第3章 生态系统及其稳定性——2022-2023学年高二生物下学期期末知识点精讲+训练学案+期末模拟卷

第3章 生态系统及其稳定性

第1节　生态系统的结构

[主干知识]

一、生态系统的概念和类型

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。

2．类型

二、生态系统具有一定的结构

1．生态系统的组成成分

(1)组成：非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。

(2)三种生物成分的比较

2．食物链和食物网

(1)食物链

(2)食物网

①概念：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。

②形成的原因：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。

(3)功能

①生态系统的营养结构。

②生态系统的能量流动和物质循环的渠道。

③食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。

[易错辨析]

(1)河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统(×)

(2)自养生物一定是生产者，生产者一定是自养生物(√)

(3)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌(×)

(4)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的“桥梁”，其中生产者处于主导地位(√)

(5)食物网中两种生物之间都是捕食关系(×)

(6)在一条食物链中，生产者为第一营养级，消费者所处营养级不固定(√)

 第2节　生态系统的能量流动

[主干知识]

一、能量流动的概念和过程

1．概念

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．过程

(1)能量的输入：

(2)能量流经第二营养级的过程：

(3)能量流动示意图：

①能量流动的方向(箭头)：表示生态系统中能量流动是单向流动的。

②箭头由粗变细：表示能量逐级递减。

③菱形面积越来越小：表示随营养级级别的增加，储存在某营养级生物体内的能量越来越少。

二、能量流动的特点

1．单向流动

(1)方向：沿食物链由低营养级流向高营养级。

(2)特点：不可逆转，也不能循环流动。

2．逐级递减

(1)能量传递效率：相邻两个营养级的能量传递效率为10%～20%。

(2)营养级数量：生态系统中的能量流动一般不超过个营养级。

三、生态金字塔

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形成的一个金字塔图形，叫作能量金字塔。

2．生物量金字塔：在金字塔中如果表示的是各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。与能量金字塔相似，但有特例，如海洋中的某一时刻浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。

3．数量金字塔：在金字塔中如果表示的是各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。

四、研究能量流动的意义

(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。

(2)帮助人们科学地规划、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。

  [易错辨析]

(1)生态系统的能量流动指能量的输入和散失过程(×)

(2)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中(√)

(3)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(×)

(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)在“植物→鼠→鹰”这条食物链中，第三营养级含能量最少(√)

(6)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%(×)

(7)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(×)

(8)研究能量流动，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率(×)

(9)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象(×)

第3节　生态系统的物质循环

[主干知识]

一、碳循环

1．循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以CO2的形式循环。

2．过程图解

图中：①光合作用，②呼吸作用，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤呼吸作用，⑥分解者的分解作用。

3．大气和海洋在碳循环之间的关系

当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加；如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。

4．温室效应

(1)形成原因：主要是化石燃料的开采和使用使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。

(2)应对方法：一方面要减少二氧化碳的排放，另一方面要提高森林覆盖率。

5．物质循环

(1)物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。

(2)范围：生物群落与非生物环境之间循环。

(3)特点：具有全球性、循环性。又称为生物地球化学循环。

(4)应用：农业生产中采用种养结合的模式。

二、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．特点

(1)食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。

(2)生物富集也具有全球性。

三、物质循环和能量流动的关系

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。

 [易错辨析]

(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物(×)

(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行(×)

(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环(√)

(4)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现(×)

(5)能量流动与物质循环是两个独立的过程(×)

(6)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用(×)

第4节　生态系统的信息传递

[主干知识]

一、生态系统中信息的种类

1．信息的种类

(1)物理信息

①概念：通过物理过程传递的信息。

②举例：光、声、温度、湿度、磁场等。

③来源：非生物环境、生物个体或群体。

(2)化学信息

①概念：生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质。

②举例：植物的生物碱、有机酸等代谢产物，动物的性外激素等。

(3)行为信息

①概念：动物的特殊行为(主要是各种动作)在同种或异种生物之间传递的信息。

②举例：蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”等。

2．信息种类与生物的关系

(1)生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。

(2)信息传递既存在于同种生物之内，也发生在不同生物之间。

3．信息传递的过程

(1)信息源：信息产生的部位。

(2)信道：信息传播的媒介。

(3)信息受体：信息接收的生物或其部位。

二、信息传递在生态系统中的作用

三、信息传递在农业生产中的应用

1．提高农畜产品的产量

实例：若能利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率；养鸡时延长光照时间，可以提高产蛋率。

2．对有害动物进行控制

(1)控制动物危害的方法主要有化学防治、生物防治和机械防治等三种类型。

(2)生物防治的特点：对人类生存环境无污染、有效。

(3)实例：利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低有害动物的种群密度；利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，降低其繁殖能力。

 [易错辨析]

(1)变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息(×)

(2)生物之间的信息传递只限于同种生物(×)

(3)当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能(√)

(4)羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定(√)

(5)通过生态系统的信息传递，可以防治有害动物，也可以提高一些农产品或畜产品的产量(√)

第5节　生态系统的稳定性

[主干知识]

一、生态平衡与生态系统的稳定性

1．生态平衡的概念和特征

(1)生态平衡概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，是一种动态的平衡。

(2)生态平衡的特征

①结构平衡：生态系统各组成成分保持相对稳定。

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：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．生态平衡的调节机制

(1)负反馈：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。既存在于生物群落内部，也存在于生物群落与非生物环境之间。

3．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，生态系统稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。

(2)生态系统的自我调节能力是有限的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重破坏。

二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性

1．两者比较

2.抵抗力稳定性与营养结构的关系：生态系统中的组分越多→食物网越复杂→自我调节能力越强→抵抗力稳定性越高。

三、提高生态系统的稳定性

(1)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。

(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。

 [易错辨析]

(1)自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性也就越高(×)

(2)一个生态系统的抵抗力稳定性很低，则恢复力稳定性就一定很高(×)

(3)河流受到轻度污染后河水仍能清澈如初及火灾后草原的恢复均属恢复力稳定性(×)

(4)生态平衡包括结构平衡、功能平衡和收支平衡三个方面(√)

本章重难点讲解

一．生态系统各成分的比较

二．生态系统各成分的相互关系

(1)非生物的物质和能量是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。

(2)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。

(3)消费者是生态系统最活跃的成分。消费者能加快生态系统的物质循环和能量流动。

(4)分解者是生态系统物质循环的关键环节。如果一个生态系统中没有分解者，生态系统的物质循环受阻，生态系统就会崩溃。

三．明确关于食物链和食物网的六个易误点

(1)每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。

(2)食物链由生产者和消费者构成，分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。

(3)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1。

(4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。

(5)同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。

(6)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是种间竞争关系。

四．食物链(网)中各营养级生物数量的变化

(1)当第一营养级(草)生物数量减少，会导致其他生物数量都减少。

(2)当“天敌”蛇减少，则被捕食者青蛙的数量先增加后减少最后趋于稳定。

(3)“中间”营养级生物数量减少的情况：在食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地吃兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少。因为鹰不只吃蛇，它可依靠其他食物来源维持其数量基本不变。

(4)在食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少，对另一种生物的影响沿不同的路线分析得出的结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。

五．流入某一营养级能量的来源和去路

(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路)：

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路可有四条：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”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。　　

六．能量流动的特点及原因分析

(1)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产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。

(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还有一部分能量未被利用。

七．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：生态系统中两个相邻营养级的能量传递效率为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，从而提高能量利用率。

八．能量传递效率的计算

1．能量传递效率的“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：

2．能量传递效率的“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%。

九．明确有关碳循环的四点内容

(1)存在形式

(2)流动形式

(3)进入生物群落的途径

(4)

十．辨析物质循环的三个易误点

(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)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。

(3)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。

十一．关注信息传递的三个注意点

(1)生态系统的信息既可来自生物，也可来自环境。

(2)信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和不同种生物间，还可存在于生物与非生物环境之间。

(3)生态系统的信息传递可以是双向的，也可以是单向的；既可以从低营养级向高营养级传递，也可以从高营养级向低营养级传递。

十二．信息传递与能量流动和物质循环的关系

十三．抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较