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第40讲 生态系统的结构及其稳定性
1.了解生态系统的组成成分及生态系统的营养结构，理解生态系统四种组分的功能地位及相互关系，理解营养结构与功能的关系，掌握营养级的概念以及营养级与食物链的关系。
2.通过指导学生归纳生态系统的组成成分及分析生态系统的营养结构，培养学生分析综合和推理的思维能力。
3.通过了解生态系统各组分的相互关系及食物网，渗透普遍联系的辩证观点的教育；通过了解生态系统的组成成分，渗透“人是生态系统中一员”的观点，从而对学生进行生态观点的教育。
目的要求
考点一 生态系统的成分和营养结构
生态系统： 与它的 相互作用而形成的统一整体。
生物群落
无机环境
判断标准：①是否包含所有的生物种群；②是否包含非生物环境
结构： 。
功能：进行　　　　　　　　　　　　　　　。
由组成成分和营养结构(食物链和食物网)构成
物质循环、能量流动、信息传递
变式.(2023·黑龙江牡丹江期末)关于生态系统成分中生物部分的叙述正确的是
A.生产者可以是真核生物，也可以是原核生物，但都是自养型生物
B.动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级
C.细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型、厌氧型和兼性厌氧型
D.生产者和分解者之间可直接联系，消费者无关紧要
A
判断以下生物属于生态系统的什么成分？
①菟丝子　②硝化细菌　③玉米　④噬菌体 ⑤秃鹫　⑥蜣螂　⑦蓝细菌　⑧结核杆菌　⑨蘑菇
生产者：　　　 ；消费者：　　　 ；分解者： 。
②③⑦
①④⑧
⑤⑥⑨
1.生态系统的组成成分
(2)相互关系
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
　　　和　　　是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。
生产者
分解者
（2021·北京·统考高考真题）北大西洋沿岸某水域生活着多种海藻和以藻类为食的一种水虱，以及水虱的天敌隆头鱼。柏桉藻在上世纪末被引入，目前已在该水域广泛分布，数量巨大，表现出明显的优势。为探究柏桉藻成功入侵的原因，研究者进行了系列实验。
(1)从生态系统的组成成分划分，柏桉藻属于 。
(2)用三组水箱模拟该水域的环境。水箱中均放入柏桉藻和甲、乙、丙3种本地藻各0．5克，用纱网分区（见图1）；三组水箱中分别放入0、4、8只水虱/箱。10天后对海藻称重，结果如图2，同时记录水虱的分布。
生产者
①图2结果说明水虱对本地藻有更强的取食作用，作出判断的依据是：与没有水虱相比，在有水虱的水箱中， 。
②水虱分布情况记录结果显示，在有水虱的两组中，大部分水虱附着在柏桉藻上，说明水虱对所栖息的海藻种类具有 。
柏桉藻重量增加值明显提高，而本地藻的变化则相反
选择性/偏好性
(3)为研究不同海藻对隆头鱼捕食水虱的影响，在盛有等量海水的水箱中分别放入相应的实验材料，一段时间后检测，结果如图3（甲、乙、丙为上述本地藻）。该实验的对照组放入的有 。
(4)研究发现，柏桉藻含有一种引起动物不适的化学物质，若隆头鱼吞食水虱时误吞柏桉藻，会将两者吐出。请综合上述研究结果，阐明柏桉藻成功入侵的原因 。
隆头鱼和水虱
因柏桉藻含有令动物不适的化学物质，能为水虱提供庇护场所，有利于水虱种群扩大。水虱偏好取食本地藻，有助于柏桉藻获得竞争优势，因此柏桉藻能够成功入侵。
例1.(2021·北京高考模拟)下图为甲、乙两生态系统中的食物网。
请回答问题:(1)食物网由 　　　　交织而成,它反映了　　 中　　 关系。 (2)在食物网甲中,A鱼体内的能量直接来自　　　　。
多条食物链
群落
捕食
藻类、食肉昆虫
2.营养结构：食物链和食物网
请回答问题:
(3)甲、乙两食物网的营养级最多均有　　　　级,导致这一现象出现的原因是　 　。
四
能量在各个营养级之间的传递效率只有大约10%~20%(生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了,传递到下一营养级的能量较少)
　　教材隐性知识：
源于选择性必修2 P52“练习与应用·概念检测”：一般来说，一个生态系统的食物链越　 ，食物网越　　，这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力　　。农田和果园等人工生态系统可以通过　　或　　食物链，提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。例如，水田养鱼、果园养鸡等。
多
复杂
越强
增加
延长
生物体 A B C D E
有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39
表4
总结1：根据各类信息书写食物链的方法
8.
例.（单选）某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述中，正确的是
A．当地人预防“痛痛病”要少吃动物肝、肾等内脏
B．丙营养级所含能量最多
C．该生态系统肯定没有分解者
D．四个营养级所同化的能量值的关系可表示为：丁<甲＋乙＋丙
A
根据重金属、DDT等浓度“由少到多”构建食物链(网)
总结1：根据各类信息书写食物链的方法
有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的增加，汞浓度增加，两者在数值上成正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断食物链(网)如右图：
生物体 A B C D E
有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39
C
P285T3.(2022·广东卷，6)如图表示某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物，箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　　)
A.a、c是生产者 B.b、e是肉食动物
C.c、f是杂食动物 D.d、f是植食动物
例.(2021·定州中学高三开学考试)a、b、c表示在某生态系统中三个种群数量变化相互关系，下列描述正确的是（ ）
A.a 肯定是生产者，b肯定是初级消费者
B.a→b→c构成一条食物链
C.a与b、b与c为捕食关系
D.a与c为竞争关系
C
(1) “一级生物若减少，其他生物跟着跑”。
(2) “如果天敌患了病，先增后减再稳定”。
总结2：食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析
②最高营养级的生物种群数量相对稳定原则，即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时，若其中一条食物链中某种生物减少，该种群的数量不会发生较大变化。
(3) “中间生物被捕杀，不同情况要分家”。
①生产者数量相对稳定原则，即消费者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。
③在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。简单记为：“食物网，食物链，生物数量好判断，首先你要有主见，环节少的先看见”。
食草昆虫减少，老鹰数量会减少吗？
巩固．在稻田中引入中华绒螯蟹后，形成了以蟹、稻为主导生物的蟹—稻复合养殖体系。中华绒螯蟹主要以浮萍、稗草等植物和碎屑为食，对腐臭的动物尸体尤其感兴趣。下图表示某蟹—稻复合养殖体系主要营养关系。
(1)中华绒螯蟹属于生态系统中的 成分，与鸟的种间关系是 ；沙塘鳢所处的营养级是 。(2)引入中华绒鳌蟹后稗草生态位的变化包括
（答出两条即可），同时鸟的数量明显增多，除图中因素外，影响鸟的数量变化的生物因素还有 。
消费者、分解者
三、四
捕食、种间竞争
出现频率降低、种群密度减小、植株高度减小等
种内竞争、寄生
(3)为了从蟹—稻复合养殖体系获得更大的稻、蟹产量，需定期投喂饵料，请从能量流动和物质循环的角度分析原因 。
投喂饵料能减少中华绒螯蟹从水稻中获得能量，保证水稻产量不受影响；中华绒螯蟹为该生态系统的输出产品，输出的元素不再回归该生态系统。
(4)现将蟹—稻复合养殖体系与养殖池塘相通，构建如下的工程化养殖体系。
水流经养殖池塘后溶氧量会降低，试分析原因 。
工程化养殖体系与单独养殖体系相比，从物质循环角度分析具备的优点有 。（至少回答出两点）
养殖池塘中的鱼类呼吸、好氧菌分解有机物都消耗氧，因此溶氧量降低
提高了系统中物质的利用效率、实现了物质的多级利用、加速了物质循环、减少了饵料投放
考点二 生态系统的稳定性
(1)生态平衡
结构和功能
结构
收支
负反馈
调节
自我调节能力
达到并保持平衡
1.生态平衡与生态系统的稳定性
(2)生态系统的稳定性
维持或恢复
自我调节能力
限度
1.生态平衡与生态系统的稳定性
生态系统之所以能维持相对稳定,是由于生态系统具有　 ,其基础是生态系统中普遍存在　　　　　　 ,它不仅存在于生物群落内部,也存在于　　　　　　　　　 之间。
自我调节能力
负反馈调节
生物群落与无机环境
(1)抵抗力稳定性强弱的判断
(2)恢复力稳定性强弱的判断：
一般与抵抗力稳定性成反比，但是也有例外，如极地苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较弱。
总结：
(1)抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
大
小
大
抵抗
弱
强
总稳定性
小
恢复力
小
力
例。如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 (　　)
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，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，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
C
例.(2021·江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状态。回答下列相关问题:
(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会　　　　(上升/下降),原因是 　 。
(2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是 　 。
下降
生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致细菌大量繁殖,耗氧增多)　
生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料(有利于植物繁殖)。(关键词“无机盐”)
(3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的　　　 能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。
自我调节
(1)有机物的变化:在污水注入点有机物达到　　　,然后在　　　　的作用下,逐渐减少。
(2)好氧性细菌的变化:随着 　　　　 迅速增加达到最高值,随着有机物的减少其数量也逐渐下降。
3.下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。
最高
细菌
污水的注入
(3)溶解氧的变化:随着 　　　　的大量繁殖逐渐减少,随着　　　　的增加而逐渐增多。
(4)藻类变化:随着　　　　被分解成无机物,数量逐渐增加,随着　　　 的减少其数量下降。
(5)无机物的变化:随着　　　　的分解逐渐增加,随着　　　　的大量繁殖而减少。
好氧细菌
藻类
有机物
无机物
有机物
藻类
(1)实验原理：
①生态缸中必须包括生态系统的四种成分,特别需要注意必须有足够的
　　　　。
②各种生物之间以及生物与无机环境之间,必须能够进行　　　　　　。
③生物之间要有合适的　　　　结构,生物的数量不宜　　　　。
④生态缸必须是　　　　的,这样可保证生态缸中能获得充足的太阳能。当然,生态缸一定要　　 ,防止外界生物或非生物因素的干扰。
分解者
物质循环和能量流动
食物链
过多
透明
封闭
3.设计和制作生态缸
(2)实验流程：
(1)在一定时间范围内,小生态瓶内能不能进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用,原因是什么
(2)为什么简易生态瓶的抵抗力稳定性很低
(3)若要在该生态瓶中添加小动物,则应注意各营养级生物之间的合适比例,试从能量流动的角度分析。
能,该生态瓶内有生产者和分解者,能通过光合作用、呼吸作用、分解作用等生理过程实现各元素的循环利用。
生物种类少,营养结构简单,自我调节能力很弱
能量流动是逐级递减的
例.下图是人们设想的宇宙飞船生态系统模式图，以下叙述不正确的是
( )
A.图中b、c、d可表示宇航员所需食物、氧气
和水等生活资源
B.精心设计的密封飞船作为一个独立的生态系
统，不需要外界物质和能量供应
C.分解罐的分解产物e可以向藻类植物提供多
种无机盐和二氧化碳
D.该生态系统营养结构简单、自我调节能力差，
需宇航员进行调控
B
①特例：冻原、沙漠等生态系统两种稳定性都比较低。
②生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者种类和数量多的稳定程度更高。
③某一生态系统在受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到较大程度破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。　　　
P287T2.(不定项)(2023·河北唐山调研)生态系统具有的某个理想状态称为置位点，在置位点的范围内，生态系统处于动态平衡。输入太高时发生正偏离，反之发生负偏离。下列说法错误的是(　　)
A.生态系统的输入和输出包含物质、能量和信息
B.反馈是指系统的输出结果影响和调节系统的输入
C.生态系统的置位点发生负偏离时，可通过正反馈回到置位点
D.生态系统的结构越复杂，偏离越大，反馈①②的能力越弱
CD
[跳出题海] 生态系统中正反馈调节和负反馈调节的比较
例3.(2021·河北，12)湿地生态系统生物多样性丰富，鸟类是其重要组成部分。研究者对某湿地生态系统不同退化阶段的生物多样性进行了调查，结果见下表。下列叙述正确的是
注：生物多样性指数反映生物多样性水平。
典型湿地 季节性湿地 中度退化湿地 严重退化湿地
湿地特征 常年积水 季节性积水 无积水 完全干涸，鼠害严重
生物多样性指数 2.7 2.4 2.1 1.5
鸟类丰富度 25 17 12 9
A.严重退化湿地中的鼠类吸引部分猛禽使得食物网结构最为复杂
B.因湿地退化食物不足，鸟类死亡率增加导致丰富度降低
C.湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
D.湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大
D

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