資源簡介

第一節　群落與非生物環境組成生態系統
課標內容要求 核心素養對接
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。 1．概述生態系統的組成成分及各種成分在生態系統中的作用。(生命觀念)2．構建生態系統成分相互關系的模型。(科學思維)
一、生態系統
1．概念：是指一定空間和一定時間內，由群落和非生物環境所構成的一個生態學功能系統。
2．分類：自然生態系統和人工生態系統。
3．功能：物質循環、能量流動和信息傳遞是生態系統的三大基本功能。
4．特點：生態系統具有自我調節能力而維持其穩態。
二、生態系統中的生物成分包括生產者、消費者和分解者
1．生產者、消費者和分解者的含義及生物類型
生物成分 含義 代謝類型 生物類型
生產者 指能利用太陽能等能量，將無機物合成有機物 自養生物 主要指各種綠色植物，也包括藻類和自養細菌
消費者 指不能將無機物直接合成有機物，只能直接或間接地依賴于生產者所合成的有機物，借以維持自身生命活動 異養生物 絕大多數動物。其中直接以植物為食的植食動物屬于初級消費者，以植食動物為食的肉食動物屬于次級消費者，以次級消費者為食的大型肉食動物或頂級肉食動物屬于三級消費者
分解者 能將動、植物的殘體、糞便和各種復雜的有機物分解為生產者能重新利用的無機物 異養生物 主要包括細菌和真菌，也包括腐食動物和某些原生動物
2．不同生態系統中生物成分之間的相互關系
生態系統 自養生物 異養生物
生產者 初級消費者 次級消費者 三級消費者 分解者
落葉闊葉林 櫟樹 毛毛蟲 山雀 黃鼠狼 細菌及真菌
遼闊海洋 浮游植物 浮游動物 鯖魚 金槍魚 海王蠕蟲
深海 自養細菌 管蠕蟲 蟹 細菌
3．各生物成分在生態系統中的地位
(1)生產者是生態系統中最主要的生物成分，沒有生產者，分解者和消費者就會缺少有機物供應而無法生存。
(2)消費者在生態系統中通過食物關系促進了物質循環和能量流動。
(3)分解者是生態系統中不可缺少的組成成分，如果生態系統中沒有分解者，動、植物遺體和糞便等快速堆積，影響物質的再循環過程，生態系統中的營養物質很快就會發生短缺并導致整個生態系統瓦解和崩潰。
三、生態系統中的非生物成分包括陽光、空氣、水等
1．非生物成分的作用
(1)陽光：所有生命都需要能量，而太陽能則是地球上幾乎所有生物的能量來源。在光合作用過程中，生產者將太陽能轉化成儲存在糖類中的化學能。陽光不僅對生物的生長發育和地理分布產生深刻的影響，而且太陽的輻射也使地表受熱，產生溫度的變化，進而影響生物的生存。
(2)空氣：空氣中的二氧化碳是生產者進行光合作用的必需原料，氧氣則是所有生物需氧呼吸的必需原料。
(3)水：水是地球上所有生物生存所必需的物質，對生物的生長發育、數量和分布有著重要的影響。
2．非生物成分作用與生物成分之間的關系
非生物環境直接或間接地影響生物的生存，而生物的生存也會在一定程度上對非生物成分產生影響。(如下圖)
四、生物圈是地球上最大的生態系統
1．范圍
生物圈是指地球上有生物存在的部分，包括所有生物及其生存環境，它是地球表面一個不連續的薄層。
2．作用
生物圈是地球上最大的生態系統，是所有生物共同的家園。人類也是消費者中的一員，人類的生存和發展離不開生物圈。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．河流中所有生物和底泥共同組成河流生態系統。 (×)
提示：河流中所有生物和非生物成分共同組成河流生態系統。
2．自養型生物一定是生產者，生產者一定是自養型生物。 (√)
3．動物都是消費者。 (×)
提示：營腐生生活的動物是分解者，如蚯蚓。
4．以植食動物為食的肉食動物屬于初級消費者。 (×)
提示：以植食動物為食的肉食動物屬于次級消費者。
5．細菌都是分解者，但分解者并不都是細菌。 (×)
提示：有的細菌是生產者，例如，硝化細菌；也有的細菌是消費者，例如結核桿菌。
6．生態系統的生物成分和非生物成分是相互依存的。 (√)
　生態系統的概念與成分
1．生態系統概念的理解
(1)從結構上看：生態系統＝生物群落＋非生物環境。
(2)從功能上看：生態系統各成分之間通過相互作用形成一個不可分割的統一整體。
(3)從空間范圍上看：生態系統有大有小，小到一個池塘或一塊農田，大到整個生物圈。生物圈指地球上的全部生物及其非生物環境的總和，是地球上最大的生態系統。
2．生態系統成分的歸納
3．生態系統成分判斷的誤區及特例
誤區類型 特例
細菌都是分解者 光合細菌是自養型生物，屬于生產者；寄生細菌屬于特殊的消費者
動物都是消費者 禿鷲、蚯蚓、原生動物等以動植物殘體為食的腐生動物屬于分解者
生產者都是綠色植物 藍細菌、硝化細菌等自養型原核生物也是生產者，應該說生產者主要指綠色植物
植物都是生產者 菟絲子營寄生生活，屬于消費者
1．生物群落和非生物環境加在一起就是生態系統嗎？
提示：生態系統并不是生物群落和非生物環境簡單的相加，生物與生物之間、生物與非生物環境之間存在著密切的聯系，所以說生態系統是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。
2．如何從物質與能量的角度理解生產者是生態系統的基石？
提示：生產者是生態系統中唯一能通過光合作用或化能合成作用把非生物的物質和能量轉變成生物體內的物質和能量(有機物及其儲存的化學能)的成分。
1．下列有關生態系統組成成分的敘述，正確的是(　　)
A．蚯蚓是真核生物，在生態系統中屬于消費者
B．硝化細菌是原核生物，在生態系統中屬于生產者
C．太陽光來源于地球以外，不屬于生態系統的成分
D．動物都屬于消費者，植物都屬于生產者
B　[蚯蚓是真核生物，營腐生生活，在生態系統中屬于分解者，A錯誤；硝化細菌是原核生物，能進行化能合成作用，是自養生物，在生態系統中屬于生產者，B正確；太陽光屬于生態系統組成成分中的非生物的物質和能量部分，C錯誤；營腐生生活的動物是分解者，營寄生生活的植物是消費者，D錯誤。]
2．下列關于生態系統的成分的敘述，正確的是(　　)
A．絕大多數動物都是消費者，在生態系統中的作用并不重要
B．細菌都屬于自養生物，其異化作用類型有需氧型和厭氧型兩類
C．生產者屬于自養生物，是生態系統中最基本、最關鍵的生物成分
D．分解者在分解動植物遺體時，將有機物中的能量釋放出來，供生產者再利用
C　[絕大多數動物是消費者，有的動物如蜣螂屬于分解者，消費者在生態系統中發揮一定作用，如對植物的傳粉和種子的傳播具有重要作用，A錯誤；絕大多數細菌是營腐生或寄生生活的異養生物，其異化作用類型有需氧型、厭氧型和兼性厭氧型，B錯誤；生產者屬于自養生物，是生態系統中最基本、最關鍵的生物成分，C正確；分解者在分解動植物遺體時，將有機物中的能量以“熱能”的形式釋放出來，不能供生產者再利用，D錯誤。]
　根據生物代謝類型或生活方式判斷生態系統的成分
(1)生產者：均為自養型生物。
(2)消費者：異養型生物，營寄生或捕食生活。
(3)分解者：異養型生物，營腐生生活。
　非生物成分的作用與生物成分之間的關系
1．生態系統中各成分之間的關系
2．構建生態系統的結構模型
1．右圖表示某生態系統中四種成分之間的相互關系，以下相關敘述正確的是(　　)
A．甲是生產者，包括全部植物和部分細菌
B．丙能夠加快生態系統的物質循環
C．如果沒有乙，生態系統也會維持穩定
D．甲和丁是這個生態系統的基石
B　[并非全部的植物都屬于生產者，如營寄生生活的菟絲子屬于消費者，A錯誤；丙為消費者，消費者主要包括各種動物，在促進生物圈的物質循環中起重要作用，B正確；乙為分解者，分解者是指營腐生生活的細菌和真菌等生物，它們能將動植物殘體中的有機物分解成無機物歸還無機環境，如果沒有分解者，生態系統中的遺體殘骸就會堆積如山，生態系統就會崩潰，C錯誤；甲是生產者，生態系統中的消費者和分解者的物質和能量來源于生產者，所以生產者才是一個生態系統的基石，D錯誤。]
2．研究表明，與單施化肥相比，在等氮養分投入的情況下，用有機肥配施化肥處理土壤，可增加稻田的土壤肥力、提高水稻年產量，降低稻田溫室氣體的排放強度。相關敘述錯誤的是(　　)
A．稻田土壤中的有機肥不是生態系統的成分
B．有機肥為稻田生態系統提供了物質和能量
C．溫室氣體的排放與土壤微生物的分解有關
D．本研究為稻田的合理施肥提供了科學依據
A　[稻田土壤中的有機肥屬于生態系統的成分，為非生物的物質和能量，A錯誤；有機肥能為生態系統的微生物提供能量，經過微生物的分解作用，將有機物分解成無機物供給稻田生態系統中的生產者利用，顯然，有機肥為稻田生態系統提供了物質和能量，B正確；溫室氣體二氧化碳的排放與土壤微生物的分解直接相關，微生物能分解有機物為二氧化碳和其他的無機物，C正確；本研究表明在等氮養分投入的情況下，用有機肥配施化肥處理土壤，可增加稻田的土壤肥力，據此可為稻田合理施肥提供科學依據，D正確。]
　“三看法”判斷生態系統的組成成分
如圖表示某自然生態系統的結構模式圖：
以某自然生態系統的結構模式圖為情境信息，通過設問(1)考查生命觀念；通過設問(2)考查科學思維。
(1)圖中的組分1、2、3可構成一個生態系統嗎？為什么？(生命觀念)
提示：不能。組分1為生產者，組分2為分解者，組分3為消費者，作為一個生態系統還缺少非生物成分。
(2)連接生物群落和非生物環境的兩個重要成分是什么？說出判斷依據。(科學思維)
提示：生產者和分解者。生產者能將非生物環境中的無機物轉化為體內的有機物。分解者能將動植物遺體、排泄物等所含的有機物，分解成簡單的無機物，歸還到非生物環境中。因此生態系統中連接生物群落和非生物環境的兩個重要成分是生產者和分解者。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．生產者是指能利用太陽能等能量，將無機物合成有機物的自養生物。2．消費者是指不能將無機物直接合成有機物，只能直接或間接地依賴于生產者所合成的有機物，借以維持自身生命活動的異養生物。3．分解者也是異養生物，能將動、植物的殘體、糞便和各種復雜的有機物分解為生產者能重新利用的無機物。4．生態系統中的非生物成分包括陽光、空氣、水等。
1．一個盛有池塘水的罐子可被稱為一個生態系統，其原因是(　　)
A．罐子中生活著水藻等植物
B．罐子中有水和空氣等非生物因素
C．罐子中的多種微生物以水藻為食
D．罐子中生活著多種生物，且依賴于非生物成分
D　[盛有池塘水的罐子包含池塘水中的各類生物組成的生物群落和無機環境相互作用而形成的統一整體。其中罐子中生活著多種生物，且依賴于非生物成分，它們組成一個有機的統一的整體，構成生態系統。D正確。]
2．下列有關生態系統成分的敘述，正確的是(　　)
A．自養生物都屬于生產者，都可以進行光合作用，把無機物轉變成有機物
B．動物都是消費者，其中食草動物為初級消費者
C．分解者都是腐生生物，是生態系統不可缺少的成分
D．非生物成分是指陽光、水、空氣、細菌等
C　[自養生物都屬于生產者，但不一定都可以進行光合作用，如硝化細菌，其進行的是化能合成作用，A錯誤；動物不一定都是消費者，如蚯蚓屬于分解者，B錯誤；分解者都是腐生生物，是生態系統不可缺少的成分，它們能將有機物分解成無機物，讓有機物返回無機環境，C正確；非生物成分主要包括陽光、熱能、水、空氣、無機鹽等，細菌是生物，不屬于非生物的物質和能量，D錯誤。]
3．下列與生態系統組成成分相關的敘述，正確的是(　　)
A．生態系統中的能量均來源于生態系統中綠色植物固定的太陽能
B．細菌等微生物在生態系統中只可作為生產者或分解者
C．動物因食性的不同可充當消費者或分解者，能夠加快生態系統的物質循環
D．在生態系統中，能夠利用氧氣和有機物的生物都屬于消費者
C　[生態系統中也會含有一些進行化能合成作用的自養生物，他們可以把自然界中的化學能轉化為有機物中穩定的化學能，A錯誤；寄生細菌可以作為消費者，B錯誤；消費者通過自身的新陳代謝，能將有機物轉化為無機物(CO2、水、氨等)，這些無機物排出體外后又可以被生產者重新利用。可見，消費者的存在，能夠加快生態系統的物質循環，C正確；禿鷲可以利用氧氣和有機物，但是屬于分解者，D錯誤。]
4．下列關于生態系統的說法，錯誤的是(　　)
A．生態系統是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
B．生態系統可大可小，沒有一定的空間范圍
C．生物圈是地球上最大的生態系統
D．生態系統種類眾多，農田和城市生態系統均屬于人工生態系統
B　[生態系統是指在一定區域內，由生物群落及其無機環境相互作用而形成的統一整體，A正確；生態系統可大可小，都有一定的空間范圍，B錯誤；地球上最大的生態系統是生物圈，C正確；生態系統種類眾多，可以分為自然生態系統和人工生態系統兩大類，農田和城市生態系統均屬于人工生態系統，D正確。]
5．黃頂菊是繁殖能力極強的生態入侵植物，可造成本地植物減產，嚴重威脅我國生態環境和經濟發展。
(1)黃頂菊入侵地的植物、動物及微生物共同構成__________，黃頂菊屬于該生態系統成分中的________。
(2)研究人員在同一實驗基地的相同土壤條件下進行種植實驗，實驗處理及結果見下表。
組別 處理 土壤全磷g/kg 土壤磷酸酶活性mg/(g·h)(該酶可參與有機磷降解)
A 空白組 0.85 0.23
B 本地植物 0.75 0.32
C 輕度入侵 0.73 0.39
D 重度入侵 0.64 0.54
①上述實驗中A組的處理是________。研究者用上述種植實驗代替野外實地檢測，目的是排除________等無關變量對研究結果的干擾。
②據表可知黃頂菊入侵后，土壤發生的變化是______________。該變化可使黃頂菊在與本地植物的________中占據明顯優勢。
(3)土壤磷酸酶主要來自微生物。研究人員推測：黃頂菊入侵后可能使得土壤中微生物的群落結構發生改變，他們利用上述實驗中A、D兩組的土壤盆栽本地植物旱稻，實驗處理及結果見圖。從圖中找出支持此推測的證據____________________________________。
[解析]　(1)生產者、消費者和分解者等生命成分共同組成群落，加上非生物部分就是生態系統。黃頂菊是植物，故屬于生產者。
(2)①空白對照組不種植任何植物。②野外實地因地理條件和周圍環境影響，土壤內物質含量必然有差異。用上述種植實驗代替野外實地檢測，目的是排除外界環境等無關變量對研究結果的干擾。
②據表可知黃頂菊入侵后，土壤發生的變化是含磷量降低，土壤磷酸酶活性增大。該變化可使黃頂菊在與本地植物的競爭中占據明顯優勢。
(3)D組植物滅菌后植株高度明顯高于未滅菌的，A組則相反，說明入侵后土壤菌落不適合植物生長，D組與A組對比可見，未滅菌時D組植物高度低于A組，說明入侵后土壤菌落結構發生改變。
[答案]　(1)群落　生產者　(2)①不種植任何植物　外界環境　②含磷量降低，土壤磷酸酶活性增大　競爭　(3)黃頂菊入侵后，未滅菌狀態下旱稻株高明顯低于未入侵時，說明黃頂菊改變了微生物群落結構第二節　食物鏈和食物網形成生態系統的營養結構
課標內容要求 核心素養對接
1．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。2．闡明某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集的現象。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．概述生態系統的組成成分和營養結構。(生命觀念)2．能夠根據生態系統的營養結構分析生物的變動及有害物質的富集。(科學思維)
一、生態系統各生物之間單向的營養關系形成食物鏈和食物網
1．食物鏈
(1)概念：在生態系統各生物之間，通過一系列的取食和被取食關系，不斷傳遞著生產者所固定的能量，我們把這種單向的營養關系稱為食物鏈。
(2)類型
①捕食食物鏈：以生產者為起點的食物鏈。
②腐食食物鏈：以死亡生物或現成有機物為起點的食物鏈。
(3)主要存在類型
在大多數陸地生態系統和淺水生態系統中，常以腐食食物鏈為主。海洋生態系統則以捕食食物鏈為主。
2．食物網
(1)概念：由許多食物鏈彼此交錯形成的復雜的單向的營養關系稱為食物網。
(2)成因：在生態系統中一種綠色植物可能是多種植食動物的食物。而一種植食動物既可能食多種植物，也可能被多種肉食動物所食。自然界的每種生物都處于食物鏈的某個環節，伴隨不同的食物鏈而與其他生物發生聯系。
(3)意義：錯綜復雜的食物網是生態系統保持相對穩定的一個重要條件。如果一條食物鏈中某種生物減少或消失，則它在食物鏈上的位置可能由其他生物來取代。
(4)特點：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。
3．營養級
(1)概念：處于食物鏈某一環節上的全部生物的總和稱為營養級。
(2)級別：某一生態系統中所有的生產者為第一個營養級，所有的初級消費者為第二個營養級，所有的次級消費者為第三個營養級，以此類推。
(3)特點：通常情況下，營養級的位置越高，處于這個營養級的生物種類、個體數量和能量就越少。
二、某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集
1．概念：生物富集又稱生物濃縮，是指生物體由于對環境中某些元素或難以分解的化合物的積累，使這些物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象。
2．生物體吸收情況
(1)靠體表直接吸收，如藻類植物、原生動物和多種微生物等。
(2)靠根系吸收，如高等植物。
(3)從食物中進行吸收，如大多數動物。
3．特點：隨著食物鏈的延長和營養級的增加，這些物質逐級積累和濃縮，使處于高位營養級的生物體內濃度高于處于低位營養級的生物。
三、生態系統各營養級間的生物量或個體數量關系呈金字塔形
1．生態金字塔的概念
把生態系統中各個營養級有機體的生物量、個體數量或能量，按營養級的順序由低至高排列起來，所繪制的圖形稱為生態金字塔。
2．生態金字塔的類型
(1)生物量金字塔
①生物量的概念：生物量是指生物在某一特定時刻，單位面積或單位體積內實際存在的有機物質(包括生物體內所存的食物)的鮮重或干重總量，常以干重表示。
②生物量金字塔的特點：一般來說，在陸地和淺水生態系統中，生物量金字塔呈現下寬上窄的正金字塔形；在湖泊和開闊海洋的生態系統中，生物量金字塔會呈現下窄上寬的倒金字塔形。這是因為這兩種生態系統中的生產者主要是單細胞藻類，這些藻類個體小、繁殖快，含纖維素少，世代周期短，只能積累較少的有機物，可以被浮游動物整個吞食和消化，從而迅速轉化為下一營養級的生物量。
(2)數量金字塔
各營養級的生物個體數量也往往呈現正金字塔形。但是，在生產者數量少而個體非常巨大的情況下也會呈現倒金字塔形。
(3)能量金字塔
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．食物鏈和食物網被稱為生態系統的營養結構。 (√)
2．食物鏈和食物網是物質和能量循環的主要途徑。 (×)
提示：食物鏈和食物網是能量流動和物質循環的主要途徑。
3．生態系統中的食物鏈的類型只有兩種。 (×)
提示：食物鏈類型較多，主要有腐生鏈和捕食鏈。
4．熱帶雨林是地球上最穩定的生態系統。 (√)
5．一個生態系統中的營養級一般不超過5個。 (√)
6．數量金字塔可能倒置，但生物量金字塔不會倒置。 (×)
提示：數量金字塔可能倒置，生物量金字塔也可能會倒置。
　食物鏈、食物網及營養級
1．食物鏈的分析
食物鏈 草→兔→狐→狼
生態系統的成分 生產者 初級消費者 次級消費者 三級消費者
營養級別 第一營養級 第二營養級 第三營養級 第四營養級
所屬類型 主要是綠色植物 植食性動物 小型肉食性動物 大型肉食性動物
2．食物網的分析
(1)營養級級別：同一種消費者在不同的食物鏈中，可以占有不同的營養級。如鷹在該食物網中分別占有第三、四、五3個營養級。
(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，如蛇與鷹，兩者之間既存在捕食關系，又存在競爭關系。
(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．食物網中生物數量變化的分析與判斷
(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，被捕食者數量增多，但隨著數量增多，種內斗爭加劇，種群密度下降，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維持數量基本不變。
1．有同學認為，生態系統的結構指的就是食物鏈和食物網，試分析該同學的觀點并解釋原因。
提示：不對。生態系統的結構包括兩個方面，一是組成成分：包括非生物的成分、生產者、消費者和分解者；二是營養結構：包括食物鏈和食物網。
2．有人認為，在一條食物鏈中，生產者的數量一定大于消費者的數量。試分析該觀點并舉例說明。
提示：不一定。生產者的數量大于消費者的數量：如食物鏈“草→昆蟲→鳥”；生產者的數量小于消費者的數量：如食物鏈“樹→蟲→食蟲鳥→貓頭鷹”。
1．我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。分析判斷下列敘述錯誤的是(　　)
A．林中綠色植物是食物鏈的起點
B．蟬、螳螂、黃雀和鷹都是消費者
C．該食物鏈中螳螂屬于第三營養級
D．鷹遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數量
D　[林中綠色植物為生產者，是食物鏈的起點，A正確；在該樹林中，綠色植物為生產者，蟬、螳螂、黃雀和鷹都是消費者，B正確；根據“螳螂捕蟬，黃雀在后”可寫出食物鏈：植物→蟬→螳螂→黃雀，由此可以看出該食物鏈中螳螂屬于第三營養級，C正確；鷹可以捕食黃雀，因此鷹遷入會導致黃雀數量減少，使螳螂的數量增加，蟬的數量減少，D錯誤。]
2．某生態系統中生活著大量動植物等生物，其中由7種生物組成的某食物網如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A．該食物網中最短的食物鏈含有4個營養級
B．B、E全部生物個體組成該生態系統的第二營養級
C．食物鏈是因捕食關系而形成的，圖中生物間只存在捕食關系
D．A為生產者，若A的數量減少，則其他生物的數量一定減少
A　[該食物網中最短的食物鏈為D→E→F→G、D→B→F→G，含有4個營養級，A正確；B、E全部生物個體組成該食物網的第二營養級，B錯誤；食物鏈是因捕食關系而形成的，圖中生物間不是只存在捕食關系，如C和G之間既有捕食，也有競爭，C錯誤；A為生產者，若A的數量減少，B可以通過捕食更多的D而維持數量相對穩定，D錯誤。]
　“三步法”分析食物網
　
　有害物質通過食物鏈地富集
1．生物富集的概念
生物體從周圍環境吸收、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。
2．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。
3．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。
4．富集的過程
(1)途徑：食物鏈。
(2)實例——鉛的富集過程
1．DDT作為殺蟲劑使用，為什么會在頂級捕食者體內的脂肪中大量積累？
提示：DDT是一種有機氯農藥，化學結構穩定，在環境中不易降解，通過生物富集現象在頂級捕食者體內的脂肪中大量積累。
2．施用農藥DDT的地區，雖然占陸地面積的一小部分，可是在遠離施藥地區的南極地區，動物體內也發現了明顯高于環境含量的DDT，這種現象說明了什么？
提示：生物富集具有全球性。
1．下列關于食物鏈和食物網的敘述，錯誤的是(　　)
A．食物網中的不同植食動物屬于同一營養級
B．食物鏈和食物網為物質循環和能量流動提供了渠道
C．在一條捕食食物鏈中由生產者、消費者和分解者組成
D．難降解的有害物質會沿著食物鏈進行轉移和富集
C　[食物網中的植食動物都屬于第二營養級，A正確；生態系統的營養結構是食物鏈和食物網，是物質循環和能量流動的渠道，B正確；由捕食構成的食物鏈中只有生產者和各級消費者，不包含分解者，C錯誤；難降解的有害物質會沿著食物鏈轉移和富集，D正確。]
2．科研人員為了了解某電鍍廠排放的污水對附近池塘的污染程度，他們對池塘內幾種生物體內殘留的重金屬鉛的濃度進行了測量，數據如下表所示。則該池塘的這幾種生物最可能構成的食物鏈(網)是(　　)
生物體 A B C D E
重金屬鉛濃度/×10－6 0.05 7 0.56 58 0.50
A．A→E→C→B→D
B．D→B→C→E→A
D　[有毒物質沿食物鏈逐級積累，所處營養級越低的生物有毒物質積累越少，所處營養級越高的生物有毒物質積累越多。從表格中可以看出，各種生物體內殘留的重金屬鉛濃度從少到多依次是A(0.05)、E(0.50)、C(0.56)、B(7)、D(58)，其中E和C的重金屬鉛濃度差不多，所處營養級可能相同，因此這幾種生物最可能構成的食物鏈是，A、B、C錯誤；D正確。]
　生態金字塔
1．比較三種類型的生態金字塔
項目 能量金字塔 生物量金字塔 數量金字塔
形狀
每一層含義 每一營養級生物所含能量的多少 每一營養級生物的有機物總量 每一營養級生物個體的數目
代表意義 能量沿食物鏈(網)流動過程中具有逐級遞減的特性 一般生物有機物的總質量沿食物鏈升高而逐級遞減 一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐級遞減
特點 自然生態系統中為正金字塔形 一般為正金字塔形 一般為正金字塔形
2．生物量金字塔與數量金字塔的分析
(1)生物量金字塔：浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量(用質量來表示)可能低于浮游動物的生物量。
(2)數量金字塔：許多昆蟲生活在一株大樹上時，該數量金字塔的塔形也會發生變化。
1．生態學中常以金字塔形象地說明營養級與能量、生物體個體數量、生物量之間的關系，是定量研究生態系統的直觀體現。生態金字塔有能量金字塔、數量金字塔、生物量金字塔三種類型。結合如圖，下列有關敘述正確的是(　　)
A．該金字塔可表示樹林中樹(①)、害蟲(②)和食蟲鳥(③)之間的個體數量關系
B．如果表示能量金字塔，則能量的流動方向只能依次是③→②→①
C．該金字塔可表示浮游植物(①)和浮游動物(②)的能量之間的關系
D．在城市生態系統中該金字塔中的①表示生產者
C　[營養級越高，含有的能量越少，但數量可以出現倒金字塔形，樹上可以有很多蟲子，顯然不可用圖示的金字塔表示，A錯誤；如果表示能量金字塔，位于塔基的是生產者，依次為第二營養級、第三營養級，則能量的流動方向只能是①→②→③，B錯誤；能量金字塔中，營養級越低，含有的能量越多，浮游植物處于第一營養級，含有的能量最多，浮游動物處于第二營養級，能量比第一營養級少，C正確；城市生態系統是特殊的人工生態系統，生產者數量少，流經城市生態系統的總能量大于該生態系統中所有生產者固定的太陽能總量，D錯誤。]
2．甲、乙、丙、丁是某同學繪制的生態金字塔，下列與之相關的說法，錯誤的是(　　)
甲　　　　 　　乙 丙　　　　　丁
A．生態金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔，基本呈現圖丙所示形態
B．由于能量流動具有逐級遞減的特征，能量金字塔通常呈現丙圖所示形態
C．可用圖乙表示某些生物數量金字塔
D．生態金字塔中每一層代表一個營養級，分解者不包含在其中
C　[生態金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔，大多數情況下呈現圖丙所示的正金字塔形，A正確；能量沿食物鏈(網)流動時逐級遞減，因此能量金字塔通常呈現正金字塔形，B正確；某些食物鏈，如樹→蟲→鳥，其數量金字塔可能如圖甲，C錯誤；生態金字塔表示不同營養級上能量、生物量或數量的關系，不包含分解者，D正確。]
環境中的汞、鉛等重金屬隨食物、飲水進入生物體內，能夠形成多種比較穩定的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，不易被排出體外。某生態系統有甲、乙、丙、丁四個營養級，在某一時間測得所含某種重金屬的濃度，結果如圖。
以生物富集的實驗結果為真實情境信息，通過設問(1)考查科學思維；通過設問(2)考查生命觀念。
(1)怎樣推測該生態系統的食物鏈？(科學思維)
提示：在食物鏈中，營養級越高的生物，體內積累的有毒物質就越多，根據該點可推測該生態系統的食物鏈是丁→乙→甲→丙。
(2)經測定，該生態系統生物體內重金屬濃度超過環境濃度，且營養級越高，生物體內重金屬濃度的相對值越高，原因是什么？(生命觀念)
提示：生物富集現象，重金屬等有害物質可通過食物鏈富集。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．食物鏈是指在生態系統各生物之間，通過一系列的取食和被取食關系，不斷傳遞著生產者所固定的能量，我們把這種單向的營養關系稱為食物鏈。2．食物網是指由許多食物鏈彼此交錯形成的復雜的單向的營養關系。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。3．營養級是指處于食物鏈某一環節上的全部生物的總和。通常情況下，營養級的位置越高，處于這個營養級的生物種類、個體數量和能量就越少。4．生物富集是指生物體由于對環境中某些元素或難以分解的化合物的積累，使這些物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象。5．生態系統各營養級間的生物量或個體數量關系呈金字塔形。
1．下列選項對食物鏈的表達中，正確的是(　　)
A．草→昆蟲→食蟲鳥 B．食蟲鳥→昆蟲→草
C．草→食蟲鳥→昆蟲 D．蟲→食蟲鳥
A　[A項食物鏈正確的表示了生產者草與初級消費者食草昆蟲、次級消費者食蟲鳥三者的關系，A正確；食蟲鳥屬于消費者，而食物鏈的起點必須是生產者，B錯誤；食蟲鳥捕食昆蟲，C項兩者關系反了，C錯誤；D項缺少生產者，D錯誤。]
2．如圖為某生態系統的食物網，其中箭頭未標出，已知圖中各食物鏈的起點和終點是一致的。下列敘述正確的是(　　)
A．該食物網共有3條或4條食物鏈
B．若e為三級消費者，則c是生產者
C．若a屬于第二營養級，則b一定是生產者
D．若e固定的能量最多，則e一定是生產者
D　[根據題干中“圖中各食物鏈的起點和終點是一致的”可推出，該食物網的起點一定不是d，a、b、c、e都可以作為生產者，無論是其中哪一個作為生產者，該食物網都共有3條食物鏈，A錯誤；若e為三級消費者，則b或c是生產者，即食物鏈為b→a→d→e或c→a→d→e，B錯誤；當b或c為生產者時，a都屬于第二營養級，C錯誤；根據能量流動的逐級遞減性，可知固定能量最多的一定是生產者，如e固定的能量最多，則e是生產者，D正確。]
3．下圖中Y、X、Z分別為某生態系統中第一、第二和第三營養級，每個營養級不同物種的個體數量如圖甲所示(圖中每一柱條代表一個物種)。一段時間后個體數量發生變化，結果如圖乙所示。下列敘述錯誤的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．同一營養級的生物之間存在競爭關系
B．對比兩圖，X營養級的生物被捕食的壓力明顯增加
C．一種生物在生態系統中的位置不可由其他生物代替
D．營養級的生物種類可以體現生態系統的營養結構復雜程度
C　[同一營養級的生物之間在空間、資源方面具有競爭關系，A正確；對比圖甲、圖乙可以看出，一段時間后，X營養級的生物數量減少，被捕食的壓力明顯增加，B正確；一種生物大量減少，其在生態系統中的位置可由同一營養級的其他生物代替，C錯誤；營養級的生物種類可以體現生態系統的營養結構復雜程度，一般來講，生物種類越多，營養結構越復雜，D正確。]
4．棉鈴蟲是棉花蕾鈴期主要的鉆蛀性害蟲，主要蛀食蕾、花、鈴，也取食嫩葉。以下分析錯誤的是(　　)
A．棉鈴蟲屬于群落中的第二營養級
B．棉鈴蟲屬于群落中的消費者
C．棉鈴蟲對棉田的物質循環有促進作用
D．棉鈴蟲在棉田的能量金字塔中位于最底部
D　[棉鈴蟲以棉花嫩葉、花、鈴為食，說明其為初級消費者，屬于第二營養級，A、B正確；棉鈴蟲是消費者，消費者的作用是加速生態系統的物質循環，C正確；棉鈴蟲是消費者，在能量金字塔中位于最底部的是生產者，而不是消費者，D錯誤。]
5．圖甲是某草原生態系統中幾種生物之間的食物關系示意圖，據圖回答下列問題：
甲
乙
(1)圖甲中共有________條食物鏈，蚱蜢屬于________消費者。
(2)同時具有兩個營養級的動物是________，占第__________營養級。
(3)蛇和鷹的關系是________________。
(4)給牧草施加含32P標記的復合肥后，檢測32P在蚱蜢和青蛙體內的放射性強度，結果見圖乙，圖中B為__________。若增加對鷹和蛇體內的放射性強度的檢測，則達到最高峰時的強度應________(填“高于”或“低于”)前兩者。
(5)若蛇數量大量減少，則鷹的數量會________，青蛙的數量________。
[解析]　(1)圖甲中共有4條食物鏈，蚱蜢處于第二營養級，屬于初級消費者。
(2)鷹同時占第四、五兩個營養級，其他生物都只有一個營養級。
(3)鷹能捕食蛇，且蛇和鷹都能捕食青蛙，因此蛇和鷹的關系有捕食和種間競爭兩種。
(4)因蚱蜢所處的營養級低于青蛙，故青蛙體內的放射性出現的時間應落后且高于蚱蜢，因此圖中B為青蛙。鷹和蛇所處的營養級高于蚱蜢和青蛙，因此放射性強度達到峰值時的強度應高于蚱蜢和青蛙。
(5)蛇數量大量減少，但蚱蜢和蟋蟀的數量不變，故青蛙數目基本不變，但蛇減少后，鷹能捕食青蛙，食物鏈縮短，則青蛙流向鷹的能量增加，因此鷹的數量增加。
[答案]　(1)4　初級　(2)鷹　四、五　(3)捕食和種間競爭　(4)青蛙　高于　(5)增加　基本不變第三節　生態系統中的能量單向遞減流動
課標內容要求 核心素養對接
1．分析生態系統中能量在生物群落中單向流動并逐級遞減的規律。2．舉例說明利用能量流動規律，人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源。 1．分析生態系統能量流動的過程和特點。(生命觀念)2．建構能量流動模型、并討論其在生產實踐中的指導意義。(科學思維、社會責任)
一、初級生產量是生態系統的基石
1．初級生產量
(1)概念：初級生產量是指綠色植物通過光合作用所固定的能量或所合成的有機物質，單位為J/(m2·a)或g/(m2·a)。
(2)作用：所有的消費者和分解者都直接或間接地利用初級生產量為生，因此初級生產量是生態系統的基石。
(3)凈初級生產量(NP)與總初級生產量(GP)
①凈初級生產量(NP)：在初級生產量中，有一部分被植物的呼吸(R)所消耗，剩下的才用于植物的生長和繁殖，這就是凈初級生產量(NP)。
②總初級生產量(GP)：把包括呼吸消耗在內的全部初級生產量稱為總初級生產量(GP)。
(4)凈初級生產量(NP)與總初級生產量(GP)的關系
①總初級生產量＝凈初級生產量＋呼吸消耗量。
②由于凈初級生產量用于植物的生長和繁殖，當總初級生產量大于植物的呼吸消耗時，生物量(干重)增加；當總初級生產量小于或等于植物的呼吸消耗時，生物量減少或不變。
(5)特點
①不同生態系統的凈初級生產量存在很大差異。
②陸地生態系統的初級生產量具有垂直變化特征。
③初級生產量還隨群落的演替而逐漸增加，當群落演替到頂極時，雖然總初級生產量接近最大，但此時的呼吸消耗量也達到了最大值并幾乎與總初級生產量相等，因此凈生產量反而最小。
2．次級生產量
(1)概念：靠取食植物、其他動物和一切現成有機物而生產出來的。這類生產在生態系統中屬于第二次的有機物生產，其生產的有機物或固定的能量就稱為次級生產量。凡是異養生物都屬于次級生產者。次級生產量的計量單位與初級生產量(干重)相同。
(2)次級生產量的生產過程(圖示)
(3)總次級生產量與凈次級生產量
①總次級生產量：被消費者所同化的總能量稱為總次級生產量。
②凈次級生產量：總次級生產量中的一部分用于動物的呼吸，最終將以熱能的形式散失掉；剩下的一部分即為凈次級生產量，用于動物的生長和繁殖。
二、生態系統的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程
1．能量流動的概念：在生態系統中，能量不斷地沿著太陽→植物→植食動物→肉食動物→頂級肉食動物的方向流動，這就是生態系統的能量流動。
2．能量流動的內容：能量流動包括太陽能進入生態系統的輸入過程、食物鏈和食物網的能量傳遞過程和能量通過生物體的呼吸以熱能的形式散失的過程。
3．能量流動的研究層次
(1)食物鏈層次：在食物鏈層次上進行能量流動分析，是把每一個物種都作為能量從生產者到頂級肉食者移動過程中的一個環節，當能量沿著一條食物鏈在幾個物種間流動時，測定食物鏈每一個環節上的能量值。
(2)生態系統層次：在生態系統層次上分析能量流動，是把每個物種都歸屬于一個特定的營養級中(依據該物種主要食性)，然后精確地測定每一個營養級能量的輸入值和輸出值。
三、能量在生態系統中沿食物鏈單向流動、逐級遞減
1．能量沿食物鏈流動分析
由低營養級向高營養級傳遞，其中大部分能量會損失掉，只有小部分被各個營養級所利用。通過生物體的呼吸而散失的熱能不能重新轉化為化學能和太陽能，高一級營養級獲得的能量也不能回流到原來的營養級。
2．能量沿食物鏈流動的特點：能量流動是單向的和逐級遞減的，生態系統必須不斷地從外界獲得能量才能維持其正常功能。
3．能量的傳遞效率
(1)概念：能量的傳遞效率是指營養級之間或食物鏈不同環節之間能量傳遞的百分比，一般可通過林德曼效率計算而獲得。
(2)計算公式：林德曼效率＝[第(n＋1)個營養級的同化量/第n個營養級的同化量]×100%。
(3)實例——賽達伯格湖的能量流動
①定量分析圖示
②相關分析：生產者的總初級生產量(同化量)是464.6 J/(m2·a)，總初級生產量中有20.7%被生產者的呼吸所消耗，凈初級生產量為368.3 J/(m2·a)。凈初級生產量中被植食動物和分解者利用的只占20.4%。植食動物的總次級生產量(同化量)為62.8 J/(m2·a)，能量的傳遞效率為13.5%，呼吸消耗約占總次級生產量的29.9%，凈次級生產量為44 J/(m2·a)，占總次級生產量的70.1%。肉食動物的總次級生產量為12.6 J/(m2·a)，能量的傳遞效率為20.1%，呼吸消耗約占總次級生產量的59.5%，凈次級生產量為5.1 J/(m2·a)，占總次級生產量的40.5%。
四、生態系統中的能量流動呈金字塔形
1．形狀：能量在流動過程中，隨著營養級的增加而呈現逐漸減少的趨勢，因此能量的流動呈現下寬上窄的金字塔形。
2．特點：能量金字塔絕不會像生物量金字塔和數量金字塔那樣在某些生態系統中出現倒金字塔形。
3．特點分析：生產者所固定的能量一定大于以取食生產者為生的植食動物所同化的能量，同樣肉食動物所同化的能量也絕對不會大于它們所捕食的植食動物。即使是在生產者的生物量小于消費者生物量的特定情況下(即生物量呈倒金字塔形)，生產者所固定的能量也必定多于消費者所生產的能量。
五、人類將生態系統中的能量流動規律應用于農業生產
1．研究能量流動的意義
研究能量流動規律有利于幫助人類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有益的方向。
2．農業生產上的應用
在農業生態系統中，根據能量流動規律建立的人工生態系統，可使能量得到充分利用。
3．實例：人類在掌握了畜禽能量產投比的規律后，可以及時調整畜禽結構，減少耗糧型豬和雞的養殖，擴大草食性牛和羊的養殖，發展肉用型、奶用型畜禽的養殖，同時加大牧草的種植。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．所有生物都離不開能量的傳遞和轉化。 (√)
2．消費者和分解者可以不需要初級生產量。 (×)
提示：消費者和分解者都直接或間接地需要初級生產量。
3．海洋生態系統比陸地生態系統凈初級生產量大。 (×)
提示：海洋生態系統僅為陸地生態系統凈初級生產量的一半。
4．動物攝入食物的能量就是總次級生產量。 (×)
提示：被消費者所同化的總能量就是總次級生產量。
5．可以在食物鏈和生態系統兩個層次上研究能量流動。 (√)
6．不是任何生態系統的能量流動都是遞減的。 (×)
提示：任何生態系統的能量流動都是遞減的。
　生態系統中初級生產量與次級生產量
比較初級生產量、次級生產量和生物量
初級生產量 生物量 次級生產量
定義 指綠色植物通過光合作用所制造的有機物質或所固定的能量 指生物在某一調查時刻前的有機物質或能量的積累量 指在生態系統中第二次的有機物質生產量
能量來源 太陽光能 太陽光能或有機物質 植物生產的有機物質
能量去向 綠色植物和動物 綠色植物和動物 次級生產者
描述單位 g/(m2·a)或J/(m2·a) g/m2或J/m2 g/(m2·a)或J/(m2·a)
能量大小 最大 較大 較小
三者的聯系 ①總初級生產量(GP)＝凈初級生產量(NP)＋植物呼吸量(R)②當凈生產量表示在某一時刻前的有機物積累量時即為生物量③次級生產量的能量來源于初級生產量④初級生產量、生物量和次級生產量的能量均直接或間接來源于太陽光能
1．什么叫初級生產量？
提示：初級生產量是指綠色植物通過光合作用固定的總能量。
2．為什么陸地生態系統的總初級生產量大于海洋生態系統，但海洋生態系統次級生產量卻大于陸地生態系統？
提示：海洋生態系統中，植食動物利用藻類的效率要遠高于陸地動物利用植物的效率，因此雖然海洋生態系統只有陸地生態系統初級生產量的1/2，但海洋生態系統的次級生產量卻是陸地生態系統次級生產量的三倍多。
1．下列有關初級生產量的敘述，與事實相符的是(　　)
A．初級生產量是指初級消費者所固定的能量或所合成的有機物
B．總初級生產量減去呼吸和繁殖的消耗量即為凈初級生產量
C．生物的總初級生產量越大，則其凈初級生產量和生物量也越大
D．海洋面積是陸地的兩倍，但其凈初級生產量卻比陸地低得多
D　[初級生產量是指生產者所固定的能量或所合成的有機物，A錯誤；總初級生產量減去呼吸消耗量即為凈初級生產量，凈初級生產量用于自身的生長、發育、繁殖，B錯誤；凈初級生產量＝總初級生產量－呼吸量，生物量是某一調查時刻前凈生產量的積累量，生物的總初級生產量越大，則其凈初級生產量和生物量不一定越大，C錯誤；地球上各地的溫度和雨量有很大的不同，海洋面積是陸地的兩倍，但其凈初級生產量卻比陸地低得多，D正確。]
2．某林下養殖場番鴨的體重變化如下表所示。據表分析正確的是(　　)
番鴨重要生長點的平均體重和日增重(g)
日齡 平均體重 平均日增重
全群 公鴨 母鴨 全群 公鴨 母鴨
0 44.6 45.1 44.1 — — —
21 374 384 363.6 29.4 30.6 28.1
42 1 354.5 1 462.1 1 243.1 52.4 60.8 43.9
70 2 464.7 2 915.3 1 998.2 21.9 30.3 13.3
77 2 568.2 3 064.2 2 054.8 14.8 21.3 8
A．番鴨每日體重的測量值即為番鴨生物量
B．該養殖場的初級生產量肯定大于次級生產量
C．番鴨平均日增重可反映日次級生產量的變化
D．番鴨有機物增加量與呼吸量之和即為次級生產量
C　[番鴨每日體重的測量值為當日番鴨生物量，A錯誤；由于養殖場提供了飼料，故該養殖場的初級生產量不一定大于次級生產量，B錯誤；番鴨平均日增重可反映日次級生產量的變化，C正確；番鴨有機物增加量與呼吸量之和即為總次級生產量，D錯誤。]
　能量流動的過程
1．某一個營養級的能量在一定時間內的去路
(1)自身呼吸作用消耗。
(2)流入下一營養級。
(3)被分解者分解利用。
(4)“未利用”(指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營養級和分解者利用)。
2．能量流動的1個流程圖和3個關系式
(1)攝入量＝同化量＋糞便中的能量。
(2)同化量＝用于生長、發育和繁殖的能量＋呼吸作用消耗的能量。
(3)用于生長、發育和繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一個營養級同化量＝同化量－呼吸作用消耗的能量。
1．對于不同的生態系統，流入的總能量是否都為生產者固定的太陽能總量？請舉例說明。
提示：不是。有些自然生態系統中存在進行化能合成作用的生產者；在人工生態系統中，比如人工魚塘有時候需要投放餌料。
2．從能量流動的角度分析肉食性魚類與植食性魚類的總生物量相比，誰更多？為什么？
提示：植食性魚類的總生物量較多，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，肉食性動物的能量來源減少，總的生物量也較少。
1．下圖表示植物光合作用積累的有機物被植食動物利用的過程。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．植物的呼吸消耗量包含在⑤中
B．植食動物糞便中的能量包含在⑦中
C．②⑤⑥之和為植物有機物積累量
D．用于植食動物生長、發育和繁殖的能量為④
A　[植物光合作用積累的有機物＝植物的實際光合作用－植物的呼吸作用，而⑤是植物光合作用積累的有機物量中不可利用的部分，所以植物的呼吸消耗量不包含在⑤中，A錯誤；植食動物糞便中的能量未被其同化利用，包含在未被同化量⑦中，B正確；①⑤之和為植物有機物積累量，①＝②＋⑥，故②⑤⑥之和為植物有機物積累量，C正確；④是植食動物有機物積累量，可用于植食動物生長、發育和繁殖，D正確。]
2．生態學家發現了一個結構簡單的苔原生態系統，如圖所示為該苔原生態系統的能量流動過程。下列敘述中正確的是(　　)
注：字母表示能量值；①、②、③表示營養級。
A．流經此生態系統的總能量為a＋b＋c＋d
B．c所示能量最終去向為呼吸作用以熱能形式散失和流向甲
C．②呼吸作用散失的熱能一般大于①呼吸作用散失的熱能
D．圖中甲所代表的生物一定是雜食性動物
B　[流經此生態系統的總能量為生產者固定的太陽能，即a，A錯誤；c所示能量為第三營養級同化的能量，最終去向為絕大部分以熱能形式散失，剩下部分則流向分解者，即甲，B正確；能量流動具有逐級遞減的特點，②的能量比①的能量要少，故呼吸作用散失的就比①呼吸作用散失的少，C錯誤；甲屬于分解者，一般為腐生細菌和真菌、腐食動物等，D錯誤。]
(1)能量流動的渠道是食物鏈和食物網。
(2)能量散失的途徑是各營養級生物的呼吸作用。
(3)能量流動過程中能量的轉化是太陽能→有機物中的化學能→熱能。
(4)最高營養級的消費者的能量沒有流向下一營養級這條途徑。
　能量流動的特點及其研究的意義
1．能量流動的特點及原因分析
(1)單向流動的原因
①食物鏈中各營養級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，不可逆轉。
②各營養級通過呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用。
(2)逐級遞減的原因
①各營養級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量。
②各營養級的能量都會有一部分流入分解者。
③各營養級的能量還有一部分未被利用。
2．能量傳遞效率
(1)含義：生態系統中能量傳遞效率約為10%～20%，即輸入某一營養級的能量中，只有10%～20%的能量流入到下一個營養級(最高營養級除外)。
(2)計算公式
能量傳遞效率＝×100%
1．有人認為某種生物只能在能量金字塔某一層當中，你認為這種觀點對嗎？為什么？
提示：不對。能量金字塔中每一層代表的是不同營養級生物所含有的總能量，在食物網中某種生物可能占據多個營養級。
2．自然生態系統中能量金字塔為正金字塔，人工生態系統也是這樣嗎？
提示：不對。在人工生態系統中，有人的參與。比如，魚塘中會有人工投放的餌料可能會形成倒金字塔。
1．某生態系統中存在食物鏈“馬尾松→松毛蟲→杜鵑”。下圖表示松毛蟲攝入能量的流動方向，下列敘述正確的是(　　)
A．生態系統的數量金字塔與能量金字塔均可倒置
B．松毛蟲和杜鵑之間的能量傳遞效率可用E/A×100%表示
C．松毛蟲流入分解者的能量可用C＋F表示
D．若遷走全部杜鵑，松毛蟲的種群數量將呈“J”形增長
B　[生物數量金字塔可能是倒置的，比如一棵樹上可能會有很多昆蟲，由于能量流動的特點是單向流動，逐級遞減，則能量金字塔卻不可能是倒置的，A錯誤；松毛蟲同化的能量為A，松毛蟲和杜鵑之間的能量傳遞效率可用E/A×100%表示，B正確；由松毛蟲流入分解者的能量可用D＋F，C表示松毛蟲糞便量，屬于馬尾松的能量，C錯誤；若遷走全部杜鵑，由于食物和環境條件是有限的，松毛蟲的種群數量仍然是“S”形增長，D錯誤。]
2．選擇合適的魚苗放養在水稻田里，通過魚除草、除蟲、活水、松土、增肥等，可減少水稻的病蟲害，使水稻增收。下列敘述正確的是(　　)
A．從生態系統的功能分析，稻田養魚促進了該生態系統中物質和能量的流動
B．該稻田生態系統中的所有水稻和雜草構成不同的營養級
C．與普通稻田相比，該系統的能量傳遞效率較高
D．農民利用魚吃掉稻田中的雜草和害蟲，是為了使能量更多地流向對人類更有益的部分
D　[魚在生態系統中作為消費者存在，放養魚增加了生態系統的營養結構復雜性，加快了生態系統的物質循環和能量流動，A錯誤；該稻田生態系統中的所有水稻和雜草均為生產者，同為第一營養級，B錯誤；與普通稻田相比，該系統的能量利用率提高，但并不能改變能量傳遞效率，C錯誤；農民利用魚吃掉稻田中的雜草和害蟲，可調整能量流動的方向，使能量更多地流向對人類更有益的部分，D正確。]
能量傳遞效率與能量利用效率的辨析
(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，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。
某生態系統中有A、B、C、D四種生物，構成食物鏈A→B→C，D為分解者。如圖是該生態系統中能量流入B發生的一系列變化示意圖。據圖思考討論：
以能量傳遞過程圖為情境信息載體，通過設問(1)考查生命觀念；通過設問(2)考查科學思維。
(1)說出甲、乙、丙、丁表示的含義分別是什么？(生命觀念)
提示：甲表示B的同化量；乙表示用于生長發育和繁殖的能量；丙表示呼吸作用散失；丁表示分解者呼吸作用散失。
(2)圖中“糞便”中的能量是B的同化量的一部分嗎？(科學思維)
提示：不是，圖中“糞便”中的能量屬于食物鏈中B攝入的食物中未消化部分即A同化的能量。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．初級生產量是生態系統的基石。2．生態系統的能量流動包括能量輸入、傳遞和散失的過程。3．能量在生態系統中沿食物鏈單向流動、逐級遞減。4．能量的傳遞效率是指營養級之間或食物鏈不同環節之間能量傳遞的百分比。5．生態系統中的能量流動呈金字塔形。6．研究能量流動能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有益的方向。
1．下列關于生態系統中凈初級生產量與總初級生產量的敘述錯誤的是(　　)
A．初級生產量是指綠色植物通過光合作用所制造的有機物質或所固定的能量
B．綠色植物的初級生產量形成于葉綠體中
C．初級生產量的單位通常用g/m2或J/m2表示
D．地球各地的凈初級生產量隨溫度和雨量的不同有很大差異
C　[初級生產量是指綠色植物通過光合作用所制造的有機物質或所固定的能量，A正確；綠色植物的初級生產量形成于葉綠體中，B正確；初級生產量的單位通常用g/(m2·a)或J/(m2·a)(a表示年)表示，即初級生產量應體現年生產量，而不是某一時刻的生產量，C錯誤；地球各地的凈初級生產量隨溫度和雨量的不同有很大差異，D正確。]
2．“草→鼠→蛇→鷹”為某草原生態系統中的一條食物鏈，下列敘述正確的是(　　)
A．在能量傳遞中，蛇糞便中的能量屬于鼠同化的能量
B．該食物鏈中鼠是初級消費者，不屬于植食性動物營養級
C．若調查草的生物量僅需收割地上部分進行測量
D．鷹脫落的毛皮不屬于次級生產量
A　[蛇糞便中的能量不屬于自己同化的能量，屬于上一個營養級鼠同化的能量，A正確；該食物鏈中鼠是初級消費者，以草為食，屬于植食性動物營養級，B錯誤；采用樣方調查收割法可用調查草的生物量，測定包括地上部分莖、葉、果以及根系，可在草最大生長量時期取樣干燥后稱重，C錯誤；三級消費者鷹脫落的毛皮屬于自身的同化量，屬于次級生產量，D錯誤。]
3．下圖為某生態系統能量流動示意圖(單位：kJ)，甲、乙、丙代表三個營養級(每個營養級只有一種生物)。下列敘述正確的是(　　)
A．甲的個體數量一定多于乙的個體數量
B．甲所固定的能量是乙、丙的能量之和
C．乙到丙的能量傳遞效率為16.67%
D．甲、乙、丙都有一部分能量流向分解者
D　[在食物鏈中，能量流動逐級遞減，但高營養級生物個體數量不一定低于低營養級生物的個體數量，比如在一棵樹上有很多昆蟲和食蟲鳥，A錯誤；根據題意和圖示分析可知，甲的同化量＝175＋875＋200＝1 250；乙的同化量為200，而丙的同化量為30，甲所固定的能量是大于乙、丙的能量之和，B錯誤；乙到丙的能量傳遞效率＝30÷200×100%＝15%，C錯誤；某一營養級(最高營養級除外)能量的去向包括：自身呼吸消耗；流向下一個營養級；被分解者分解利用；未被利用，因此甲、乙、丙都有一部分能量流向分解者，D正確。]
4．洪澤湖建設完成的萬畝水稻高產示范田、千畝荷花濕地、百畝稻蟹共養區，構成了一種新型的農業發展模式。相關敘述正確的是(　　)
A．荷花濕地生物種類多，營養結構復雜，即使遭到破壞也很容易恢復原狀
B．在水稻種植期間通過除草、除蟲可以合理調整能量流動的方向
C．若讓濕地自然演替，該地的物種豐富度可能逐漸升高，但優勢物種不可能發生變化
D．稻蟹共養的生產模式能實現能量的多級利用，提高能量沿食物鏈的傳遞效率
B　[濕地生態系統的動植物種類多樣，營養結構復雜，抵抗力穩定性強，但是遭到重度破壞后恢復力穩定性較弱，A錯誤；水稻田中的雜草和水稻是競爭關系，害蟲和水稻是捕食關系，通過除草、除蟲可以合理調整能量流動方向，使能量更多地流向有益于人類的方向，B正確；隨著時間的推移，該地的物種豐富度可能會逐漸升高，群落可能會發生演替，優勢物種可能會發生變化，C錯誤；稻蟹共養的生產模式能實現能量的多級利用，提高能量的利用率，但能量沿食物鏈的傳遞效率不會發生改變，D錯誤。]
5．某稻－蟹農田生態系統中部分生物類群食物關系如圖甲所示。圖乙表示以食物鏈“浮游植物→浮游動物→螃蟹”為研究對象，能量流經第二營養級的各個去向(圖中字母a－h表示能量值)。請回答下列問題：
圖甲　　　　　　　圖乙
(1)圖甲中共有________條食物鏈，若組成生態系統，還缺少_________成分。
(2)圖乙中字母________表示浮游動物用于生長發育繁殖的能量，經過字母h流向分解者的能量屬于第__________營養級，第二營養級向第三營養級能量傳遞的效率可以用字母表示為________。第三營養級同化的能量的去向中與第二營養級的不同是_________。
(3)根據圖甲的食物網，河蟹原本更多地攝食底棲動物，現因某些因素導致其更多地以浮游植物與雜草為食。在其他條件不變的情況下，發現蟹的數量增加，從能量流動的角度分析，原因是______________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)分析題圖：圖中共有雜草→底棲動物→螃蟹；雜草→螃蟹；浮游植物底棲動物→螃蟹；浮游植物→浮游動物→螃蟹；浮游植物→螃蟹，→共5條食物鏈；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，圖示食物鏈中只有生產者和消費者，故還缺少分解者和非生物的物質和能量。
(2)用于某營養級生長發育繁殖的能量＝同化量－呼吸作用散失的能量，即對應圖中的c－g(＝d)；經過字母h流向分解者的能量屬于上一營養級的能量，即屬于第一營養級；能量傳遞效率是指相鄰兩個營養級之間同化量的比值，故第二營養級向第三營養級能量傳遞的效率可以表示為e/c或e/(b－h)；據圖可知：第三營養級同化的能量的去向中與第二營養級的不同是沒有流向下一營養級。
(3)因能量流動沿著食物鏈單向流動，逐級遞減，若在其他條件不變的情況下，發現蟹的數量增加，則從能量流動的角度分析，原因是食物鏈變短了，能量損耗減少，更多地流向蟹，使得蟹的數量增加。
[答案]　(1)5　分解者和非生物的物質和能量　(2)d(或c－g)　一　e/c或e/(b－h)　沒有流向下一營養級　(3)食物鏈變短，能量傳遞過程中損耗的能量減少，流向螃蟹的能量增多第四節　生態系統中的物質能被循環利用
課標內容要求 核心素養對接
舉例說明利用物質循環和能量流動規律，人們能夠更加科學、有效地利用生態系統中的資源。 1．分析生態系統物質循環特點。(生命觀念)2．構建水、碳、氮循環模型。(模型構建)3．運用物質循環規律解決生產實際中的問題。(社會責任)
一、物質循環
生態系統中的無機物，在光合作用中被合成為可被生物利用的有機物。這些有機物的一部分通過生物的呼吸作用又被分解為無機物，而大部分是在生物死亡后才被分解者分解為無機物的。這些無機物可以重新回到生態系統中被生產者吸收利用，從而完成生態系統中的物質循環。
二、生物在水循環中起的作用很小
1．水循環的兩種方式：降水和蒸發是水循環的兩種方式。
2．水循環的過程
大氣中的水汽以雨、雪、冰雹等形式落到地面或海洋。而地面上和海洋中的水又通過蒸發進入大氣中，因此，水循環是由太陽能推動的。地球表面的蒸發量和降水量基本持平，但陸地的降水量大于蒸發量，海洋的降水量小于蒸發量。海洋虧損的水分通過陸地江河的匯集流入海洋而得以彌補，從而維持地球的水循環。
3．生物在全球水循環過程中所起的作用：很小。
三、二氧化碳是碳循環的主要形式
1．碳的存在形式：地球上的碳絕大部分是以碳酸鹽的形式存在于巖石圈中，其次是儲存在化石燃料中。
2．碳的利用形式：生物可直接利用的碳是水圈和大氣圈中以二氧化碳形式存在的碳。
3．碳循環示意圖
4．海洋對于調節大氣圈中的碳含量的作用
二氧化碳在大氣圈和水圈的界面上通過擴散作用而互相交換著，大氣中如果發生局部的二氧化碳短缺，水圈中的二氧化碳會更多地進入大氣圈。同樣，如果水圈中的碳酸氫根離子在光合作用中被植物過量利用，也可以通過其他途徑或從大氣圈中得到補償，從而維持碳循環的平衡。
四、固氮菌等細菌在氮循環中發揮重要作用
1．大氣中的氮被利用的形式：大氣中的氮只有被固定為無機氮化合物(主要是硝酸鹽和氨)以后，才能被生物所利用。
2．氮循環的過程
(1)固氮的途徑
①高能固氮：通過閃電、宇宙射線、隕石、火山爆發等所釋放的能量進行固氮，形成的氨或硝酸鹽隨著降雨到達地球表面，屬于天然固氮方式。
②工業固氮：在高溫、高壓、催化劑的作用下，將氮氣還原為氨氣。
③生物固氮：通過固氮菌和藍藻等自養或異養微生物進行固氮。
(2)氨化作用
當固定的無機氮被生物利用后，在體內形成含氮有機化合物，通過代謝產生尿素和尿酸等產物，排出體外。尿素和尿酸等通過土壤和水中的很多異養細菌、放線菌和真菌的代謝活動，轉變為無機化合物(氨)并把它釋放出來，這個過程就稱為氨化作用。
(3)硝化作用
一般說來，氨和銨鹽難以被直接利用，必須通過硝化作用轉化為硝酸鹽。氨和銨鹽被硝化細菌(包括亞硝酸鹽細菌和硝酸鹽細菌)氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程稱為硝化作用。
(4)反硝化作用
硝酸鹽等含氮化合物在反硝化細菌的作用下轉化為N2、NO和N2O，這個過程稱為反硝化作用。
因此，在自然生態系統中，一方面通過各種固氮作用使氮可以被生物所利用，另一方面又通過反硝化作用使氮不斷重返大氣，從而使氮的循環處于一種平衡狀態。
五、人類運用生態系統的物質循環規律，在生產實踐中實現資源多層次利用
1．意義：運用物質循環規律可以幫助人們合理地調整生態系統的物質循環和能量流動，使物質中的能量更多地流向對人類有益的方向。
2．實例：(1)農作物秸稈“過腹還田”“蔬菜－雞、豬－沼氣”系統以及“?；~塘”生態工程都屬于物質循環利用的農業生態工程。
(2)城市生活垃圾進行減量化、無害化、資源化處理，將生活垃圾中有機部分、人畜的糞便轉化為優質生態復合肥等物質循環利用的生態工程也得到了極大的發展。
3．實例表明：人們根據生態學的原理，用系統工程的方法和技術指導生產實踐，就可以實現資源的多層次利用或循環利用，使人和自然環境共同受益。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．地球上的水通過蒸發、冷凝等過程進行不斷的循環。 (√)
2．碳在生產者、消費者和分解者之間循環流動。 (×)
提示：碳在生物群落與無機環境之間循環流動。
3．碳在生態系統中的含量，不能通過碳循環的自我調節機制得到調整。 (×)
提示：能夠通過。
4．氮循環包括固氮、氨化、硝化和反硝化等過程。 (√)
5．工業固氮是最重要的固氮途徑。 (×)
提示：生物固氮是最重要的固氮途徑。
6．“過腹還田”的方法既減少了田間焚燒秸稈給環境帶來的污染，又增加了產值。 (√)
　生態系統的物質循環
1．碳循環分析
(1)圖示：碳循環過程
(2)碳循環形式
①存在形式
②流動形式
③進入生物群落的途徑
④返回無機環境的途徑
2．圖解氮循環的過程
說明：氮循環的進行需要固氮作用、氨化作用、硝化作用和反硝化作用等過程。
1．由于生物圈中物質是循環的，所以地球是一個自給自足的系統。這種觀點對嗎？
提示：地球在物質上是循環的，但需要有能量輸入，從能量角度分析，地球并不能算一個自給自足的系統。因此該觀點不對。
2．碳循環中，CO2進入生物群落，又從生物群落返回無機環境主要依賴生物的哪些代謝活動？
提示：生產者的光合作用或化能合成作用能將CO2固定到有機物中，生物可通過呼吸作用將有機物中的碳以CO2的形式返回大氣中。
1．下圖是研究某草原生態系統碳循環的示意圖，其中甲、乙、丙、丁為生態系統的組成成分，A、B、C、D是丙中四種關系密切的生物。下列有關敘述正確的是(　　)
A．圖中以植食性動物為食的消費者只有D
B．碳主要以含碳有機物的形式在生物群落和無機環境之間循環
C．如果去掉丁，則對碳循環沒有影響
D．乙、丙、丁中的碳主要是通過呼吸作用釋放到甲中
D　[圖中甲是無機環境、乙是生產者、丙代表各級消費者，其中A為植食性動物，以植食性動物為食的消費者有B、C、D，A錯誤；碳主要以二氧化碳的形式在生物群落和無機環境之間循環，B錯誤；分解者的作用是將植物的殘枝落葉、動物糞便、遺體等有機碳分解形成二氧化碳的過程，如果去掉分解者，腐殖質中的碳元素返回無機環境將受阻，碳循環受阻，C錯誤；乙是生產者、丙代表各級消費者、丁代表分解者，三者中的碳主要是通過呼吸作用釋放到無機環境中，D正確。]
2．秸稈還田是當今世界上普遍采用的一項培肥地力的增產措施，利用機械將收獲后的農作物秸稈粉碎翻埋是我們北方最常用的一種方式。秸稈還田在杜絕了秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時還有增肥增產作用。但若方法不當，也會導致作物減產。下列說法錯誤的是(　　)
A．秸稈還田能有效提高土壤中的有機質
B．秸稈還田能有效增加土壤中的微生物數量
C．微生物分解秸稈為作物生長提供物質和能量從而實現增產
D．機械還田過程中由于秸稈中含有部分病原體可能導致作物減產
C　[秸稈中含有大量有機物，秸稈還田能有效提高土壤中的有機質，A正確；秸稈中的有機物為微生物的繁殖提供了充足的營養，秸稈還田能有效增加土壤中的微生物數量，B正確；微生物分解秸稈產生的無機物可以為作物生長提供物質，但是不能提供能量，C錯誤；機械還田過程中由于秸稈中含有部分病原體可能導致作物減產，D正確。]
(1)生態系統的物質循環中所說的“生態系統”并不是一般的生態系統，而是指地球上最大的生態系統——生物圈，因此物質循環具有全球性。
(2)碳在生態系統各成分之間傳遞并不都是雙向的，只有生產者與非生物環境之間的傳遞是雙向的，其他各成分間的傳遞均是單向的。
　能量流動、物質循環、生物富集之間的關系
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 光能→化學能→熱能 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
1．根據能量守恒定律可知，不僅物質可循環利用，能量也可循環。你認為這種說法對嗎？為什么？
提示：不對。物質以元素的形式，可以循環利用，而能量是單向流動、逐級遞減的。
2．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。
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。
1．如圖為某生態系統中碳循環的模式圖，其中甲、乙、丙表示生態系統的生物成分，字母表示生理過程。下列相關敘述正確的是(　　)
A．b代表呼吸作用，d代表光合作用
B．碳循環進行的同時伴隨著能量流動
C．丁所示的營養級在食物鏈中占有的碳元素最多
D．碳是以二氧化碳的形式在生物群落與無機環境之間及生物群落內部往復循環
B　[由圖可知：甲是生產者，乙是消費者，丙是分解者，丁是大氣當中的二氧化碳庫，d代表呼吸作用，b代表光合作用，A錯誤；碳循環是物質循環中的一種，在物質循環過程中伴隨著能量流動，B正確；生產者是生態系統中的第一營養級，在食物鏈中占有的碳元素最多，故甲最多，C錯誤；碳元素在生物群落與無機環境之間是以二氧化碳的形式進行循環而反復利用，但在生物群落內部是以有機物的形式傳遞，D錯誤。]
2．2020年，中國科研人員在南海海底首次發現了鯨落，附近有數十只鎧甲蝦、紅蝦、鼬鳚魚等。所謂“一鯨落，萬物生”，就是鯨死亡后落入深海逐漸形成的生態系統，能夠持續數十年甚至上百年，其中包括化能自養型細菌利用厭氧菌產生的H2S合成有機物的階段。下列敘述不正確的是(　　)
A．鯨落形成之初鯨魚尸體為深海動物和微生物提供營養物質
B．可通過觀測鯨落隨時間推移發生的變化研究深海群落演替
C．鯨落這一特殊生態系統只有捕食者和消費者沒有生產者
D．鯨落中的各種細菌促進了系統中的物質循環和能量流動
C　[鯨落形成之初鯨尸為深海動物和微生物提供營養物質和能量，A正確；隨著時間推移，鯨落中會發生群落的演替，可通過觀測鯨落隨時間推移發生的變化研究深海群落演替，B正確；鯨落中有化能自養型細菌，屬于生產者，C錯誤；鯨落中的各種細菌可以分解有機物，可以促進系統中的物質循環和能量流動，D正確。]
如圖為“?；~塘”農業生態系統的能量流動和物質循環模式圖。
以“?；~塘”為真實情境信息，通過設問(1)考查科學思維；通過設問(2)考查社會責任。
(1)“→?！笨梢源砟芰苛鲃又械囊粋€環節嗎？為什么？(科學思維)
提示：可以，“太陽→?！北硎局参锕夂献饔霉潭ㄌ柲?，能量由此流入生態系統，故“太陽→桑”可代表能量流動中的一個環節。
(2)該生態農業怎樣體現資源的多級利用？(社會責任)
提示：通過蠶糞產生沼氣，為人類提供生活能源，通過蠶糞養魚為人類提供食物，實現對能量的多級利用，提高能量的利用率。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．生態系統中的無機物，在光合作用中被合成為可被生物利用的有機物。這些有機物的一部分通過生物的呼吸作用又被分解為無機物，而大部分是在生物死亡后才被分解者分解為無機物的。這些無機物可以重新回到生態系統中被生產者吸收利用，從而完成生態系統中的物質循環。2．二氧化碳是碳循環的主要形式，生物可直接利用的碳是水圈和大氣圈中以二氧化碳形式存在的碳。3．人類運用生態系統的物質循環規律，在生產實踐中實現資源多層次利用。
1．下列有關物質循環的敘述，正確的是(　　)
A．非生物環境中的物質只有通過植物的光合作用才能進入生物群落
B．生物群落中的物質只能通過分解者的分解作用才能返回非生物環境
C．能量流動和物質循環是獨立進行的兩個過程
D．非生物環境中的物質可以被生物群落反復利用
D　[非生物環境中的物質可以通過植物或光合細菌等的光合作用或者硝化細菌等的化能合成作用進入生物群落，A錯誤；生物群落中的物質通過生產者、消費者的呼吸作用和分解者的分解作用返回非生物環境，B錯誤；物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體，能量是物質在生態系統中循環往復的動力，二者相互依存，不可分割，C錯誤；在物質循環過程中，非生物環境中的物質可以被生物群落反復利用，D正確。]
2．果樹—草菇立體農業是利用果樹下弱光潮濕的環境條件，用枯草等材料栽培草菇。栽培草菇剩下的基質，又給果樹提供了營養。有關敘述正確的是(　　)
A．草菇屬于消費者，促進了物質和能量循環
B．果樹利用栽培草菇剩下的基質，屬于分解者
C．枯草的能量既可以流向草菇，也可以流向果樹
D．果樹—草菇立體農業生產模式可以提高能量利用率
D　[草菇在該生態系統中屬于分解者，A錯誤；果樹可將光能轉化為有機物中的化學能，屬于生產者，B錯誤；生態系統的能量流動是單向的，枯草的能量可流向草菇，但不能流向果樹，C錯誤；果樹—草菇立體農業生產模式可以提高能量利用率，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分，D正確。]
3．“落紅不是無情物，化作春泥更護花”體現了生態系統中物質循環的原理。根據這一原理，下列說法不正確的是(　　)
A．物質循環中的“物質”指的是組成生物體的各種元素
B．物質循環中的“循環”指的是在生物群落和無機環境之間的循環
C．物質是能量的載體，物質循環也可以促進能量循環利用
D．生態農業可以加快生態系統的物質循環
C　[物質循環中的“物質”指的是組成細胞的各種元素，A正確；物質循環中的“循環”指的是在無機環境與生物群落之間的循環，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；生態農業中利用人的調控作用，可以加快物質循環，D正確。]
4．如圖是我國北方處于平衡狀態的某森林生態系統的碳循環示意圖，其中箭頭表示碳的傳遞方向，字母表示碳傳遞途徑。則下列敘述錯誤的是(　　)
A．碳從植物體流入動物體的主要形式是有機物
B．a途徑是通過光合作用實現的，b、d、g途徑是通過呼吸作用實現的
C．碳在生物群落與非生物環境之間的循環主要以二氧化碳的形式進行
D．如果圖中的字母表示碳元素傳遞的數量，植物正常生長，則夏季a、b、c、e之間的關系可表示為a＝b＋c＋e
D　[碳從植物體內以含碳有機物的形式被動物攝食，并使得能量流入動物體內，A正確；由圖形分析可知，a表示植物的光合作用，b表示植物的呼吸作用，d表示動物的呼吸作用，g表示分解者的分解作用(呼吸作用)，B正確；碳在生物群落與非生物環境之間的循環主要是以二氧化碳的形式進行的，在生物群落內部以含碳有機物的形式進行，C正確；e、f代表動植物的遺體和動物的排遺物流向分解者，夏季植物正常生長，則植物體內存在有機物積累，進入植物體的碳元素數量應多于從植物體傳遞出的碳元素數量，則a>b＋c＋e，D錯誤。]
5．放牧對草原生態系統的碳循環和氮循環具有重要的影響，下圖是草原生態系統的碳、氮循環的模式圖(局部)。據此回答問題：
(1)組成生物體的碳、氮元素，不斷地從非生物環境到生物群落，又從生物群落到非生物環境，這個過程叫作生態系統的________，其中氮元素進入生物體內可用于合成的生物大分子的類別有______________。
(2)圖中缺少的生態系統組成成分是________，①、③代表的生理過程分別為__________________。
(3)下表為不同密度的放牧行為分別對植物碳庫、氮庫和土壤碳庫、氮庫的影響。若植物和土壤分別代表環境中的地上和地下部分，則對地上部分碳庫、氮庫影響最小的放牧密度是________，對地下部分碳庫、氮庫影響最小的放牧密度是________。
放牧密度 植物碳庫(%) 植物氮庫(%) 土壤碳庫(%) 土壤氮庫(%)
輕度放牧 －7.52 －6.41 0.78 3.24
中度放牧 －3.17 －4.86 －3.45 －8.41
重度放牧 －24.1 －7.87 －9.92 －13.04
注：表格中正數代表增加，負數代表減少，表格中的數字代表改變的百分比。
(4)據表得知，長期重度放牧帶來的結果是________________，超過了生態系統的自我調節能力，生態系統的________急劇下降，導致生態平衡遭到嚴重破壞，草原退化甚至沙漠化。
(5)若氣候條件不發生改變，在退化的草原上植株造林可行嗎？請回答并分析原因__________________________________________________________
_____________________________________________________________。
(6)2003年國家啟動退牧還草工程，因地制宜，不斷提升草原的生態承載力。到2017年，我國天然草原面積已躍居世界第一位。在退牧還草的過程中，生態系統發生的變化有哪些________。
a．所有種群的K值增加
b．群落的物種豐富度增加
c．群落的結構更復雜
d．食物網更復雜
e．相鄰營養級間的能量傳遞效率增加
f．群落對光能的利用率增加
[解析]　(1)組成生物體的碳、氮元素，不斷地從非生物環境到生物群落，又從生物群落到非生物環境，這個過程叫作生態系統的物質循環，其中氮元素進入生物體內可用于合成的生物大分子的類別有蛋白質、核酸。
(2)植物屬于生產者，土壤微生物屬于分解者，大氣CO2屬于非生物的物質，所以圖中缺少的生態系統組成成分是消費者，①、③代表的生理過程分別為植物的光合作用和呼吸作用。
(3)表格中正數代表增加，負數代表減少，表格中的數字代表改變的百分比，根據表格數據可知，若植物和土壤分別代表環境中的地上和地下部分，則對地上部分碳庫、氮庫影響最小的放牧密度是中度放牧，對地下部分碳庫、氮庫影響最小的放牧密度是輕度放牧。
(4)根據表格數據可知，長期重度放牧會使生態系統中的碳庫和氮庫含量均減小，超過了生態系統的自我調節能力，生態系統的穩定性急劇下降，導致生態平衡遭到嚴重破壞，草原退化甚至沙漠化。
(5)草原地區降水量低，不宜植樹造林，即在退化的草原上植樹造林不可行。
(6)退牧還草可提升草原的生態承載力，使某些種群數量有所增加，但由于各種生物之間可能存在的捕食或競爭關系，所以不會使所有種群的K值增加；由于植被的數量增加，輸入到生態系統中的能量也增加，故會使草原上生物的種類增加，構成的食物網也越復雜，進而使群落的結構更復雜，對光能的利用率增加，但不能提高相鄰營養級間的能量傳遞效率。綜上分析，在退牧還草的過程中，生態系統發生的變化有bcdf。
[答案]　(1)物質循環　蛋白質、核酸　(2)消費者　光合作用、呼吸作用　(3)中度放牧　輕度放牧　(4)生態系統中的碳庫和氮庫含量均減小　穩定性　(5)不可行，因為草原地區降水量低，不宜植樹造林　(6)bcdf第五節　生態系統中存在信息傳遞
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．舉例說出生態系統的信息傳遞。(生命觀念)2．闡明生態系統的信息傳遞在農業生產上的應用。(社會責任)
一、生態系統中的信息及信息傳遞
1．生態系統中的信息
(1)概念：在生態系統中，信息是能引起生物生理、生化和行為變化的信號。
(2)特點：生態系統中的信息是多種多樣的，不同的信息傳播的途徑是不一樣的，不同的信息其作用也不同。
2．生態系統的信息傳遞
各種信息在生態系統的組成成分之間和組成成分內部的交換與流動稱為生態系統的信息傳遞。信息傳遞是生態系統的基本功能之一。
二、生態系統中存在多種信息
1．物理信息
(1)概念：生態系統中以物理過程為傳遞形式的信息，稱為物理信息。
(2)類型：光、聲、溫度、濕度、磁力等都是物理信息。
(3)實例：含羞草在強烈聲音的刺激下，會表現出小葉合攏，葉柄下垂的運動。
(4)來源：物理信息可以來源于無機環境，也可以來源于生物。
2．化學信息
(1)概念：生態系統的各個層次都有生物代謝產生的化學物質參與傳遞信息，協調各種功能，這些化學物質傳遞的信息稱為化學信息。
(2)各個層次的化學信息
①在個體內：通過激素或神經系統協調各器官的活動。
②在種群內：通過種內信息素協調個體之間的活動，以調節動物的發育、繁殖和行為，例如，在蝌蚪密度大的池塘里，能從腸道排出一種有毒物質。這種有毒物質的增多，會抑制蝌蚪的生長和發育，導致幼小蝌蚪死亡率升高，從而使種群數量保持穩定。
③在群落內部：通過種間信息素調節種群之間的活動。例如，銀膠菊是一種產橡膠草本植物，其根系分泌的反肉桂酸能抑制自身以及其他植物的生長。
3．行為信息
(1)概念：許多植物的異常表現和動物的異常行為傳遞了某種信息，這種異常表現和異常行為傳遞的信息通稱為行為信息。
(2)實例：成年的雄招潮蟹求偶時，雄蟹站在洞穴的入口處揮舞著大螯來吸引雌招潮蟹。一旦吸引到雌蟹到洞穴中，雄蟹隨之跟進并以泥或沙將洞穴密封，為交配做準備。
三、生態系統中的信息傳遞非常重要
1．信息傳遞與生物個體的生存有密切關系。例如，野兔在發現天敵時，會用后肢猛烈敲擊地面，發出“咚咚”聲傳遞給周圍的野兔，讓它們迅速逃跑或隱藏起來。
2．種群的繁殖離不開信息的傳遞。植物開花需要光信息刺激，當日照時間達到一定長度時，植物才能夠開花。
3．信息傳遞能影響群落的演替。北美加利福尼亞的草原，由于芳香性鼠尾草灌木和蒿的葉子能分泌樟腦和桉樹腦等能抑制草本植物生長的物質，隨著時間的推移，芳香性鼠尾草灌木和蒿逐漸取代了一年生草本植物。
四、信息傳遞可以應用于農業生產
1．利用信息傳遞可提高農產品的產量。例如，養雞時，在增加營養的基礎上，延長光照時間可提高產蛋率。
2．利用信息傳遞可降低農田、草原和森林的病蟲害和鼠害。例如，小菜蛾性誘捕器的誘芯能向田間緩慢釋放人工合成的性外激素，引誘雄蛾至誘捕器。然后采用其他方法將其殺死，以達到防治目的。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．生態系統中的信息可分為物理信息、化學信息和行為信息等。
(√)
2．雌果蠅釋放的吸引雄果蠅的化學物質屬于行為信息。 (×)
提示：屬于化學信息。
3．生態系統的信息傳遞只存在于生物與生物之間。 (×)
提示：存在于生物與生物之間及生物與無機環境之間。
4．化學信息只涉及從個體到種群的一系列活動。 (×)
提示：化學信息涉及個體、種群及群落內部。
5．生態系統的信息傳遞對所有捕食者都必然是有利的。 (×)
提示：對部分捕食者都是有利的。
　生態系統中信息的種類
1．生態系統的信息傳遞模型的解讀
(1)圖中“信息”可來自生物或無機環境。
(2)從圖中可以看出，生態系統的信息傳遞發生于生物與生物之間以及生物與無機環境之間都能發生信息傳遞。
(3)從信息傳遞的方向來看，生態系統的信息傳遞具有雙向傳遞的特點。
2．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．有人認為，同一信息源對不同信息受體，類型是一樣的，請你舉例說明這種觀點是否合理。
提示：不合理。同一信息源發出的信息，對不同的信息接收者可能作用不一樣，比如雄孔雀開屏，對于雌孔雀而言屬于行為信息，而對于動物園中的人而言，屬于物理信息。
2．“燕燕于飛，差池其羽”“燕燕于飛，上下其音”(《詩經·國風》)，燕子表達的是哪一類信息？
提示：行為信息和物理信息。
1．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，錯誤的是(　　)
A．小鳥啄擊撲打的動作本身是一種行為信息
B．小鳥的眼睛能夠接收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
D　[小鳥啄擊撲打的動作本身是一種行為信息，A正確；小鳥的眼睛能夠感受鏡子發出的光，這屬于物理信息，B正確；小鳥把鏡子傳遞的信息當作來自入侵者的信息，因此會對其進行憤怒地啄擊撲打，C正確；由B選項可知，激怒小鳥的信息是直接來自非生物的物理信息，D錯誤。]
2．若圖示表明的是物種A與物種B的關系，則物種A與物種B之間的信息傳遞的方向是(　　)
A．信息只能由A傳遞給B
B．信息只能由B傳遞給A
C．A與B之間可以相互傳遞信息
D．A與B之間不能相互傳遞信息
C　[從圖中曲線可看出，物種A與物種B之間是捕食關系，A與B之間可以相互傳遞信息，如狐與兔，狐根據兔留下的氣味去捕食，兔同樣也能依據狐的氣味或行為特征躲避捕食。故選C。]
　判斷生態系統信息類型的方法
　
　生態系統信息傳遞的作用與應用
1．信息傳遞在生態系統中的作用
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 信息能調節生物種間關系，以維持生態系統的穩定 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
2．三種防治有害動物方法的比較
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，天敵包括寄生蟲
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；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 滯后效應；受環境影響較大；防治成本高
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．螞蟻種群中，蟻后是吃富含蛋白質食物的雌性螞蟻幼蟲發育而成的，負責產卵。工蟻是雌性螞蟻幼蟲因攝食蛋白質食物較少發育而成的，負責照顧蟻后和幼崽、覓食等，但其很可能永遠不會有自己的后代。下列相關敘述正確的是(　　)
A．螞蟻是社會性生活的昆蟲，其種群是由蟻后、工蟻和雄蟻組成的
B．年齡結構為增長型的螞蟻種群，其未來種群數量一定會增多
C．用性引誘劑誘殺螞蟻雄性個體，主要以增大死亡率來降低其種群密度
D．螞蟻個體之間用分泌物的氣味進行交流，體現了種群內信息傳遞的功能
D　[生活在一定區域的全部螞蟻個體構成種群，包括蟻后、工蟻、雄蟻和幼蟲等，A錯誤；年齡結構為增長型的螞蟻種群，其未來種群數量不一定會增多，還要考慮環境、天敵等因素，B錯誤；用性引誘劑誘殺螞蟻雄性個體，主要使種群中性別比例失調來降低出生率，進而導致種群密度下降，C錯誤；螞蟻個體之間用分泌物的氣味進行交流，屬于化學信息，體現了種群內信息傳遞的功能，D正確。]
2．為治理蝗災，古代勞動人民想出了很多辦法，如篝火誘殺法和挖卵滅種等。當代生態學家則提出改治結合的方法，即通過墾荒、修壩改變蝗蟲的產卵環境，同時結合化學生物防治等措施，可獲得良好的治蝗效果。下列有關敘述正確的是(　　)
A．篝火誘殺法利用的是行為信息
B．挖卵滅種的主要目的是改變蝗蟲種群的性別比例
C．改治結合治蝗措施的主要目的是降低蝗蟲種群的K值
D．生物防治會對蝗蟲種群的抗藥性進行選擇
C　[篝火誘殺成蝗主要利用了光這種物理信息，A錯誤；挖卵滅種并不能針對雄性或雌性，沒有改變種群的性別比例，而是采用人工方法降低蝗蟲成活率，B錯誤；墾荒、修壩改變蝗蟲的產卵環境可以影響蝗蟲生存的環境，降低種群的K值，C正確；生物防治是利用生物的種間關系來治理害蟲，不會用到殺蟲劑等藥物，因此不會對蝗蟲的抗藥性進行選擇，D錯誤。]
研究人員在研究某生態系統中植物與草食性昆蟲之間的關系時發現，當煙草葉片受到甲種蛾幼蟲的采食刺激后，會釋放出揮發性的化學物質。這種化學物質白天會吸引甲種蛾幼蟲的天敵，夜間會驅趕乙種蛾，使其不能在煙草葉片上產卵(乙種蛾幼蟲也采食煙草葉片)。
以對生態系統中植物與草食性昆蟲之間的關系的研究為真實情境信息，通過設問(1)考查生命觀念；通過設問(2)考查科學探究。
(1)煙草葉片釋放的揮發性化學物質屬于什么信息類型？這一信息將哪些生物聯系起來？(生命觀念)
提示：化學信息。這種化學信息能將甲種蛾、煙草、乙種蛾、甲種蛾的天敵共四種生物聯系起來。
(2)上述現象說明，生態系統內的信息有怎樣的功能？(科學探究)
提示：煙草釋放的化學物質能使其免于各種昆蟲的侵害，說明信息傳遞能調節生物種間關系，維持生態系統的穩態。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．各種信息在生態系統的組成成分之間和組成成分內部的交換與流動稱為生態系統的信息傳遞。2．生態系統中以物理過程為傳遞形式的信息，稱為物理信息。生態系統的各個層次都有生物代謝產生的化學物質參與傳遞信息，協調各種功能，這些化學物質傳遞的信息稱為化學信息。許多植物的異常表現和動物的異常行為傳遞了某種信息，這種異常表現和異常行為傳遞的信息通稱為行為信息。3．信息傳遞與生物個體的生存有密切關系；種群的繁殖離不開信息的傳遞；信息傳遞能影響群落的演替。4．利用信息傳遞可提高農產品的產量；利用信息傳遞可降低農田、草原和森林的病蟲害和鼠害。
1．下列關于生態系統中信息傳遞的敘述，正確的是(　　)
A．鳥類鳴叫和螢火蟲發光都屬于生態系統中的行為信息
B．向田間噴灑殺蟲劑殺滅害蟲屬于生態系統中化學信息的應用
C．在增加營養的基礎上延長光照時間，可提高雞的產蛋率，是對物理信息的應用
D．雄鳥求偶時進行復雜的“求偶”炫耀，可說明信息傳遞能調節生物的種間關系
C　[鳥類的鳴叫和螢火蟲發光都屬于物理信息的傳遞，A錯誤；向田間噴灑殺蟲劑殺滅害蟲屬于化學防治，不屬于信息傳遞在農業生產中應用，B錯誤；信息傳遞在農業生產中可用于高畜產品的產量，如適當延長光照時間，提高家禽產蛋量，是對物理信息的應用，C正確；雄鳥求偶炫耀是一個物種內部的事情，不屬于種間關系，D錯誤。]
2．蘭花螳螂酷似蘭花，它能夠依賴其足以亂真的蘭花外形，以及反射的紫外光誘捕蜜蜂、蝴蝶等昆蟲。下列敘述中錯誤的是(　　)
A．蘭花螳螂反射的紫外光對蜜蜂、蝴蝶來說屬于物理信息
B．蜜蜂在看到蘭花螳螂后會通過“舞蹈”告知其同伴，這屬于行為信息
C．題中信息表明生物個體的生命活動和生物種群的繁衍離不開信息傳遞
D．在蘭花螳螂的棲息地大量種植蘭花，可能會影響蘭花螳螂的種群密度
C　[生態系統中的光、聲、溫度等都屬于物理信息，則蘭花螳螂反射的紫外光對蜜蜂、蝴蝶來說屬于物理信息，A正確；動物的特殊行為，對于同種或異種生物能夠傳遞某種信息屬于行為信息，則蜜蜂在看到蘭花螳螂后會通過“舞蹈”告知其同伴，這屬于行為信息，B正確；題中信息表明生物個體的生命活動和生物種間關系的調節離不開信息傳遞，C錯誤；在蘭花螳螂的棲息地大量種植蘭花有利于蘭花螳螂的生存，躲避天敵，故蘭花螳螂的種群密度會增大，D正確。]
3．下列有關生態系統信息傳遞的敘述，正確的是(　　)
A．生態系統的物理信息都來源于生物群落
B．蝙蝠的“回聲定位”和狗外出時的“頻頻撒尿”分別體現了行為信息、化學信息
C．牧草生長旺盛時，為食草動物提供了采食信息，這對食草動物有利，對牧草不利
D．信息傳遞應用在農業生產中可以提高農產品的產量，也可對有害動物進行控制
D　[生態系統的物理信息來源于生物群落和無機環境，A錯誤；蝙蝠“回聲定位”中的“聲”屬于生態系統中的物理信息，狗“頻頻撒尿”中的“尿”屬于生態系統中的化學信息，B錯誤；牧草生長旺盛時，為食草動物提供了采食信息，這對食草動物有利，對牧草也有利，這樣可以調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定，C錯誤；在農業生產中，利用信息傳遞既可提高農產品的產量，也可對有害動物進行控制，如利用模擬的動物信息吸引大量的傳粉動物，以提高傳粉效率，以及利用信息素誘捕有害動物，D正確。]
4．關于生態系統的信息傳遞，下列說法不正確的是(　　)
A．信息傳遞可以調節種間關系
B．利用性外激素擾亂某些動物雌雄交配，屬于機械防治
C．蜜蜂跳舞屬于行為信息
D．生命活動的正常進行和生物種群的繁衍離不開信息的傳遞
B　[信息傳遞可以調節種間關系，維持生態系統穩定性，A正確；利用性外激素擾亂某些動物雌雄交配，屬于生物防治，B錯誤；蜜蜂跳舞通過特殊的行為傳遞信息，屬于行為信息，C正確；生命活動的正常進行和生物種群的繁衍離不開信息的傳遞，D正確。]
5．招潮蟹是生活在海邊的一種甲殼動物，每到繁殖季節，雄蟹就會揮動紅色的大螯吸引雌蟹，不同的招潮蟹揮的方式不同，如下圖甲、乙兩種招潮蟹。請據圖回答下列問題：
甲　　　　　　　　乙
箭頭表示螯運動的方向
(1)上述招潮蟹的揮螯行為屬于生態系統信息傳遞中的______________________信息。
(2)這種求偶行為的產生與體內分泌的________有直接關系。
(3)上述實例表明，生物種群的________離不開信息的傳遞。
(4)在草原上，當草原返青時，“綠色”為食草動物提供了可以采食的信息；森林中，狼能夠依據兔留下的氣味去獵捕兔，兔同樣也能夠依據狼的氣味或行為特征躲避獵捕。上述描述中涉及的信息有___________________________，同時可以知道，信息傳遞能夠調節生物的________關系，以維持生態系統的______
________________________________________________________________。
[解析]　(1)題述招潮蟹的揮螯行為通過動作行為傳遞的信息，故屬于生態系統信息傳遞中的行為信息。
(2)這種求偶行為屬于繁殖行為，其產生與體內分泌的性激素有直接關系。
(3)題述實例表明，生物種群的繁衍離不開信息的傳遞。
(4)在草原上，當草原返青時，“綠色”為食草動物提供了可以采食的信息，這種顏色傳遞的信息屬于物理信息；森林中，狼能夠依據兔留下的氣味去獵捕兔，兔同樣也能夠依據狼的氣味或行為特征躲避獵捕，通過氣味傳遞的信息屬于化學信息；通過行為傳遞的信息屬于行為信息；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。
[答案]　(1)行為　(2)性激素　(3)繁衍　(4)物理信息、化學信息、行為信息　種間　穩定第六節　生態系統通過自我調節維持穩態
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．闡明生態系統維持穩態的原理，形成穩態和平衡的生命觀念。(生命觀念)2．根據設計意圖制作生態瓶、預期生態瓶可以正常運轉的時間及可能的制約因素。(科學探究)
一、生態系統主要通過反饋調節維持穩態
1．穩態的概念：是生態系統內部各成分彼此相互協調，保持相對穩定的狀態，是生態系統的一個很重要的特點。
2．生態系統穩態的調節基礎——反饋調節
(1)反饋調節的概念：當生態系統中的某一成分發生變化時，它必然會引起其他成分出現一系列的相應變化，這些變化最終又反過來影響最初發生變化的那種成分，這個過程稱為反饋調節。
(2)反饋調節的類型——分為負反饋調節和正反饋調節。
①負反饋調節
i．概念：負反饋調節是生態系統中普遍存在的一種調節方式，它的作用是能夠使生態系統達到和保持平衡或穩態，反饋的結果是抑制和減弱最初發生的變化。
ii．實例：某草原生態系統中植物、鹿和狼的數量變化過程就是負反饋調節。
②正反饋調節
i．概念：正反饋調節在自然生態系統中是比較少見的，它的作用剛好與負反饋調節相反，即生態系統中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，不是抑制而是加速最初發生的變化，所以正反饋調節的作用常常使生態系統遠離平衡狀態或穩態。
ii．實例：一個湖泊受到了污染，魚類的數量就會因死亡而減少，死魚腐爛后又會進一步加重污染，并引起更多魚類死亡。
二、生態系統具有抵抗干擾保持穩態的能力
1．生態系統的自我調節能力的概念
生態系統具有抵抗外界干擾，使自身的結構和功能保持原狀的能力。這種能力被稱為生態系統的自我調節能力。
2．自我調節能力的基礎——負反饋調節。
3．影響生態系統自我調節能力強弱的因素
(1)多種因素共同作用的結果。
(2)生態系統中生物的種類和數量越多，食物網越復雜，自我調節能力就越強，抵抗外界干擾保持穩態的能力就越強，反之則越弱。
4．提高生態系統穩定性的措施
增加生態系統物種的多樣性，可以增強內部結構與功能的協調性，提高生態系統的穩定性。
三、生態系統在遭到外界干擾因素破壞時具有恢復穩態的能力
1．生態系統在遭到破壞時具有恢復穩態的能力
(1)概念：當生態系統達到動態平衡的最穩定狀態時，它能夠自我調節和維持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外來的干擾，保持自身的穩定性。
(2)實例：河流被污染后，導致一些水生生物死亡，使河流生態系統的結構和功能遭到一定程度的破壞。如果停止污染物的排放，河流生態系統通過自身的凈化作用，還會恢復到接近原來的狀態。又如，局部森林火災后若干年，森林仍能逐步恢復原狀。
2．生態系統自我調節功能的特點
生態系統的這種自我調節功能是有一定限度的，當外來干擾因素超過一定限度的時候，生態系統自我調節功能本身就會受到損害，從而引起生態系統穩態的失調，甚至導致生態危機。
3．生態危機
(1)概念：指由于人類盲目活動而導致局部地區甚至整個生物圈結構和功能失衡，從而威脅到人類的生存。
(2)實例：我國西北的黃土高原由于植被的破壞，導致嚴重的水土流失和頻繁的自然災害發生。我國一些草原由于長期過度放牧，導致草場退化與鼠害頻發，加劇了草原沙漠化。
4．保護生態系統穩態的措施
對生態系統的利用或干預需要嚴格加以控制，不能超出生態系統的自我調節能力。對于利用和干預強度較大的生態系統，應有相應物質和能量的補充輸入，以保證系統內部結構和功能的協調穩定。人類的活動除了要注重經濟效益和社會效益外，還必須特別注意生態效益，以便在改造自然的同時也能基本保持整個生物圈的穩定性。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．生態系統可以通過其內部的自我調節機制保持穩定性。 (√)
2．對于處于穩定狀態的生態系統，正反饋調節是有利的。 (×)
提示：負反饋調節是有利的。
3．生態系統中的組成成分越多，食物網越復雜，生態系統的恢復力穩定性就越強。 (×)
提示：抵抗力穩定性越強。
4．一個穩定的生態系統中動植物種類及數量不會有波動。 (×)
提示：也會處在波動中。
5．生態系統穩態的失調，在初期就能被人們覺察到。 (×)
提示：初期不容易覺察到。
　生態系統主要通過反饋調節維持穩態
1．生態系統的自我調節能力
(1)主要表現
①同種生物的種群密度的調控，這是在有限空間內比較普遍存在的種群變化規律。
②異種生物種群之間的數量調控，多出現于植物與動物或動物與動物之間，常有食物鏈關系。
③生物與環境之間的相互調控。生態系統總是隨著時間的變化而變化，并與周圍的環境有著很密切的關系。
(2)特點：生態系統的自我調節能力是有一定限度的。因為生態系統的自我調節能力是以內部生物群落為核心，有著一定的承載力，超出其承載力就會造成生態系統自我調節能力喪失。
2．“三看法”判斷生態系統調節中正反饋調節和負反饋調節
正反饋調節 負反饋調節
“看”調節方式 加速最初發生變化的那種成分所發生的變化 抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化
“看”調節結果 常使生態系統遠離穩態 有利于生態系統保持相對穩定
“看”實例分析
1．反饋調節都能使生態系統保持相對平衡嗎？
提示：不能，只有負反饋調節是生態系統自我調節的基礎，能使生態系統保持相對平衡。
2．正反饋調節一定向壞的方面發展嗎？
提示：不一定，它還會使好的方面更好。
1．下列不屬于生態系統為維持生態平衡而進行的負反饋調節的是(　　)
A．生物種群密度的調控
B．異種生物種群之間的數量調控
C．生物群落與非生物環境之間的相互調控
D．受到污染的湖泊，死亡腐爛的魚對湖泊生態系統的影響
D　[生物種群密度的調控可通過負反饋調節來完成，與題意不符，A錯誤；異種生物種群之間的數量調控可通過種群間的各種種間關系，如捕食來實現相互制約，是負反饋調節的結果，與題意不符，B錯誤；生物群落與非生物環境之間的相互調控也需要通過負反饋調節過程來實現，與題意不符，C錯誤；受到污染的湖泊中水生生物大量死亡，死亡腐爛的魚進一步引起水質變差，最終會破壞湖泊生態系統的穩定性，屬于正反饋調節，符合題意，D正確。]
2．根據某農田中引入鴨子后，鴨子與蝗蟲種群數量的變化關系，某生物興趣小組構建如圖所示模型。下列有關敘述正確的是(　　)
A．a～b段，蝗蟲種群的年齡結構為增長型，鴨子種群的年齡結構為衰退型
B．由圖可知，引入鴨子后，該農田中蝗蟲種群的K值為N3
C．鴨子種群數量在a→b→c的變化過程中，其增長率小于0
D．該模型能反映生態系統中普遍存在的負反饋調節機制
D　[a～b段，蝗蟲種群的數量是增加的，故年齡結構為增長型，鴨子種群的數量也是增加的，故年齡結構也為增長型，A錯誤；由圖可知，引入鴨子后，蝗蟲的數量圍繞N2上下波動，所以該農田中蝗蟲種群的K值為N2，B錯誤；鴨子種群數量在a→b→c的變化過程中，總數量一直增加，故其增長率大于0，C錯誤；該模型能反映生態系統中普遍存在的負反饋調節機制，D正確。]
　生態系統的抵抗力穩態與恢復力穩態
1．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。
2．抵抗力穩定性與恢復力穩定性的比較
類型 抵抗力穩定性 恢復力穩定性
區別 實質 保持自身結構與功能相對穩定 恢復自身結構與功能相對穩定
核心 抵抗干擾，保持原狀 遭到破壞，恢復原狀
影響因素
聯系 一般情況下二者呈負相關，a為抵抗力穩定性，b為恢復力穩定性
1．河流受到輕微的污染依然清澈，體現了哪種穩態能力？“野火燒不盡，春風吹又生”又體現了哪種穩態能力？
提示：前者抵抗力穩態，后者恢復力穩態。
2．恢復力穩定性弱的生態系統抵抗力穩定性一定強嗎？
提示：不一定，有些生態系統(如苔原)抵抗力穩定性與恢復力穩定性都較低。
1．下列關于生態系統穩定性的敘述，錯誤的是(　　)
A．捕食者與被捕食者之間的反饋調節可維持二者數量的相對穩定
B．因為抵抗力穩定性較低，森林生態系統遭到嚴重破壞時不易恢復
C．荒漠生態系統的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都較低
D．河流輕度污染后的自身凈化過程體現了生態系統具有抵抗力穩定性
B　[捕食者與被捕食者之間可通過負反饋調節來維持二者數量的相對穩定，A正確；因為恢復力穩定性較低，森林生態系統遭到嚴重破壞時不易恢復，B錯誤；荒漠生態系統由于結構比較簡單，其抵抗力穩定性和恢復力穩定性都較低，C正確；一段河流遭輕度污染，通過自身的物理沉降、化學分解和微生物分解等作用而使物種的數量和群落的結構一直保持在污染前的狀態，體現了生態系統具有抵抗力穩定性，D正確。]
2．生態系統之所以具有抵抗力穩定性，是因為生態系統內部具有一定的自我調節能力。下列措施不能增加生態系統的抵抗力穩定性的是(　　)
A．適度增加生態系統內各營養級生物的種類
B．對人類利用強度較大的生態系統應給予相應的物質和能量輸入
C．縮短食物鏈以減少能量散失
D．控制對生態系統的干擾程度，合理適度的利用生物資源
C　[增加生態系統內各營養級生物的種類導致營養結構變復雜，自我調節能力就越強，生態系統抵抗力穩定性提高，A不符合題意；對人類利用強度較大的生態系統，實施相應的物質、能量投入，保證生態系統內部結構與功能的協調，可以提高生態系統的穩定性，B不符合題意；縮短食物鏈會使生態系統的營養結構變簡單，會降低系統的穩定性，C符合題意；控制對生態系統干擾的程度，對生態系統的利用應該適度，不應超過生態系統的自我調節能力，可以提高生態系統的穩定性，D不符合題意。]
　生態系統穩定性的分析方法
(1)分析生態系統的穩定性時，解題的主要思路是組成成分的多少→營養結構的復雜程度→自我調節能力的強弱→生態系統穩定性的高低。抵抗力穩定性高低的判斷如下：
(2)分析生態系統穩定性時，不能僅僅從營養結構的角度分析，還要看它們所處的環境，環境條件良好時，生態系統的穩定性就相對較高。
某草原生態系統中，有草食動物A、B和肉食動物C，C以A為食。不同物種的種群數量與時間的關系如圖所示。
以不同物種的種群數量關系所示為情境信息載體，通過設問(1)考查科學思維；通過設問(2)考查生命觀念。
(1)該生態系統中，A的種群數量增加引起C的種群數量增加，C的種群數量增加又會抑制A的種群數量增加，這屬于生態系統的什么調節？判斷的依據是什么？(科學思維)
提示：負反饋調節。某一種群(被捕食者)的數量變化引起另一種群的數量變化(捕食者)，又反過來作用于這一種群(被捕食者)的數量變化，這一過程體現的是負反饋調節，所以A的種群數量增加引起C的種群數量增加，C的種群數量增加又會抑制A的種群數量增加，這屬于生態系統的負反饋調節。
(2)捕食關系的存在與生態系統的穩定性之間存在怎樣的關系？(生命觀念)
提示：從圖示看出，捕食關系的存在能有效調節種群數量和生態系統的物種多樣性，能提高生態系統的自我調節能力，從而提高生態系統的穩定性。
[課堂小結]
知 識 網 絡 構 建 核 心 語 句 背 誦
1．穩態是生態系統內部各成分彼此相互協調，保持相對穩定的狀態。2．當生態系統中的某一成分發生變化時，它必然會引起其他成分出現一系列的相應變化，這些變化最終又反過來影響最初發生變化的那種成分，這個過程稱為反饋調節。3．負反饋調節是生態系統中普遍存在的一種調節方式，它的作用是能夠使生態系統達到和保持平衡或穩態，反饋的結果是抑制和減弱最初發生的變化。4．生態系統具有抵抗干擾保持穩態的能力，在遭到外界干擾因素破壞時具有恢復穩態的能力。
1．下列關于生態系統的穩定性的敘述，錯誤的是(　　)
A．溫帶針闊混交林比熱帶雨林的抵抗力穩定性低
B．生態系統中組分越多，食物網越復雜，抵抗力穩定性一般就越高
C．不同的生態系統，抵抗力穩定性和恢復力穩定性一般不同
D．反饋調節在生態系統中普遍存在，都能使生態系統保持穩定
D　[溫帶針闊混交林比熱帶雨林的物種豐富度低，自我調節能力弱，抵抗力穩定性低，A正確；生態系統中組分越多，食物網越復雜，自我調節能力強，抵抗力穩定性高，恢復力穩定性弱，B正確；不同的生態系統物種豐富度不同，則抵抗力穩定性和恢復力穩定性不同，C正確；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，當生態系統中某一成分發生變化后，通過負反饋調節能抑制或減弱最初發生的變化所產生的影響，使生態系統達到并維持穩態，正反饋調節可能會使生態系統崩潰，如水體富營養化，D錯誤。]
2．在水庫的上游，將廢棄農田和鹽堿地改造成大面積蘆葦濕地，通過生物降解、吸收，可以有效解決城市生活污水和農業生產對水源造成的污染問題，使水庫水質得到明顯改善，相關敘述正確的是(　　)
A．蘆葦濕地構成了一個在物質和能量上自給自足的生態系統
B．濕地中生物種類多樣，利用正反饋調節維持其結構和功能的相對穩定
C．該生態系統中某營養級生物種類增加，該生態系統的自我調節能力一定增大
D．當外界干抗因素的強度超過一定限度時，該生態系統的自我調節能力會喪失
D　[蘆葦濕地生態系統在物質上能自給自足，但是在能量上其需要不斷吸收太陽能，即在能量上不是自給自足，A錯誤；生態系統的結構和功能的穩定性往往依靠負反饋調節來維持，B錯誤；某營養級生物種類增加時，不一定能增大生態系統的自我調節能力，如過度放牧會破壞生態平衡，C錯誤；生態系統的自我調節能力不是無限的，當外界干擾因素的強度超過一定限度時，生態系統的自我調節能力會迅速喪失，D正確。]
3．太湖在幾年前因富營養化而出現水體中的浮游植物大量增加的現象，沉水植物大量消失，嚴重影響了太湖的水質。隨著人類對太湖周邊環境的治理，太湖的水質明顯好轉，湖中生物的種類以及數量增加。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．富營養化造成水中某些自養生物的數量大量增加
B．沉水植物大量消失的主要原因是浮游生物的大量繁殖影響透光率
C．人類的治理使太湖水質出現好轉，說明人類活動能影響生態系統的穩定性
D．太湖水質受到影響說明該湖泊生態系統的自我調節能力消失，穩定性下降
D　[富營養化是指水體中氮、磷等元素含量增高，導致一些自養類型的浮游植物大量增加，A正確；浮游生物的大量繁殖影響透光率，使沉水植物的光合作用強度減弱，從而大量消失，B正確；人類的治理使太湖水質出現好轉，湖中生物的種類以及數量增加，說明人類活動能影響生態系統的穩定性，C正確；太湖水質受到影響說明該湖泊生態系統的自我調節能力有一定的限度，而非自我調節能力消失，D錯誤。]
4．下列關于生態系統穩定性的敘述，錯誤的是(　　)
A．次生演替的初級階段，群落結構一定越來越復雜，生態系統的穩定性一定越來越高
B．在北極苔原生態系統中，若地衣被大面積破壞，則整個生態系統將會崩潰
C．草原上老鷹和蛇種群數量的相對穩定，是由于生態系統中普遍存在著負反饋調節
D．生態系統中的物質循環或能量流動受阻后，生態系統的穩定性一定會下降
A　[在人為因素或自然因素的干擾下，群落有可能向著結構簡單、功能退化的方向演替，因此生態系統的穩定性不一定增強，A錯誤；在北極苔原生態系統中，動植物種類少，其中生產者主要是地衣，若地衣被大面積破壞，則整個生態系統將會崩潰，B正確；草原上老鷹和蛇之間是捕食和被捕食的關系，蛇的數量增多，老鷹數量隨之增多，之后蛇的數量又會減少，二者之間存在著負反饋調節，C正確；生態系統的穩定性建立在生態系統結構和功能穩定的基礎之上，如果生態系統的能量或物質的輸入和輸出受阻，生態系統的穩定性就會遭到破壞，D正確。]
5．一個森林生態系統中有甲、乙兩種昆蟲，原來這兩種昆蟲種群密度長期在一定范圍內波動，并保持動態平衡。后來在時間T點，對森林施放了一種鄰近林區曾多次使用的化學殺蟲劑，這一生態系統就發生了變化，如圖所示：
(1)甲昆蟲是________食性昆蟲，乙昆蟲是________食性昆蟲，甲、乙兩種昆蟲之間為________關系。施放化學殺蟲劑后，甲昆蟲密度上升的原因是__________，乙昆蟲密度下降的原因是________。
(2)施藥前，該生態系統保持________的狀態，這體現了生態系統具有________穩定性。
(3)預測施藥后相當長的一段時間后，該生態系統中的兩種昆蟲密度和森林光合作用產物量會______________，這說明生態系統具有______________。
[解析]　(1)圖中甲昆蟲數量先上升，先下降，乙昆蟲數量后上升，后下降，因此二者之間為捕食關系，且乙以甲為食，所以乙昆蟲是肉食性昆蟲，甲昆蟲數量增多，導致森林生物量下降，所以甲昆蟲是植食性昆蟲，釋放化學殺蟲劑后，甲昆蟲密度上升的原因是天敵數量減少，且自身抗藥性強導致的，乙昆蟲密度下降的原因是抗藥性弱或沒有抗藥性。
(2)施藥前，該生態系統保持相對穩定的狀態，這體現了生態系統具有抵抗力穩定性，施藥后生態系統受到破壞，說明生態系統的自我調節能力具有一定的限度。
(3)預測施藥相當長的一段時間后，該生態系統中的兩種昆蟲密度和森林光合作用產物量會逐漸恢復原狀，這體現了生態系統的恢復力穩定性。
[答案]　(1)植　肉　捕食　具有抗藥性，且天敵減少　沒有抗藥性　(2)相對穩定　抵抗力　(3)逐漸恢復原狀　恢復力穩定性　能量流動、物質循環和信息傳遞的比較
[核心精要]
項目 能量流動 物質循環 信息傳遞
區別 來源 太陽能 生態系統 生物或非生物環境
途徑 食物鏈或食物網 食物鏈或食物網 多種途徑
特點 單向流動、逐級遞減 全球性；循環往復運動 往往是雙向的
范圍 生態系統中的各營養級 生物圈 生物與生物之間或生物與非生物環境之間
聯系 相互依存、不可分割，共同把生態系統各組分聯系成一個統一的整體，并調節生態系統的穩定性
[對點訓練]
1．下列有關生態系統的敘述，正確的是(　　)
A．食物鏈(網)中的所有生物共同構成一個生態系統
B．植物產生揮發性物質驅趕昆蟲體現了行為信息能調節種間關系
C．某一營養級的糞便中的能量屬于上一營養級流入分解者的能量
D．生態農業可實現能量的循環利用，提高各營養級間的能量傳遞效率
C　[生態系統包括生物群落和無機環境，食物鏈(網)中的所有生物只有生產者和消費者，由于缺少分解者和無機環境，故不能稱為生態系統，A錯誤；植物產生揮發性物質驅趕昆蟲體現了化學信息能調節種間關系，B錯誤；某一營養級的糞便中的能量是未被該營養級同化的能量，故屬于上一營養級流向分解者的能量，C正確；建立生態農業可實現能量的多級利用，不是循環利用，不能提高各營養級間的能量傳遞效率，但可提高能量利用率，D錯誤。]
2．如圖表示某生態系統中的食物網結構，相關敘述正確的是(　　)
A．該食物網中狼占有兩個營養級
B．該食物網中的所有生物構成生物群落
C．該食物網中各種生物間的信息傳遞只能單向進行
D．若老鼠全部死亡，則對貓頭鷹的影響比對狼顯著
D　[結合分析可知：該食物網中共存在5條食物鏈，其中狼占有第三、第四、第五三個營養級，A錯誤；生物群落是指一定區域所有生物的集合，而食物網中只包括生產者和消費者，未包括分解者，B錯誤；信息傳遞的方向通常是雙向的，C錯誤；貓頭鷹的食物來源只有老鼠，狼的食物來源有浣熊、鹿和老鼠，若老鼠全部死亡消失，對貓頭鷹的影響比對狼顯著，D正確。]
3．生態系統中物質循環、能量流動和信息傳遞每時每刻都在進行，下列相關敘述正確的是(　　)
A．物質循環往復意味著任何生態系統在物質上都是自給自足的
B．只有生物才會對信息有反應，因此信息傳遞只發生在生物群落內部
C．能量流動是指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程
D．生態系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞都是沿食物鏈進行的
C　[自然生態系統的元素在生物群落和無機環境間不斷循環確保了其在物質上的自給自足，但是農業生態系統中農作物不斷的輸出，需要不斷的補充礦質元素，如由于氮元素不斷通過產品輸出該生態系統，因此還要往農田中不斷施加氮肥，A錯誤；信息傳遞還可以發生在無機環境和生物群落之間，B錯誤；能量流動是指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程，C正確；能量流動和物質循環的渠道是食物鏈和食物網，信息傳遞不都是按食物鏈(網)來傳遞的，D錯誤。]
4．下列有關生態系統的功能說法正確的是(　　)
A．生態系統中存在物質循環和能量流動兩個相對獨立的過程
B．碳循環就是CO2在無機環境和生物群落之間通過光合作用和呼吸作用來實現的循環
C．物理信息只來源于無機環境，信息傳遞可以發生在生態系統各種成分之間，而且往往是雙向的
D．草原返青為食草動物提供可采食信息體現了信息能調節生物的種間關系，維持生態系統的穩定
D　[物質循環和能量流動相互依存，A錯誤；物質循環指化學元素，而不是化合物，碳在無機環境和生物群落之間以CO2的形式傳遞，在生物群落中以含碳有機物的形式存在，B錯誤；物理信息可以來自無機環境，也可以來自生物，C錯誤；草原返青，草食動物采食，可以調節生產者和初級消費者之間的捕食關系，有利于生態系統的穩定，D正確。]
　抵抗力穩定性、恢復力穩定性與總穩定性的關系
[核心精要]
1．圖中兩條虛線之間的部分表示生態系統功能正常的作用范圍。
2．y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小，偏離的大小可以作為抵抗力穩定性的定量指標，偏離大說明抵抗力穩定性弱；反之，抵抗力穩定性強。
3．x可以表示恢復到原狀態所需的時間：x越大，表示恢復原貌的難度越大，反之，恢復原貌的難度越小。
4．TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩定性的定量指標，這一面積越大，即x與y越大，則說明這個生態系統的總穩定性越低或破壞的程度越大。
[對點訓練]
1．如圖表示甲、乙兩個生態系統受到相同強度的干擾和解除干擾后穩定性的變化情況，下列關于該變化過程的說法，正確的是(　　)
A．甲、乙都具有抵抗力穩定性和恢復力穩定性
B．乙的恢復力穩定性強
C．a、b點生態系統喪失了抵抗力穩定性
D．c點時只有恢復力穩定性
A　[生態系統都具有抵抗力穩定性和恢復力穩定性，A正確；解除干擾后乙恢復到原先狀態需要的時間較長，說明其生態系統的恢復力穩定性較弱，B錯誤；生態系統都具有抵抗力穩定性，C錯誤；c點時生態系統沒有崩潰，恢復力穩定性和抵抗力穩定性都有，D錯誤。]
2．兩個不同的生態系統在同時受到同等強度的干擾(a)后，其結構和功能的曲線變化情況如圖所示，據圖不能得出的結論是(　　)
A．乙生態系統的抵抗力穩定性比甲高
B．若增大對甲生態系統的干擾強度，則C點左移
C．甲生態系統中的營養結構可能比乙生態系統簡單
D．圖中偏離正常運行范圍的程度體現了抵抗力穩定性的大小
B　[受到同等強度的干擾后，乙生態系統偏離正常運行范圍小，時間短，故乙生態系統的抵抗力穩定性高于甲，A正確；若增大對甲生態系統的干擾強度，則甲偏離正常運行范圍更大，恢復所需時間更長，C點右移，B錯誤；乙生態系統的抵抗力穩定性高于甲生態系統，一般來說，營養結構越復雜，該生態系統的抵抗力穩定性越高，則甲生態系統中的營養結構可能比乙生態系統簡單，C正確；圖中偏離正常運行范圍的程度體現了抵抗力穩定性的大小，D正確。]
3．如圖表示氣候變化對甲、乙生態系統中種群類型數量的影響。
據圖分析，下列敘述正確的是(　　)
①甲生態系統的抵抗力穩定性一定較乙生態系統強
②甲生態系統中生物群落的營養關系一定較乙復雜
③乙生態系統在S點后一定有新的物種產生
④乙生態系統在S點后一定經歷次生演替過程
A．①④　 B．①③　　　
C．②③　 D．②④
A　[①甲種群類型數量能保持相對穩定，而乙種群類型數量變化較大，由此可見，甲生態系統的抵抗力穩定性一定較乙生態系統強，①正確；②群落是同一時間內在一定區域中各種生物種群的集合，據圖分析，兩個區間甲生態系統中生物種類少于乙，這樣甲生態系統中生物群落的營養關系不一定較乙復雜，②錯誤；③新的物種產生必須經過生殖隔離，乙生態系統在S點后不一定有新的物種產生，③錯誤；④乙生態系統在S點時種群類型數量降到最低，而S點后種群類型數量又逐漸增加，可見S點后一定經歷過一個次生演替的過程，④正確；所以①④正確。]
4．下圖表示甲、乙兩個相鄰的不同類型的生態系統，在遭受同等程度的外來干擾其穩定性發生明顯波動后，再恢復到原有的結構狀態所需時間的圖像。關于這兩個生態系統穩定性的敘述，正確的是(　　)
A．甲的抵抗力穩定性較乙高
B．乙的恢復力穩定性較甲高
C．甲的抵抗力穩定性較低，而恢復力穩定性較高
D．甲可能為森林生態系統，乙可能為草原生態系統
C　[根據圖示可知，隨著時間(橫軸)的推移，甲、乙兩條曲線的變化情況為甲偏離穩態的幅度大，這表明甲的抵抗力穩定性低，乙恢復穩態所需時間長，表明其恢復力穩定性低，A、B錯誤；森林生態系統的抵抗力穩定性應高于草原生態系統的，乙的抵抗力穩定性高于甲的，則說明甲可能為草原生態系統，乙可能為森林生態系統，C正確、D錯誤。]　食物鏈(網)的構建方法
[核心精要]
1．依據捕食關系曲線構建食物鏈(網)(如圖1所示)：根據先上升先下降者為被捕食者，后上升后下降者為捕食者，可以確定圖1中食物鏈為C→B→A。
圖1
2．依據所同化能量的多少構建食物鏈(網)：生態系統中能量流動逐級遞減，且相鄰營養級之間的能量傳遞效率為10%～20%。能量值大者為被捕食者，少者為捕食者。若兩種生物的能量值相差不大，不足以構成10%～20%的比例關系，則兩者很可能屬于同一營養級。由此可以確定圖2中食物鏈為丙→甲→乙→?。粓D3中食物網為甲→(乙，丙)→?。槐碇械氖澄镦湠锽→D→A→C。
圖2　　　　　　　圖3
營養級 A B C D
能量(有機物) 15.9 870.7 1.9 141.0
3．依據生物體內富集物的濃度構建食物鏈(網)：生態系統中存在生物富集現象，即營養級越高，體內相關富集物(如農藥、重金屬)的濃度越高，兩者在數值上呈正相關。體內富集物濃度相差不大的兩種生物很可能屬于同一營養級。
由此可以確定下表中的食物網為A→(C，E)→B→D。
生物種類 A B C D E
有機汞濃度(ppm) 0.057 7 0.51 68 0.39
4．依據提供的食物信息，構建食物鏈(網)。信息：古樹上有紅蜘蛛、蚜蟲、草蛉、七星瓢蟲、麻雀、花喜鵲6種動物，它們之間的關系是草蛉、七星瓢蟲捕食紅蜘蛛、蚜蟲；紅蜘蛛、蚜蟲以植物的各器官為食物；麻雀、花喜鵲以紅蜘蛛、蚜蟲、草蛉為食。依據捕食關系由低營養級→高營養級直接繪圖，可得到圖4所示食物網。
圖4　　　　　　　圖5
5．根據物質循環圖解構建食物鏈(網)：圖5表示生態系統的物質循環圖解，D是生產者，A是消費者，B是分解者，C是無機環境，其中的食物鏈是D→A。
[對點訓練]
1．如圖曲線表示了某森林生態系統中三個不同種群的生長和繁衍情況，已知種群甲是自養生物，下列分析不正確的是(　　)
A．食物鏈表示為丙←乙←甲，乙、丙的存在，加快了物質循環
B．甲位于第一營養級，位于第一營養級的生物個體數量一定最多
C．乙屬于初級消費者，丙獲得的能量最少而重金屬等富集量卻是最多的
D．乙的種群數量大幅度下降的原因可能是丙大幅度增加和甲大幅度減少
B　[由以上分析可知，食物鏈為甲→乙→丙，消費者乙、丙的存在加快了物質循環，A正確；位于第一營養級的生物個體數目不一定比位于第二營養級的生物個體數目多，有些可以出現生物量的倒金字塔，如一棵樹和很多昆蟲，B錯誤；重金屬等有害物質不易分解，難以排出，在生物體內只能積累，重金屬污染物質會沿著食物鏈不斷積累，丙的營養級別較高，重金屬積累最高，能量沿著食物鏈逐級遞減，故丙獲得的能量也最少，C正確；根據曲線分析，種群乙在第5－7年之間數量大幅度下降的原因：①種群丙個體數大增，使種群乙個體被大量捕食；②甲種群個體數劇減，種群乙食物減少，D正確。]
2．某研究性小組對學校附近魚塘中5種不同的生物進行了研究，其研究結果見下表。請據表判斷，下列敘述正確的是(　　)
代表字母 生物種類 消化道內食物 千克體重汞含量
A 鲇魚 小魚 78
B 河蚌 水蚤、小球藻 25
C 小球藻 / 3
D 小魚 水蚤 10
E 水蚤 小球藻 5
A．魚塘中A、B、C、D、E的總和就是一個生態系統，河蚌與小魚之間是競爭關系
B．5種生物形成了3條食物鏈，其中最長的一條食物鏈是C→E→D→A
C．農田中的化肥被雨水沖入池塘后，會使小球藻等浮游植物快速、大量繁殖，從而使水蚤、河蚌、魚的數量增多
D．5種生物中，小球藻所含的能量最少，鲇魚富集的重金屬最多
B　[河蚌與小魚都能以水蚤為食，是競爭關系；C小球藻是生產者，A鲇魚、B河蚌、D小魚、E水蚤都是動物，屬于消費者，其中無分解者和非生物成分，所以魚塘中A、B、C、D、E的總和不是一個生態系統，A錯誤；5種生物形成的食物鏈為：C小球藻→E水蚤→D小魚→A鲇魚，C小球藻→E水蚤→B河蚌，C小球藻→B河蚌，共3條食物鏈；營養級越多，食物鏈越長，其中最長的一條食物鏈是C→E→D→A，B正確；農田中的化肥被雨水沖入池塘后，會使池塘生態系統富營養化，水體溶氧量降低，水質惡化，從而使水蚤、河蚌、魚的數量減少，C錯誤；能量在沿著食物鏈流動的過程中是逐級遞減的，該魚塘中，小球藻所含的能量最多；在生態系統中，重金屬在食物鏈中隨著營養級的升高有富集現象，所處營養級越高的生物積累的重金屬越多，在這5種生物中，鲇魚所處的營養級最高，所以鲇魚富集的重金屬最多，D錯誤。]
3．如圖為某生態系統的食物網，下列判斷不正確的是(　　)
A．該生態系統共有8條食物鏈
B．鷹處于第五營養級的食物鏈有5條
C．蛇和鷹的關系是競爭和捕食
D．要使該生態系統完整，還需要增加的成分是分解者和非生物部分
B　[該食物網由8條食物鏈構成。在植物→植食性昆蟲→食蟲鳥→蛇→鷹；植物→植食性昆蟲→食蟲昆蟲→食蟲鳥→鷹；植物→植食性昆蟲→蛙→蛇→鷹，鷹處于第五營養級的食物鏈有3條。鷹捕食蛇屬于捕食關系，二者之間相互爭奪共同的食物鼠，因此又屬于競爭關系。生態系統的組成包括非生物部分和生物部分，若要組成一個完整的生態系統，還需增加的成分是分解者和非生物部分。]
4．現有甲、乙、丙、丁、戊、己6個種群，各種群生物體內某致癌物的相對含量如下表所示。
種群 甲 乙 丙 丁 戊 己
致癌物的相對含量 0.043 0.00057 0.00057 0.005 0.00008 0.005
已知該致癌物被生物體吸收后難以通過代謝排出體外。假設在這6個種群構成的食物網中，消費者只能以其前一個營養級的所有物種為食，據表中數據繪出該生態系統的食物網。
[解析]　該致癌物含量在食物鏈中具有生物富集現象，即營養級越高該致癌物含量越高，由上表可知戊為第一營養級，乙和丙為第二營養級，丁和己為第三營養級，甲為第四營養級，食物網為：。
[答案]　
　能量流動的相關計算
[核心精要]
1．能量傳遞效率的相關“最值”計算
(1)食物鏈越短，最高營養級獲得的能量越多。
(2)生物間的取食關系越簡單，生態系統的能量流動過程中消耗的能量越少。具體計算方法如下：
知低營養級求高營養級 知高營養級求低營養級
獲能量最多 選最短食物鏈按×20%計算 需最多能量 選最長食物鏈按÷10%計算
獲能量最少 選最長食物鏈按×10%計算 需最少能量 選最短食物鏈按÷20%計算
2．能量傳遞效率的有關“定值”計算
(1)已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數值計數。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。
(2)如果是在食物網中，某一營養級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比例確定，則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。
3．具有人工能量輸入的能量傳遞效率計算
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]
1．如圖所示的食物網中，如果每個營養級能量傳遞效率為10%～20%，且下一營養級從上一營養級各種生物中獲得的能量相等?；⒁@得1 kJ的能量，則至少需要消耗草的能量為(　　)
A．150 kJ　 B．125 kJ　 　
C．100 kJ　 D．75 kJ
D　[虎要獲得1 kJ能量，需要消耗上一營養級的能量為1÷20%＝5 kJ。題中指出“下一營養級從上一營養級各種生物中獲得的能量相等”，所以狐和羊需分別提供2.5 kJ能量。羊獲得2.5 kJ能量，消耗草的能量為2.5÷20%＝12.5 kJ；由草→兔→狐可知，狐獲得2.5 kJ能量，需要消耗草的能量為2.5÷20%÷20%＝62.5 kJ，所以虎要獲得1 kJ能量，則至少需要消耗草的能量為12.5 kJ＋62.5 kJ＝75 kJ，D正確。]
2．在如圖所示的食物網中，假如貓頭鷹的食物有2/5來自兔子，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么貓頭鷹若增加20 g體重，最少需要消費植物(　　)
A．600 g B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
B　[依圖中食物關系分析，貓頭鷹處于第三、四營養級。在食物鏈中，貓頭鷹屬第三營養級，可把此食物鏈簡化為一條，即植物→鼠(兔)→貓頭鷹，最少消耗植物20 g×4/5÷20%÷20%＝400 g。另一食物鏈“植物→鼠→蛇→貓頭鷹”中，貓頭鷹屬第四營養級，最少消耗植物20 g×1/5÷20%÷20%÷20%＝500 g，所以最少需要消耗植物500 g＋400 g＝900 g。故選B。]
3．某生態系統中，存在如圖所示食物網，若將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　[解題時應該從C出發，設當食物由A∶B為1∶1時，C的能量為x，需要的A為1/2x÷10%＋1/2x÷10%÷10%＝55x。設當食物由A∶B為2∶1時，C的能量為y，需要的A為2/3y÷10%＋1/3y÷10%÷10%＝40y。由于兩種情況下，生產者的數量是一定的，所以55x＝40y，則y＝1.375x。故選A。]
4．如圖是一個人工湖的能量流動示意圖(能量單位為：103 kJ/m2·a)，以下說法正確的是(　　)
A．A指的是生產者呼吸作用消耗的能量
B．肉食動物有機物輸入的量是4.5×103 kJ/m2·a
C．能量在第二、三營養級之間的傳遞效率約為15.6%
D．要保證每個營養級的同化量相等，有機物的輸入量將隨營養級增加而減少
B　[圖中A指生產者、植食動物、肉食動物呼吸作用所消耗的能量，A錯誤；根據能量進出平衡，輸入植食動物的能量為17×103 kJ/(m2·a)，可求出輸入肉食動物的能量為17×103 kJ/(m2·a)－13.5×103 kJ/(m2·a)＝3.5×103 kJ/(m2·a)，則肉食動物有機物輸入的量為8.0×103 kJ/(m2·a)－3.5×103 kJ/(m2·a)＝4.5×103 kJ/(m2·a)，B正確；第二營養級為植食動物，輸入該營養級的能量為17×103 kJ/(m2·a)，第三營養級為肉食動物，第二營養級輸入到第三營養級的能量為3.5×103 kJ/(m2·a)，則能量在第二、三營養級之間的傳遞效率約為20.6%，C錯誤；能量在流動過程中是逐級遞減的，若要保證每個營養級的同化量相等，有機物的輸入量將隨營養級增加而增多，D錯誤。][實驗基礎·自主學習]
1．實驗原理
陽光、空氣、水、生產者、消費者、分解者等是生態系統的成分。只有這些成分彼此協調，生態系統的物質循環和能量流動才能正常進行，從而維持其穩定性。
2．方法步驟
(1)設計生態瓶中各種成分及其比例的方案。
(2)制作生態瓶，并將生態瓶放置在溫度適宜和光線良好的地方，但要避免陽光直接照射。
(3)定期觀察、記錄生態瓶中動、植物種類和數量的變化。
[實驗關鍵·探究學習]
1．實驗設計要求
設計要求 相關分析
生態瓶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) 生態瓶中能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定
生態瓶的材料必須透明 為光合作用提供光能；便于觀察
生態瓶宜小不宜大，缸中的水量應適宜，要留出一定的空間 便于操作；瓶內儲備一定量的空氣
生態瓶的采光要用較強的散射光 防止水溫過高導致水生植物死亡
2．生態瓶穩定性的觀察與分析
(1)觀察穩定性，可通過觀察動植物的生活情況、水質變化、基質變化等判斷生態系統的穩定性。
(2)由于生態瓶極為簡單，自我調節能力極差，抵抗力穩定性極低，其穩定性易被破壞。因此，生態缸內的生物只能保持一定時間的活性。
[實驗應用·對點練習]
1．生態瓶是以水生植物造景為主的相對封閉的微型生態系統。下列關于生態缸的說法，正確的是(　　)
A．制作生態瓶，要遵循生態系統的基本原理，能夠實現短期內的相對穩定
B．生態瓶密封后，要能和外界進行能量交換，要置于陽光直射下
C．人工生態瓶只能夠實現能量流動和物質循環的功能
D．人工制作的生態瓶生產者的種類和數量越多，其穩定性越高
A　[在有限的空間內。依據生態系統的原理，將生態系統具有的基本成分進行組織，構建一種人工生態系統，這種生態系統的穩定性是短暫的，A正確；制作的生態瓶應密閉，放置在室內通風、避免陽光直射的地方，B錯誤；人工生態瓶還具有信息傳遞的功能，C錯誤；制作生態瓶時，放置的生產者的種類和數量要適宜，并不是越多生態瓶越穩定，D錯誤。]
2．甲、乙、丙、丁4個透明的生態瓶，各瓶內的組成和條件見表。經過一段時間的培養和觀測后，發現甲瓶是最穩定的生態系統。下列有關敘述錯誤的是(　　)
生態系統組成 光 水草 藻類 浮游動物 小魚 泥沙
生態瓶編號 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有；“－”表示無。
A．生態瓶必須是密閉的，放在直射光下，生物成分的數量要搭配合理
B．乙瓶中缺乏光照，生態瓶不穩定說明了生態系統需要穩定的能量輸入
C．丙瓶中沒有泥沙，分解者太少，不利于物質循環的順利進行
D．丁瓶中雖然物種更加豐富，但可能因為氧氣含量少而不如甲瓶穩定
A　[生態瓶必須是密閉的，但不能讓陽光直射，因為光照過強，生態瓶內溫度太高，會使生物失去活性；缺乏光照情況下無法進行光合作用，生產者不能生長，生態瓶不穩定，說明了生態系統需要穩定的能量輸入；由于丙瓶中沒有泥沙，分解者數量太少或沒有分解者的分解作用，所以不利于物質循環的順利進行；丁瓶與甲瓶相比，氧氣含量減少，因為消費者(小魚等)較多，呼吸要消耗較多的氧氣。]

展開更多......

收起↑