高考生物大一轮复习学案+作业第九单元　学案40生物与环境

第九单元　生物与环境

学案40　种群的特征和数量的变化

考纲要求　1.种群的特征(Ⅰ)。2.种群数量的变化(Ⅱ)。3.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。

一、种群的特征

1．种群密度

(1)概念：单位面积或单位体积中的__________，是种群________的数量特征。

(2)调查方法

①样方法

②标志重捕法：适用于活动范围大的动物。

想一想　标志重捕法的使用条件是什么？

2．出生率和死亡率：单位时间内新产生或死亡个体数目占________________的比率。

3．迁入率和迁出率：单位时间内____________的个体占该种群个数总数的比例。

4．年龄组成

(1)概念：种群中各________的个体数目的比例。

(2)类型

①增长型：种群中________个体很多，________个体很少，种群密度会________。②稳定型：各年龄期的个体数目比例________，种群正处于________时期。③衰退型：________个体较少，而____________个体较多，种群密度会________。

想一想　影响种群数量变化的决定因素有哪些？

二、种群数量的变化

1．构建种群增长模型

(1)方法：观察研究对象→提出问题→提出________→根据实验数据，用适当的________形式对事物性质进行表达→通过进一步实验或观察对模型进行____________。

(2)意义：更直观地反映出种群数量的增长趋势。

2．种群数量增长的“J”型曲线

(1)条件：________________条件充裕、气候适宜、__________等。

(2)数学公式：________________。

(3)特点：种群数量连续增长，呈“J”型。

3．种群数量增长的“S”型曲线

(1)条件：自然界的____________是有限的。

(2)概念：种群经过一定时间的增长后，数量________的增长曲线。

(3)K值：又称____________，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群________。

(4)特点：种群数量达到环境条件所允许的最大值(K值、即环境最大容纳量)后将停止增长，有时在K值左右保持相对稳定。

动动脑　自然界中生物种群的增长常表现“S型增长”的实质是什么？

探究点一　种群的概念和数量特征

分析完成种群数量特征模型、理解种群数量特征：

思维拓展

1．预测种群密度(种群数量)的变化趋势

首先依据的是年龄组成情况，其次是性别比例，由此推导预测出种群出生率和死亡率的关系，从而确定种群的变化趋势。

2．种群年龄组成的三种类型比较

探究示例1　下面关于种群的叙述正确的是(　　)

①内蒙古草原上的全部牛是一个种群　②池塘中所有的鱼是一个种群　③稻田中所有的三化螟是一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄组成、性别比例　⑤种群密度的大小决定于出生率和死亡率、迁入率和迁出率

A．①③⑤  B．②④  C．②④⑤  D．③⑤

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探究点二　种群密度的调查——取样调查法

完成样方法和标志重捕法填空，并加以理解：

1．样方法

(1)概念：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的________作为该种群的种群密度估计值。

(2)适用范围：________的种群密度调查，昆虫卵、蚜虫和跳蝻的密度调查等(这些生物运动能力________，活动范围________)。

(3)方法步骤

准备：观察地形，注意安全

　↓

确定调查对象

　↓

　↓

计数每个样方内所调查植物的数量，并记录

　↓

计算种群密度：某植物种群密度＝________________

2．标志重捕法

(1)概念：在被调查动物种群的活动范围内，捕获一部分个体，进行标记后再放回原来的环境，经过一段时间(标记个体与未标记个体____________分布)后，进行重捕，根据重捕动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。

(2)适用范围：活动能力____、活动范围____的动物。

(3)计算公式

＝

探究示例2　(2011·南京调研)下列有关生物种群数量调查的方法中，正确的是(　　)

A．调查蝗虫幼虫跳蝻，用标志重捕法

B．调查马尾松，小样方划分为1 m2左右

C．调查蒲公英，只计数小样方内的个体数

D．调查趋光性农业害虫，可用定位设置灯光诱捕，定时计数法

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探究点三　种群数量的变化曲线

分析完成“J”型曲线、“S”型曲线对比表：

探究示例3　(2011·湖南师大附中月考)如图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，下列有关说法错误的是(　　)

A．这个种群的增长曲线是“S”型，该环境条件所允许的最大种群数量大约是500只

B．如果此种群是鱼类，则捕捞后的种群数量控制在曲线的b点最合适

C．如果此种群是老鼠，我们限制其种群数量的最好方法是尽量降低K值

D．种群的增长速率最快点在b点，环境阻力明显增大是在迁入6年后开始的

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实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”

1．实验原理：(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的________________________等因素的影响。

(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈____________曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈________________曲线。

2.实验流程

思维拓展

1．显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。

2．从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。

3．每天计数酵母菌数量的时间要固定。

4．溶液要进行定量稀释。

5．计算1 mL菌液的数量。

探究示例4　(2011·海南卷，2)关于酵母菌的叙述，错误的是(　　)

A．酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因

B．酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输运到细胞外

C．培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长

D．碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同

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题组一　种群数量特征及数量变化

1．(2011·海南卷，23)南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物，长期生长在南极海冰区－2℃～4℃的环境中，其最适生长温度为2℃。磷虾主要以南极冰藻为食，企鹅主要以磷虾为食。自1975年以来，磷虾种群密度下降高达80%。下列叙述错误的是(　　)

A．南极冰藻组成了一个种群

B．企鹅种群密度也会随着磷虾种群密度下降而下降

C．南极冰藻、磷虾、企鹅与该海冰区的其他生物组成群落

D．－2℃～2℃范围内，随着温度升高南极冰藻的光合作用强度增大

2．(2011·盐城质检)如图表示某物种迁入新环境后，种群数量增长速率(平均值)随时间(单位：年)的变化关系。经调查在第5年时该种群的种群数量为200只。下列有关叙述不正确的是(多选)(　　)

A．由图可知，该物种迁入新环境后，其种群数量一直呈“J”型增长

B．理论上该种群在此环境中的环境容纳量约为400只

C．导致第5年到第9年这段时间内种群数量增长速率下降、种群数量减少的原因主要包括天敌、生活空间和资源等

D．如果该种群为东方田鼠，则将其数量控制在200只左右可有效防治鼠患

3．下图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是(　　)

A．改善空间和资源条件有望使K值提高

B．BC段种群增长率逐渐下降，出生率一定小于死亡率

C．B到C变化过程中，其天敌捕食成功率将会增加

D．曲线Y表明自然状态下种群无法实现最大增长率

4．(2010·山东理综，8)

如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是(　　)

A．在K/2时控制有害动物最有效

B．图示规律可作为控制人口增长的依据

C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量

D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量

5．下图是对某地种植的广东松种群年龄结构调查结果，该种群的最终发展趋势是(　　)

A．总能量增加      B．种群密度上升

C．环境阻力不变     D．营养级能量降低

题组二　种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究

6．下列有关调查种群密度的说法错误的是(　　)

A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式，遵循了随机取样的原则

B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法

C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映

D．将M只鹿标记，在捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有(M×n)÷m只

7．某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法正确的是(多选)(　　)

A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长

B．4个试管内的种群同时达到K值

C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同

D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降

8．(2011·江苏卷，25)在野外试验站，研究棉蚜发生期开放和封闭条件下、不同初始密度(1和20头/叶)的棉蚜种群密度变化，各实验组均放置规格、数量相同的棉叶，结果如下图。有关叙述正确的是(多选)(　　)

A．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退，可能与迁出有关

B．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值，可能与迁入有关

C．开放和封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退

D．开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱

题组三　综合题

9．(2010·东城区质检)在某一片小麦田中，长有许多杂草，还有食草昆虫、青蛙、蛇等动物活动。某研究小组对该农田生态系统进行研究，根据所学知识回答相关问题：

(1)研究小组要估算该农田中荠菜的种群密度，应采用________法；在取样时，关键要做到________________。

(2)此农田中新迁入了一种食草昆虫，下图甲是与这种昆虫种群数量相关的出生率和死亡率的变化曲线。请说出种群在B点后死亡率明显增加的原因：__________________________

___________________________________________________________________(答两点)。

(3)请根据图甲在图乙坐标系中画出种群数量的变化曲线(将A、D标在纵坐标的合适位置上)。

10．(2011·江苏卷，26)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：

(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是____________________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为__________________。

(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有____________、____________。

(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有__________________、________________。

(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________________、________________________和用血球计数板计数时出现错误等。

学案40　种群的特征和数量的变化

课前准备区

一、1.(1)个体数　最基本　(2)①植物　五点取样法　等距取样法

想一想　①标志个体在整个调查种群中分布均匀；②未标志个体和被标志个体都有同样被捕的机会；③调查期间没有迁入和迁出；④调查期间没有新的出生和死亡。

2．该种群个体总数　3.迁入或迁出　4.(1)年龄期

(2)①幼年　老年　增大　②适中　稳定　③幼年　中老年　减小

想一想　影响种群数量变化的决定因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。根源是气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。因此，大多数种群的数量总是在波动中。

二、1.(1)合理假设　数学　检验或修正　2.(1)食物和空间　没有敌害　(2)Nt＝N0λt　3.(1)资源和空间

(2)趋于稳定　(3)环境容纳量　最大数量

动动脑　种群的增长率在各个阶段不相同所致。

课堂活动区

探究点一

增长型　稳定型　衰退型　出生率　死亡率　性别比例

探究示例1　D　[①中全部“牛”及②中全部“鱼”包含有许多种牛或鱼，超出“同种生物个体总和”的范畴，因而不属于一个种群。③为单位空间中的“同种个体总和”，应属一个种群。④中决定种群密度的应为出生率和死亡率、迁入率和迁出率。]

思路导引　①全面理解种群的基本概念。②题干所给的全部“牛”、“鱼”、“三化螟”是不是超出单位空间的“同种个体总和”？③种群的数量特征包括什么？决定种群密度的因素是什么？

探究点二

1．(1)平均值　(2)植物　弱　小　(3)五点取样法　等距取样法　所有样方内种群密度之和/样方数

2．(1)重新充分混合　(2)强　大　(3)初次捕获标记　再次捕获

探究示例2　D　[调查蝗虫幼虫跳蝻的种群密度，用样方法。一般而言，温带地区每个样方的大小，乔木为100 m2，灌木为16 m2，草本为1 m2，所以调查马尾松，小样方划分为100 m2左右。调查蒲公英，除计数小样方内的个体数外，还要把样方两个相邻的边及顶角处的个体统计在内，其他边缘不作统计。]

探究点三

气候适宜　有限　淘汰的个体数　环境容纳量　Noλt

探究示例3　D　[该图表示种群增长的“S”型曲线，K值约为500只；图中b点对应K/2，此时种群增长速率最大；b点后，种群增长速率逐渐减小，说明环境阻力在不断增大。]

实验探究

1．(1)成分、空间、pH、温度　(2)“J”型　“S”型

探究示例4　B　[酵母菌属于真核生物，具有细胞核以及线粒体等细胞器，因此具有相应的核基因和质基因；酵母菌进行无氧呼吸产生CO2和酒精，二者均以自由扩散的方式进出细胞膜；用培养液培养酵母菌时，培养早期营养物质及其他生活条件充足，酵母菌的种群数量呈“J”型增长，随着营养物质的消耗和代谢废物的积累，酵母菌种群数量增长变缓；碳源是酵母菌生活的必需条件，碳源不足或生存空间受限时会使酵母菌的K值降低。]

构建知识网络

空间特征　种群密度　“J”　“S”　出生率和死亡率　迁入率和迁出率

课后练习区

1．A　[在一定自然区域内同种生物的全部个体形成种群，南极冰藻不只包括一种生物，故不能组成一个种群；企鹅以磷虾为食，其数量增多会导致磷虾数量减少，磷虾减少后又可导致企鹅数量减少，二者数量最终在一定范围内达到动态平衡；生物群落是指在同一时间内，聚集在一定区域的各种生物种群的集合；南极冰藻的最适生长温度是2℃，在－2℃～2℃范围内，随温度升高，光合作用强度增大。]

2．ACD　[本题中的柱状图表示的是种群数量增长速率与时间的关系。第1～5年种群数量增长速率不断增大，种群数量增加得越来越快；第5年时种群数量增长速率最大，此时种群数量增加最快；第5～9年种群数量增长速率虽然逐渐减小，种群数量增加得越来越慢，但种群数量依然在增多。由此可判断，图示时间内种群数量呈“S”型增长(但未达到K值)；由于第5年时该种群数量为200只，等于K/2，故理论上K值(环境容纳量)为400只；防治鼠患时，若将其数量控制在K/2左右，则在该条件下鼠种群具有最大的增长速率，很快就会恢复到较大的数量，应将其数量控制在200只以下。]

识图析图　种群年龄组成图型解读

(1)曲线图

①图解

②析图：图甲幼年个体多，老年个体少，出生率＞死亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相反，应为衰退型。

(2)统计图

①图解：下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴表示年龄，横轴表示各年龄段人口占总人口的百分比。

②析图：a.男女比例在各个年龄段接近1∶1。

b．A国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。

c．B国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。

d．B国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生育，而且几十年后可能面临老龄化问题。

(3)柱形图

①图解

②析图：图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。

图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。

图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。

3．B　[K值不是固定不变的，改善空间和资源条件有望使K值提高。BC段种群增长率虽然下降，但种群数量仍在增加，故B项叙述错误。B到C变化过程中，由于种群数量增加，其天敌捕食成功率将会增加。自然状态下，空间和资源总是有限的，种群无法实现最大增长率。]

4．C　[在K/2时，种群的净补充量最大，因此对于有害动物不宜在此防治，因此A错；由于人类与自然种群不同，受其他因素如计划生育的影响，故该图示不能作为控制人口增长的依据，因此B错；该图可用于实践中估算种群最大净补充量，用于指导生产实际，故C正确；在K值时捕捞鱼类得到日捕获量最大，因此D错。]

方法技巧　K值与K/2在实践中的应用

5.D　[图示的年龄组成为衰退型，该种群密度将会下降，种群生物所处的营养级能量降低，环境阻力下降。]

6．B　[由于蛇的活动范围较广，故调查其种群密度不宜采用样方法，而是标志重捕法。]

7．ACD　[由表格数据信息可知：Ⅱ、Ⅲ的区别在于培养液体积不同，所以C正确；Ⅱ、Ⅳ的区别在于酵母菌起始数量不同，所以D正确；由于实验刚开始四个试管营养条件均充足，故初始阶段都经历了“J”型增长。]

8．AB　[封闭条件与开放条件相比最大的不同在于能否阻断种群的迁入和迁出，在初始密度相同的条件下，随着种群密度的增大，种内斗争逐渐加强，开放条件下容易在种群密度比较大时出现迁出现象从而导致种群数量减少，故A项正确；在初始密度相同的情况下，开始种内斗争较弱时，开放条件下容易出现外来种群迁入现象，从而使种群增长速度过快而率先达到密度峰值，故B项正确；分析图中的四条曲线可知，种群的密度在达到最高点时，都没有出现一段时间内种群数量保持稳定的现象，即达到K值的现象，所以四条曲线最高点所对应的种群数值并不一定是种群的K值，因此，无论是开放条件还是封闭条件，种群数量并不一定在达到K值时开始下降，故C项错误；因实验中放置规格、数量相同的棉叶，随种群数量的增加，棉叶减少，导致棉蚜因缺少食物而使种内斗争加剧，但种群数量减少后棉叶数量更少，种内斗争不会减弱，故D项错误。]

9．(1)样方　随机取样

(2)生活资源和空间有限、天敌增多(其他合理答案亦可)

(3)要求：画成“S”型曲线；纵坐标上A点对应起点，D点对应K值。

10．(1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸和无氧呼吸

(2)乙醇含量过高　培养液的pH下降　(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少　酵母菌种群数量增多

(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样　未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体

解析　(1)酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。AB段无乙醇产生，故在AB段酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。(2)随着培养时间的推移，酵母菌数量减少的原因有营养物质的消耗、有毒物质(如乙醇)的积累和培养液pH的变化。(3)T1～T2时段，一方面，酵母菌数量多，分解掉的葡萄糖量增多；另一方面，酵母菌进行无氧呼吸，因无氧呼吸释放的能量少，故达到维持酵母菌正常生命活动所需能量时需消耗的葡萄糖的量大大增加。(4)用血球计数板计数时因取样时未将培养液摇匀而从底部取样，会导致测量值比实际值偏高。另外，若未染色，显微镜下统计的是所有酵母菌的总数，包括活菌和死菌，也会导致测量值比实际值偏高。

学案41　群落的结构和演替

考纲要求　1.群落的结构特征(Ⅰ)。2.群落的演替(Ⅰ)。3.土壤中的动物类群丰富度的研究。

一、群落的结构

1．概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物______的集合。

各种种群之和＝群落，或种群群落

2．物种组成

(1)丰富度：群落中________数目的多少。

(2)特点：不同群落________不同。

(3)探究实验：土壤中小动物类群丰富度的研究。

3．种间关系

(1)捕食：一种生物以另一种生物作为食物。

(2)竞争

①概念：两种或两种以上生物相互争夺____________等。

②结果：相互抑制或一方占优势，另一方处劣势甚至灭亡。

(3)寄生：一种生物(寄生者)寄居于另一种生物(寄主)的体内或________，摄取寄主的养分以维持生活。

(4)互利共生：两种生物共同生活在一起，相互依存，______。

想一想　雌螳螂在交配后将雄螳螂吃掉，是捕食吗？

4．空间结构

(1)垂直结构：在垂直方向上，大多数群落具有明显的________现象。

(2)水平结构：受各种因素的影响，不同地段分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，常呈________分布。

二、群落的演替

1．概念：随着时间的推移，一个群落被__________代替的过程。

2．类型

(1)初生演替

①概念：在一个从来没有被________覆盖的地面，或者是原来存在过______，但被________了的地方发生的演替。

②过程：→→→→→

(2)次生演替

①概念：在原有植被虽已不存在，但原有________条件基本保留，甚至还保留了植物的________或其他________的地方发生的演替。

②过程：→→→

3．人类活动对群落演替的影响：人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的________和________进行。

想一想　弃耕农田在时间允许的情况下一定能形成树林吗？　

探究点一　群落及其种间关系

1．什么是群落？什么是丰富度？

2．种间关系类型有哪几种？

思维拓展

1．竞争关系可致使劣势物种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与空间。

2．捕食关系中，捕食者一般不会导致被捕食者灭绝；寄生关系中，寄生生物一般不会导致宿主死亡。这都与长期的自然选择有关，在相互选择的作用下，捕食者与被捕食者，寄生者与宿主长期共存。

3．种内斗争为种内关系，竞争(不同种生物争夺同种食物或生活空间的现象)为种间关系，种间斗争包含竞争。生存斗争内容更丰富，既包括生物与生物之间的关系，又包括生物与无机环境之间的关系，图示如下：A代表生存斗争、B代表种内斗争、C代表种间斗争、D代表竞争。

探究示例1　(2010·广东理综，2)谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是(　　)

A．竞争   B．共生   C．寄生   D．捕食

听课记录：　

探究点二　群落的空间结构

完成下列填空：

1．群落的垂直结构

(1)植物的分层现象与________有关，群落中的________总是随高度的下降而逐渐减弱，依次是乔木层、灌木层、草本层。

(2)在高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要是受________的制约。

(3)动物的分层与其________________等有关。可以说，群落中植物的________现象决定了动物的分层现象。

2．群落的水平结构

在水平方向上，由于光照强度、地形、湿度等因素的影响，不同地段分布着________的生物种群。同一地段上种群密度也有差别，它们常常呈________分布。

思维拓展

1．生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。

2．群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构，动物种类的多少是随植物层次的多少而变化的，因此，由于森林的植物层次比草原植物层次多，所以森林群落一般比草原群落的动物种类多。

探究示例2　下图为植物群落生长的分层现象，对此现象解释不正确的是(　　)

A．分层现象是植物群落与环境条件相互联系的一种形式

B．决定这种现象的环境因素除光照外，还有温度和湿度等

C．种植玉米时，因植物群落分层现象的存在，所以要合理密植

D．在农业生产上，可以充分利用这一现象，合理搭配种植的品种

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探究点三　群落的演替

1．完成表格填空，比较理解两种演替

2.完成群落演替的结果，并加以理解：

思维拓展

1．在裸岩的演替过程中，首先进入群落的生物是地衣而不是其他生物，原因是地衣可以分泌有机酸，能够加速岩石风化形成土壤的速度。

2．在演替过程中，优势种往往不同。如地衣阶段优势种为地衣，但在苔藓阶段，由于地衣矮小，与苔藓争夺阳光方面处于竞争的劣势，所以在苔藓阶段优势种不再是地衣而是苔藓。

3．群落演替是一种群落代替另一种群落，而不是一个种群代替另一个种群。所以在群落演替过程中，最先出现的种群也并没有随着群落的演替而消失。

探究示例3　(2011·海南卷，24)关于群落演替的叙述，错误的是(　　)

A．围湖造田活动对群落演替有影响

B．演替过程中群落的物种组成不断变化

C．次生演替的速度比初生演替的速度快

D．弃耕农田上发生的群落演替是初生演替

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题组一　群落及种间关系

1．如图，纵轴表示海洋不同深度中鱼类的食物分布状况，曲线甲、乙、丙分别表示三种鱼的数量变化。下列对此图的分析，错误的是(　　)

A．海洋中的鱼类具有垂直分层现象

B．此图表明鱼类对食物的竞争状况

C．此图表明海洋中鱼类的捕食状况

D．此图表明海洋中鱼类的共生关系

2．(2011·镇江质检)下列有关生物丰富度的说法正确的是(　　)

A．丰富度是指单位面积或空间内生物个体数目的多少

B．越靠近热带地区，生物的丰富度一定越高

C．一般来说，某个区域生物丰富度越高，该区域的生态系统抵抗力稳定性越高

D．在探究土壤中小动物丰富度的过程中，要对取样土壤中的各种生物个体逐个计数

3．(2011·安徽卷，6)某岛屿由海底火山喷发形成，现已成为旅游胜地，岛上植被茂盛，风景优美。下列叙述不正确的是(　　)

A．该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现

B．该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替

C．旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行

D．该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程

4．下表显示一个岛上的国家公园中狼和驼鹿种群变化情况(无猎捕现象)，下列结论中最适合这两个种群变化情况的是(　　)

A．狼的数量随驼鹿数量的增加而增加

B．狼和驼鹿的数量变化相互没有关系

C．驼鹿数量随狼数量的增加而增加

D．两个种群的数量同时增加或减少

5．下图表示两个群落演替过程中物种丰富度的变化，下列叙述正确的是(多选)(　　)

A．甲可表示火灾后森林进行的演替

B．甲的演替速度比乙快、历时短

C．甲中①②处的物种组成相同

D．若气候条件适宜，甲乙均可演替成森林

6．(2011·大纲全国卷，4)某校园有一片草坪和一片树林，下列关于这两个群落中动物分层现象的叙述，正确的是(　　)

A．草坪和树林中的动物都具有分层现象

B．草坪和树林中的动物都没有分层现象

C．只有草坪和树林混杂在一起时动物才具有分层现象

D．草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象

7．关于演替的说法错误的是(　　)

A．演替是群落根本性质发生变化的现象

B．只有群落的结构受到干扰或破坏，才会出现群落的演替

C．演替过程只要不遭到人类的破坏和各种自然力的干扰，其总的趋势是会导致物种多样性的增加

D．不论是成型的群落还是正在发展形成过程中的群落，演替现象一直存在，它贯穿于整个群落发展的始终

题组二　土壤动物丰富度研究

8．(2009·江苏生物，24)科研人员对江苏某地沿海滩涂米草群落和裸露泥滩的大型底栖(土壤)动物丰富度进行了对比研究。在相同取样条件下，利用一种常用底泥采样器(50 cm×50 cm×30 cm)采得各动物类群的物种数和个体总数如下表。下列有关本研究的叙述，正确的有(多选)(　　)

A．裸露泥滩的大型底栖动物物种丰富度高于米草群落

B．米草群落的大型底栖动物种群密度高于裸露泥滩

C．改用另一规格的常用底泥采样器会影响对比研究的结论

D．改变采样的时间会影响采集到的物种数和个体总数

9．下列关于实验“土壤中小动物类群丰富度的研究”的说法中，不正确的是(　　)

A．为了调查不同时间土壤中小动物丰富度，可分别在白天和晚上取同一地块的土样

B．许多土壤小动物有较强的活动能力，可采用标志重捕法调查土壤小动物类群丰富度

C．利用小动物的避光避热性，收集样土中的小动物可采用带灯罩的热光源

D．对于无法知道名称的小动物，不可忽略，应记录下它们的特征

题组三　综合题

10．(2011·南通质检)下表是某地区森林群落演替过程中相关量统计，试根据表中数据回答问题：

(1)该地区生物群落的演替类型属于__________________________________________，

从数据分析，在演替过程中群落物种丰富度变化趋势是________________。

(2)统计表明随着群落演替的进行，生态系统光能利用率变化与叶面积指数的关系是________________________________________________________________________。

(3)请绘制生产者呼吸量与叶面积指数之间的关系坐标曲线图。

(4)下图是1953～1996年间该生态系统生物量(有机物量)统计图，据图你可以得出的生物量演变规律是______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)在对该地区某时间群落结构进行调查时，可以采用________法对植物丰富度进行调查，同时注意调查不同物种______________情况，以获得群落的垂直结构。

学案41　群落的结构和演替

课前准备区

一、1.种群　2.(1)物种　(2)丰富度

3．(2)①资源和空间　(3)体表　(4)彼此有利

想一想　不是捕食，捕食必须发生在不同物种生物个体之间，而雌雄螳螂属同一物种。

4．(1)分层　(2)镶嵌

二、1.另一个群落　2.(1)①植物　植被　彻底消灭　②森林　(2)①土壤　种子　繁殖体　3.速度　方向

想一想　不一定，还受气候等环境条件的影响。

课堂活动区

探究点一

1．群落：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落，如一个池塘内的所有生物。

丰富度：群落中物种数目的多少。

2．互利共生、寄生、竞争和捕食。

探究示例1　A　[“苗多欺草，草多欺苗”的意思是说禾苗多时草难以生长，草多时禾苗难以生长，禾苗与草之间存在竞争关系。]

思路导引　

探究点二

1．(1)光照强度　光照强度　(2)温度　(3)食物及栖息场所　分层

2．不同　镶嵌

探究示例2　C　[植物群落出现分层现象的原因主要与光照(森林)、温度(高山)等因素有关，环境因素影响植物群落的分层现象。植物群落的分层现象可以用来指导农业生产，譬如玉米和大豆间种，提高光能的利用率。]

探究点三

1．没有被植物覆盖　被彻底消灭了　土壤条件　种子　繁殖体　漫长　较短

2．能预见　可测的　森林　增加　增加　多　结构　不可逆　高

探究示例3　D　[围湖造田改变了群落演替的方向，破坏了生态平衡；演替过程中，群落中生物的种类和数量都在不断变化；次生演替是在原有植被已被破坏但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替，与初生演替相比，次生演替的速度快；弃耕农田上发生的群落演替是次生演替。]

构建知识网络

丰富度　互利共生　寄生　垂直结构　初生演替　次生演替

课后练习区

1．D　[纵坐标为甲、乙、丙三种鱼类的食物分布，有共同的食物资源和生存空间，故构成竞争关系。]

方法技巧　对种间关系的相关曲线确定

(1)互利共生曲线——同步变化(同生共死)。

(2)捕食曲线——不同步变化的此消彼长(不会导致某种生物灭绝)。

(3)竞争曲线——看最终结果，一种数量增加，另一种数量下降甚至降为0；只要曲线中提示两种生物有共同的空间或食物，则必为竞争，竞争激烈程度取决于空间、食物的重叠范围。

(4)两种生物甲和乙以同一植物为食，但取食的部位不同并不构成竞争关系——如09全国理综：以叶为食的菜粉蝶幼虫与蜜蜂在同一株油菜上采食；例09年江苏卷中人吃玉米籽粒，而牛吃秸秆。

2．C　[生物丰富度是指生物种类的多少，而不是个体数量的多少。]

3．B　[由题干可知，该岛屿由海底火山喷发形成，最初无植被覆盖，故在该岛上发生的群落演替是初生演替，而不是次生演替，B项错误。初生演替的时间较长，D项正确。人类的参与可使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行，C项正确。该岛屿不同地段物种组成上的差异，即物种的镶嵌式分布是群落水平结构的体现，A项正确。]

4．A　[本题以表格的形式呈现信息，考查捕食者与被捕食者的数量变动关系。刚开始捕食者狼数量随着被捕食者驼鹿数量增加而增加，后来由于狼过多造成驼鹿数量锐减，直至最后二者数量都大致稳定。]

5．ABD　[甲表示的是次生演替，故A正确；乙是初生演替，次生演替的速度比初生演替快、历时短，故B正确；在群落演替的不同阶段，物种的种类和组成不同，故C错误；不论初生演替还是次生演替，若气候条件适宜，最后都可以演替成森林，故D正确。]

6．A　[草坪和树林两个群落中的植物都具有分层现象，导致其中的动物都具有分层现象。]

7．B　[群落的演替是一直存在的，它贯穿于整个群落发展的始终，是一个动态变化的过程。任何一个群落都不可能是不变的，即使其内的生物种群没有发生大的变化，但种群密度、年龄组成、性别比例等种群特征也可能发生改变，没有绝对不变的群落。另外根据群落演替的概念，演替应该是其根本性质发生了变化的过程，是一个由量变到质变的飞跃，如一个种群被另一个种群所代替。在自然状态下，演替的总趋势是物种多样性的增加和种群稳定性的提高，因此我们说群落演替的顶极阶段是森林阶段。]

知识归纳　对群落演替的分析

(1)演替的原因：①植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动；②群落内部环境变化；③种内和种间关系的改变；④外界环境条件的变化；⑤人类的活动。

(2)演替的特征

①方向：有一定的方向性。②能量：总生产量增加，净生产量逐渐降低，群落有机物总量增加。③结构：营养结构更加复杂，物种多样性增加，稳定性增加。④生活史：生物个体增大，生活周期变长，生态位变窄。⑤物质循环：由开放转为封闭，交换速度变慢。

8．AD　[比较表中裸露泥滩与米草群落的大型底栖动物物种数和个体总数，可判断A正确，B错误。C错误，D正确，物种数和个体总数与常用底泥采样器的规格无关，但与取样的时间和地点等因素有关。]

实验方法　土壤小动物类群丰富度调查

(1)丰富度调查方法：由于大多数土壤小动物身体微小、活动范围小，标记个体难以与无标记个体充分混匀，因

此，土壤小动物调查一般不能采用标志重捕法，而是采用取样器取样进行采集、调查的方法。

(2)丰富度的统计方法：一是记名计算法(指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大、种群数量有限的群落)；二是目测估计法(指按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少，等级的划分和表示方法有非常多、多、较多、较少、很少等。)

(3)利用诱虫器采集土壤小动物的原理：诱虫器利用土壤小动物趋暗、趋湿、避高温的特性，使土壤小动物从土样进入诱虫器下部的试管中，达到采集目的。

9．B　[许多土壤小动物有较强的活动能力，但由于身体微小，不适合采用标志重捕法调查，调查土壤小动物类群丰富度可采用取样器取样调查的方法。]

10．(1)次生演替　逐渐增加　(2)随着叶面积指数的增大，光能利用率升高(或正相关)　(3)呼吸量＝总初级生产量－净初级生产量，描点、连线如下图：

(4)随着时间的推移生态系统的生物量逐渐增加，最终趋于稳定　(5)样方　空间上的分布(分层)

解析　(1)从题干信息可知：群落演替的起点不是原始裸地，而是从原来的植物群落所发生的演替，故为次生演替，演替的结果是群落物种的丰富度增加。(2)从表格数据可看出在演替过程中随着叶面积指数的增加，生态系统光能利用率也增加。(4)生物量演变的规律是随着时间的推移生态系统的生物量逐渐增加，最终趋于稳定。(5)对该地区某时间群落结构进行调查时，可以采用样方法对植物丰富度进行调查，对不同物种空间分布情况的调查可获得群落的垂直结构。

学案42　生态系统的结构

考纲要求　生态系统的结构(Ⅰ)。

一、生态系统的概念及成分

1．概念：由________与它的________相互作用而形成的统一整体。

2．空间范围：有大有小，其中________是地球上最大的生态系统，它是地球上的________及其________的总和。

3．成分

(1)非生物的物质和能量

①物质：________、无机盐、空气。

②能量：热能、________能。

(2)生产者

①范围：主要是________，属于________生物。

②地位：生态系统的________成分。

③作用：通过光合作用或________________将无机物转化为有机物。

(3)消费者

①范围：主要是________，包括植食性动物、________动物、杂食性动物和寄生生物等。

②作用：消费者能够________________________。此外消费者对于____________和________________等具有重要作用。

(4)分解者

①范围：主要是________和________。

②作用：将动植物遗传残骸中的________分解成无机物。

思考　植物都是生产者，动物都是消费者，细菌都是分解吗？

二、食物链和食物网

1．食物链

(1)概念：生态系统中各生物之间由于________关系而形成的一种联系。

(2)特点：________是食物链的开始；消费者所处营养级不固定；一条食物链一般不会超过________营养级。

2．食物网

(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂________。

(2)功能：生态系统________、________的渠道。

想一想　一种生物在食物网中是否只占有一个营养级？

探究点一　生态系统的概念及成分

1．什么是生态系统？生态系统有哪些功能？

2．填表完成生态系统各成分的比较

思维拓展

1．个体群落群落＋无机环境→生态系统

2．各成分相互关系

(1)生产者是生态系统中唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量(有机物及其贮存的化学能)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。

(2)从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基础成分，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基本成分。消费者是生态系统中最活跃的成分。

3．四种成分的判断

(1)图示

(2)析图

①先据双向箭头“”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再根据两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入前头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。

②若问D、A、B具体是什么生物，则D主要为绿色植物，A为动物，B为营腐生生活的细菌和真菌。

③图示中D、A、B共同构成生物群落，食物链(网)中只包括D和A。

探究示例1　下列有关生态系统的组成成分的叙述，正确的是(　　)

A．阳光、空气和水不属于生态系统的组成成分

B．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分

C．自养型生物都是生产者，是生态系统的主要成分

D．细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类

听课记录：　

变式训练1　(2011·泰州模拟)关于生态系统中分解者的叙述，正确的是(　　)

A．专门营腐生生活的细菌也不一定是分解者，也可能是生产者或消费者

B．分解者将动植物遗传中的有机物分解成无机物，可以供绿色植物再利用

C．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用

D．微生物不一定都是分解者，分解者一定都是微生物

探究点二　生态系统的营养结构

1．什么是食物链？

2．食物网及其形成原因是什么？

3．简述食物链和食物网的意义。

思维拓展　食物网分析技巧

(1)每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级。中间的任何停顿都不能算完整的食物链。分解者不构成食物链。

(2)食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。

(3)某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表生物个体，也不一定是某种群。

(4)同一种生物在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如右图中鹰可在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五和第六营养级，这就是说鹰在该食物网中可占有四个不同的营养级。

(5)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，如上图中食虫鸟与食虫昆虫，二者之间既是捕食关系，又是竞争关系。

(6)在食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。

(7)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类而非生物数量。

探究示例2　(2011·新课标卷，31)某岛屿栖息着狐和野兔，生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐，狐也捕食羊羔。第5年，岛上狐濒临灭绝，但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年，野兔种群暴发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫，其数量骤减。回答问题：

(1)人与狐的种间关系是________，兔瘟热病毒与野兔的种间关系是________。

(2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。

(3)人登岛后的第5年，与登岛前相比，野兔种内竞争强度________(增加、减小、不变)。

(4)一般情况下，被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而________(增强、减弱、不变)。

听课记录：　

变式训练2　(2009·浙江理综，6)经调查，某生态系统中Y、X、Z分别为第一、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。

下列叙述正确的是(　　)

A．X营养级的生物被捕食的压力明显增加

B．Z营养级生物个体数量的增加是由捕食对象专一引起的

C．Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果

D．X营养级的生物之间存在明显的竞争关系，且其中某种生物处于竞争劣势

探究点三　食物网中生物数量变化分析

完成下列填空，掌握食物网中生物数量变化关系：

1．第一营养级的生物减少对其他物种的影响

第一营养级的生物(生产者)减少时，则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物________。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的____________的食物来源。

2．食物链中某一营养级突然增多对其他物种影响

在食物链中间某一营养级突然增多，短时间内，一般会导致作为其食物的上一营养级的数目________，作为其天敌的下一营养级生物数目________。若经过足够长的时间，该生物又将____________，其食物数量增多，天敌数目________，最后趋于稳定。

3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析

(1)以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从________营养级依次到________营养级。

(2)生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需考虑________数量的增加或减少。

(3)处于最高营养级的种群且有多种食物来源时，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________。

4．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析

食物链中某一种群的数量变化，可能导致另一种群的营养级升高或降低，因为能量流动时只有10%～20%流到下一个营养级，且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：当a种群的数量变化导致b种群的

营养级降低时，则b种群的数量将________；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将________。

探究示例3　以虫治虫是生态农业的重要内容，如图是表示某一生态系统中四种生物所含有机物的总量。假设这四种生物只构成一条食物链。在一段时间内，如果甲的种群数量增加，

其可能引起的后果是(　　)

A．乙和丁的种群数量都增加

B．乙和丁的种群数量都减少

C．乙和丙的种群数量都减少

D．乙和丙的种群数量都增加

听课记录：　

变式训练3　(2011·黄冈调研)下图表示在某生态系统中，三个种群数量变化的相互关系，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

题组一　生态系统的成分

1．(2011·广州模拟)下列有关生态系统结构的叙述，正确的是(　　)

A．一种动物在生态系统中只能处在一个营养级上

B．在生态系统的食物链中，营养级越高的生物体型就越大

C．自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分

D．细菌和真菌都是分解者

2．下图生态系统结构的关系图，a代表的成分是(　　)

A．生产者   B．消费者   C．分解者   D．不能确定

3．到南极考察的科学工作者，为了保护环境，除了必须把塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离南极，这是因为南极(　　)

A．缺少生产者     B．分解者很少

C．没有消费者     D．缺乏必要的生活设施

4．(2011·南京高三调研)最近科学家在水深约3 200米的太平洋底部的一副鲸的骨架上，发现了两种新型蠕虫。这些蠕虫没有消化器官，它们通过附肢里的细菌摄取营养。像树根一样的附肢可深入到死鲸的骨髓里“挖掘”营养，其中的细菌就将骨中的脂肪转化为糖供给蠕虫进行生命活动。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)

A．这些蠕虫与细菌都是生态系统中的分解者

B．蠕虫与细菌的关系在生物学中属于互利共生

C．这种细菌在繁殖时不可能发生有丝分裂

D．可创造一个富含有机物和O2的人工环境培养这种细菌

题组二　生态系统营养结构

5．如图是某草原生态系统中部分食物网简图，下列说法正确的是(多选)(　　)

A．图中所有生物构成一个生物群落

B．该食物网共有4条食物链

C．蛇处于多个不同的营养级

D．该生态系统中青蛙和蜘蛛可利用的总能量大于蝗虫可利用的总能量

6．(2011·海南卷，21)关于生态系统的叙述，正确的是(　　)

A．生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的

B．生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的

C．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大

D．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小

7．长期处于相对稳定状态的生态瓶中只有一条食物链，共含有三个营养级。若每个营养级每日每小时的耗氧量如图中曲线所示，则曲线a、b、c所反映的营养级依次是(　　)

A．第三营养级、第二营养级、第一营养级

B．第三营养级、第一营养级、第二营养级

C．第二营养级、第三营养级、第一营养级

D．第一营养级、第二营养级、第三营养级

8．(2011·青岛质检)下图所示系统为食物网的结构模式图，下列叙述中不正确的是(　　)

A．在该食物网中，共有5条食物链存在

B．在该食物网中，H处于三个不同的营养级

C．若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显

变大

D．在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显变化

题组三　综合题

9．在一个光照和水肥充足的小岛上，各种植物生长茂盛。在树上有飞翔的小型益鸟、猫头鹰，地上有鼠、蛇及蛙等动物在活动，还有许多昆虫、真菌和腐烂的动植物尸体。下列对此说法错误的是(　　)

A．这个小岛能构成一个生态系统

B．小型益鸟是第三营养级

C．在该岛上的食物网中，猫头鹰获得能量最多的食物链是“草→鼠→蛇→猫头鹰”

D．这个小岛上的分解者是营腐生生活的微生物

10.下面表格表示某生态系统的食物网情况(相应动物有关表格中的表示该动物胃中含有上面的生物)，请据表分析回答：

(1)该生态系统共有________条食物链。

(2)如果该生态系统中，能量传递效率平均为10%，那么，若第一营养级的同化能量为2×107kJ，则鹰最终获得的最大能量值是________。

(3)鹰处于第五营养级的食物链有________条。

(4)蛇和鹰的关系是________________。

(5)要使生态系统完整，还需要增加的成分是________________________________

________________________________________________________________________。

11．(2011·海南卷，28)

某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期，当地居民大量捕杀鼬，导致岛上鼠种群暴发，随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。回答问题：

(1)该食物网中，植物中的能量能通过________条食物链传递给鹰，鹰所处的营养级为____________；兔与人的种间关系是________。鼠疫杆菌与人的种间关系是________。

(2)通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响________(大于、小于、等于)鼬对鼠种群数量的影响；大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争________(增强、不变、减弱)。

(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的________(生产者、消费者、分解者)，其体内贮存的能量________(能、不能)传递给植物。

学案42　生态系统的结构

课前准备区

一、1.生物群落　无机环境　2.生物圈　全部生物　无机环境　3.(1)①水分　②光　(2)①绿色植物　自养型　②主要　③化能合成作用　(3)①动物　肉食性　②加快生态系统的物质循环　植物的传粉　种子的传播　(4)①细菌　真菌　②有机物

思考　不都是。寄生植物如菟丝子不是生产者。动物中蜣螂、蚯蚓以粪便和腐殖质为食，属于分解者。硝化细菌、光合细菌属于生产者而不是分解者。

二、1.(1)食物　(2)生产者　5个　2.(1)营养结构　(2)物质循环　能量流动

想一想　不一定，有的生物在食物网中可以占有多个营养级。

课堂活动区

探究点一

1．由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体叫生态系统。具有物质循环、能量流动和信息传递三大功能。

2．物质　能量　生存　发展　绿色植物　自养型　无机物　有机物　光能　化学能　捕食　寄生　物质　腐生　腐生　无机物　生产者　分解者　食物链　食物网

探究示例1　C　[在生态系统中，阳光、空气和水属于生态系统的非生物的物质和能量；有些生物可以属于生态系统中的两种生物成分，比如食虫草可进行光合作用，但又可以捕捉一些昆虫，其既是生产者又是消费者；硝化细菌能自己合成有机物，属于生产者；生产者属于自养型生物，是生态系统的主要成分。]

变式训练1　B　[微生物一般有两种：一种是营腐生的，一种是营寄生的。营腐生的是分解者，营寄生的是消费者。分解者分解动植物遗体释放出来的能量是热能，是一种低效能，不能被绿色植物所利用。有些分解者不是微生物，如蚯蚓、蘑菇等。]

探究点二

1．在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。

2．在一个生态系统中，许多条食物链彼此相互交错连接成的复杂的营养结构，叫做食物网。

食物网形成原因：①一种绿色植物可以被多种植食性动物所食；②一种植食性动物，可吃多种植物，也可成为多种肉食性动物的捕食对象。

3．(1)错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。

(2)食物链和食物网是生态系统的营养结构。

(3)食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。

探究示例2　(1)竞争和捕食　寄生　(2)

(3)增加　(4)减弱

解析　(1)因人捕食狐，故两者之间是捕食关系；又因人牧羊，从而获得羊肉或羊奶，狐捕食羊羔，故人和狐之间又存在着竞争关系。所有的病毒都是营寄生生活的。(2)绘制食物网时，注意只包含生产者和消费者，生产者为牧草，羊和野兔以牧草为食，狐捕食羊和野兔，而人可从羊、野兔和狐三者获得食物。(3)因第5年野兔数量大大增加，故在岛上资源有限的条件下，野兔种群内为争夺资源和空间而使种内竞争强度增加。(4)被捕食者数量很多时，种群内体质较弱的个体容易被病毒感染而患传染病，因而容易被捕食，但随着捕食者的种群密度增加，则被捕食者中体质较弱的个体容易被捕食而被淘汰，剩下的被捕食者大多为本质较强的个体，不容易被病毒感染。

变式训练2　A　[生物个体数量的变化受气候、食物、天敌等多种因素的影响。因为Y、X、Z分别为生态系统中第一、第二和第三营养级的生物，从图乙可以看出，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；Z营养级生物捕食对象没有改变，个体数量的增加不是由捕食对象专一引起的；从图中不能看出Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果；X营养级的生物之间存在竞争关系，某种生物处于劣势的现象不明显。]

探究点三

1．减少　直接或间接　2.减少　增多　减少　减少

3．(1)高　低　(2)生产者　(3)基本不变　4.增加　减少

探究示例3　D　[根据图示四种生物所含有机物总量由多到少依次是丙、丁、甲、乙。又知四种生物构成一条食物链。所以该食物链是丙→丁→甲→乙。若甲的种群数量增加，乙食物充足，乙会增加，丁因天敌的增加而减少，丁的减少，使丙数目增加。]

变式训练3　C　[由图中的a、b、c之间的递减关系可以推理存在捕食关系。由a增加，b减少，可知a不是生产者。由b增加能引起a的增加，c的减少可知，a与c不属于竞争关系。]

构建知识网络

组成成分　食物链　食物网　能量流动　生产者

消费者

课后练习区

1．C　[一种动物在生态系统中可能处在一个营养级上，也可能处于不同的营养级上。在生态系统的食物链中，营养级越高的生物体型不一定越大，如一棵大树上有很多寄生虫。自养生物一定是生产者，是生态系统的主要成分。细菌不一定是分解者，如硝化细菌是生产者。]

观点辨析　生态系统成分中几种错误观点辨析

2.B　[生态系统包括生物群落和无机环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析，a的能量和物质来自b，并可传递给c，所以a是消费者。]

3．B　[分解者的作用是把有机物分解成无机物。南极分解者很少；所以必须把废物带离南极。]

4．ABC

5．BC　[食物网中不包含分解者，因此不能构成群落；食物网中含有4条食物链，蛇处于两个不同的营养级；青蛙和蜘蛛可以利用的总能量少于蝗虫可以利用的总能量。]

6．A　[能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，某一营养级的能量约是其上一营养级的10%～20%；生态系统的信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，但并非对所有捕食者都有利；生态系统中的营养级与生物的体型大小没有必然联系。]

7．D　[a的耗氧量随着时间变化，在8～15 h，有光照时释放氧气，所以应该是进行光合作用的生产者；b的耗氧量＞c的耗氧量，同时b在8～12 h时，耗氧量随着a释放氧气而增加，说明是第二营养级，c则为第三营养级。]

8．C　[在这个食物网中，从生产者到最高营养级的消费者，不重复的食物链有：①A→B→H；②A→C→D→H；③A→C→F→G→H；④A→E→D→H；⑤A→E→F→G→H，共5条。在该食物网的5条食物链中，H分别处于第三(链①)中、第四(链②、④中)和第五(链③、⑤中)营养级。C项先要清楚种群的年龄组成与种群增长率之间的关系。若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的年龄组成为稳定型，种群密度在一段时间内会保持稳定，而不会有明显变化。在该食物网中，若C种群的数量下降，则可由同一营养级的其他生物(B或E)来弥补，通过食物网中生物这种相互补偿、相互制约的自我调节机制，生态系统可维持平衡状态，生物的种类和数量能保持相对的稳定。]

9．C　[猫头鹰获得能量最多的食物链应该是草→鼠→猫头鹰；小型益鸟以虫为食，虫为第二营养级，故小型益鸟为第三营养级。]

10．(1)8　(2)2×105kJ　(3)3　(4)竞争和捕食　(5)非生物的物质和能量以及分解者

解析　关于食物链的数目，一定要从生产者开始到该链的最高营养级为止，中间不能停止，也不能从中间开始。获得最大能量时要从最短的食物链计算。不同食物链生物之间的关系不一样，蛇在捕食食虫鸟或鼠的时候，与鹰的关系为竞争，鹰捕食蛇的时候是捕食关系。完整的生态系统包括生物群落和非生物的物质和能量。

11．(1)4　第三、第四营养级　捕食、竞争　寄生

(2)小于　增强　(3)分解者　不能

解析　(1)由图可知，该食物网共有植物→兔→鹰、植物→兔→鼬→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→鼬→鹰 4条食物链将植物固定的能量传递给鹰。鹰所处的营养级为第三营养级和第四营养级。图中植物→人、植物→兔→人 2条食物链中人与兔之间存在着捕食和竞争关系。鼠疫杆菌是寄生于人体内而存活的。

(2)跳蚤寄生于鼠身上，对鼠有害，但不会引起鼠死亡；鼬对鼠的捕食会引起鼠个体的死亡，故通常情况下，鼬对鼠种群的影响更大。大量捕杀鼬后，鼠因缺少天敌而大量繁殖，导致鼠种群暴发，进而导致种内竞争加剧。

(3)蘑菇属于生态系统中的分解者，其分解动植物的遗体、粪便，释放的能量用于自身生长发育和以热能形式散失，能量是单向流动的，故不能传递给植物。

学案43　生态系统的能量流动

考纲要求　生态系统能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。

一、能量流动的概念

生态系统中能量的________、传递、________和散失的过程，称为生态系统的能量流动。

二、能量流动的过程

1．起点：生产者____________开始。

2．总量：生产者________________。

3．流动渠道：________和________。

4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。

(2)逐级递减

①每个营养级生物都因________而散失部分热能。

②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。

③传递效率为______(形象地用____________)。

三、能量流动研究意义

1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。

2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。

探究点一　生态系统中能量流动过程

分析能量流动过程图，完成下列填空：

　由上图可知：

(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。

(2)流动形式：________中的化学能。

(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。

(4)能量散失的形式：以热能形式散失。

思维拓展

1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。

2．流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。

(1)能量的来源

生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。

(2)能量的去路

①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。

②流向下一营养级。

③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。

④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。

即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。

探究示例1　如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是(　　)

A．能量流动是伴随着物质利用而进行的

B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量

C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸以热能散失的能量

D．乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去

听课记录：　

探究点二　能量流动的特点

1．分析能量流动模型，完成下列填空。

(1)大方框代表一个________。

(2)大粗箭头表示流经一个生态系统的总能量，即本生态系统中____________________。

(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。

(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。

(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。

(6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。

(7)能量流动特点：________、________。

(8)能量传递效率：________。

计算式为：相邻两营养级之间的传递效率＝下一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%。

2．简述能量流动的意义及提高能量利用率的措施。

思维拓展

1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%……，第n营养级所获得的能量是第一营养级能量的(若按传递效率10%计算，公式为)，由此可知生态系统中的能量传递一般不超过4～5个营养级。

2．确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。

3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。

4．极值计算：(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论

(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。

探究示例2　(2010·淮安一模)下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是(　　)

A．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性

B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用

C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用

D．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量

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探究点三　生态金字塔

完成下表填空：比较三种金字塔

探究示例3　如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ是初级消费者

B．Ⅳ为分解者

C．E1为太阳能，E2为热能

D．能量可在食物链中循环利用

听课记录：　

题组一　能量流动过程和特点

1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)

A．羊的呼吸消耗量

B．羊的粪便量

C．羊的生产量

D．部分死亡羊的重量

2．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的(　　)

A．能量流动是单向的、不循环的

B．食物链越短，终级消费者获得的能量越多

C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少

D．营养级越多，散失的能量越多

3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是(　　)

A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级

B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落

D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的

4．(2010·无锡模拟)如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法不正确的是(多选)(　　)

A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统

B．组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者

C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等

D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物

5．某自然生态系统中有一条食物链：甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是(　　)

A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群

B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量

C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2 a

D．甲的同化作用类型为自养型

6．(2011·马鞍山模拟)如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是(　　)

A．共有三条食物链

B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a

C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a

D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ

题组二　生态金字塔和研究能量流动的意义

7．(2011·常州模拟)在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)

A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜

B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分

C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率

D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性

8．(2011·长沙模拟)如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是(　　)

A．①③      B．②③⑤

C．①③④      D．②⑤

9．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。下列有关叙述中错误的是(　　)

A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的

B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子

C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助

D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物

10．下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是(　　)

①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多

②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减

③若A和B中玉米的数量相同，A若能养活10 000人，则B可能只能养活1 000人

④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低

A．①③④      B．①②③

C．①②③④     D．③④

题组三　综合题

11．(2011·天津理综，9)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1～G3为放牧强度逐渐增强。

据图回答：

(1)5～10月份的最适放牧强度是________(从G0～G3中选填)，________月份可被初级消费者利用的总能量最多。

(2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有________(多选)。

A．过多枝叶对下层植物有遮光作用

B．植株衰老组织较多

C．缺少动物粪尿的施肥作用

D．草地生态系统的物质循环加快

(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水平，4～10月份需要采取的放牧措施是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的____________来表示。

(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第________营养级。

(6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入________。

12．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图作答：

(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。

(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母的表达式表示)。

(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是

________________________________________________________________________。

(4)若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如右图。其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ(用所给字母的表达式表示。)

学案43　生态系统的能量流动

课前准备区

一、输入　转化

二、细胞呼吸　细胞呼吸　初级消费者　次级消费者　三级消费者　细胞呼吸　有机物　细胞呼吸　热能

1．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网

4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示

三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分

课堂活动区

探究点一

(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者

探究示例1　D　[由图可知，甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量；乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，即第二营养级所含的能量减去因呼吸以热能形式散失的能量之后而剩余的能量，该部分的能量最终将有两个去向，一是遗体、残骸中的能量被分解者利用，二是被次级消费者摄入。乙和甲仍然处于同一个营养级，乙比甲的能量少的原因是呼吸作用消耗。]

探究点二

1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　

(5)增加　越来越少

(7)单向流动　逐级递减　(8)10%～20%

2．(1)意义

①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效利用。

②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。

(2)措施

①尽量缩短食物链。

②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。

探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三

正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于

探究示例3　C　[能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最低层为第一营养级即生产者，Ⅳ为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落。最终被各营养级成分的呼吸作用以热能的形式散失到无机环境。]

构建知识网络

单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益

课后练习区

1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]

图型解读　能量的来源及去向图解

(1)图示

(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。

③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。

2．C　[初级消费者的多少，理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率，因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的。]

3．A　[兔子是第二营养级，狼是第三营养级，故狼捕食兔子后，能量从第二营养级流入第三营养级。]

方法技巧　利用“拼图法”解决能量流动中的难题

输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图示，很容易理解以下问题：

(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。

(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效应等于D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。

(3)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。

4．ACD　[组分1为生产者，既可代表绿色植物，也可代表硝化细菌、蓝藻等自养生物，故D错误；幼苗茁壮成长，能量的输入大于输出，C错误；能量主要以化学能的形式输入生态系统。]

5．D　[丙营养级有机物大于丁营养级而不是种群；甲从无机环境中获得的能量大于a所含的能量；能量在两营养级之间的传递效率为20%，则b为0.2 a，c为0.04 a，d为0.008 a；生产者甲一定是自养型。]

6．B　[图中共有c→d；c→e→a；c→b→a三条食物链；a处的营养级最高，所以生物富集作用最严重；a“至少”获得的能量：按10%传递，选择食物链最长的计算；d消耗c的能量按最多为1.3×108kJ÷10%＝1.3×109kJ，c剩余的能量为5.8×109kJ－1.3×109kJ＝4.5×109kJ，按10%的传递效率，由c→b→a，得4.5×107kJ，故D正确。]

7．ABD　[该生态农业实现了物质和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，而非能量传递效率。]

8．C　[农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。]

9．B　[利用鸭子消灭蝗虫并非想使能量更多地流向鸭子，根本目的是利用鸭子与蝗虫的捕食关系更好地消灭蝗虫，获得更好地经济效益。]

10．D　[生态系统的能量流动指的是种群间的能量流动，而非个体，故①错误。能量沿食物链单向流动，随着营养级的升高而逐级递减，能量传递效率并未随着营养级的升高而逐级递减，故②错误。]

知识归纳　对三种类型金字塔的理解

(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。

(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。

(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。

(4)以金字塔图形式呈现

如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。

11．(1)G2　6　(2)A、B、C　(3)4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平　

(4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量)　(5)二　(6)分解者

解析　(1)净光合产量最大时的放牧强度最适宜，由图1可知，5～10月份，最适宜的放牧强度是G2。净光合产量最大时，被初级消费者利用的能量最多，由图1可知，6月份的净光合产量最大，该月份被初级消费者利用的总能量最多。

(2)因净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量。不放牧时，影响光合作用的因素是光照强度和肥料多少。枝叶长大后，枝叶对下层植物有遮光作用，导致光照强度下降，从而使光合作用合成量减少。此外，植株衰老时，细胞中相应酶的活性降低，也会导致光合作用强度降低。

(3)由图1可知，净光合产量与放牧量有关，故其措施是4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平，净光合产量都保持最大值。

(4)光合作用强度可用O2生成量、有机物生成量或CO2消耗量表示。

(5)营养级越高的生物，体内积累的32P越多，此为生物富集效应。由图2可知，A消费者的放射强度相对值的最大值小于B，说明A消费者的营养级级别低于B，故A消费者为初级消费者，属于第二营养级。

(6)生产者的能量除被消费者利用外，还有部分被分解者利用。

12．(1)太阳能(或同化固定的能量)　热能(或呼吸作用散失的热量)　营养级越高，可利用能量越少(或营养级高的物种，往往体型较大)　(2)同化固定的能量　用于生长、发育和繁殖的能量　b/y×100%　(3)单向流动，逐级递减　(4)25A/(1＋4X)

解析　(1)m1表示流入该生态系统的能量，这部分能量是太阳能或同化固定的能量，m2表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，则营养级越高的生物，可利用能量越少，所以个体数量也越少。

(2)若A表示图甲营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。

(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动，逐级递减。

(4)假设至少需要消耗甲的能量为a，则甲中直接提供给丙的能量为a×X×20%，由甲经过乙传递给丙的能量为a×(1－X)×20%×20%，根据题干中的条件可知：a×X×20%＋a×(1－X)×20%×20%＝A，因此a＝25A/(1＋4X)。

学案44　生态系统的物质循环

考纲要求　生态系统物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)。

一、生态系统的物质循环

1．概念

(1)物质：组成生物体的________________等元素。

(2)物质循环：无机环境与________之间。

(3)范围：整个________。

2．特点

(1)具有全球性，因此又称________________循环。

(2)循环方式：________。

二、实例——碳循环

1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；生物群落中的主要存在形式：________；无机环境与生物群落之间的循环形式：________。

2．循环过程

3．温室效应

(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________的平衡。

(2)影响：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

三、能量流动与物质循环的关系及意义

1．与能量流动的关系：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。

2．意义：通过________和________，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。

动动脑　有人认为：“物质是能量的载体，物质是往复循环的，能量自然也应该伴随着物质的循环而循环。”你认为这句话对吗？如果有错误，请指出原因。

探究点一　碳循环

分析完成生态系统的碳循环示意图：

1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。

2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。

3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。

4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。

5．碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是________的，其他各成分间的传递均是________的。

探究示例1　下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是(　　)

A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用

B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递

C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1

D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环

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变式训练1　(2010·广东理综，26)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。

(1)生态系统碳的吸收主要是通过________作用实现的，碳的释放主要是通过________作用实现的。

(2)表中________时期的生态系统处于稳定状态，原因是___________________________。

(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的___________________________________，

导致大气中______________增加并引起全球气候变化。

(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的________阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的__________________________________________直接发酵转化为燃料乙醇。

探究点二　物质循环和能量流动的关系

分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：

1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。

2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。

3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。

4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。

5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。

思维拓展

1．能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。

物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。

2．任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。

探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是(　　)

A．大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳

B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的

C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%

D．C处在第三营养级

听课记录：　

变式训练2　(2011·苏州联考)图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，请分析回答：

(1)在图1中，B、C分别属于________________。碳元素在生物群落内传递是沿________实现的。

(2)图1中表示呼吸作用过程的是________(填序号)。A、C、D为B提供____________。

(3)若图1中的C产生60 mol氧气，则流入D的能量一般不超过相当于________mol葡萄糖的能量。如果A发生瘟疫，D发生的变化是________________________。

(4)在图2的食物链中，②/①的比值代表________(生物之间)的能量传递效率，③和④分别属于________和________(生物)间的同化量的一部分。

实验探究　探究土壤微生物的分解作用

1．实验原理

(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为________。

(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的____________、____________等生态因子相关。

2．实验流程

思维拓展

1．探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。

2．各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的能力也不同，需要的时间也有差异，一般需要温暖、湿润的条件。

探究示例3　(2011·泰州联考)同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。

(1)实验设计首先要遵循的是________________原则和________________原则。

(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B组处理的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)(2)中实验的自变量是________________________，因变量是________________，无关变量是________________________________________________________________________

____________(至少写出两点)。

(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶________________。

(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。

听课记录：　

题组一　碳循环的过程及特点

1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)

A．大气中的CO2     B．生产者

C．分解者       D．消费者

2.

如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)

A．f表示大气中的二氧化碳库

B．该图中有三条食物链

C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物

D．碳以有机物的形式由a传到b

3．下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．③过程代表绿色植物的光合作用

B．图中A、B分别代表消费者和生产者

C．温室效应主要是由⑦过程造成的

D．农业生产中的中耕松土可以增大⑤过程

4．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)

A．不依赖于水      B．伴随能量流动

C．产生温室气体     D．具有全球性

5．图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是(　　)

A．甲图中O2浓度最高的是B

B．乙图中的D是生态系统中的主要成分

C．人体发生过敏反应时，甲图中的A增多导致组织水肿

D．因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的B所处的营养级

题组二　能量流动和物质循环的关系

6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)

A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降

B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量

C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花

D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺

7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)

A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等

B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量

C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用

D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用

8．(2011·南通质检)下列与生态系统功能相关的描述中，错误的是(　　)

A．碳循环过程需要能量的驱动

B．物质与能量在生物与环境之间循环流动，信息的流动只在生物之间发生

C．植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分

D．全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关

题组三　土壤微生物的分解作用

9．下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是(　　)

A．a＞b＞c     B．c＞b＞a

C．c＝b＞a     D．a＞c＝b

10．现提供桂花和月季的落叶若干，同种且大小和生理状态相同的蚯蚓若干。以蚯蚓的日排粪便量为实验因变量，来探究温度与蚯蚓分解落叶速率的关系。完成下列实验：

(1)取同样大小的玻璃缸标记为A、B、C，并控制A、B、C的温度分别为5℃、15℃、25℃。

(2)取________的落叶足量，再加入数量相等的蚯蚓，在适宜的条件下培养。

(3)每天取出A、B、C中的蚯蚓粪便并________。

(4)一周后分别求出A、B、C中蚯蚓________________，并进行比较。

(5)蚯蚓分解落叶速率最快的玻璃缸最可能是________(填字母)。

题组四　综合题

11．建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括(　　)

A．努力实现物质的分层次多级利用

B．减轻对环境的污染，提高抵抗力稳定性

C．加强生物防治，控制有害生物的危害

D．实现物质和能量的循环，使废物资源化

12.根据下面的碳循环示意图回答问题：

(1)从微观上看，过程③主要是在细胞内________________中进行。