資源簡介

第一節　生態系統的結構
課標內容要求 核心素養對接
1．闡明生態系統由生產者、消費者和分解者等生物因素以及陽光、空氣、水等非生物因素組成，各組分緊密聯系使生態系統成為具有一定結構和功能的統一體。2．討論某一生態系統中生產者和消費者通過食物鏈和食物網聯系在一起形成復雜的營養結構。 1．生命觀念——基于對不同生態系統的組成成分及功能分析形成結構與功能觀。2．科學思維——通過構建生態系統各組成成分之間的關系模型，培養運用模型分析問題的能力；通過分析食物鏈(網)中各營養級生物的數量變化情況，培養運用邏輯思維分析問題的能力。
一、生物與環境構成生態系統
1．生態系統的概念：在一定空間中的生物群落與非生物的環境因素相互作用而形成的統一體。
2．生態系統的組成成分(連線)
　　　　
提示：①—c　②—a　③—d　④—b
二、生物圈是最大的生態系統
1．生物圈的概念：地球上的全部生物及其無機環境的總和，包括巖石圈上層、水圈和大氣圈下層。
2．生態系統的類型：將序號所示生態系統的類型進行歸類：
①海洋生態系統　②草原生態系統　③森林生態系統　④農田生態系統　⑤果園生態系統　⑥凍原生態系統　⑦淡水生態系統　⑧人工林生態系統　⑨荒漠生態系統 ⑩城市生態系統
自然生態系統　　　人工生態系統
三、生態系統的營養結構——食物鏈、食物網
1．食物鏈
(1)概念：在生態系統中，生物之間由于營養關系而形成的營養結構。
(2)實例
2．食物網
(1)概念
食物鏈彼此相互交錯連接成的復雜營養關系。
(2)形成的原因
①一種綠色植物可能是多種植食性動物的食物。
②一種植食性動物既可能吃多種植物，也可能被多種肉食性動物所食。
(3)功能
食物鏈和食物網是生態系統的營養結構，物質循環和能量流動就是沿著這種渠道進行的。
四、特定生態系統的生物與非生物因素決定其營養結構
一個特定生態系統的營養結構是由構成該生態系統的生物因素與非生物因素共同決定的。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．食物網中的生物與無機環境共同構成一個生態系統。 (　　)
2．土壤中的硝化細菌是異養生物，因而不屬于生產者。 (　　)
3．生產者都是綠色植物，分解者都是細菌。 (　　)
4．食物鏈的起點都是生產者，終點是最高級的消費者。 (　　)
5．在一條食物鏈中，生產者為第一營養級，消費者所處的營養級不固定。 (　　)
6．食物鏈縱橫交錯形成的復雜營養結構就是食物網。食物網的復雜程度取決于該生態系統中生物的數量。 (　　)
提示：1．×　生態系統由生物群落和無機環境共同組成，而食物網中的生物只包括生產者和消費者，不包括分解者。
2．×　土壤中的硝化細菌是化能自養型生物，屬于生產者。
3．×　生產者不都是綠色植物，如硝化細菌；分解者不都是細菌，如蜣螂等。
4．√　5．√
6．×　食物網的復雜程度取決于該生態系統中生物的種類。
　生態系統的組成成分
1．生態系統四種成分組成內容、作用、地位的比較
比較項目 組成內容 作用 地位
非生物的物質和能量 光、熱、空氣、水、無機鹽等 為生物提供物質和能量，是生物群落賴以生存和發展的基礎 必備成分
生產者 主要是綠色植物，也包括化能自養型微生物(如硝化細菌) 無機物→有機物；光能、無機化學能→有機化學能；為消費者提供食物和棲息場所 主要成分(基石)
消費者 包括營捕食生活的生物和營寄生生活的生物(如菟絲子) 加快生態系統的物質循環，有利于植物的傳粉和種子的傳播 最活躍的成分
分解者 營腐生生活的微生物及腐食性的動物(如蚯蚓、蜣螂) 通過分解作用將生物遺體、排遺物分解為無機物，被生產者重新利用 物質循環中的關鍵成分
2．生態系統各組成成分的相互關系
據圖可知：
(1)非生物的物質和能量是生態系統中生物群落的物質和能量的最終來源。
(2)生產者是生態系統中唯一能把非生物的物質和能量轉變成生物體內的物質和能量(有機物及其貯存的化學能)的成分，因此，可以說生產者是生態系統的基石。
(3)從理論上講，消費者的功能活動不會影響生態系統的根本性質，所以消費者不是生態系統必要的基礎成分，但在自然生態系統中，生產者、消費者和分解者都是緊密聯系，缺一不可的。
(4)分解者在生態系統中占有重要地位。如果一個生態系統中沒有分解者，動植物的遺體殘骸就會堆積如山，生態系統就會崩潰。因此，從物質循環角度看，分解者在生態系統中占有重要地位。
(5)生產者和分解者是聯系生物群落和無機環境的兩大“橋梁”；生產者與各級消費者以捕食關系建立的食物鏈和食物網是能量流動和物質循環的渠道。
1．哪些生物屬于消費者？是不是消費者都是動物？是不是所有的動物都是消費者？
提示：屬于消費者的生物有大部分動物、寄生細菌和部分營寄生生活的植物(如菟絲子)等。并不是消費者都是動物。并不是所有的動物都是消費者。
2．分解者主要是真菌，除此之外，部分細菌和動物也屬于分解者，哪些細菌和動物也屬于分解者？
提示：腐生細菌和一些營腐生生活的動物，如蚯蚓、蜣螂和禿鷲等。
1．我國嫦娥四號完成了人類在月球表面進行的首次生物試驗。嫦娥四號上搭載的“罐子”中有土壤、空氣、水等，搭載著棉花、油菜、土豆、擬南芥、果蠅和酵母菌六種生物。在條件適宜的情況下，這個“罐子”能形成一個簡單的微型生態系統。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．題述“罐子”中的六種生物分屬生產者、消費者和分解者
B．“罐子”生態系統的結構包括生物成分、非生物的物質和能量
C．“罐子”生態系統的營養結構簡單，生產者是該生態系統的基石
D．“罐子”登月為人類今后建立月球基地提供了研究基礎和經驗
B　[棉花、油菜、土豆、擬南芥屬于生產者，果蠅屬于消費者，酵母菌屬于分解者，A正確；生態系統的結構包括生態系統的組成成分、食物鏈和食物網，B錯誤；該生態系統中生物種類少，營養結構簡單，生產者是生態系統的基石，C正確；月球生物試驗為人類今后建立月球基地提供了研究基礎和經驗，D正確。]
2．如圖為某生態系統的各成分關系簡圖，下列敘述錯誤的是(　　)
A．甲是生產者，它是生態系統的基石
B．乙是消費者，包括全部的動物
C．生態系統的能量主要來自太陽能
D．圖中的“甲→乙”是生態系統的營養結構
B　[乙是消費者，包括大部分的動物、寄生細菌等。一部分動物屬于分解者，由此判斷B項錯誤。]
生態系統成分中的三個“不等于”
(1)生產者≠植物：生產者不一定都是植物，某些細菌也可以是生產者，如硝化細菌等；植物也不一定都是生產者，如菟絲子是消費者。
(2)消費者≠動物：消費者不一定都是動物，如某些營寄生生活的微生物；動物也不一定都是消費者，如營腐生生活的蚯蚓是分解者。
(3)分解者≠微生物：分解者不一定都是微生物，還有某些營腐生生活的動物如蚯蚓；微生物也不一定都是分解者，如硝化細菌是生產者。
　食物鏈和食物網
1．食物鏈的分析
(1)每條食物鏈的起點總是生產者，最末是不被其他動物所食的動物，即最高營養級，中間為多種動物，有任何間斷都不算完整的食物鏈。
(2)在食物鏈中，當某種生物大量增加時，一般會導致作為其食物的上一營養級數量減少，作為其天敵的下一營養級數量增多。
(3)食物鏈中各營養級生物之間是相互制約的，使它們的數量始終處于一種動態變化中。這種制約可能來自種間，也可能來自種內。
(4)食物鏈中的捕食關系是經長期自然選擇形成的，不會倒轉，因此箭頭一定是由上一營養級指向下一營養級。
(5)某一營養級的生物代表處于該營養級的所有生物，不代表單個生物個體，也不一定是某種群。
2．食物網的分析
(1)營養位置：同一種消費者在不同的食物鏈中，可以占有不同的營養級，如貓頭鷹在食物網中分別占有第三、第四、第五營養級，即貓頭鷹在該食物網中占有三個不同的營養級。
(2)種間關系：在食物網中，兩種生物之間的種間關系有可能出現不同概念上的重合，如蛇與貓頭鷹，二者之間既有捕食關系，又有競爭關系。
(3)生物種類與食物網的復雜程度：食物網的復雜程度主要取決于有食物聯系的生物種類，而并非取決于生物數量。
3．食物鏈和食物網的功能
(1)生態系統保持相對穩定的重要條件：一般認為，食物網越復雜，生態系統抵抗外界干擾的能力就越強。
(2)生態系統的營養結構：食物鏈和食物網是生態系統的營養結構，生態系統的物質循環和能量流動就是沿著這種渠道進行的。
食物鏈(網)的三個注意點
(1)食物網中某一營養級的生物代表處于該營養級的所有生物，既不是單個個體，也不是某個種群。
(2)種間關系：在食物網中，兩種生物之間可能有多種種間關系。如蛇與貓頭鷹，二者之間既有捕食關系，又有種間競爭關系。
(3)生物種類與食物網的復雜程度的關系：食物網的復雜程度主要取決于存在捕食關系的生物種類，并非取決于生物數量。
1．如圖表示某生態系統的食物網結構模式圖，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．生態系統中的食物鏈交錯連接形成食物網的原因是多種生物在不同食物鏈中處于不同的營養級
B．該食物網由8條食物鏈組成，蛇與鼠、食蟲鳥與蛙的關系分別是捕食和種間競爭
C．該圖僅體現了生態系統組成成分中的生產者和消費者，未體現的成分是分解者
D．鷹在植物→鼠→蛇→鷹這條食物鏈中屬于三級消費者，處于第四營養級
C　[多種生物在不同食物鏈中處于不同的營養級，使生態系統中的食物鏈交錯連接形成食物網，A項正確；該食物網由8條食物鏈組成：①植物→植食性昆蟲→食蟲鳥→鷹，②植物→植食性昆蟲→肉食性昆蟲→食蟲鳥→鷹，③植物→植食性昆蟲→肉食性昆蟲→食蟲鳥→蛇→鷹，④植物→植食性昆蟲→肉食性昆蟲→蛙→蛇→鷹，⑤植物→植食性昆蟲→蛙→蛇→鷹，⑥植物→鼠→蛇→鷹，⑦植物→鼠→鷹，⑧植物→植食性昆蟲→食蟲鳥→蛇→鷹，其中蛇與鼠是捕食關系，食蟲鳥與蛙是種間競爭關系，B項正確；食物網只體現生態系統組成成分中的生產者和消費者，未體現的成分是分解者、非生物的物質和能量，C項錯誤；鷹在植物→鼠→蛇→鷹這條食物鏈中屬于三級消費者，處于第四營養級，D項正確。]
2．(多選)如圖表示一個海灘濕地生態系統中部分生物的食物關系。有關分析錯誤的是(　　)
A．細菌的能量不能流向線蟲
B．第三營養級的生物有食草蟲、線蟲、海螺
C．若大米草死亡，將導致細菌數量增加，沼蟹數量亦增加
D．若噴灑只殺滅食草蟲的殺蟲劑，則蜘蛛數量將減少
AB　[細菌在生態系統中可以作為生產者、消費者或分解者，圖示中的細菌可以作為消費者線蟲的食物，其中的能量隨著食物流向線蟲；食物鏈的營養級一般以捕食鏈劃分，生產者為第一營養級，食草蟲、線蟲和海螺都是第二營養級，第三營養級的生物有沼蟹、蜘蛛；若大米草死亡，則細菌數量增加，以細菌為食物的線蟲數量增加，沼蟹數量亦增加；若噴灑只殺滅食草蟲的殺蟲劑，則蜘蛛的食物減少，引起蜘蛛數量減少。]
食物網中生物數量的變化分析
(1)食物鏈的第一營養級生物減少，相關生物都減少。
(2)“天敵”減少，被捕食者數量增加，但隨著數量增加，種內競爭加劇，種群密度還要下降，直到趨于穩定。
(3)“中間”營養級生物減少的情況，舉例如下：
若青蛙突然減少，則以它為食的蛇將減少，鷹過多捕食兔和食草鳥，從而導致兔、食草鳥減少，因鷹不只捕食蛇一種生物，它可以依靠其他食物來源維持數量基本不變。
“鯨落”是鯨尸沉入深海形成的特殊生態系統，深海缺乏陽光，是低溫、黑暗、高壓的環境，鯨尸為深海動物和微生物提供營養物質，一些細菌的分解作用產生硫化氫，另一些細菌再氧化這些硫化氫得到能量，合成有機物，一具大型鯨尸可以維持多種生物生存上百年。
由材料分析知，鯨落是一種特殊的生態系統，由此形成科學思維的學科素養。
1．在鯨落生態系統中將營養物質分解成硫化氫的細菌屬于什么成分？(科學思維)
提示：分解者。
2．在鯨落生態系統中氧化硫化氫獲得能量的細菌屬于什么成分？(科學思維)
提示：生產者。
“敕勒川，陰山下。天似穹廬，籠蓋四野。天蒼蒼，野茫茫。風吹草低見牛羊。”——《敕勒歌》向我們描繪了美麗的草原風光。
由材料分析知，《敕勒歌》向我們描繪了美麗的草原風光，由此形成了生命觀念的學科素養。
1．詩歌中出現的草、牛、羊是否構成了草原生態系統？(生命觀念)
提示：草、牛、羊只是草原生態系統中的部分生產者和消費者，還缺少分解者和非生物成分，不能構成草原生態系統。
2．草原生態系統應該包含哪些生物成分？(生命觀念)
提示：草原生態系統的生物成分應該包含生產者、消費者和分解者。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．在一定空間內，由生物群落與它的非生物環境相互作用而形成的統一整體，叫作生態系統。2．生態系統的結構包括生態系統的組成成分、食物鏈和食物網。3．生態系統的組成成分包括非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者。4．生產者都是自養生物，主要是綠色植物。5．分解者主要是細菌和真菌，也包括一些腐生動物，比如蚯蚓、蜣螂等。6．食物鏈和食物網是生態系統的營養結構，生態系統的物質循環和能量流動就是沿著這種渠道進行的。
1．(多選)下列有關生態系統組成成分的敘述，正確的是(　　)
A．太陽光來源于地球以外，不屬于生態系統的組成成分
B．硝化細菌是原核生物，在生態系統中屬于生產者
C．病毒是原核生物，在生態系統中屬于消費者
D．蚯蚓是真核生物，在生態系統中屬于分解者
BD　[太陽光屬于生態系統的組成成分之一，即非生物部分，A錯誤；硝化細菌屬于自養生物，在生態系統中屬于生產者，B正確；病毒無細胞結構，不是原核生物，在生態系統中屬于消費者，C錯誤；蚯蚓在生態系統中屬于分解者，D正確。]
2．俗話說：“大魚吃小魚，小魚吃小蝦，小蝦吃泥巴”。某同學據此設計了一個水池生態系統。下列屬于該生態系統第一營養級的是(　　)
A．小魚吃的小蝦　　　 B．吃小魚的大魚
C．泥巴中的藻類 D．泥巴中的大腸桿菌
C　[屬于生態系統第一營養級的是生產者，藻類可以進行光合作用，屬于生產者，C正確；小蝦和大魚都屬于消費者，大腸桿菌屬于分解者，A、B、D錯誤。]
3．(多選)如圖表示生產者、消費者和分解者之間的關系，下列相關敘述中，錯誤的是(　　)
A．甲是生產者，丙是消費者
B．丙屬于第二、三營養級
C．丙可以為甲提供無機鹽
D．丙不參與構成食物鏈
AB　[從題圖中三種成分的關系可以判斷出甲是生產者，乙是消費者，丙是分解者。分解者可以將有機物分解，產生的無機鹽被生產者利用。食物鏈由生產者和消費者組成，分解者不參與食物鏈的構成。]
4．下列有關圖示的敘述中，正確的是(　　)
A．圖中有兩條食物鏈
B．狐與鳥之間既存在捕食關系又存在種間競爭關系
C．細菌占有第二、三、四、五營養級
D．圖示可代表一個草原生態系統
A　[細菌是分解者，不是食物鏈的環節。圖中沒有非生物的物質和能量，不能構成生態系統。]
5．請據圖回答下列問題：
(1)圖解表示一個________的組成及各成分間的關系，陽光是它的________來源。
(2)蛇占有________條食物鏈，占有的營養級是__________________。
(3)若螳螂全部遷走，則黃雀的數量將會________，原因是______________。
(4)動植物尸體是由圖中的________通過________和________這兩種方式分解的。
[解析]　由于圖解中含有非生物成分和生物成分，所以這是一個生態系統，而陽光是這個生態系統的能量來源。動植物的遺體等通過分解者的呼吸作用分解，呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式。
[答案]　(1)生態系統　能量　(2)兩　第四和第五營養級　(3)增多　黃雀由第三和第四營養級變成了單純的第三營養級，減少了能量的損耗　(4)細菌　有氧呼吸　無氧呼吸第二節　生態系統的能量流動
課標內容要求 核心素養對接
1．分析生態系統中的能量在生物群落中單向流動和逐級遞減的規律。2．舉例說明利用能量流動規律人們能夠更加科學地規劃和有效地利用生態系統中資源的途徑。3．解釋生態金字塔表征了食物網各營養級之間在個體數量、生物量和能量方面的關系。 1．生命觀念——通過分析生態系統的能量流動的過程，建立生命系統的物質和能量觀。2．科學思維——運用模型和建模思維構建生態系統中能量流動過程模型圖，分析能量流動過程，演繹與推理得出能量流動的特點。3．社會責任——通過總結研究能量流動的實踐意義，形成學以致用，關注生產生活的態度，解決實踐問題。
一、能量流動的概念和過程
1．概念：生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。
2．能量流經第一營養級的過程
(1)輸入：生產者通過光合作用將太陽光能轉化為化學能，固定在有機物中。
(2)能量去向
①在生產者的呼吸作用中以熱能形式散失。
②隨著殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來。
③被初級消費者攝入體內，流入第二營養級。
3．能量流經第二營養級的過程
(1)輸入：通過攝食生產者獲得。
(2)去向
①通過呼吸作用以熱能形式散失。
②以遺體殘骸的形式被分解者利用。
③被次級消費者捕食，流入下一營養級。
4．能量流動過程圖解
(1)補充圖中標號代表的內容
甲：生產者；乙：初級消費者；丙：次級消費者；丁：呼吸作用；戊：分解者。
(2)據圖總結流入每一營養級的能量最終去向
①通過自身呼吸作用以熱能形式散失。
②被下一營養級同化。
③被分解者分解利用。
二、能量流動的特點
1．特點
(1)單向流動：沿食物鏈由低營養級流向高營養級，不可逆轉，也不能循環流動。
(2)逐級遞減：①能量在沿食物鏈流動的過程中逐級減少。
②營養級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，生態系統中的能量流動一般不超過5個營養級。
2．能量傳遞效率
(1)一般來說，在輸入到某一個營養級的能量中，只有10%～20%的能量能夠流到下一個營養級，也就是說，能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%。
(2)計算公式
相鄰兩個營養級間的能量傳遞效率＝×100%。
三、生態金字塔
1．能量金字塔
將單位時間內各營養級所得到的能量數值轉換為相應面積(或體積)的圖形，并將圖形按照營養級的次序排列，可形成一個金字塔圖形。
2．生物量金字塔
用能量金字塔的方法表示各個營養級生物量(每個營養級所容納的有機物的總干重)之間的關系。
3．數量金字塔
用能量金字塔的方法表示各個營養級的生物個體的數目比值關系。
4．生態金字塔
能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔統稱為生態金字塔。
四、研究能量流動的實踐意義
1．研究生態系統的能量流動，可以幫助人們在設計人工生態系統時充分考慮能量的有效利用。
2．研究生態系統的能量流動，合理地優化生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對生產有益的部分，可以使農業生產獲得更大的效益。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．能量通過光合作用和化能合成作用輸入生態系統，通過呼吸作用輸出生態系統。 (　　)
2．能量在生態系統的食物鏈中是以熱能的形式流動的。 (　　)
3．生態系統維持正常功能需要不斷得到來自系統外的能量。 (　　)
4．生態系統中能量的初始來源只有太陽能。 (　　)
5．農業生態系統中，沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用。 (　　)
提示：1．√
2．×　能量在生態系統的食物鏈中是以化學能的形式流動的。
3．√
4．×　生態系統的能量來源主要為太陽能，也可源自某些無機物氧化分解釋放的能量，如硝化細菌、鐵硫細菌等化能自養型生物。
5．×　沼液和沼渣可以為農作物提供肥料，沼氣池發酵產生的沼氣又能成為人類的能源物質，實現了能量的多級利用，而能量不能循環利用。
　能量流動過程
1．能量流動概念的理解
—
↓
—
↓
—
↓
—
2．流入某一營養級的能量的來源和去路
(1)能量來源
(2)能量去向：流入某一營養級(最高營養級除外)的能量去向可從以下兩個角度分析：
①不定時(能量的最終去路)
②定時(某段時間內的能量去路)
1．呼倫貝爾草原上的鷹捕食兔子，存在一條食物鏈：草→兔→鷹。草原上生產者主要是草，草原上幾乎全部動物都是直接或間接由草養活，那么草的能量來自哪里？它的能量又是通過什么途徑傳遞給其他動物的？
提示：草的能量來自太陽能。傳遞途徑為食物鏈或食物網。
2．如圖表示能量流經第二營養級示意圖，請據圖思考下列問題：
(1)攝入量(a)和糞便量(c)、初級消費者的同化量(b)之間具有怎樣的等量關系？
提示：攝入量(a)＝糞便量(c)＋同化量(b)。
(2)初級消費者的糞便中的能量屬于哪個營養級的能量？第三營養級的糞便中的能量呢？
提示：初級消費者的糞便中的能量屬于第一營養級的能量，第三營養級的糞便中的能量屬于第二營養級的能量。
(3)初級消費者同化的能量又有幾個流向？
提示：三個：自身呼吸散失、被分解者利用和流向下一營養級。
1．(2021·山東省實驗中學月考)下圖為桑基魚塘農業生態系統局部的能量流動圖解，圖中字母代表相應能量。下列敘述正確的是(　　)
A．流經該生態系統的總能量是桑樹凈光合作用儲存的能量C
B．蠶用于自身生長、發育、繁殖的能量可表示為B1＋C1＋D1
C．桑樹和蠶之間的能量傳遞效率可用D/C表示，一般小于20%
D．將蠶沙(糞便)投入魚塘供給魚食用，流入魚體內的能量屬于D1
B　[流經該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能總量A，C為桑樹用于自身生長、發育和繁殖的能量，A項錯誤。蠶同化的能量一部分通過呼吸作用散失(A1)，另一部分用于自身生長、發育和繁殖(B1＋C1＋D1)，B項正確。蠶同化的能量為D＝A1＋B1＋C1＋D1，桑樹同化的能量為A，故桑樹和蠶之間的能量傳遞效率可用D/A表示，相鄰兩個營養級的能量傳遞效率一般為10%～20%，C項錯誤。蠶沙(糞便)中的能量屬于上一營養級(桑樹)同化的能量，不屬于D1中的能量，D項錯誤。]
2．(多選)如圖為能量流動示意圖。其中a1是流入第一營養級的總能量，相關說法錯誤的是(　　)
A．第一營養級傳遞給分解者的總能量是a4
B．a3不能再被生物同化利用
C．a1、a2、a3、a6中的能量都以穩定化學能的形式存在
D．第一營養級和第二營養級之間的能量傳遞效率是(a6/a1)×100%
AC　[第二營養級糞便中的能量a7也屬于第一營養級傳遞給分解者的能量，A項錯誤；能量a3以熱能的形式散失，不能再被生物同化利用，B項正確、C項錯誤；第一營養級和第二營養級之間的能量傳遞效率是(a6/a1)×100%，D項正確。]
“拼圖法”分析能量流動過程
輸入第一營養級的能量(W1)，被分為兩部分：一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)，一部分則用于生產者的生長、發育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括現存植物體的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一營養級的能量(D1)，如圖所示：
　能量流動的特點和實踐意義
1．能量流動的特點及原因
2．生態金字塔的比較
類型項目　　 能量金字塔 數量金字塔 生物量金字塔
形狀
特點 正金字塔形 一般為正金字塔形，有時會出現倒金字塔形 一般為正金字塔形
象征含義 能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性 一般情況下，生物個體數量在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減 生物量(現存生物有機物的總量)沿食物鏈流動逐級遞減
每一級含義 食物鏈中每一營養級生物所含能量的多少 每一營養級生物個體的數量 每一營養級生物的總生物量
3．研究能量流動的實踐意義
(1)幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量，如農田生態系統中的間種套作、蔬菜大棚中的多層育苗、稻—萍—蛙等立體農業生產方式。
(2)幫助人們科學地規劃和設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。在實際生活中，設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用，常采用以下措施：
①盡量縮短食物鏈，以減少能量消耗。
②充分利用分解者，如利用秸稈培養食用菌，利用牲畜的糞便生產沼氣。
(3)幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分，如合理放養牲畜、農田捉蟲、除草等。
1．用能量流動的原理，解釋諺語“一山不容二虎”隱含的道理。
提示：根據生態系統中能量流動逐級遞減的特點和規律可知，營養級越高，可利用的能量就越少，老虎在生態系統中幾乎是最高營養級，通過食物鏈(網)流經老虎的能量已減到很小的程度。因此，老虎的數量將是很少的。故“一山不容二虎”。
2．如果你被困荒島，要維持更長時間等待救援，要獲得更多能量，究竟要采用以下哪種生存策略呢？
A．先吃雞再吃玉米
B．先吃玉米，然后用一部分玉米喂雞，吃雞下的蛋，最后吃雞
提示：應選A方案。應該先吃雞，因為從營養級角度來講，雞是初級消費者，玉米是生產者，根據能量流動遞減法則，如果讓雞吃玉米，玉米的能量最多有20%轉換到雞的體內，然后人再吃雞或者雞蛋的話，獲得的能量相當于玉米的20%×20%，這種方案中，玉米是生產者，雞是初級消費者，人是次級消費者，人所獲得的能量是最少的，維持時間最短。所以，不如先把雞吃掉，再吃玉米。
3．人們在研究能量流動時，將秸稈作為牲畜飼料，糞便進入沼氣池，生產燃料。此過程提高能量的傳遞效率了嗎？
提示：沒有。以上過程提高了能量的利用率，即人類充分利用了流向分解者的能量，實現了對能量的多級利用，減少了環境污染，但沒有提高能量在不同營養級之間的傳遞效率。
1．如圖為生態系統中能量流動圖解部分示意圖，①②③④各代表一定的能量值，下列各項不正確的是(　　)
A．生物與生物之間的捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性
B．①表示流經該生態系統內部的總能量
C．一般情況下，②為①的10%～20%
D．從能量關系看②>③＋④
B　[生物與生物之間的捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性，A正確；①表示初級消費者同化的能量，根據能量流動的特點，①小于流經該生態系統內部的總能量，B錯誤；相鄰兩個營養級間的能量傳遞效率約為10%～20%，所以一般情況下，②為①的10%～20%，C正確；②為次級消費者同化的能量，其去向除了③流向下一個營養級、④流向分解者外，還有呼吸作用消耗和未利用，所以從能量關系看②>③＋④，D正確。]
2．用各營養級生物的能量、數量構建的金字塔分別稱為能量金字塔、數量金字塔。在某一櫟林中，第一營養級生物為櫟樹，第二營養級生物為昆蟲，第三營養級生物為蛙、蜥蜴和鳥，第四營養級生物為蛇。該櫟林數量金字塔的示意圖是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　　D
B　[在數量金字塔中昆蟲的數量遠遠大于櫟樹的數量，第三營養級生物的數量小于昆蟲的數量，第四營養級生物的數量小于第三營養級生物的數量。]
3．設計人工生態系統的常用方法之一是給食物鏈(網)“加環”，如圖就是一種“加環”示意圖，據圖判斷下列有關敘述正確的是(　　)
A．用殘渣來培育食用菌和蛆，提高了能量的傳遞效率
B．用玉米的副產品玉米芯生產木糖醇，可增加經濟效益
C．用蛆的排泄物作為有機肥還田，使能量能夠循環利用
D．離開人的管理，該生態系統仍可以正常運轉
B　[用殘渣來培育食用菌和蛆，提高了能量利用率，但不能提高能量傳遞效率，A錯誤；用玉米的副產品玉米芯生產木糖醇，可提高經濟效益，B正確；生態系統的能量流動是單向的，不能循環利用，C錯誤；該生態系統中人起到了決定性的作用，離開人的管理，該生態系統不能正常運轉，D錯誤。]
能量傳遞效率與能量利用效率的比較
(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級遞減，若以“營養級”為單位，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率為10%～20%。
(2)能量利用效率：流入最高營養級的能量占生產者所固定的能量的比值。在一個生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多，因此食物鏈越短，能量利用效率越高。
某小型天然湖泊原有少量魚類，后改造為人工魚塘，投餌養殖。蝦、貝等小型植食性動物能攝食餌料，肉食性魚類只攝食蝦、貝等小型動物。工作人員對養殖前后生態進行調查，發現池塘中物種數量減少，生物體內所含的總能量顯著增加。
由材料分析知，天然湖泊改造為人工魚塘，物種數量及生物體內所含總能量改變，由此形成科學思維的學科素養。
1．養殖前后流入該生態系統的總能量有什么差別才會導致養殖后生物體內所含的總能量顯著增加？(科學思維)
提示：養殖前流入該生態系統的總能量是指生產者固定的能量，養殖后流入的總能量是指生產者固定的能量＋人工投放的餌料中有機物的能量。養殖后能量來源更多，導致養殖后生物體內所含的總能量顯著增加。
2．從能量流動的角度分析肉食性魚類與植食性動物的總生物量相比，誰更多？為什么？(科學思維)
提示：植食性動物的總生物量更多。原因是蝦、貝等小型植食性動物能攝食餌料，肉食性魚類只攝食蝦、貝類，所處的營養級較高，而能量的傳遞是逐級遞減的，因此，肉食性魚類的總的生物量也較少。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．生態系統的能量流動是指能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程。2．生態系統的能量流動從生產者固定太陽能開始。3．生態系統中能量流動是單向的、逐級遞減的。能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%。4．研究生態系統的能量流動，可以幫助人們科學規劃和設計人工生態系統，使能量得到最有效的利用。5．研究生態系統的能量流動，還可以幫助人們合理地調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。
1．下圖所示為一般生態系統的結構模式圖。下列敘述正確的是(　　)
A．消費者將有機物轉化為無機物后又被生產者重新利用
B．能量主要以太陽能的形式在生態系統內部傳遞
C．農田生態系統中能量的輸入量和輸出量總是相等的
D．組分1、2、3可分別代表生產者、消費者和分解者
A　[消費者能通過自身代謝，將有機物轉化為無機物排出體外，這些無機物又可以被生產者重新利用，A項正確；流經生態系統的總能量是生產者固定的太陽能，生態系統內部能量的傳遞形式是有機物中的化學能，B項錯誤；在一個幼苗茁壯成長的農田生態系統中能量的輸入量大于輸出量，C項錯誤；據圖可知，生態系統的組分1、2、3可分別代表生產者、分解者和消費者，D項錯誤。]
2．下列關于能量流動的敘述，錯誤的是(　　)
A．各營養級同化的能量一般都會分為兩部分流向分解者
B．各營養級呼吸作用散失的能量都不能被其他生物所同化
C．消費者糞便中的能量應屬于上一營養級同化的能量
D．每種肉食性消費者同化的能量都來自不同營養級
D　[各營養級獲得的同化量中流向分解者的能量常常分為兩部分，即一部分是形成的尸體、殘骸等，另一部分是被下一營養級攝入后形成的糞便，A正確；各營養級呼吸作用釋放的能量一部分用于滿足自身生命活動，一部分以熱能形式散失，其中散失的能量不能被其他生物所同化利用，B正確；消費者糞便中的能量由于沒有被消費者同化，所以應屬于上一營養級同化的能量，C正確；在特定的生態系統中，部分肉食性消費者同化的能量可能只來源于同一個營養級，D錯誤。]
3．某同學通過分析蛇的食性繪制了如圖所示的食物關系。假定一條1 kg的蛇，4/5的食物來自鼠，1/5的食物來自蛙。按能量流動的最高效率計算，此蛇間接消耗的植物為(　　)
A．45 kg　　　 B．22.5 kg
C．90 kg D．20 kg
A　[依題意知，此蛇間接消耗的植物為(4/5)÷20%÷20%＋(1/5)÷20%÷20%÷20%＝45 kg。]
4．(多選)如圖是一個農業生態系統模式圖，下列關于該系統的敘述中，正確的是(　　)
A．微生物能利用農作物通過光合作用儲存的能量
B．沼氣池中的微生物是該生態系統的分解者
C．沼渣、沼液作為肥料還田，使物質能夠循環利用
D．多途徑利用農作物可提高該系統的能量傳遞效率
ABC　[該系統中，沼氣池中的微生物能利用農作物固定的太陽能，屬于分解者，A、B正確；在生態系統中，能量流動是單向的，不能循環利用，但物質是可以循環利用的，C正確；物質和能量的多級利用，減少了能量的流失，提高了能量的利用效率但不能改變傳遞效率，D錯誤。]
5．如圖是某湖泊生態系統能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養級，數字均為實際測得的能量值，單位為百萬千焦。已知該生態系統受到的太陽輻射為118 872 百萬千焦，但其中118 761百萬千焦的能量未被利用，請回答：
(1)請將該生態系統的總能量值填寫在圖中的方框內，這部分能量是________所固定的太陽能。
(2)能量從第一營養級到第二營養級的傳遞效率約為________%，從第二營養級到第三營養級的傳遞效率為________%。
(3)次級消費者通過異化作用消耗的能量占其同化作用所得到的能量的百分比是________。
(4)由圖可知，下個營養級不能得到上個營養級的全部能量，原因：①各營養級生物體內的大量能量被______________；②上個營養級的部分能量__________________________________________________________________
________________________________________________________________；
③還有少量能量被________利用。
[解析]　流入生態系統的總能量＝所有生產者所固定的太陽能的總量；某一營養級的總能量＝呼吸作用釋放的能量＋流入到下一營養級的能量＋流向分解者的能量＋未被任何生物利用(如燃燒)的能量；能量轉化(傳遞)率＝上一營養級流到下一營養級的能量÷上一營養級的總能量×100%。另外，還要明白能量逐級遞減的原因是每一營養級的生物都會因呼吸作用消耗相當大的一部分能量，還有未被利用的能量，并有一部分能量被分解者直接利用。
[答案]　(1)111　生產者A　(2)13.5　20　(3)60%
(4)①呼吸作用消耗　②未被下一個營養級利用　③分解者第三節　生態系統的物質循環
課標內容要求 核心素養對接
1．分析生態系統中的物質在生物群落與無機環境之間不斷循環。2．舉例說明利用物質循環規律人們能夠更加科學地規劃和有效地利用生態系統中資源的途徑。3．闡明某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集的現象。 1．生命觀念——通過分析生態系統的物質循環和能量流動的關系，建立生命系統的物質和能量觀。2．科學思維——通過分析構建物質循環的模式圖，并歸納物質循環和能量流動的關系，培養運用理性思維分析問題、解決問題的能力。3．社會責任——通過分析溫室效應產生的原因及減緩措施，培養環保意識。
一、生態系統的物質是不斷循環的
1．物質循環的概念及特點
(1)概念
組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫、鈣等元素，在生態系統中不斷地進行著從無機環境到生物群落，再回到無機環境的循環過程，又叫生物地球化學循環。
(2)特點
①全球性——生物地球化學循環。
②循環性——物質可被生物群落反復利用。
2．碳循環
(1)過程圖解
Ⅰ．圖中①～⑥表示的過程分別是：①光合作用，②呼吸作用，③呼吸作用，④捕食，⑤分解作用，⑥燃燒。
Ⅱ．A、B、C、D表示的生物類群是：A．生產者，B．分解者，C．次級消費者，D．初級消費者。
(2)循環形式
①在生物群落與無機環境間：主要以二氧化碳的形式進行。
②在生物群落內：以含碳有機物的形式進行。
3．物質循環的類型：水循環、氮循環、磷循環、硫循環、碳循環。
4．能量流動和物質循環的關系
(1)區別
①物質循環具有全球性和循環性的特點。
②能量流動是逐級遞減的，是單方向不循環的。
(2)聯系
①二者同時進行，彼此相互依存，不可分割。
②物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和無機環境之間循環往返。
二、有害物質通過食物鏈呈現富集現象
1．有害物質流動的特點
(1)具有生物富集現象；(2)具有全球性。
2．有害物質循環的實例：(1)DDT的富集；(2)汞循環。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．碳可在森林群落和無機環境之間進行循環。 (　　)
2．無機環境中的物質可以通過多種途徑被生物群落反復利用。 (　　)
3．生物富集具有全球性。 (　　)
4．植物可通過呼吸作用和光合作用參與生態系統的碳循環。 (　　)
5．生態系統的物質循環和能量流動是獨立進行的。 (　　)
6．物質是單向流動、不可循環的。 (　　)
提示：1．√　2．√　3．√　4．√
5．×　生態系統的物質循環和能量流動同時進行，彼此相互依存，不可分割。
6．×　物質在生物群落與無機環境間可被循環利用。
　碳循環
1．碳循環分析
(1)碳存在形式
(2)碳循環形式
進入生物群落 生物群落內部 返回無機環境
形式 CO2 含碳有機物 CO2
方式 光合作用和化能合成作用 通過食物鏈或食物網 a．生產者和消費者的呼吸作用b．分解者的分解作用c．化石燃料的燃燒
方向 在群落內部單向，群落與無機環境之間雙向
(3)碳元素的傳遞規律：碳元素在無機環境與生物群落之間傳遞時，只有生產者與無機環境之間的傳遞是雙向的，其他成分之間的傳遞都是單向的(判斷生態系統各成分的依據)。
2．溫室效應
1．如圖是自然界碳循環的簡圖，據圖分析并回答下列有關問題：
(1)圖中的甲、乙、丙分別是什么？①、②、③分別表示什么過程？
提示：分解者、消費者、生產者。通過分解者、生產者、消費者的呼吸作用將生物群落內的有機物分解為CO2，返回大氣中。
(2)大氣中CO2進入生物群落的主要途徑是什么？(用圖中代號表示)
提示：④。
(3)碳循環都是雙向的嗎？說明理由。
提示：不都是。①CO2在生物群落和無機環境之間是雙向循環的。②在生物群落內部，沿食物鏈(網)傳遞時，碳循環不是雙向的，只能由低營養級向高營養級單向傳遞。
2．如果人們不按生態規律辦事，亂砍濫伐森林，對生態系統的碳循環有何影響？
提示：打破碳循環平衡，使大氣CO2進入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。
1．如圖表示生物圈中碳循環的部分示意圖。A、B、C、D構成生物群落，箭頭①～⑨表示循環過程。下列有關說法正確的是(　　)
A．大氣中的氣體X是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①過程的能量主要是由⑧過程提供的
C．D經⑤、⑥、⑦過程獲得的能量占A、B、C總能量的10%～20%
D．C處于第三營養級
D　[生物群落與無機環境之間的碳循環是以CO2的形式進行的，故圖中大氣中的氣體X代表CO2；圖中A為生產者，B為初級消費者(第二營養級)，C為次級消費者(第三營養級)；完成①過程的能量主要由太陽能轉化的活躍的化學能提供；捕食食物鏈中相鄰兩營養級之間的能量傳遞效率約為10%～20%。故選D。]
2．如圖為生物圈中碳元素的循環過程，下列有關敘述正確的是(　　)
A．④過程代表綠色植物的光合作用，③過程代表化能合成作用
B．圖中甲、乙、丙分別代表消費者、生產者和分解者
C．碳循環是指碳元素在甲、乙、丙之間以CO2的形式傳遞
D．圖中甲、乙、丙包含的所有種群共同構成生物群落
D　[③過程代表綠色植物的呼吸作用，④過程代表光合作用或化能合成作用，A錯誤；由圖可知，甲代表分解者，乙代表生產者，丙代表消費者，B錯誤；碳元素在生物群落中的傳遞主要沿食物鏈和食物網進行，傳遞形式為有機物，故碳元素在甲、乙、丙之間以有機物的形式傳遞，C錯誤。]
根據碳循環過程判斷各組成成分
根據圖中“箭頭”判斷碳循環中各成分基本思路：
(1)根據雙向箭頭C與D確定兩者肯定是大氣中的CO2庫、生產者。
(2)根據箭頭指向判斷各成分：
①D有三個指出，應為生產者。
②C有三個指入，應為大氣中的CO2庫。
③A和B中，一個為消費者，另一個為分解者，D(生產者)和A(消費者)均指向B，則B為分解者。
　能量流動、物質循環和生物富集的關系
1．能量流動、物質循環與生物富集的關系
項目 能量流動 物質循環 生物富集
區別 形式 無機物―→有機物 不易分解的重金屬化合物或有機化合物等
范圍 生態系統的各營養級 生物圈 生態系統的各營養級
過程 沿食物鏈(網)單向流動 在生物群落與非生物環境間往復循環 沿食物鏈(網)單向流動
特點 單向流動、逐級遞減 全球性、循環性 單向流動、逐級積累、全球性
聯系 ①在生物群落中它們流動的渠道都是食物鏈和食物網，且相互聯系，同時進行，不可分割；②能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解；③某些物質在沿食物鏈和食物網流動時會發生生物富集；④物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體，能量是物質循環和生物富集的動力
2．能量流動、物質循環與生物富集的關系圖解
3．生物富集
(1)發生生物富集的條件
①富集物質在環境中的存在形式必須是比較穩定的。
②富集物質必須是生物體能夠吸收的。
③富集物質在生物代謝過程中是不易被分解的。
(2)常見存在生物富集現象的污染物
重金屬如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等，人工合成的有機物如DDT、六六六等，以及一些放射性物質。
(3)富集的過程
①途徑：食物鏈。
②實例——鉛的富集過程
注：人是生物富集的最大受害者。
生物富集的原因
(1)重金屬物質如鉛、鎘、汞等進入生物體后，形成穩定的化合物，分布于多種組織細胞中，不易被排出。
(2)人工合成的一些有機化合物如DDT、六六六等，不易被分解，易積累在組織細胞中。
1．下列關于物質循環、能量流動和生物富集的說法，錯誤的是 (　　)
A．物質是能量流動的載體，能量是物質循環和生物富集的動力
B．生物圈不需要從外界獲得任何物質補給，就能長期維持其正常功能
C．食物鏈和食物網是能量流動、物質循環和生物富集的渠道
D．僅通過綠色植物的光合作用，就可完成生態系統的碳循環
D　[生態系統中，物質是能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動，能量作為動力，使物質在生物群落與非生物環境之間往復循環，使不易分解的物質沿食物鏈(網)富集，A項正確；物質是可循環的，生物圈不需要從外界獲得任何物質補給，就能長期維持其正常功能，B項正確；在生態系統中，能量流動、物質循環和生物富集均可沿著食物鏈和食物網進行，C項正確；通過綠色植物的光合作用、生產者和消費者的呼吸作用、分解者的分解作用等，才能完成生態系統的碳循環，D項錯誤。]
2．分析以下生態系統的能量流動和物質循環的關系簡圖，不能得到的結論是(　　)
A．生物圈的物質是自給自足的，能量是需要不斷補充的
B．物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動
C．能量②③的總和便是生產者所固定的太陽能總量
D．碳在生物群落和無機環境之間的循環主要是以CO2的形式進行的
C　[生態系統的物質可循環利用，而能量是單向流動不可循環的，任何生態系統都需要不斷得到來自系統外的能量補充，A不符合題意。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動，B不符合題意。生產者固定的太陽能總量包括生產者自身的呼吸作用消耗的能量、生產者流向初級消費者的能量、生產者流向分解者的能量三部分，而能量②表示生產者流向初級消費者的能量，能量③表示初級消費者流向次級消費者的能量，C符合題意。碳在生物群落和無機環境之間的循環主要以CO2的形式進行，D不符合題意。]
生物富集雖然是通過大氣、水和生物的遷移而進行的，但這三種途徑最終都要通過食物鏈富集。
現如今綠色、低碳發展成為一種新型理念，這種理念已逐漸成為推動養殖產業新一輪發展的驅動力。某市一農場構建了立體生態循環養殖場：稻田養泥鰍，田邊種絲瓜，秸稈種蘑菇，全程使用農家肥且杜絕使用農藥，既實現了綠色防控，又實現了養殖業高效、優質、生態、健康、安全的可持續發展目標。
由材料分析知，綠色低碳發展這種理念推動了養殖產業新一輪的發展，某農場構建的立體生態養殖實現了養殖業的持續發展，由此形成科學思維的學科素養。
1．泥鰍在稻田里上下游動可以松土，往往能提高肥效，請分析原因。(答出一點即可)(科學思維)
提示：松土能提高土壤的含氧量，促進植物根部吸收礦質元素；促進微生物或分解者的分解作用，加快物質循環。
2．從生態系統主要功能的角度分析，這種養殖模式的好處是什么？(科學思維)
提示：較好地實現了物質的循環利用，同時提高了能量的利用率。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．生態系統的物質循環是指組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從無機環境到生物群落，又從生物群落到無機環境的循環過程。2．物質循環具有全球性和循環性的特點。3．生物體從周圍環境中吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度超過環境濃度的現象，稱作生物富集。4．物質作為能量的載體，使能量沿食物鏈(網)流動；能量作為動力，使物質不斷地在生物群落和無機環境之間循環往返。
1．下列有關碳循環的敘述，錯誤的是(　　)
A．化石燃料的開采和使用是導致溫室效應的主要原因
B．碳元素在生物群落和無機環境之間主要以CO2的形式循環
C．碳元素在生物群落中主要以有機物的形式傳遞
D．只要植樹種草、秸稈還田就可以治理溫室效應
D　[溫室效應是大氣中CO2等氣體含量增加，使全球氣溫升高的現象，產生的主要原因是化石燃料的開采和使用，A正確；碳元素在生物群落和非生物環境之間主要以CO2的形式循環，B正確；碳元素在生物群落中主要以有機物的形式傳遞，C正確；溫室效應是大氣中CO2等氣體含量增加引起的，治理溫室效應除了應采取植樹種草、秸稈還田等措施外，還應減少化石燃料的開采和使用等，D錯誤。]
2．碳在生物群落與無機環境之間的循環主要是通過(　　)
A．光合作用
B．呼吸作用和光合作用
C．呼吸作用
D．蒸騰作用和呼吸作用
B　[在生態系統的碳循環過程中，碳循環是以有機物和二氧化碳的形式進行的。通過綠色植物的光合作用，使無機環境中的二氧化碳進入生物群落，生物群落中的碳以有機物形式存在，生產者、各級消費者及分解者又通過呼吸作用將有機物分解成二氧化碳而回到無機環境中去。因此，碳在生物群落和無機環境之間的循環是通過光合作用和呼吸作用進行的。]
3．(多選)下列關于物質循環和能量流動的說法，正確的是(　　)
A．物質是能量流動的載體，能量是物質循環的動力
B．無機環境中的物質可以通過多種途徑被生物群落反復利用
C．通過綠色植物的光合作用，可完成生態系統的碳循環
D．食物鏈和食物網是能量流動和物質循環的渠道
ABD　[綠色植物的光合作用能將二氧化碳中的碳轉化為有機物中的碳，這只是碳循環的一步，并沒有完成生態系統的碳循環，C項錯誤。]
4．某同學完成了土壤微生物的分解作用的對照實驗，對照組是(　　)
A．土壤不做處理，自然狀態
B．土壤進行處理
C．排除土壤微生物的作用
D．盡可能避免改變土壤理化性質
A　[實驗組和對照組的單一變量是土壤中是否含有微生物，所以對照組應為不做處理的自然土壤，而實驗組應將土壤進行滅菌處理，盡可能排除土壤微生物的作用。]
5．如圖為我國北方處于穩定狀態的某森林生態系統中碳循環示意圖，圖中A、B、C、D分別代表生態系統的組成成分，①～⑦代表碳元素的傳遞過程。請據圖回答問題。
(1)寫出字母或標號代表的生態系統的組成成分或碳循環過程：B________；C________；①________；⑥____________。
(2)碳元素主要是通過[　　]________由無機環境進入生物群落的，而在生物群落中是以________的形式沿____________傳遞的。
(3)生物群落中的碳元素歸還到無機環境中主要依靠各類生物的________，而另一部分碳元素則以________的形式儲藏于地層中。
(4)從碳循環的過程可知生態系統的物質循環的特點是____________和____________；與碳元素的循環過程相比，能量流動的特點是____________和____________。
(5)人類大量開采并燃燒由古代動植物遺體形成的煤和石油等，使地層中經過千百萬年積存的碳元素在短期內大量釋放，對環境產生的影響主要是___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
[解析]　(1)據圖可判斷，B代表生產者，C代表消費者，①表示光合作用，⑥表示分解者的分解作用。
(2)無機環境中的碳主要通過[①]光合作用進入生物群落，在生物群落中以有機物的形式沿食物鏈(網)傳遞。
(3)生物群落中的碳元素主要依靠生物的呼吸作用回到無機環境中，另一部分則以化石燃料的形式儲藏于地層中。
(4)生態系統物質循環的特點是全球性和循環往復，能量流動的特點是單向流動和逐級遞減。
(5)碳元素在短期內大量釋放會造成大氣中二氧化碳增多，引發溫室效應。
[答案]　(1)生產者　消費者　光合作用　分解作用 (2)①　光合作用　有機物　食物鏈(和食物網)　(3)呼吸作用　化石燃料　(4)全球性　循環往復　單向流動 逐級遞減　(5)產生溫室效應(或大氣中二氧化碳增多)第四節　生態系統的信息傳遞
課標內容要求 核心素養對接
舉例說出生態系統中物理、化學和行為信息的傳遞對生命活動的正常進行、生物種群的繁衍和種間關系的調節起著重要作用。 1．生命觀念——通過比較物質循環、能量流動與信息傳遞的區別與聯系，建立生命系統的穩態觀。2．科學思維——根據信息傳遞的特點判斷信息類型并舉例說出信息傳遞在生態系統中的作用，培養科學思維能力。3．社會責任——通過分析信息傳遞在農業生產中的應用，培養嘗試解決生產生活中的生物學問題的擔當和能力。
一、生態系統的信息種類
(1)物理信息
①概念：通過物理過程傳遞的信息。
②舉例：光、聲、溫度、濕度和磁場等。
③來源：可以是無機環境，也可以是生物個體或群體。
(2)化學信息
①概念：生態系統中以植物的生物堿、有機酸等代謝產物和動物的性外激素等化學物質傳遞的信息。
②舉例：植物的生物堿、有機酸等代謝產物，以及動物的性外激素等。
(3)行為信息
①概念：生態系統中以生物的表現或動物等特殊行為特征傳遞的信息。
②舉例：蜜蜂跳舞、雄鳥的“求偶炫耀”。
(4)營養信息
①概念：環境中的食物及營養狀況。
②舉例：食物的短缺會引起生物遷徙，植物葉色是植食性動物取食的信息。
二、生態系統的信息傳遞作用
1．信息流的概念：生態系統中的信息來自植物、動物、微生物、人和非生物環境，這些信息在各成員之間或成員內部的交換、傳遞稱為信息流。
2．信息傳遞的特點：往往是雙向的。
3．信息傳遞的三要素
(1)信源：信息產生的部位。
(2)信道：信息傳播的媒介。
(3)信宿：信息接收的生物或其部位。
4．信息傳遞在生態系統中的作用
(1)個體水平：生命活動的正常進行，離不開信息的作用。
(2)種群水平：生物種群的繁衍，也離不開信息的傳遞。
(3)群落和生態系統水平：信息能夠調節生物的種間關系，進而維持生態系統的平衡與穩定。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．生物堿、有機酸和性外激素等都屬于化學信息。 (　　)
2．生態系統的信息傳遞對所有捕食者都必然是有利的。 (　　)
3．“心猿意馬”不屬于生態系統的信息傳遞。 (　　)
4．信息傳遞有利于溝通生物群落與非生物環境之間，生物與生物之間的關系，具有調節生態系統穩定性的作用。 (　　)
5．生態系統中的物理信息只來自無機環境。 (　　)
6．信息傳遞一般是單向的。 (　　)
提示：1．√
2．×　生態系統的信息傳遞具有雙向性，有的對被捕食者有利，如鳥的叫聲，提醒同伴逃避敵害。
3．√　4．√
5．×　生態系統中的物理信息也可來自其他生物。
6．×　信息傳遞一般是雙向的。
　生態系統中信息的種類
1．信息的種類
比較項目 物理信息 化學信息 行為信息 營養信息
信息源 無機環境和生物 無機環境和生物 動物 上一營養級
信道 物理過程 信息素 動物的特殊行為 食物鏈、食物網
信息受體 動物的眼、耳、皮膚等器官，植物的葉、芽或細胞中的光敏色素等物質 動物 同種或異種動物個體 下一營養級
2．信息傳遞的模式
(1)形式：可分為物理信息、化學信息、行為信息、營養信息。
(2)來源：可來自環境，也可來自生物。
(3)方向：信息傳遞一般是雙向的。
(4)信息傳遞的功能：信息傳遞存在于生態系統的各種成分之間，把生態系統的各種成分聯系成一個整體，決定能量流動和物質循環的方向和狀態。
(5)具體過程
過程：生態系統的信息傳遞一般包括5個環節，可以表示為：
1．請用箭頭表示圖中生態系統各組成成分之間信息傳遞的方向。
提示：
2．所有的信息傳遞都是雙向的嗎？請做出判斷并舉例說明。
提示：并非所有的信息傳遞均具有雙向性。比如草原上，草的綠色給羊傳遞了可食用的信息，羊不傳信息給草，這是單向的。
1．(2021·德州高二期中檢測)生態系統中的生物種群之間，以及它們內部都有信息的產生與交換，下列敘述錯誤的是(　　)
A．生物之間的信息傳遞往往是雙向的
B．信息傳遞有利于溝通生物群落和非生物環境的關系
C．生態系統的各成分之間存在多種形式的信息傳遞
D．生長旺盛的牧草為食草動物提供了采食信息，這對牧草不利
D　[信息傳遞在生物與生物之間，以及生物與非生物環境之間可雙向傳遞，A正確；信息傳遞有利于調節生物群落與非生物環境之間、生物與生物之間的關系，B正確；生態系統各成分間有各種形式的信息傳遞，C正確；生長旺盛的牧草，為食草動物提供了采食信息，這對食草動物和牧草均有利，D錯誤。]
2．(多選)某同學將一面鏡子豎立在一棵樹旁，該樹上的一只小鳥飛到鏡子前，對著鏡子中的“小鳥”憤怒地啄擊撲打。下列關于該事件中信息傳遞的敘述，正確的是(　　)
A．小鳥啄擊撲打的動作本身是一種行為信息
B．小鳥的眼睛能夠感受鏡子發出的物理信息
C．小鳥把鏡子傳遞的信息當作來自入侵者的信息
D．激怒小鳥的信息是直接來自非生物的化學信息
ABC　[鏡子傳遞的信息使小鳥激怒，此信息是來自非生物的物理信息，D項錯誤。]
判斷信息種類的兩種方法
　信息傳遞在生態系統中的作用和生產中的應用
1．信息傳遞在生態系統中的作用
(1)作用
層次 作用 舉例
個體 生命活動的正常進行，離不開信息的作用 (1)蝙蝠的回聲定位(2)萵苣種子必須接受某種波長的光才萌發
種群 生物種群的繁衍，離不開信息的傳遞 (1)植物開花需要光信息刺激(2)昆蟲分泌性外激素，引誘異性個體
群落和生態系統 調節生物種間關系，以維持生態系統的穩定 食物鏈上相鄰物種的某些個體行為或種群特征為對方提供大量的有用信息
(2)生態系統中信息傳遞的作用特點
①生態系統中各種信息的作用不是孤立的，而是相互制約，互為因果。
②信息最終要通過基因表達，借助激素和神經系統在生物體中體現出來。
(3)信息傳遞的范圍
①生態系統的信息傳遞存在于生態系統的各組成成分之間，將生態系統的各個組成成分聯系成一個整體。
②生態系統中信息傳遞的范圍不包括細胞之間的傳遞，而是指種群內部個體之間、種群之間以及生物與非生物環境之間的傳遞。
③生物可以通過一種或多種信息類型進行交流，例如孔雀既可以通過開屏等行為信息進行求偶，也可以通過鳴叫等物理信息與同類交流。
2．信息傳遞在農業生產中的應用
(1)提高農畜產品的產量
措施 目的
養雞場延長光照時間 提高產蛋率
用一定波長的光照處理蔬菜種子，各類作物的種子 提高發芽率
利用模擬的動物信息吸引傳粉動物 提高果樹的傳粉效率和結實率
(2)對有害動物進行控制
措施 目的
利用音響設備模擬動物的聲音 誘捕或驅趕某些動物
施用昆蟲信息素 誘捕或警示有害動物
3．有害動物三種防治方法的比較
名稱 化學防治 機械防治 生物防治
措施 化學藥劑噴施等 人工捕捉等 引入天敵或寄生生物
優點 作用迅速；短期效果明顯 無污染；見效快，效果好 效果好且持久；成本低，無污染
缺點 引起害蟲抗藥性增強；殺滅害蟲天敵，破壞生態平衡；污染環境 費時費力；對體型很小的害蟲無法實施 天敵數量不確定；寄生生物專一性強
4．生態系統三大功能的區別與聯系
項目 能量流動 物質循環 信息傳遞
特點 單向流動，逐級遞減 循環流動，反復利用 往往是雙向的
范圍 生態系統中各營養級及分解者 生物圈 生物之間，生物與無機環境之間
途徑 食物鏈和食物網 多種
地位 生態系統的動力 生態系統的基礎 決定能量流動和物質循環的方向和狀態
聯系 同時進行，相互依存，不可分割，形成一個統一的整體
1．在森林中，狼能夠依據兔留下的氣味去獵捕后者，兔同樣也能夠依據狼的氣味或行為特征躲避獵捕。這說明生態系統中的信息傳遞有什么作用？
提示：說明生態系統中的信息傳遞能夠調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定。
2．在農業生產和林業生產上常在田間或林間施放一種化學物質，使害蟲不能完成生殖，而達到控制害蟲的目的。
(1)為什么一種化學物質就能夠控制害蟲的繁殖？
提示：該種化學物質能干擾雌、雄蟲在完成生殖活動時的信息聯系。
(2)這種防治措施與使用殺蟲劑相比有什么優點？
提示：能防止環境污染。
1．(2020·北京高二期中檢測)常綠直立灌木夾竹桃可產生名為夾竹苷的劇毒物質，孕婦及幼兒接觸會使人昏睡、智力低下，但其花、葉可吸引夾竹桃天蛾前來產卵，天蛾幼蟲以夾竹桃葉為食。由此無法推斷(　　)
A．夾竹桃天蛾幼蟲可以抵御夾竹苷及其代謝產物的毒性
B．借助夾竹苷可引誘雌性夾竹桃天蛾前來并殺死，屬于生物防治
C．夾竹苷可以吸引夾竹桃天蛾的天敵前來捕食天蛾幼蟲，調節種間關系
D．夾竹桃和夾竹桃天蛾發生了協同進化
C　[夾竹桃天蛾幼蟲以夾竹桃葉為食，說明其可以抵御夾竹苷及其代謝產物的毒性，A不符合題意；利用夾竹苷誘殺雌性夾竹桃天蛾控制夾竹桃天蛾的性別比例，干擾雌雄交配，降低其種群密度，屬于生物防治，B不符合題意；從題干中不能推斷夾竹苷可以吸引夾竹桃天蛾的天敵前來捕食天蛾幼蟲，C符合題意；夾竹桃和夾竹桃天蛾在生存斗爭中相互選擇，發生了協同進化，D不符合題意。]
2．(多選)農場中種植著糧食作物、果樹，飼養著家禽、家畜等。下列屬于運用生態系統信息傳遞原理來提高農畜產品產量的措施的是(　　)
A．延長家禽的光照時間，提高產蛋量
B．人工控制作物光周期，以達到早熟、高產的目的
C．施放過量的性引誘劑，干擾害蟲的正常交尾
D．農場中生物間的化學信息傳遞沿食物鏈逐級進行
ABC　[A、B、C選項都屬于運用信息傳遞原理來提高農畜產品產量的措施。D項的化學信息不是人工施加的，也不能提高產量。]
信息傳遞的方向問題
生態系統的信息傳遞既可以是雙向的，也可以是單向的；既可以從低營養級向高營養級傳遞，也可以從高營養級向低營養級傳遞，還可以從非生物環境向生物群落傳遞。
E．Foeminea(麻黃屬植物)是科學家發現的第一種與月球運行周期緊密相關的植物，每年7月的滿月時分，它們會分泌微小的含糖液滴(花蜜)，吸引附近的傳粉昆蟲。而在動物世界，很多動物都會在月球運行周期的不同時期上演不同的行為。例如，蜣螂在滾糞球時利用偏振月光導航，海鳥在進行日常活動時也利用月球的變化。
通過材料分析知，E．Foeminea與月球運行周期緊密相關，而這是與其分泌的含糖液滴(花蜜)吸引附近的昆蟲有關，由此會形成結構與功能觀的生命觀念，進一步還會引起相關問題的分析，從而形成科學思維等學科素養。
1．據材料分析，月球通過運行周期或者偏振月光等給生物傳遞的信息最可能屬于什么信息？(生命觀念)
提示：物理信息。
2．E．Foeminea分泌含糖液滴吸引傳粉昆蟲，其中含糖液滴屬于什么信息？體現了信息傳遞在生態系統中有什么作用？說明理由。(科學思維)
提示：化學信息；含糖液滴吸引傳粉昆蟲有利于完成植物的傳粉過程，即體現了信息傳遞在生態系統中有利于生物種群的繁衍的作用。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．生態系統中的信息分為物理信息、化學信息、營養信息和行為信息。2．光、聲、溫度、濕度、磁場等，都屬于物理信息，生物堿、有機酸和性外激素等都屬于化學信息，生物的行為特征可體現為行為信息，如蜜蜂跳舞，鳥類的“求偶炫耀”等。3．信息傳遞在生態系統中的作用：(1)生命活動的正常進行離不開信息的作用；(2)生物種群的繁衍離不開信息的傳遞；(3)信息能調節生物的種間關系，以維持生態系統的平衡與穩定。4．信息傳遞在農業生產中的應用有兩個方面：一是提高農畜產品的產量；二是對有害動物進行控制。
1．(2021·河南新鄉高二期末)信息傳遞在生態系統中具有重要作用。下列不屬于物理信息的是(　　)
A．日照長度 B．蜘蛛網的振動頻率
C．植物的生物堿 D．昆蟲發出的聲音
C　[日照長度屬于物理信息，A正確；蜘蛛網的振動頻率屬于物理信息，B正確；植物的生物堿屬于化學信息，C錯誤；昆蟲發出的聲音屬于物理信息，D正確。]
2．下列關于生態系統信息傳遞特征的描述，正確的是(　　)
A．生態系統的物理信息都來源于無機環境
B．植物都通過化學物質傳遞信息
C．信息沿食物鏈從低營養級向高營養級傳遞
D．信息可以調節生物的種間關系
D　[生態系統中的物理信息可以來源于無機環境，也可以來源于生物，A錯誤；植物可以通過物理信息和化學信息傳遞信息，B錯誤；信息傳遞往往是雙向的，C錯誤；信息可以調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定，D正確。]
3．(多選)下列做法屬于生態系統中信息傳遞在農業生產中應用的是(　　)
A．捆扎稻草人驅趕稻田里的鳥類
B．利用信息素誘捕有害昆蟲
C．利用秋水仙素誘導多倍體
D．播放鳥鳴錄音招引鳥類
ABD　[秋水仙素誘導多倍體的原理是秋水仙素能抑制有絲分裂中紡錘體的形成，從而使染色體加倍，與信息傳遞沒有關系。]
4．生態系統的信息傳遞是生態系統的重要功能之一，下列敘述正確的是(　　)
A．物理信息的來源可以是無機環境，也可以是生物
B．孔雀開屏是一種物理信息
C．在草原上，草原返青時，“綠色”為食草動物提供了可以采食的化學信息
D．蝙蝠對目標“回聲定位”發出聲波是一種行為信息
A　[孔雀開屏是一種行為信息，B錯誤；在草原上，草原返青時，“綠色”為食草動物提供了可以采食的營養信息，C錯誤；蝙蝠對目標“回聲定位”發出聲波是一種物理信息，D錯誤。]
5．某種植物上棲息著一定數量的甲、乙兩種昆蟲和蜘蛛。甲、乙兩種昆蟲均以該植物為食，蜘蛛以乙昆蟲為食。甲昆蟲在白天活動，乙昆蟲在夜晚活動。甲昆蟲采食該種植物的葉片后，植物會釋放出揮發性的物質X，X既可吸引甲昆蟲的天敵，也能驅趕乙昆蟲。請回答下列問題：
(1)上述現象中，X分別在______________________之間進行傳遞。
(2)影響甲昆蟲活動的信息有兩大來源，分別是________和________。影響乙昆蟲活動的信息種類是____________________。蜘蛛在蜘蛛網上捕食乙昆蟲所利用的信息種類是________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物質X，短期內該植物上甲昆蟲天敵和乙昆蟲天敵數量的變化是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　影響甲昆蟲活動的信息有兩大來源，分別是無機環境和生物。影響乙昆蟲活動的信息種類是化學信息和物理信息。蜘蛛在蜘蛛網上捕食乙昆蟲所利用的信息種類是物理信息。X既可吸引甲昆蟲的天敵，也能驅趕乙昆蟲，故甲昆蟲天敵數量增加，乙昆蟲天敵數量減少。
[答案]　(1)植物與甲昆蟲的天敵、植物與乙昆蟲　(2)無機環境　生物　化學信息和物理信息　物理信息 (3)甲昆蟲天敵數量增加，乙昆蟲天敵數量減少第五節　生態系統的穩態及維持
課標內容要求 核心素養對接
1．解釋生態系統具有保持或恢復自身結構和功能相對穩定，并維持動態平衡的能力。2．舉例說明生態系統的穩定性會受到自然或人為因素的影響，如氣候變化、自然事件、人類活動或外來物種入侵等。3．闡明生態系統在受到一定限度的外來干擾時，能夠通過自我調節維持穩定。 1．生命觀念——分析生態系統的穩定性，建立生命系統的穩態觀。2．科學思維——通過分析生態系統的抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性關系曲線，培養科學分析問題、解決問題的思維能力。3．社會責任——通過學習生態系統穩定性的知識，關注人類活動對生態系統的影響。4．科學探究——基于對生態系統的理論學習，嘗試設計制作生態缸。
一、生態系統的穩態是動態的
1．生態系統穩定性的概念：生態系統所具有的保持或恢復自身結構和功能相對穩定的能力。
2．抵抗力穩定性與恢復力穩定性
項目 抵抗力穩定性 恢復力穩定性
概念 生態系統抵抗或消除外界干擾并使自身結構與功能保持原狀而不受損害的能力 生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力
特點 生態系統中的物種越多，遺傳基因庫越豐富，營養結構越復雜，環境條件相對穩定，抵抗力穩定性越高，反之越低 生態系統的組分越簡單，一般越容易恢復，反之越難
二、生態系統的穩定性依賴自我調節
1．在沒有人為因素干擾情況下，生態系統的穩定性是自我調節的結果。
2．自我調節的基礎——負反饋調節。
3．實例分析——兔種群與植物種群之間的調節
三、自然或人為因素影響生態系統的穩定性
1．自然因素影響生態系統的穩定性
(1)氣候變化。例如：夏季持續高溫，池塘河流生態系統的穩定性被破壞。
(2)自然事件。例如：雷電引發了森林大火，地震引發了山體滑坡。
2．人為因素影響生態系統的穩定性
(1)人類活動產生了許多污染物，如塑料。
(2)人為引入或消滅某些生物損害了生態系統的自我調節能力，如外來物種入侵，嚴重損害生物多樣性。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．一般地說，生態系統的成分越單一，營養結構越簡單，自我調節能力就越小，抵抗力穩定性就越低。 (　　)
2．生態系統的自我調節能力表現在自身凈化作用、群落內部的負反饋調節和生物群落與無機環境之間的負反饋調節等方面。 (　　)
3．生態平衡并不是指生態系統一成不變，而是一種動態的平衡。 (　　)
4．生態系統內部結構與功能的協調，可以提高生態系統穩定性。 (　　)
5．在一塊牧草地上栽種喬木樹林后，其恢復力穩定性下降。 (　　)
提示：1．√　2．√　3．√　4．√　5．√
　生態平衡與生態系統的穩定性
1．對生態平衡的理解
在處于平衡的生態系統中，物質和能量的輸入與輸出均衡，生物種類的組成穩定，也就是說，生態系統中的生產過程與消費、分解過程處于平衡的狀態，這時生態系統的外貌、結構以及動植物組成等都保持相對穩定的狀態。
2．對生態系統穩定性的理解
(1)結構的相對穩定：結構相對穩定體現在各組成成分的相對穩定和生物種間關系的相對穩定。
(2)功能的相對穩定：生態系統物質和能量的輸入與輸出達到平衡。
3．生態系統的負反饋調節
(1)作用：生態系統自我調節能力的基礎，能使生態系統達到并保持平衡狀態。
(2)結果：抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化。
(3)實例：一個草原生態系統中發生的負反饋調節如圖所示：
1．亞馬孫森林已經存在至少上千萬年了，中間盡管經常遭受洪澇、火燒、蟲害，也遭受人類的砍伐與放牧等活動的干擾，但現在依然保持著森林景觀。
(1)分析以上可知，該生態系統具有穩定性的原因是什么？
提示：該生態系統具有一定的自我調節能力。
(2)請思考并總結生態系統中生物種類與其自我調節能力及穩定性的關系。
提示：生物種類繁多，營養結構復雜 自我調節能力強 抵抗力穩定性高。
2．傳說當年乾隆下江南來到蘇州，發現虎丘外圍的河流被眾多染坊流出的廢水污染得骯臟不堪、臭氣熏天。他親自追查此事，嚴禁商賈平民在此處開設染坊，原有的數十家染坊搬遷至遠離虎丘的蘇州遠郊，從此虎丘重現綠水青山。虎丘外圍的河流中污染被消除的原因是什么？
提示：原有的污染通過物理沉降、化學分解和微生物的分解使河流中污染被消除。
1．下列關于生態平衡和生態系統的穩定性的敘述，正確的是(　　)
A．處于生態平衡的生態系統不一定結構平衡
B．生態平衡意味著生態系統中各種生物的數量恒定不變
C．生態平衡被破壞的原因是惡劣的自然條件
D．生態系統的自我調節能力是有限的
D　[處于生態平衡的生態系統結構平衡、功能平衡、收支平衡，A錯誤；生態平衡是一種動態的平衡，各種生物的數量不是恒定不變的，B錯誤；生態平衡被破壞的原因除了惡劣的自然條件，還有人為的破壞等，C錯誤；生態系統的自我調節能力是有限的，D正確。]
2．在一個系統中，系統工作的效果，反過來又作為信息調節該系統的工作，并且使系統工作的效果減弱或受到限制，這種調節方式叫負反饋調節。下列有關負反饋調節的敘述，錯誤的是(　　)
A．負反饋調節在生物群落中普遍存在，但在生物群落與非生物環境之間不存在
B．捕食者和被捕食者的數量變化能體現生物群落內的負反饋調節
C．負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統自我調節能力的基礎
D．血液中的激素可通過負反饋調節作用維持在正常的相對穩定的水平
A　[負反饋調節在生物群落中、生物群落與非生物環境之間都存在，A錯誤；捕食者和被捕食者的數量變化能體現生物群落內的負反饋調節，如當農田里蚜蟲的數量增多時，七星瓢蟲的數量也會增多，這樣蚜蟲種群數量的增長就會受到抑制，屬于生物群落內的負反饋調節，B正確；生態系統自我調節能力的基礎是負反饋調節，C正確；通過負反饋調節作用，血液中的激素可維持在正常的相對穩定的水平，如甲狀腺激素分泌過多時，會反過來抑制促甲狀腺激素釋放激素和促甲狀腺激素的釋放，進而使甲狀腺激素含量下降，D正確。]
判斷正反饋、負反饋調節的方法
(1)依據：從調節后的結果與原狀態之間的變化分析。
(2)方法：調節后
　抵抗力穩定性和恢復力穩定性
1．抵抗力穩定性和恢復力穩定性的比較
(1)區別(如圖)
(2)聯系(如圖)
①一般二者呈負相關，營養結構越復雜的生態系統，抵抗力穩定性(a)越強，而恢復力穩定性(b)一般越弱。
②二者是同時存在于同一系統中的兩種截然不同的能力，它們相互作用共同維持生態系統的穩定。
2．抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性的關系
(1)在受到干擾之前，曲線在正常范圍內波動是由于該生態系統具有自我調節能力。
(2)熱帶雨林生態系統與草原生態系統相比，受到相同干擾，草原生態系統的y值要大于熱帶雨林的y值。
(3)x的大小可作為恢復力穩定性強弱的指標，x值越大說明恢復力穩定性越弱。
(4)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，TS值越大說明生態系統的總穩定性越低。
3．生態系統穩定性的體現
(1)生態系統的結構和功能保持相對穩定
①結構：生物的種類和數量相對穩定。
②功能：物質的輸入輸出相對平衡，能量正常水平進行流入和散失，信息傳遞順利進行。
(2)打破后的重建
在遵循生態系統規律的前提下依據人類的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。
1．蘇州某一水鄉人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水仍然很清澈，說明生態系統具有什么能力？這種能力反映生態系統的哪種穩定性？
提示：生態系統具有自我調節能力，這種能力反映生態系統的抵抗力穩定性。
2．一塊管理良好的棉田和內蒙古草原上的草場相比，其抵抗力穩定性哪個高？試說明判斷理由。
提示：內蒙古草原上的草場的抵抗力穩定性高于棉田。因為棉田的成分單一、營養結構簡單。
3．對同一個生態系統來講，抵抗力穩定性與恢復力穩定性呈什么關系？所有的生態系統都這樣嗎？舉例說明。
提示：一般來說，對同一個生態系統來講，抵抗力穩定性與恢復力穩定性呈相反關系且同時存在。但對于一些特殊的生態系統比如極地苔原生態系統，由于物種組分單一，營養結構簡單，它的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都較低。
4．對于單一的農田生態系統，要想保持其相對穩態，需采取哪些措施？(至少寫兩條)
提示：需要不斷施肥、灌溉，以及控制蟲害等。
1．(多選)如圖為某一生態系統穩定性圖解，對此理解正確的是(　　)
A．a為抵抗力穩定性，b為恢復力穩定性
B．a為恢復力穩定性，b為抵抗力穩定性
C．恢復力穩定性與營養結構復雜程度呈相反關系
D．抵抗力穩定性與恢復力穩定性呈相反關系
ACD　[生物種類越多、營養結構越復雜，抵抗力穩定性就越強，恢復力穩定性就越弱。因此，一般情況下恢復力穩定性與營養結構復雜程度呈負相關，且一般情況下，抵抗力穩定性與恢復力穩定性呈相反關系。]
2．生態系統的穩定性分為抵抗力穩定性和恢復力穩定性。下列關于生態系統穩定性的敘述，錯誤的是(　　)
A．在一塊牧草地上播種雜草形成雜草地后，其抵抗力穩定性提高
B．在一塊牧草地上通過管理提高某種牧草的產量后，其抵抗力穩定性提高
C．在一塊牧草地上栽種喬木形成樹林后，其恢復力穩定性下降
D．一塊棄耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力穩定性提高
B　[生態系統的抵抗力穩定性與生態系統的成分和營養結構的復雜程度有關，成分和營養結構越復雜，其抵抗力穩定性越高，相應地，其恢復力穩定性就越低，題中A、C、D選項中的生態系統，都是向著成分和營養結構復雜化的方向發展，而B選項中生態系統向單一化(只讓牧草生長)發展，其抵抗力穩定性降低。]
抵抗力穩定性和恢復力穩定性的判斷技巧
(1)從實質分析：抵抗力穩定性是保持自身結構和功能相對穩定的能力；恢復力穩定性是恢復自身結構和功能相對穩定的能力。
(2)從核心分析：抵抗力穩定性是抵抗干擾、保持原狀的能力；恢復力穩定性是遭到破壞、恢復原狀的能力。
(3)從二者關系分析：同時存在于同一系統中的兩種不同的作用力，作用相反，共同維持生態系統的穩定。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．負反饋調節是生態系統具備自我調節能力的基礎。2．生態系統的穩定性是其維持或恢復自身結構與功能處于相對平衡狀態的能力。3．生態系統的穩定性包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性。4．一般來說，生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其自我調節能力越強，抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性就越低。5．與自然因素相比，人為因素對生態系統穩定性的影響常表現得更顯著。
1．(多選)下列關于生態平衡的敘述，正確的是(　　)
A．生態平衡是一定時間和空間內的平衡
B．生態環境中各種生物的數量和所占比例處于相對穩定狀態
C．各種生物的數量和比例穩定不變
D．生產者大量死亡會破壞生態平衡
ABD　[生態平衡是指生態系統的結構和功能處于相對穩定的一種狀態。]
2．下列有關生態系統穩定性的敘述錯誤的是(　　)
A．當生態系統受到外界干擾時能保持原狀，說明生態系統具有抵抗力穩定性
B．“野火燒不盡，春風吹又生”，說明生態系統具有抵抗力穩定性
C．生態系統的抵抗力穩定性與營養結構的復雜程度有關
D．生態系統的自我調節能力越強，其抵抗力穩定性越高
B　[恢復力穩定性是生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力，故“野火燒不盡，春風吹又生”，說明生態系統具有恢復力穩定性，B錯誤。]
3．森林遭到持續干旱，樹木往往擴展根系的分布空間，保證獲得足夠水分，維持生態系統的正常功能。這反映了森林生態系統(　　)
A．恢復力穩定性較強 B．抵抗力穩定性較強
C．恢復力穩定性較弱 D．抵抗力穩定性較弱
B　[森林生態系統具有受到外界干擾后，保持原狀的能力，這是生態系統的抵抗力穩定性。]
4．設計制作生態缸應該遵循一定的原理和要求，下面列舉的原理或要求中，合理的是(　　)
A．應該將生態缸放在陽光能夠直接照射的地方，以保證獲得足夠的能量
B．應該經常向生態缸中通氣，從而保證缸中生物的呼吸
C．生態缸中投放的生物必須有很強的生命力，投放的動物數量要多一些
D．生態缸的各種生物之間以及生物與無機環境之間，必須能夠進行物質循環和能量流動
D　[生態缸的采光用較強的散射光，既可為水生植物的光合作用提供光能，又可防止生態缸中水溫過高，導致水生植物死亡，A項錯誤；生態缸必須是封閉的，目的是防止外界生物或非生物因素的干擾，B項錯誤；投放的不同營養級的生物比例要合適，C項錯誤；生態缸相當于微型的生態系統，其中的各種生物之間以及生物與無機環境之間，必須能夠進行物質循環和能量流動及信息傳遞，D項正確。]
5．連續三年，我國西南地區發生了特大旱災。災害還留下森林火災及泥石流等次生災害隱患。
(1)森林中大量苗木被旱死，意味著食物鏈中被破壞的成分是________。
(2)這次受災的地區是我國林業森林資源最豐富的地區，在受災之前這里的森林生態系統處于____________________狀態，請從生態系統的穩定性的角度簡要分析保持這種狀態的原因：__________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)請給本次受災的南方省份提出兩條恢復森林生態系統穩定性的建議：
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析]　(1)苗木能進行光合作用，制造有機物，在食物鏈中是生產者。(2)正常的森林生態系統具有自我調節能力，受到的外界干擾若不超過一定限度，生態系統會很快恢復，保持相對穩定狀態；但若超過一定限度，則恢復起來會很困難，甚至不能恢復。(3)生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其穩定性越強。對于受災后的森林來說，要增加生態系統的組分需先增加生產者(苗木)的數量。
[答案]　(1)生產者 　 (2)相對穩定　 因為生態系統具有自我調節能力，在一定的限度內，生態系統即使受到外界干擾也會通過自我調節而保持相對穩定狀態　(3)①積極植樹造林；②禁止亂砍濫伐；③從思想上引導人們要愛護樹木　能量傳遞效率的相關“最值計算”
[核心精要]
在解決有關能量流動的計算時，首先要確定相關的食物鏈，然后注意題目中的“最多”“最少”“至多”“至少”等詞語，從而確定是使用10%或20%來解決相關問題。
1．設食物鏈為A→B→C→D，分情況討論
實現 問題思路求解 計算過程
D營養級凈增重(M) 至少需要A營養級的量(X) X×20%×20%×20%＝M
最多需要A營養級的量(X) X×10%×10%×10%＝M
A營養級的需要量(N) D營養級最多增重的量(X) N×20%×20%×20%＝X
D營養級至少增重的量(X) N×10%×10%×10%＝X
提醒 “最多”“至少”與“10%”“20%”的對應關系
2．在食物網中分析時，確定生物量變化的“最多”或“最少”時，具體規律總結如下
(1)
(2)
[對點訓練]
1．某池塘生態系統的一條食物鏈：浮游植物→浮游動物→魚→水鳥。假如水鳥只依靠魚來增加體重，那么水鳥每增加1 kg體重，至少需要該生態系統內浮游植物的量為(　　)
A．50 kg　 　　　 B．125 kg
C．625 kg D．1 000 kg
B　[據題意可知，能量由浮游植物到水鳥經過了三次傳遞，按最高的能量傳遞效率可使該過程消耗的浮游植物最少，即1/(20%)3＝125 (kg)。]
2．根據圖示的食物網，若黃雀的全部同化量來自兩種動物，蟬和螳螂各占一半，則當綠色植物增加G千克時，黃雀增加體重最多是(　　)
A．G/75千克 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
A　[根據生態系統能量流動的最高傳遞效率20%，設黃雀增加體重X千克，則根據題意可列出計算式：X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G，X＝G/75千克。]
3．有一食物網如圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚同化1 kJ的能量，丙最少需同化的能量為(　　)
A．550 kJ B．500 kJ
C．400 kJ D．100 kJ
A　[設丙的能量為x，經丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，經丙→戊→庚傳遞到庚的能量為0.5 kJ，則需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少需同化500＋50＝550(kJ)的能量。]
4．如圖所示為某生態系統中的食物網示意圖，若E同化的總能量為5.8×109 kJ，B同化的總能量為1.6×108 kJ，則理論上A同化的能量最多為(　　)
A．4.2×107 kJ B．2.0×108 kJ
C．1.0×108 kJ D．2.3×108 kJ
B　[E為第一營養級，B、C、D均為第二營養級，三者獲得的來自E的總能量最多為5.8×109×20%＝11.6×108(kJ)，再減去B同化的總能量1.6×108 kJ，C、D同化的能量為1.0×109 kJ，A既可捕食C，又可捕食D，其同化的能量最多為1.0×109×20%＝2.0×108(kJ)。]
5．如圖表示某生態系統食物網的圖解，貓頭鷹體重每增加1 kg，至少消耗A約(　　)
A．100 kg B．44.5 kg
C．25 kg D．15 kg
C　[求生產者的最少消耗量，應以最短食物鏈(A→B→貓頭鷹)，最高能量傳遞效率(20%)來計算，求得至少消耗A約25 kg。]
6．如圖食物網中，貓頭鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，則貓頭鷹的體重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量為(　　)
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B　[已知高營養級求至少需要低營養級的能量時，需按照最大傳遞效率進行計算，即20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%＝900(g)。]
　能量傳遞效率的有關“定值”計算
[核心精要]
1．同一條食物鏈不同環節間能量傳遞效率不同時，相關問題解決思路：
設在食物鏈A→B→C→D中，各營養級間的傳遞效率分別為a%、b%、c%，若現有A營養級生物的總質量為M，能使D營養級生物增重多少？
列式計算：M·a%·b%·c%＝X
此時不再涉及“最多”“至少”的問題。
2．如果是在食物網中，同一生物同時從上一營養級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量不等，則按照各自單獨的食物鏈進行計算后合并。
[對點訓練]
7．某生態系統中存在如圖所示的食物網，如將C的食物比例由A∶B＝1∶1調整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態系統能承載C的數量是原來的(　　)
A．1.375倍　　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
A　[由于生產者沒有改變，所以流向該生態系統的總能量沒有變化，設C原來的能量為a，則需要A提供的能量為1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a；改變食物比例后的C的能量設為b，則需要A提供的能量為2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。根據題意可知：55 a＝40 b，即b/a＝1.375。]
8．如圖所示的食物網中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20 g，需要消耗植物(　　)
A．1 125 g B．1 600 g
C．2 000 g D．6 500 g
C　[甲為生產者，戊所在食物鏈共有以下三條：①甲→乙→戊，戊增加20 g×1/2＝10 g，需要乙10 g×5＝50 g，需要甲50 g×10＝500 g；②甲→丙→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丙5 g×5＝25 g，需要甲25 g×10＝250 g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丁5 g×5＝25 g，需要丙25 g×5＝125 g，需要甲125 g×10＝1 250 g，故共需要甲500 g＋250 g＋1 250 g＝2 000 g。]
　具有人為能量輸入的能量傳遞效率計算
[核心精要]
人為輸入到某一營養級的能量是該營養級同化量的一部分，但卻不是從上一營養級流入的能量。如求第二營養級至第三營養級傳遞效率時，應為第三營養級從第二營養級同化的能量(不包括人工輸入到第三營養級的能量)/第二營養級的同化量(包括人工輸入到第二營養級的能量)×100%。
[對點訓練]
9．如圖是某人工魚塘生態系統能量流動過程中部分環節涉及的能量值[單位為103 kJ/(m2·a)]，下列說法錯誤的是(　　)
A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用
B．第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率約為15.6%
C．該生態系統中生產者固定的總能量是9.6×104 kJ/(m2·a)
D．捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性
C　[每一營養級的能量去向包括流向下一營養級、被分解者分解和呼吸作用中以熱能形式散失及未利用的能量四個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝(5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5)×103＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝(2.5＋4＋9＋0.5)×103＝16×103[kJ/m2·a]，傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%。該生態系統中能量的來源有兩個，生產者固定的能量和有機物輸入的能量，生產者固定的能量＝(3＋70＋23)×103[kJ/(m2·a)]＋流入植食性動物的能量。食物鏈是以食物關系形成的聯系，捕食關系的單向性決定了能量流動的單向性。][實驗基礎·自主學習]
1．目的要求：設計一個生態缸，觀察這一人工生態系統的穩定性。
2．基本原理
3．實驗流程
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[實驗關鍵·探究學習]
1．實驗設計原理分析
(1)生態系統的穩定性是其結構與功能發展協調的重要標志。
(2)生態系統的穩定程度，取決于它的物種組成、營養結構和非生物因素之間的協調關系。
(3)觀察生態缸中生物的生存狀況和存活時間的長短，了解生態系統的穩定性及影響穩定性的因素。
2．實驗設計要求
設計要求 相關分析
生態缸必須是封閉的 防止外界生物或非生物因素的干擾
生態缸中投放的幾種生物必須具有很強的生活力，成分齊全(具有生產者、消費者和分解者) 生態缸中能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定
生態缸的材料必須透明 為光合作用提供光能，保持生態缸內溫度，便于觀察
生態缸宜小不宜大，缸中的水量應占其容積的4/5，要留出一定的空間 便于操作，缸內儲備一定量的空氣
生態缸的采光用較強的散射光 防止水溫過高導致水生植物死亡
選擇的動物不宜過多，個體不宜太大 減少對氧氣的消耗，防止生產量小于消耗量
3．結果分析
生態缸內的生物只能存活一段時間。生態缸中的營養結構極為簡單，自我調節能力極差，所以抵抗力穩定性極低，生態系統的穩定性極易被破壞。
[實驗應用·對點練習]
1．(2021·湖北鄂州高二聯考)設計制作生態缸時應該遵循一定的原理和要求，下列說法合理的是(　　)
A．應該將生態缸放置于室內通風、光線良好的地方
B．生態缸中投放的生物部分只含有生產者和消費者
C．生態缸由于生物種類不多，營養級之間的能量傳遞具有雙向性
D．為保證氧氣供應充足，生態缸要連通氧氣泵，從而保證缸中生物的呼吸
A　[應該將生態缸放置于室內通風、光線良好的地方，以獲得充足的能量供應，A正確；生態缸內的生物部分除了生產者和消費者，還含有分解者，以促進物質循環，B錯誤；能量是單向流動的，C錯誤；生態缸是封閉的，不需要通入氧氣，D錯誤。]
2．現有A、B兩個密閉、透明的生態瓶，其生物組成和光照條件如下表。一段時間后，發現A瓶的生態系統較B瓶的穩定。
生態瓶編號 光照 含微生物的泥沙 浮游藻類 水草 浮游動物
A ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
B － ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有，“－”表示無。
請回答下列問題：
(1)A瓶中微生物、浮游藻類、水草和浮游動物共同組成了一個____________，浮游藻類和水草的種間關系為__________。
(2)一段時間后，B瓶中浮游藻類的種群密度________，原因是________________________________；浮游動物的種群密度________，原因是________________。
(3)生態系統中分解者的作用是_______________________________。
[解析]　(1)一定區域中全部生物的總和構成生物群落，因此A瓶中的微生物、浮游藻類、水草和浮游動物共同組成了一個生物群落；浮游藻類和水草都為生產者，會爭奪光照、生態瓶中的無機鹽等，因此兩者為競爭關系。(2)B瓶缺乏光照，藻類不能進行光合作用，因此一段時間后浮游藻類的種群密度將降低；藻類因不能進行光合作用不但使其數量減少，也會導致瓶內O2含量減少，而浮游動物以藻類為食，因此浮游動物會因食物和氧氣不足導致其種群密度降低。(3)在生態系統中，分解者能將動植物遺體殘骸中的有機物最終分解成無機物，重新供生產者利用。
[答案]　(1)生物群落　競爭　(2)降低　沒有光照，藻類無法進行光合作用(答案合理即可)　降低　氧氣與食物不足(答案合理即可)
(3)將動植物遺體殘骸中的有機物最終分解成無機物

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