生物体的有机物)中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
三、定量研究能量流动的特点
1．阅读教材P56“思考·讨论”，设计表格，整理赛达伯格湖能量流动图解中的数据，计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
营养级 流入能量[J/(cm2·a)] 流出能量[J/(cm2·a)] 出入比
生产者 _464.6__ _62.8__ 13.5%　
植食性动物 _62.8__ _12.6__ 20.1%　
肉食性动物 _12.6__ — —
2．流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流入下一个营养级？
提示：流入某一营养级的能量除了流入下一营养级之外，还有：(1)一部分通过该营养级的呼吸作用散失；(2)一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；(3)一部分未被利用。
3．通过以上分析，请总结生态系统中能量流动的特点。
提示：生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
4．能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
提示：不矛盾。能量在流动过程中逐级递减，指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量＝储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量＋被各个营养级的生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。
5．任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能，如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
提示：生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。
核心归纳
1．能量流经某一营养级的模型分析
(1)能量来源
(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
①“定量不定时”(在足够长的时间内能量的最终去向)
a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用。
②“定量定时”
流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去向可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。
(3)相关能量值
①摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)
②同化量(b)＝用于生长、发育和繁殖的能量(e)＋呼吸散失量(d)
③用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝流向分解者的能量(f)＋流向下一营养级的能量＋未被利用的能量(g)
2．能量沿食物链(网)流动的模型分析
(1)能量流动的不定时分析
由图可知，除最高营养级外，每一营养级的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一营养级的能量。
③流向分解者的能量。
(2)能量流动的定时分析
由图可知，除最高营养级外，每一营养级的能量去向有：
①呼吸作用散失的能量。
②流向下一营养级的能量。
③流向分解者的能量。
④暂时未利用的能量。
典题应用
1．下图是某生态系统的部分能量流动示意图，其中E1是流入生产者的总能量，下列叙述错误的是( D )
A．第一营养级传递给分解者的总能量是E4＋E7
B．E1、E2、E6中的能量主要以稳定化学能的形式存在
C．初级消费者粪便中的能量包括在E2中
D．E7可直接为绿色植物提供物质和能量
解析：第二营养级粪便中的能量属于第一营养级同化的能量，因此第一营养级传递给分解者的总能量是E4＋E7，A项正确；E1、E2、E6中的能量储存在有机物中，主要以稳定化学能的形式存在，B项正确；初级消费者粪便中的能量属于上一营养级的同化量，即E2，C项正确；E7是粪便中的能量，不能直接为绿色植物提供物质和能量，绿色植物光合作用的能量来自光能，D项错误。
2．(2023·全国卷甲)在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链中的每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是( C )
A．同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级
B．作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳
C．作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级
D．能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动
解析：杂食动物既会捕食植物，又会捕食动物，如果捕食植物，就是第二营养级，如果捕食动物，就是第三营养级或更高营养级，所以不同食物链中的动物会处于不同的营养级，A正确；绿色植物进行的是光合作用，能量来源于太阳，B正确；次级消费者是第三营养级，初级消费者是第二营养级，第一营养级是生产者，C错误；因为第一营养级是植物，第二营养级是动物，食物链是单向的，能量流动也就是单向的，D正确。
知识点二　生态金字塔和研究能量流动的实践意义
教材梳理
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，通常呈现上窄下宽的金字塔形。
2．_生物量__金字塔：反映各营养级生物量之间的关系。生物量指每个营养级所容纳的_有机物__的总干重，这种生态金字塔一般也呈正金字塔形。
3．_数量__金字塔：反映各营养级的生物个体的数目比值关系，一般呈正金字塔形，但也可能呈倒金字塔形，如_昆虫和树__。
4．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__，如间种套作、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_多级利用__，提高能量的_利用率__，如沼气池的应用。
(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__，如草场载畜量的确定。
判断正误
1．研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。( × )
2．稻田生态系统中，防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。( × )
3．生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正立的。( × )
4．相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%。( × )
核心探讨
1．(1)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。
(2)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。
提示：海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。
2．下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
　
提示：如图所示
(2)分析能量流动图解，总结图b所示生态系统的优势：_实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率__。
3．以农田生态系统为例，思考回答以下问题：
(1)哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？
提示：间作套种等立体农业生产方式充分利用了空间和资源，能增加流入农田生态系统的总能量。
(2)及时清除农田中杂草的意义是什么？
提示：除草可以调整农田生态系统中的能量流动关系，使能量更多地流向对人类最有益的部分。
核心归纳
1．三种生态金字塔的比较
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
每一层的含义 各营养级生物同化量的多少 各营养级生物个体数目 各营养级生物有机物总量
特点 天然生态系统一定呈正金字塔形 通常为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 一般呈正金字塔形
象征意义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点 一般情况下，生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级减少 一般情况下，生物量(现存生物有机物的总质量)在食物链中随营养级的升高而逐级减少
特殊形状 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒金字塔形 一棵树与树上的昆虫和鸟的数量关系： 海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物生物量可能会低于其捕食者——浮游动物的生物量
2．能量传递效率与能量利用率的区别
(1)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%的能量流到下一营养级(最高营养级除外)。
②计算公式
能量传递效率＝×100%。
(2)能量利用率
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量的利用率。
典题应用
3．某草原生态系统中能量金字塔由最下面一层到最上面一层共四层，分别为甲、乙、丙、丁(如下图)，若有外来生物戊入侵，且会与丙竞争食物，但不会被丁所捕食。下列有关说法不正确的是( B )
A．甲可能为绿色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和
B．甲、乙、丙、丁构成该生态系统的生物群落
C．丁生物的种群数量很可能会逐渐减少
D．戊在生态系统中处于第三营养级
解析：处于能量金字塔最底层的是生产者，所以甲可能为绿色植物，生产者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生产者和消费者，不包含分解者，而生物群落应该包含该生态系统中的所有生物，可见甲、乙、丙、丁不能构成该生态系统的生物群落；由于生物戊入侵，与丙(丁的食物)竞争食物，所以丙的数量会下降，又由于戊不会被丁所捕食，所以丁生物的种群数量很可能会因食物减少而逐渐减少；戊与丙竞争食物，所以在生态系统中处于第三营养级。
4．下列关于生态系统能量流动的叙述，不正确的是( C )
A．生产者固定的能量是光能或化学能
B．自然生态系统中，数量金字塔存在倒置情况，能量金字塔则不存在
C．与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率
D．在农田中除草、捉虫可使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
解析：通过光合作用自养的生产者固定的能量是光能，通过化能合成作用自养的生产者固定的能量是化学能，A项正确；自然生态系统中，能量流动逐级递减，能量金字塔只能是“正立”的，而生物数量与能量之间不具有绝对的比例关系，数量金字塔有倒置的情况，B项正确；桑基鱼塘通过增加或延长食物链，可以实现物质和能量的多级利用，提高能量的利用率，但不能提高不同营养级之间的能量传递效率，C项错误；在农田中除草、捉虫，通过调整能量流动的方向，可使能量更多地流向对人类最有益的部分，D项正确。微专题　食物链(网)中生物数量及能量流动的相关计算
一、没有限制能量来源比例或能量分配比例的计算
方法技巧：在没有限制能量来源比例或能量分配比例的情况下，已知高营养级同化量，求低营养级同化量时，最多按最长食物链、最低能量传递效率计算，最少按最短食物链、最高能量传递效率计算。
典例1 在如下图所示食物网中，鹰要增加20 g体重，最多消耗植物_20_000__g，最少消耗植物_500__g。
解析：已知高营养级同化量，求低营养级同化量，最多消耗按最长食物链：植物→鼠→蛇→鹰，能量传递效率按10%计算；最少消耗按最短食物链：植物→兔→鹰或植物→鼠→鹰，能量传递效率按20%计算。
二、限制能量来源比例或能量分配比例的计算
方法技巧：(1)限制能量来源比例或能量分配比例，当求最多需求量时，在限制范围内的所有食物链中按最低能量传递效率计算，当求最少需求量时，在限制范围内的所有食物链中按最高能量传递效率计算。
(2)计算时注意当限制能量来源比例时，由高营养级向低营养级逐级递推，当限制能量分配比例时，假设求低营养级的需求量，由低营养级向高营养级逐级递推，同时要注意分配比例。
典例2 若某草原生态系统只存在如下图所示的食物关系，尝试完成以下问题：
(1)假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为_900_g__。
(2)假如植物有2/5被兔所食，有3/5被鼠所食；鼠有2/3直接被猫头鹰捕食，有1/3被蛇捕食后流入猫头鹰体内。那么，猫头鹰若要增加20 g体重，最少需要消耗的植物为_595_g__。(精确到个位数)
解析：(1)若计算猫头鹰增重20 g至少消耗的植物质量，由于能量来源比例限制，只需确定能量传递效率按20%计算。设猫头鹰从不同食物链消耗的植物质量分别为a、b、c，可写出：
植物兔猫头鹰　植物鼠猫头鹰
a　　　　　　　20×2/5 g　 b　　　 　20×2/5 g
植物鼠蛇猫头鹰
c　　　　　　　 　20×1/5 g
从而计算出：a＝20×2/5÷20%÷20%＝200 g，b＝20×2/5÷20%÷20%＝200 g，c＝20×1/5÷20%÷20%÷20%＝500 g，故最少消耗的植物为a＋b＋c＝200＋200＋500＝900 g。
(2)设猫头鹰从三条食物链中获得的能量依次为e、f、g，植物固定的总量为h。根据题意可知：
植物兔猫头鹰　　植物鼠猫头鹰
2/5h　　　　　 　e　　　3/5h×2/3　　 　f
植物鼠蛇猫头鹰
3/5h×1/3　　　　　 　g
从而计算出：e＝2/5h×20%×20%，f＝3/5h×2/3×20%×20%，g＝3/5h×1/3×20%×20%×20%，e＋f＋g＝20 g，解出：h≈595 g。
三、限制能量来源比例或能量分配比例及能量传递效率的计算
方法技巧：限制能量来源比例或能量分配比例及能量传递效率时，实际就是固定值的计算问题。首先要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照多条食物链分别计算后合并，具体用到：(1)顺推法——能量分配调整，从前往后计算，即由植物后推，用“乘法”。(2)逆推法——能量来源调整，从后往前计算，即由高营养级前推，用“除法”。
典例3 在如下图所示的食物网中，如果每个营养级的能量传递效率均为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能量，则需要消耗草的能量为( D )
A．150 kJ　　　　　　 B．125 kJ
C．100 kJ D．75 kJ
解析：每个营养级的能量传递效率均为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。在“草→兔→狐→虎”中，虎从草中获取的能量为1×1/2÷20%÷20%÷20%＝62.5 kJ；在“草→羊→虎”中，虎从草中获取的能量为1×1/2÷20%÷20%＝12.5 kJ；故需要消耗草的能量为62.5＋12.5＝75 kJ。
四、能量来源比例改变的计算
方法技巧：在具体计算时务必先理清分流比例，再确定求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以为例：
(1)若已知“植物同化量”(A)，并告知其“传向动物与直接传向人的比例由1︰1调整为1︰2”，求解人最多增重变化(M)，计算时宜“顺推(用乘法)”。
调整前：A×1/2×1/5＋A×1/2×(1/5)2＝M1
调整后：A×2/3×1/5＋A×1/3×(1/5)2＝M2
(2)若已知“人同化量(M)”并告知人的食物来源“素食、肉食由1︰1调整为2︰1”，求解最少需要植物量(A)，计算时应“逆推(用除法)”。
调整前 调整后
＋＝A1 ＋＝A2
典例4 回答以下有关能量计算的问题：
(1)若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1︰1，将此食物结构改为4︰1，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是前者的_1.96__倍。
(2)若植物向动物及向人提供的能量的比例由1︰1调整为1︰4，能量流动效率按10%计算，则调整后供养的人口是前者的_1.49__倍。
解析：(1)若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是1︰1，如下左图，共需植物性食物的相对值为55；若动物性食物与植物性食物的比例是1︰4，则共需植物性食物的相对值是28(如下右图)。前者对食物的消耗量是后者的1.96倍，这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍。
(2)设植物能量为M，则调整前，人所得能量为M×1/2×10%＋M×1/2×(10%)2＝M/20＋M/200＝11M/200，调整后人所得能量为M×4/5×10%＋M×1/5×(10%)2＝2M/25＋M/500＝41M/500，则调整后：调整前比值为≈1.49，即调整后供养的人口是调整前的1.49倍。
五、根据能量流动规律确定食物链(网)中生物的次序
建立食物链或食物网，一是要根据题目所给的条件判断各生物之间的关系；二是要注意一般来说捕食者的数量少于被捕食者，但有例外，如一棵大树上有许多昆虫；三是上一营养级的总数量乘以平均质量一定大于下一营养级的。
若题目中给出了各种生物的能量值，首先按照相邻两营养级之间的能量传递效率为10%～20%，确定各生物的营养级；其次还要注意同一营养级的两种生物之间能量差值的大小，两者能量之和是否是前一营养级的10%～20%，若能量的差值较大，说明这两种生物之间既有捕食关系又有种间竞争关系。
典例5 某鱼塘生态系统具有由5个种群构成的捕食食物网，这5个种群及其固定的能量(单位略)如表所示。请回答下列问题：
种群 甲 乙 丙 丁 戊
能量 70.8 246.1 216.56 8.6 1 540.8
(1)该鱼塘生态系统中共有_4__个营养级。表中未体现出的生物成分是_分解者__。
(2)表中乙和丙所示种群是该鱼塘的饲养对象，则根据表中数据不能计算出第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率，理由是_乙和丙种群固定的能量有一部分来自饲料，但这部分能量值表中并未给过__。为了使能量更多地流向人类，可采取的措施是_人工捕捞一部分甲和丁__。
解析：(1)根据题干信息和表格数据分析，表格中五种生物都参与构成食物网，为生产者和消费者，其中戊含有的能量最多为生产者，处于第一营养级；乙、丙的能量次之，且能量差不多，为初级消费者，处于第二营养级；甲的能量比初级消费者少，比丁多；说明甲是次级消费者，处于第三营养级；丁是三级消费者，处于第四营养级。(2)由于该鱼塘生态系统是人工生态系统，乙、丙为该鱼塘的饲养对象，故乙、丙所固定的能量有一部分来自饲料，表中未给数据，因此不能计算第一、二营养级的传递效率；为了使能量更多地流向人类，应尽量减少能量的浪费，该目的可以通过缩短食物链的方式实现，如人工捕捞一部分甲和丁。
跟踪训练
1．如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含的个体数量和每种生物的平均体重如图所示。已知生物量＝生物个体数量×该种生物的平均体重，且生物量越大，该生物营养级越低。下列说法正确的是( B )
A．丙处于第二营养级，为次级消费者
B．若乙的种群数量增加，则会引起甲和丁的数量增加，丙的数量下降
C．若丁的种群数量下降，则会引起乙和丙的数量下降，甲的数量上升
D．若甲的种群数量下降，则会引起丙和丁的种群数量增加
解析：由题意可知，生物量＝生物个体数量×该种生物的平均体重，生物量越大，该生物营养级越低，题中四种生物营养级从低到高分别是丁、丙、乙、甲，它们构成的食物链为丁→丙→乙→甲，其中丙处于第二营养级，为初级消费者，A错误；若乙的种群数量增加，则会引起丙的种群数量减少，丁因缺少天敌而数量增多，甲因食物增多而数量增多，B正确；丁作为生产者，其数量下降，丙、乙、甲的数量都要下降，C错误；若甲的种群数量下降，则会引起乙和丁的种群数量上升，丙的种群数量下降，D错误。
2．如图是某池塘生态系统中的两条食物链，大量捕捞花鲢后，种群将有所变化。下列能正确反映短期内种群数量变化趋势的是( B )
A．绿藻上升　　　　　 B．白鲢下降
C．水蚤下降 D．乌鱼上升
3．某生态系统中存在如图所示的生物关系。E生物种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群含有的总能量为1.6×108 kJ，则理论上A生物种群含有的总能量最多是( B )
A．4.2×107 kJ B．2.0×108 kJ
C．1.0×108 kJ D．2.32×108 kJ
解析：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的能量1.6×108kJ，C、D含有的能量为1×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其获得的总能量最多为1×109 ×20%＝2.0×108(kJ)。
4．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A︰B＝2︰1，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的( B )
A．1.875倍 B．1.375倍
C．1.273倍 D．0.575倍
解析：当C的食物比例A︰B为1︰1时，设C获得的能量为x，则需要A的能量为(1/2)x÷10%＋(1/2)x÷10%÷10%＝55x；当C的食物比例A︰B调整为2︰1时，设C获得的能量为y，需要A的能量为(2/3)y÷10%＋(1/3)y÷10%÷10%＝40y。两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x＝40y，则y＝1.375x，即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。
5．下图是一草原生态系统中的食物网。请据图回答下列问题。
(1)草原生态系统组成成分除图示生物外，还有_分解者、非生物的物质和能量__。
(2)鹰与蛇的种间关系是_捕食、种间竞争__，鹰所处的营养级是_第三、四营养级__。
(3)如果鼠种群的死亡率较高，则鼠种群的数量一定会下降吗？_不一定__，试分析原因：_出生率不能确定，如果出生率高于死亡率则种群数量上升，反之则下降__。
(4)能量沿食物链流动时逐级递减的原因是_每一营养级生物自身呼吸消耗；未被下一营养级捕食，作为排遗物、遗体等被分解者利用__。
(5)假如鹰的食物中有2/5来自兔子，2/5来自鼠，其余来自蛇，则鹰增加10 g体重，最少需要消耗植物_450__g。
解析：(1)草原生态系统组成成分中除食物链的生物成分外，还包括分解者、非生物的物质和能量。(2)鹰与蛇的种间关系是捕食和种间竞争。在食物链植物→兔→鹰中，鹰处于第三营养级；在食物链植物→鼠→蛇→鹰中，鹰处于第四营养级。(3)鼠种群的死亡率较高是否会导致其种群的数量下降要看具体情况，若出生率高于死亡率，则种群数量上升，若出生率小于死亡率，则种群数量下降。(5)“最少”提示应按20%的传递效率计算。通过食物链植物→兔→鹰，鹰增重10 g×2/5＝4(g)，最少需要消耗植物的量为4 g÷20%÷20%＝100(g)；通过食物链植物→鼠→鹰，鹰增重10 g×2/5＝4(g)，最少需要消耗植物的量为4 g÷20%÷20%＝100(g)；通过食物链植物→鼠→蛇→鹰，鹰增重10 g×1/5＝2(g)，最少需要消耗植物的量为2g÷20%÷20%÷20%＝250(g)。所以合计需要消耗植物100 g＋100 g＋250 g＝450(g)。第4节　生态系统的信息传递
核心素养
1．举例说出生态系统中的信息传递。(生命观念、科学思维)
2．说出信息传递在生态系统中的作用。(生命观念、科学思维)
3．描述信息传递在农业生产中的应用。(科学思维、社会责任)
学霸记忆
1．物理信息是通过物理过程传递的信息，如光、声、温度、湿度、磁场等。
2．化学信息是生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质，如生物碱、有机酸、性外激素等。
3．行为信息是指动物的特殊行为，如蜜蜂跳舞等。
4．生态系统中的信息传递的作用：维持生命活动的正常进行；维持生物种群的繁衍；调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
5．生态系统中的信息传递在农业生产中可以提高农产品或畜产品的产量，对有害动物进行控制。
知识点一　生态系统中信息的种类
教材梳理
1．信息的概念：可以传播的消息、情报、_指令__、_数据__与信号等。
2．信息传递：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，能够形成信息传递，即信息流。
3．生态系统中信息的种类
种类项目 物理信息 化学信息 行为信息
概念 通过_物理过程__传递的信息 生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的_化学物质__ 动物的_特殊行为__在同种或异种生物之间传递的信息
举例 自然界中的_光__、声、_温度__、湿度、磁场等 植物的_生物碱__、有机酸等代谢产物，以及动物的_性外激素__等 _蜜蜂跳舞__、雄鸟的“求偶炫耀”
来源 _非生物环境__、生物个体或群体 生物在生命活动过程中产生 动物的行为特征
4．信息传递过程
(1)信息产生的部位——_信息源__。
(2)信息传播的媒介——_信道__。
(3)信息接收的生物或其部位——_信息受体__。
判断正误
1．生物之间的信息传递只限于同种生物。( × )
2．某种鸟类在受到惊吓后，会突然飞起并发出尖叫，给同伴传递行为信息和物理信息。( √ )
3．利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的繁殖力下降，属于化学信息的应用。( √ )
4．生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素等属于生态系统的化学信息。( × )
核心探讨
生态系统中信息的种类
①萤火虫发出的荧光　②蛇通过热感受器发现鼠　③蜘蛛网的振动　④宠物狗之间通过嗅闻肛门腺辨识身份和健康状况　⑤“燕燕于飞，差池其羽”　⑥孔雀开屏　⑦雌蛾分泌性外激素吸引雄蛾
物理信息：_①②③__；
化学信息：_④⑦__；
行为信息：_⑤⑥__。
核心归纳
1．生态系统中信息的种类
种类 概念 传递形式与来源 实例
物理信息 自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息 物理过程，来自非生物环境或生物 萤火虫的荧光，植物花的颜色
化学信息 在生命活动中，生物产生的可以传递信息的化学物质 信息素，来自生物 昆虫的性外激素，狗利用其小便记路
行为信息 动物通过特殊行为在同种或异种生物之间传递的信息 动物的行为，来自动物 蜜蜂跳舞，鸟类的“求偶炫耀”
知识贴士
(1)若涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度等信号，可判断为物理信息。
(2)若涉及化学物质的挥发性(如性外激素等)这一特点，则判断为化学信息。
(3)凡涉及动物“肢体语言”均属于行为信息，行为信息只能来源于动物体。
(4)区别物理信息和行为信息：行为信息往往是动物带有一定“语言含义”的动作；物理信息则只是光、声、磁场等物质本身的影响，没有“语言含义”。
2．信息传递的模式
从图中可以看出：
(1)信息传递具有双向性，信息有从输出者向输入者的传递，也有输入者向输出者的反馈。
(2)信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向与状态。
3．能量流动、物质循环与信息传递的比较
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动，逐级递减 全球性，循环性 往往是双向的
范围 生态系统中的各营养级 生物圈 生物之间，生物与非生物环境之间
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，形成一个统一整体
典题应用
1．下列关于生态系统中信息传递的说法，错误的是( B )
A．孔雀开屏和蜜蜂跳舞都属于动物的行为信息
B．生态系统的信息传递和能量流动一样是单向的
C．“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”体现了物理信息的作用
D．花香引蝶、警犬嗅寻毒品，体现了化学信息的作用
解析：孔雀开屏和蜜蜂跳舞都属于动物的行为信息，A项正确；生态系统的信息传递是双向的，能量流动是单向的，B项错误；“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”是由于温度的影响，体现了物理信息的作用，C项正确；花香引蝶、警犬嗅寻毒品，体现了化学信息的作用，D项正确。
2．下列与生态系统的能量流动、物质循环和信息传递相关的叙述，正确的是( B )
A．信息是沿着食物链从低营养级向高营养级传递的
B．与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等
C．生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环
D．拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率
解析：信息传递一般是双向的，故不是沿着食物链从低营养级向高营养级传递的，A项错误；与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等，B项正确；生态系统的物质循环指的是各种元素在生物群落与无机环境之间往复循环，C项错误；拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量利用率，能量传递效率不能提高，D项错误。
知识点二　信息传递在生态系统中的作用及应用
教材梳理
1．_生命活动的正常进行__，离不开信息的作用，_生物种群的繁衍__，离不开信息的传递，信息还能调节生物的_种间关系__，进而维持生态系统的平衡与稳定。
2．信息传递在农业生产中的应用
(1)_提高__农畜产品的产量。
(2)对_有害动物__进行控制。
3．控制动物危害的技术方法
目前，控制动物危害的技术方法主要有化学防治、生物防治和机械防治。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的、有效的_生物防治__，该方法有些就是利用_信息__来发挥作用的。
判断正误
1．莴苣种子必须接受某种波长的光才能萌发，说明生命活动的正常进行，离不开信息的传递。( √ )
2．利用生长素类调节剂2,4－D杀死单子叶作物农田中的双子叶杂草，属于对化学信息的应用。( × )
3．利用信息传递在生态系统中的作用控制动物危害，属于生物防治技术。( √ )
核心探讨
信息传递在生态系统中的作用
根据提供的资料，回答问题。
资料1　海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。它们可使用频率超过100 kHz的超声波进行“回声定位”。
资料2　莴苣等植物的种子必须接受某种光信息才能萌发生长。
资料3　植物开花需要光信息刺激；许多昆虫的雌雄个体凭借信息素而相互识别、完成交配，保证种群的延续。
资料4　当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌——寄生虫或捕食者，夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在植物叶片上停留产卵。
(1)根据资料1和资料2分析，信息传递与个体生命活动的正常进行有什么关系？
提示：如果没有信息传递，海豚的生活、捕食难以进行；莴苣等植物种子的萌发生长等活动，离开信息传递不能正常进行。这些都说明了生物个体正常的生命活动离不开信息传递。
(2)根据资料3分析，信息传递在种群的繁殖过程中起什么作用？
提示：通过信息传递，植物才能开花，雌雄个体才能相互识别、交配，这样才能保证种群的繁衍。
(3)资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来？由此说明信息传递在群落和生态系统水平上，发挥什么作用？
提示：将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌联系起来；由此说明信息传递可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡和稳定。
核心归纳
1．信息传递的作用拓展
(1)植物种子的萌发生长是个体层次的正常生命活动，植物开花(花是生殖器官)是种群层次的繁衍活动。
(2)要体现“信息传递调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定”，实例资料中应涉及两种及两种以上的生物。
(3)信息传递发生的范围及各组成成分的关系：生态系统的信息传递存在于生态系统的各组成成分之间，将生态系统的各组成成分联系成一个整体。
生态系统中信息传递的范围不包括细胞之间的信息传递，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信息传递。
2．比较有害动物防治的几种方法
名称 化学防治 机械防治 生物防治
定义 又叫农药防治，是利用化学药剂的毒性来防治病虫害 是指利用物理因子或机械作用来防治病虫害 是指利用一种生物对付另外一种生物的方法。生物防治的方法有很多，高中生物教材把利用生物信息素即生物产物对同种生物或不同种生物的防治也归为生物防治
优点 高效、速效、使用方便、经济效益高 无污染 无污染、效果好且持久、成本低
缺点 使用不当可对植物产生药害，引起人畜中毒；杀伤害虫的天敌和有益微生物；导致病原体产生抗药性；农药的高残留还可造成环境污染 费事费力 天敌数量不确定；寄生虫专一性强
典题应用
3．下列有关生态系统中信息传递的叙述，正确的是( D )
A．生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物
B．植物体内调节生长的激素属于信息传递中的化学信息
C．动物的行为信息只能在同种生物间传递
D．信息传递可调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
解析：生态系统中的信息来源于无机环境、同种或异种的生物，A项错误；植物体内调节生长的激素只在个体内起到调节作用，不属于信息传递中的化学信息，B项错误；动物的行为信息可以在同种或不同种生物间传递，C项错误；捕食者与被捕食者通过信息传递调节生物的种间关系，维持二者数量的相对稳定，维持生态系统的稳定，D项正确。
4．世界上每年都有大面积的农田、草原和森林遭受病虫害、鼠害和鸟害。目前控制动物危害的技术有化学防治和生物防治等。下列不属于生物防治的措施是( B )
A．引入仅对欧洲兔致死的黏液瘤病毒后，野兔数量得到控制
B．利用模拟动物信息的方法吸引大量传粉动物，提高果树的结实率
C．利用音响设备发出结群信号吸引鸟类，使其结群捕食害虫
D．利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度
解析：利用仅对欧洲兔致死的黏液瘤病毒对野兔进行生物防治，A不符合题意；利用模拟动物信息的方法吸引大量传粉动物，提高果树的结实率，该过程利用了生态系统信息传递的原理，不属于对危害生物的防治措施，B符合题意；利用物理信息对有害动物进行生物防治，C不符合题意；利用化学信息对有害动物进行生物防治，D不符合题意。

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