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第二节 生态系统的稳态
(一)生态系统中的能量流动
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统中的能量流动
2．理解能量流动的特点及原因
3．明确研究能量流动的目的
能力目标：1.能运用能量流动的知识分析相关生态学问题
2．发展读图能力和概括能力
情感目标：1.通过学习培养可持续发展观
2．加深对STS相互关系的认识
3．提高环境保护的意识
情景导引
假如某人流落在荒凉的孤岛上，只有少
量玉米和几只可供宰杀的公鸡。为了
生存更长时间，你会建议他先吃哪种食物呢？
核心要点突破
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量流动的概念和作用
1．概念
生态系统中能量的_____、_____和_____的过程，称为生态系统中的能量流动。
2．作用
在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的______。
二、能量流动的过程
1．输入生态系统的总能量：等于_______固定太阳能的总量。
输入
传递
散失
动力
生产者
2．起点：从_______固定太阳能开始。
3．能量流动的途径：________和________。
(1)生态系统能量流动中，能量以太阳光能→生物体内有机物中的_______→热能散失的形式变化。能量在食物链的各营养级中以_______中化学能的形式流动。
(2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的_____作用，主要以_____形式散失。
生产者
食物链
食物网
化学能
有机物
分解
热能
4．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向____________，再依次流向_____________。
(2)逐级递减：能量在沿食物链传递的过程中，每个营养级的______________都会消耗相当多的能量，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均约为______。
第二营养级
下一个营养级
生物代谢活动
10%
5．能量流动的模型：如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔形，叫做___________。
三、研究能量流动的目的
在农业生产中推广生态农业，研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的____________，使其朝向对人类最有益的方向进行。
能量金字塔
能量转化效率
核心要点突破
对能量流动的理解
1．能量的输入
(1)生态系统的能量来源：太阳能。
(2)起点：生态系统的能量流动是从生产者通过光合作用固定太阳能开始的，因此生态系统能量流动的起点是生产者。
(3)输入生态系统的总能量：全部生产者经过光合作用固定的太阳能的总量。
(4)能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能→生物体中的化学能→热能。因此热量是能量流动的最终归宿。
2．能量的散失
(1)形式：热能。
(2)过程
4．能量流动的特点
(1)单向流动
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。
(2)逐级递减
①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
(3)传递效率平均约为10%。
特别提醒
能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。
例1
A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少
B．该图中C所具有的能量约为B的10%
C．该图中的A表示流经该生态系统的总能量
D．图中所示四个营养级的能量关系为：
A≥B＋C＋D
【尝试解答】 D
【解析】 本题考查能量流动的起点、传递及特点等。
【互动探究】 (1)图解中的能量流动过程中能量的转化形式是怎样的？B→C过程中又是怎样转化的？
(2)B营养级的生物个体数量一定比A少吗？举例说明。
【提示】 (1)光能→有机物中的化学能→热能，有机物中的化学能→热能和有机物中的化学能。
(2)不一定，如A为一棵树，B为树上植食性昆虫。
跟踪训练 (2010年高考山东卷)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是( )
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
解析：选C。恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率应表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉动物与食草动物的③/②值无法比较。
1．计算某一个营养级一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该营养级全部个体同化的能量。
输出：呼吸消耗的能量＋被分解者分解释放的能量＋传递给下一营养级的能量。
2．计算某一个生物群落一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该生物群落中生产者固定的全部太阳能。
输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。
生态系统有关能量的计算
3．温带地区一年四季中生物群落的能量波动
春末～秋初：生物群落总能量逐渐增加。
秋末～来年早春：生物群落总能量逐渐减少。
4．在一个动态平衡的生态系统中，长期来看，各营养级的能量输入基本等于能量输出，即生物群落内总能量基本稳定。
5．(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：
①要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。
②要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。
(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：
①要求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。
②要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。
以上措施可表述为：
如图所示为某生态系统中的食物网简图，若E种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群所含有的能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A生物种群获得的总能量最多是( )
A．2.0×108 kJ B．2.32×108 kJ
C．4.2×108 kJ D．2.26×108 kJ
【尝试解答】 A
例2
【解析】 本题考查能量流动的计算。从图中可以看出，E的能量传递有三条途径，但只有两条途径能传递到A。所以C和D获得的总能量为5.8×109 kJ×20%－1.6×108＝1×109 kJ，所以A获得的能量最多为1×109×20%＝2.0×108 kJ。
【规律方法】 有关生态系统的能量计算问题有食物链如下：A→B→C。
如果已知A求C，计算至少(至多)获得的能量，则用A的能量连续乘以10%(20%)；如果已知C求A，计算至少(至多)需要的能量，则用C的能量连续除以20%(10%)。
跟踪训练 在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加 20 g体重，最少需要消费植物( )
A．600 g B．900 g
C．1600 g D．5600 g
解析：选B。通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×1/5＝4 g，最少需要消费植物的量为4 g×5×5×5＝500 g。所以合计需要消费植物200 g＋200 g＋500 g＝900 g。
类型
项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会再现倒金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐渐递减
每一级含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量
生态金字塔
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如右图所示。下图中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的多少)( )
例3
【尝试解答】 C
【解析】 从生物个体的数量看，一棵大树上可能生活着成百上千只昆虫，但从能量的角度来考虑，一棵大树要比成百上千只昆虫的能量多得多。
跟踪训练 若许多昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食。则下图中能正确描述以上3种生物数量金字塔的是(上层代表鸟，中层代表昆虫，下层代表大树)( )
解析：选C。在“树→昆虫→鸟”这条食物链中，一棵大树上生活有成百上千只昆虫，鸟的数量肯定比昆虫少。
知能过关演练
本部分内容讲解结束
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(三)生态系统中的信息传递、生态系统稳态的维持
课标领航
学习目标：1.举例说出生态系统中的信息传递
2．举例说明信息传递在生态系统中的作用
3．描述信息传递在农业生产中的应用
4．阐明生态系统的自我调节能力
5．简述提高生态系统稳定性的措施
能力目标：1.通过信息传递事例的分析，总结出信息传递的特点
2．设计制作生态瓶，观察其稳定性
3．培养学生综合分析的能力和知识综合运用的能力
情感目标：1.培养严谨的科学态度和提高学生的实践能力
2．通过引导学生分析人类活动对生态平衡的影响和破坏，培养学生可持续发展的观点和环保意识
情景导引
我国昆虫学家用灵敏的录音机先将,雄蝼蛄唱的“情歌”录下来，然后在,晚间于田野中大音量播放，引来成,群结队的蝼蛄“姑娘”奔向录音机，科学家轻而易举地把它们无情的消灭。你了解这方面的知识吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（三）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态系统中的信息传递
1．信息传递形式
项目
类型 概念 实例
物理信息 以__________为传递形式的信息 光、声、热、电、磁
化学信息 以_________等化学物质传递的信息，包括__________、告警外激素等 某些昆虫释放性外激素吸引异性前来交尾
行为信息 以生物的_____或_____传递的信息，包括____、运动等 丹顶鹤雌雄求偶时双双起舞
营养信息 以_____或_____传递的信息，包括食物的数量等 _______和食物网是生物的营养信息系统
物理过程
代谢产物
性外激素
表现
动作
舞蹈
食物
养分
食物链
2.特点：既有从输入到输出的信息传递，也有从___________的信息反馈。
3．意义：强化了生态系统的_________。
思考感悟
1．狗看到“骨头”时，猛扑过去，骨头是一种信息吗？若是，属于什么信息？
【提示】 是，属于营养信息。
输出到输入
调节机制
二、信息传递在农业生产中的应用
1．调控生物的生长发育
实例：________处理能使菊花提前开花，______处理能使菊花延迟开花。
2．对有害动物进行控制
实例：田间释放人工合成的_________，干扰害虫的正常交尾，从而降低害虫的种群密度。
短日照
长日照
性外激素
三、生态系统稳态的维持
1．生态系统稳态的概念：生态系统对于环境的干扰，具有一种_________、__________和自我延续的能力，这种保持相对稳定的状态，称为生态系统的稳态。
2．生态系统中的____________是保持生态系统稳态的重要原因。生态系统中的生物种类越多，食物链越______，生态系统的自我调节和自我修复能力就______。
自我调节
自我修复
生物多样性
复杂
越强
3．生态系统的稳态主要通过_________调节方式进行。
4．一般情况下，生态系统中的物质循环和能量流动处于输入和输出的___________，物质循环和能量流动的任何环节出现问题，都可导致整个生态系统稳态的破坏。生态系统的稳态具有相对性。当一个生态系统受到大规模的干扰或外来压力超过生态系统的自我更新和自我调节的能力时，便可能导致生态系统稳态破坏，甚至引发系统的崩溃。
负反馈
动态平衡
思考感悟
2．对于已遭破坏的草原生态系统应采取什么措施加以调节，使其重新焕发生机？
【提示】 建立草原防护带、杜绝人为破坏等。
核心要点突破
信息传递的形式与作用
1．生态系统中的信息传递形式
类别 概念 传递形式 实例
物理信息 生态系统中以物理过程为传递形式的信息 物理过程 (1)响尾蛇发出声音，警告敌害(2)植物五颜六色的花(3)萤火虫的闪光
化学信息 生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息 植物：有机酸、生物碱
动物：性外激素、告警外激素等 (1)昆虫的性外激素
(2)狗利用其小便记路
行为信息 生态系统中以生物的表现或动作传递的信息 植物或动物的异常表现行为 (1)鸟类的求偶舞
(2)蜜蜂的“8”字舞
(3)天鹅的结伴同游
营养信息 生态系统中以食物或养分传递的信息 食物链和食物网 老鹰以田鼠为食，田鼠多的地方吸引饥饿的老鹰前来捕食
2.信息传递在生态系统中的作用
(1)生命活动的正常进行离不开信息传递
①蝙蝠通过自身发出的声波，对目标进行“回声定位”，靠声波它才能正常地取食与飞行；②有些植物种子的萌发和植物的开花由光照决定。
(2)生物种群的繁衍离不开信息传递
①昆虫靠性外激素来引诱同种异性昆虫前来交尾；②青蛙的鸣叫有利于寻找配偶。
(3)调节生物的种间关系，维持生态系统的稳态
①在草原上，当草返青时，“绿色”为植食性动物提供了可以采食的信息；②森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
3．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量
①养鸡时在增加营养的基础上适当延长光照时间可以提高产蛋率；②模拟动物信息吸引大量传粉动物，可提高果树的传粉率和结实率；③用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等的种子，可以提高发芽率。
(2)对有害动物进行控制
①利用音响设备发出不同的声音信息诱捕或驱赶某些动物，使其结群或者远离农田；②黏虫成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上利用这一点，在杀虫剂中调以蜡类物质将其诱杀；③利用人工合成的性引诱剂扰乱动物的雌雄交配，使有害动物种群的出生率下降，减少对农作物的破坏。
【名师点睛】 运用激素防治害虫，可以减少农药的使用量，减轻农药对环境的污染，有利于环境保护。
某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答：
(1)上述现象中，X分别在_____________________之间进行传递。
例1
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是__________和__________。影响乙昆虫活动的信息种类是____________________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是__________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是
________________________________________________________________________________________________________________________。
【思路点拨】 本题考查信息传递的类型、来源、传播途径等。解答本题可从以下几个方面分析：
(1)明确信息的来源、传播途径。
(2)正确判定信息传递的类型。
(3)正确分析题干中各种生物之间的关系。
【尝试解答】 (1)植物与甲昆虫的天敌，植物与乙昆虫
(2)无机环境 生物 化学信息和物理信息 物理信息
(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
【解析】 (1)X物质是植物释放出的，能吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，则X是在植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫之间传递信息的。
(2)信息可以来自无机环境，也可以来自生物；蜘蛛在蜘蛛网上捕食猎物是通过网的振动而感觉的，属于物理信息。
(3)在植物上施用人工合成的物质X，甲昆虫的天敌由于信息的传递，数量会增加，同时物质X驱赶了乙昆虫，乙昆虫的天敌会由于食物减少而减少。
跟踪训练 海水退潮后露出的海边岩石上有各种海藻附着，它们从上到下呈带状水平分布。
(1)造成这种现象的原因是不同深度的海水( )
A．温度不同 B．盐度不同
C．含氧量不同 D．光谱成分不同
(2)从生态系统中的信息传递形式看，这属于__________信息。
(3)信息能够影响生态系统中不同物种的__________，以维持______________________________。
解析：影响海洋生物群落垂直分布的主导因素是光照，光属于物理信息。不同波长的光透过水面以下的深度不同，海水200米以下几乎没有植物存在。信息可影响生态系统中不同物种的分布，以维持生态系统的稳定。
答案：(1)D (2)物理 (3)分布 生态系统的稳态
1．信息传递的范围
信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体。
信息传递的范围及与能量流动、物质循环的关系
2．与能量流动、物质循环的关系
(1)三个基本功能的区别与联系
项目 区别 联系
来源 途径 特点 范围
能量流动 太阳能 食物链或食物网 单向流动、逐级递减 食物链各营养级生物间 信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各组成部分联系成一个统一整体，而且具有维持生态系统稳态的作用
物质循环 生态系统 全球性，反复出现、循环流动 生物圈(群落与无机环境之间)
信息传递 生物或无机环境 多种途径 信息发生生理或行为的变化(单向或双向) 生物与生物之间或生物与环境之间
(2)三个基本功能及其地位
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但各有不同。
下图为生态系统的信息传递(信息流)模型，请回答：
例2
(1)生态系统的信息传递在方式和方向上不同于物质和能量的流动特点是________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)由于生态系统所有层次、生物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系，才使生态系统产生了__________机制，从而使其结构和功能维持相对稳定。
(3)生态系统营养信息的传递系统是________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)生态系统的信息传递有利于沟通__________与__________之间以及__________与__________之间的关系，因而信息传递是生态系统的基本功能之一。
【尝试解答】 (1)生态系统中的物质是循环流动的，能量是单向流动、逐级递减的，而信息传递往往是双向的 (2)自我调节 (3)食物链和食物网 (4)生物群落 无机环境 生物 生物
【解析】 本题主要考查了生态系统信息传递的范围、特点及与能量流动和物质循环的区别。
(1)物质是循环流动的，能量是单向流动、逐级递减的，而信息往往是双向传递的。
(2)信息传递将生态系统各成分联系成为一个统一整体，使生态系统具有一定的自我调节能力。
(3)营养信息是建立在各种生物营养关系基础之上的，所以营养信息的传递系统是食物链和食物网。
(4)信息传递是生态系统的基本功能之一，发生于生物与无机环境、生物与生物之间。
【归纳提升】 任何一个生态系统，都具有能量流动、物质循环和信息传递这三大基本功能。生态系统的各个组成成分，通过能量流动、物质循环、信息传递相互联系组成一个统一整体，总是在完成接收信息、处理信息、利用信息，从而实现生物与环境的适应。
跟踪训练 (2011年江苏徐州高二检测)下列有关生态系统功能的描述，错误的是( )
A．物质循环的关键环节是分解者的分解作用
B．物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往是双向的
C．一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，人类可利用的能量就越少
D．信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用
解析：选C。本题主要考查生态系统的功能。能量是单向流动、逐级递减的；物质循环是指组成生物体的元素在生物群落和无机环境之间进行的循环，该过程离不开生产者和分解者，通过生产者的光合作用(或化能合成作用)使组成生物体的元素从无机环境进入到生物群落，再通过分解者的分解作用返回到无机环境；信息传递是双向的，有利于沟通生物与非生物环境、生物与生物之间的关系，从而维持生态系统的稳定性。
人类可利用的能量往往来自于不同的营养级，和食物链的长短没有必然的联系，如人类可以直接利用小麦的种子，而不能直接利用小麦秸秆中的能量，但是可以利用秸秆喂养动物而利用其中的能量，这样既延长了食物链，又获得了更多的能量。
1．生态系统稳态的关系，如图所示
生态系统稳态的维持
2．生态系统的自我调节能力
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持相对稳定的状态。
②结果：抑制或减弱最初发生的变化所产生的影响。
③实例：草原上食草动物和植物的数量变化
(2)正反馈调节
①作用：使生态系统远离平衡状态。
②结果：加速最初发生变化的那种成分所引起的变化的发生。
③实例：若一个湖泊受到了污染，鱼类就会死亡从而数量减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。
(3)自我调节能力的大小
生态系统成分 食物网 自我调节能力
越多 越复杂 大
越少 越简单 小
特别提醒
(1)生态系统的自我调节靠生物群落内生物间的关系，主要是通过捕食及种内斗争实现的，任何一个生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
(2)生态系统的结构和功能本身是相适应的，结构的稳定是其功能稳定的基础，而功能的稳定又是结构稳定的保证。
如图是草原生态系统中兔子种群数量与植物种群数量之间的反馈调节示意图，请据图回答问题：
例3
(1)兔子种群和植物种群数量的这种调节属于__________调节，它是生态系统__________能力的基础。
(2)这种调节对生态系统的意义是________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)题中兔子种群数量与植物种群数量变化用曲线如何表示？
【尝试解答】 (1)负反馈 自我调节
(2)使生态系统达到和维持平衡或稳态
(3)
【解析】 通过图示分析发现兔子种群数量增加，植物减少，植物减少又反过来抑制兔子种群数量的增加，因此，这种反馈调节属于负反馈调节，生态系统通过负反馈调节使其在结构和功能上达到动态平衡。
【互动探究】 若把兔子全部消灭，上题中另一种生物种群数量会如何变化？
【提示】 先增加、后减少、最后趋于稳定。
跟踪训练 某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是( )
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
解析：选B。食藻类浮游动物和藻类构成捕食关系，藻类减少，导致浮游动物减少，可构成负反馈；当排入污水后，浮游动物死亡，加剧了污染，又导致更多的浮游动物死亡，直到所有动物全部死亡，这属于正反馈。
实验探究创新
“设计并制作生态瓶”实验拓展
生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素等有着密切的关系。衡量生态系统的稳定性高低的重要指标，是看它能否在一定时间内保持自身结构和功能的相对稳定。
(1)方法步骤
(1)处理标本瓶：取一个标本瓶并洗干净，然后用开水煮一下瓶身和瓶盖。
(2)放沙注水：向标本瓶中放入沙土和花土，花土在下且一边高，一边低；沙土在上，沙土层厚约5～10 cm，再往瓶内注入河水(占瓶容积的4/5)。
(3)投放生物：将一些新鲜藻类和少许小型椎实螺、小鱼放入标本瓶中。
(4)加盖封口：在缸盖周围涂上凡士林，盖紧瓶盖，再在瓶盖周围涂抹上一层凡士林。
(5)粘贴标签：在制作好的小生态瓶上贴上标签，然后放在阳面窗台上(不要再移动位置)。
(6)观察记录：每一个星期观察一次，并做好记录。
(2)疑难解读
注意问题 思考分析
生态瓶要透明 既能让里面的植物进行光合作用，又便于观察
瓶内水不宜过多，应为容器容积的4/5 提供足够的CO2和O2，保证光合作用的需要，否则易造成需氧生物的死亡
生态瓶必须是封闭的 避免与外界进行物质交换
各种生物宜小不宜大，生命力要强，各种成分比例适当，不宜过多 能够形成食物链，进行物质循环和能量流动，使生态系统稳定
河泥、沙子 使生态瓶中存在原生动物和分解者
一般不用蒸馏水来制作生态瓶 蒸馏水中缺少植物生长所需的无机盐，也缺少组成生态系统的一些水生微生物
凡士林的作用 生态瓶制作完成后，用于密封生态瓶
春、夏、秋三季生态瓶放在散射光较强的地方 放在直射光下，会导致瓶内水温过高，引起生物死亡
注意问题 思考分析
白天瓶壁或藻类植物上会出现气泡 绿色植物进行光合作用产生了氧气
生态瓶稳定性高低的指标 动植物的生存状况和存活时间的长短，以生态瓶中生物全部死亡的天数为指标
藻类与椎实螺死亡的标志 藻类变黄变黑，柔软下沉，椎实螺外壳变白且浮起时即为死亡
实验过程中不要随意移动生态瓶的位置 改变光的强度，会影响光合作用和生态瓶的稳定性
生态瓶中生物能较长时间生存 水中植物进行光合作用产生O2供小鱼呼吸，小鱼呼出的CO2供植物进行光合作用。水中的藻类、水蚤等是小鱼的食物。小鱼的粪便、死亡的水藻被水中的微生物分解，重新被植物利用，使瓶内形成稳定的物质循环，生物能够长期生存
请利用下面提供的材料用品建立一个人工微型生态系统(如图所示)，并使其能维持一段时间的运转。
材料用品：小鱼、水蚤、水草、池泥、无色矿泉水瓶、培养皿、吸管、池水等。
请完成建立步骤，并回答问题：
(1)建立步骤：
第一步：在无色矿泉水瓶底部铺上一层约2 cm厚的池泥；
第二步：沿无色矿泉水瓶壁加池水至瓶口下约5 cm处；
第三步：向无色矿泉水瓶里放
________________________________________________________________________________________________________________________。
第四步：拧紧瓶口；
第五步：将无色矿泉水瓶放于__________的地方培养。
(2)该人工微型生态系统的分解者存在于__________中。
(3)制作该人工微型生态系统时选择体型较小的小鱼，容易建立生态平衡，其原因是_____________________________________________________________________________。
(4)该人工微型生态系统能建立一段时间的生态平衡，原因是什么？
_____________________________________________________________________________。
(5)在构建此微型生态系统时，还应注意的是________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】 本题综合考查了生态系统的相关知识及实验操作能力。
(1)制作小生态系统要保证生态系统的成分齐全，即生产者、消费者、分解者、非生物成分，生产者进行光合作用将光能转化为化学能，从而把能量输入生态系统，因此要放在有光的地方培养。
(2)分解者主要是腐生细菌和真菌，该生态系统的分解者存在于池泥和池水中。
(3)能量沿食物链单向传递、逐级递减，在微型生态系统中养料和氧气都是有限的，放入消耗多的消费者不易建立平衡。
(4)生态系统成分齐全，在一段时间内物质可以循环。
(5)建立人工微型生态系统要注意与外界隔离，而且还要注意不同营养级的比例关系。
【答案】 (1)第三步：一些水草，适量的水蚤和一条活动能力强、体型较小的小鱼
第五步：温度适宜、光照强度适中
(2)池泥和池水
(3)小鱼消耗氧气和养料少
(4)有稳定的能量来源(太阳能或光能)；生产者为消费者和分解者提供有机物、能量和氧气；消费者和分解者为生产者提供光合作用所需的二氧化碳
(5)矿泉水瓶要密封；不同营养级生物之间比例应合适
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(二)生态系统中的物质循环
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统的物质循环的过程及其特点
2．理解生态系统的碳循环
3．理解生态系统的物质循环和能量流动的关系
能力目标：1.学会分析生态系统中的碳循环的过程及其特点
2．能进行生态系统中的物质循环和能量流动的关系分析和应用
3．联系实际分析温室效应产生的原因及造成的危害，探讨避免温室效应的措施
情感目标：1.通过探究活动学习，培养开拓创新精神和创新能力的意识
2．通过了解土壤微生物的分解作用，形成对自然和社会的责任感，树立人与自然和谐发展的观念，形成科学的价值观
情景导引
秋天，勤劳的环卫工人清扫街道上,的落叶后运往垃圾场，落叶中的各种,营养被“运走了”，使得土壤中的含量,有所减少，说明人类的活动可以影响物质循环和不同库中物质的含量。你认为这种分析有道理吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（二）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态系统中的物质循环
1．概念：又称为_______________，是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从________到__________，再回到__________的循环。
2．与能量流动的关系
物质循环的_____来自能量，而物质又是能量的_____，保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。
生物地球化学循环
无机环境
生物群落
无机环境
动力
载体
思考感悟
1．既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？
【提示】 物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。
大气环流
蒸发
生命活动
营养物质
4．人类活动影响——水体富营养化
(1)原因：水体中______含量过多。
(2)结果：______等过度繁殖导致生态系统的稳态被破坏。
思考感悟
2．碳在生物群落中以什么形式传递？
【提示】 碳水化合物。
N、P
藻类
二、物质循环与能量流动的区别与联系
1．区别：物质循环的特点不同于能量流动，物质可以被生物群落_________，而能量流动是_____的、逐级递减的，是_______的。
2．联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的______，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。
反复利用
单向
不循环
载体
核心要点突破
几种物质的循环参考图解
1．碳循环过程
(2)特点
①碳循环的形式：主要是CO2。
②碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐。
③碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。
④碳进入生物体的主要途径：绿色植物的光合作用。
⑤碳在生物体之间传递的途径：食物链和食物网。
⑥碳进入大气的途径：
a．动、植物的呼吸作用；
b．分解者的分解作用；
c．化石燃料等的燃烧。
2．氮循环的过程
【规律总结】 两种物质循环的比较
比较项目 碳循环 氮循环
进入生态系统的途径 植物等的光合作用，某些细菌的化能合成作用 植物对矿质元素的吸收，固氮微生物的固氮作用
进入生态系统的形式 CO2 NH3、NO、NO、N2
返回无机自然界的形式 CO2 NH3、NO、NO、N2
返回途径 分解者分解、生物的呼吸作用、燃烧 分解者分解、细菌(包括硝化细菌和亚硝化细菌)的代谢
3.水循环
水是组成生物体的重要成分，约占体重的60%～95%，体内进行的一切生化反应都离不开水。地球上的水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环，如下图。
特别提醒
(1)物质循环中的物质是指组成生物体的基本元素，而不是化合物。(2)物质循环的范围是生物圈，具有全球性、循环性的特点。
(2009年高考重庆卷)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是( )
例1
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化的有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
【思路点拨】 本题考查某森林生态系统的物质循环和能量流动的相关问题。解答本题可从以下几个方面分析：
(1)明确每一营养级的能量来源和去路。
(2)明确碳循环的具体途径。
(3)正确分析示意图所提供的信息解答问题。
【尝试解答】 B
【解析】 据图判断：h表示各营养级呼吸消耗的有机物；i表示被下一个营养级摄入的有机物；k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该系统的二氧化碳量，即生产者固定的二氧化碳量，大于各营养级的h分解产生的二氧化碳总量，故A错误；流向分解者的有机物(k)经分解者分解为二氧化碳和无机盐后才能被生产者利用，故C错误；在生态系统中，物质可循环利用，能量只能单向流动，不能循环利用，故D错误。
跟踪训练 下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答：
(1)生态系统的碳循环是指碳元素在______________________________之间不断循环的过程。
(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是___________________________________。
(3)大气中的CO2在甲中图示的______________________________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的____________________处(在a～d中选择)可以分解为CO2。
(4)化石燃料除燃烧外，还可以通过____________________途径产生CO2。
解析：通过绿色植物光合作用或某些化能自养型生物的合成作用(常见的有硝化细菌等)，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳释放到大气中。生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。
另外，由古代动植物遗体变成的煤和石油等，被人们开采出来后，通过燃烧把大量的二氧化碳排放到大气中，也加入到生态系统的碳循环中。由此可见，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。在植物细胞中，二氧化碳在叶绿体中被利用，又可通过呼吸作用在细胞质基质和线粒体中分解产生。
答案：(1)生物群落与无机环境
(2)化能自养型细菌(或硝化细菌等) 有核膜包围的细胞核 (3)c a和b (4)微生物的分解
项目 能量流动 物质循环
形式 以有机物的形式流动 以无机物的形式流动
过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境生物群落间往复循环
范围 生态系统各营养级 全球性
特点 单向流动、逐级递减 反复出现、循环流动
联系 (1)能量的固定、转移、释放都离不开物质的合成和分解
(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体
(3)能量是物质在生态系统中往复循环的动力总之，二者互为因果、相辅相成，不可分割
生态系统的能量流动与物质循环的关系
生态系统中的各种组成成分——非生物成分、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：
特别提醒
任何一个生态系统的能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对稳定的重要保证。
下图为某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图[图中△为有毒物质浓度百万分之一(即10－6)，能量单位：kJ·cm－2·a－1]。请回答：
例2
(1)从完成生态系统功能的角度，简要说明生产者的重要作用是___________________________________
_____________________________________________________________________________________。
(2)该生态系统的总能量是__________kJ·cm－2·a－1。
(3)用图中数值计算能量从A到B的传递效率是____________________，其余的能量最终通过生物的__________散失。由于生物在代谢中不能再利用__________，因此能量流动具有____________________的特点。
(4)图中无机物箭头指__________、__________和CO2等物质的流动过程。图中D是__________，通过它们的__________和__________两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中。
(5)在生态系统中，碳循环始终与__________结合在一起进行。
(6)从生态因素的角度看，存在于__________中的有毒物质，经__________高度浓缩，在__________越高的生物体内浓度越大。
【尝试解答】 (1)能量流动、物质循环的基础 (2)466 (3)13.5% 细胞呼吸 热能 单向流动、逐级递减
(4)水 无机盐 分解者 有氧呼吸 无氧呼吸(发酵) (5)能量流动 (6)无机环境 食物链 营养级
【解析】 这是一道全面考查生态系统结构和功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系统，箭头所示为这个生态系统的能量流动和物质循环的方向。我们知道流经该生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各营养级的传递过程中是单向流动、逐级递减的，其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个营养级。
所以流经该生态系统的总能量应该是生产者中能量的三个去路之和：97＋306＋63＝466。
由A到B的能量传递效率＝63÷466×100%＝13.5%，依此类推。
跟踪训练 (2011年江苏启东中学高二检测)在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是( )
A．能量可驱动物质循环
B．物质和能量可循环利用
C．能量只能沿捕食链流动
D．能量和生物数量金字塔均可倒置
解析：选A。物质是能量的载体，物质循环伴随着能量流动，所以能量可驱动物质循环。在生态系统中，物质可循环利用，而能量是单向流动的，可沿捕食链流动，也可沿寄生、腐生链流动；一般情况下，随着食物链延长，能量越来越少，且不可逆。
实验探究创新
水体富营养化的实验探究
你面前有A、B、C三个水样，它们是通过如下处理获得的：
从泛着绿色的池塘取水，静置4小时，倒去上清液，留下藻类。再加清水，静置4小时，再倒去上清液，留下藻类。重复3次。最后加水至900 mL。
将900 mL藻液搅拌均匀，分别倒入3只300 mL烧杯中继续培养。A烧杯中加入0.3 g洗衣粉和0.3 g尿素，B烧杯加入0.3 g 尿素，C烧杯中不加其他物质。
在向阳的窗台上培养5天，得到水样A、B、C。
根据上述处理过程回答如下问题。
(1)如何通过实验大致计算出3个水样中绿藻的密度哪个大哪个小？
________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)前处理中第一步处理的目的是什么？
____________________________________________________________________________________。
(3)如果已知洗衣粉中含有一定量的磷，并且你的检测结果表明加入洗衣粉和尿素的烧杯中藻类生长得最好。这可以说明什么问题？
____________________________________________________________________________________。
(4)上述实验不能证实氮和磷在藻类大量繁殖和生长中谁更重要，如何完善上述实验过程来证实这一点？
____________________________________________________________________________________。
(5)池塘中藻类大量繁殖和生长称为“水体富营养化”。大多数远离城市的天然池塘，施入一定的氮肥，常常不能引起池塘富营养化；而施入一定的磷肥后，很快引起池塘富营养化。上述实验的合理解释你认为可能是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________
【解析】 氮、磷是植物的主要营养元素，人类过多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体会造成水体的富营养化，使藻类等过度繁殖，进而破坏生态系统的稳态。天然水体中往往缺少磷，从而磷元素成为制约藻类过度繁殖的因素。
【答案】 (1)可分别检测3个水样，即随机各检测5个样品，平均藻类个体数多的样品密度大，反之密度小
(2)使水质贫营养化，以便进行后面的实验
(3)协调的营养(一定的N、P比)可促进藻类的生长发育，也是水质富营养化的原因之一
(4)加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素
(5)天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为制约因素
【实验链接】 水体富营养化的危害
(1)水体的富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
(2)水体富营养化的危害：过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化，使水生植物(藻类等)过度繁殖，在淡水体中形成“水华”，在海洋中形成“赤潮”，进而导致生态系统的稳态被破坏。
具体分析如下：水体中N、P增加→藻类等浮游植物过度繁殖→大量植物死亡，被好氧细菌分解→消耗水中溶氧，水体缺氧→水生生物死亡
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第一节 生态系统和生物圈
课标领航
学习目标：1.理解生态因子的概念及其对生物的影响
2．理解生态系统的概念
3．理解食物链与食物网的概念
4．理解生物圈的概念
5．生态系统的类型和生物圈的范围
能力目标：1.学会用谢尔福德的耐受定律说明生态问题
2．能利用具体的食物链和食物网分析生物成分的营养级
3．能用生态系统的组成成分及其营养结构和知识解决实际问题
情感目标：1.培养学生的科学精神和科学态度
2．了解当地生态系统、积极投身于保护当地环境的活动，提高环境保护的意识
情景导引
“螳螂捕蝉，黄雀在后”这个成语隐含了,生物之间的食物联系。生物和生物之,间、生物和生存环境之间是如何相互作,用以及相互依存的呢？
核心要点突破
实验探究创新
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第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态因子
1．概念：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和______等有直接或间接影响的因子。
2．类型
(1)非生物因子：_____________等。
(2)生物因子：包括生物之间的各种相互关系，如捕食、竞争等。
3．谢尔福德耐受定律
生态因子在低于或______生物体的耐受极限时均可成为限制因子，但在生态因子的耐受范围内，每种生物都具有一个______区。
分布
光、温度、水
超过
最适
二、生态系统
1．概念：在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环、_________和_________，彼此相互作用、相互依存而构成的一个__________单位。
2．组成成分
(1)非生物成分：________________________等。
能量流动
信息传递
生态学功能
无机盐、空气、阳光、水
(2)生物成分
定位 范围
生产者 最基本、最关键的生物成分 主要指各种_____植物
消费者 直接或间接以_______为食 主要指以其他生物为食的各种动物
分解者 将动植物遗体、粪便等分解为_______ 主要是______________，还包括蚯蚓等生物
绿色
生产者
无机物
腐生细菌和真菌
思考感悟
1．细菌在生态系统中是否一定是分解者？请举例说明。
【提示】 不一定，如硝化细菌是生产者。
3．营养结构
(1)食物链：
生态系统中的生物由于________而形成的结构。
(2)食物网
①概念：生态系统中的许多_______相互交错形成的更为复杂的网状食物关系。
②作用：增强生态系统结构和______的稳定。
营养关系
食物链
功能
(3)营养级
①概念：处于食物链某一环节上的__________的总和。
②分类
a．第一营养级：_________。
b．第二营养级：___________，即植食性动物。
c．第三营养级：二级消费者，即以植食性动物为食的动物。
各种生物
生产者
一级消费者
思考感悟
2．食物网中营养级与消费者级别一致吗？试分析原因。
【提示】 不一致。生产者永远是第一营养级，不占有消费者级别，而初级消费者是第二营养级。
海洋生态系统
森林生态系统
2．生物圈
(1)概念：地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所。
(2)范围：包括岩石圈上层、水圈和__________。水圈中生活着多种多样的水生生物，而陆生生物主要生活在大气圈的下层与岩石圈的上层。
(3)作用：人类的生存和发展离不开整个生物圈的繁荣；生物圈稳态的维持是实现人类社会可持续发展的基础。
大气圈下层
核心要点突破
生态系统的理解
(3)具有一定“空间”范围：一个池塘、一片草地、一块农田、一片森林、一条河流甚至一个自制的生态瓶等均可独立成为一个生态系统。
(4)具有整体性
2．九大生命系统间的逻辑关系
下列组合中，依次属于种群、群落和生态系统的一组是( )
①生活在人大肠内的细菌
②某一池塘中的全部鱼类
③肺炎患者肺部的肺炎球菌
④一根枯木及枯木上的所有生物
A．①②④ B．②③④
C．③②① D．③①④
【尝试解答】 D
【解析】 大肠内的细菌应属于群落。池塘内的鱼既不是一个物种也不是全部的生物。一根枯木及枯木上的所有生物应是生态系统。
例1
跟踪训练 以下可以称作生态系统的是( )
A．一个湖泊中的浮游生物和所有的分解者
B．一个烧杯中取自池塘的水、泥土和浮游生物
C．一个池塘中的所有水蚤和分解者
D．一个鱼缸中的所有金鱼和水草
解析：选B。生态系统指生物群落及无机环境相互作用的自然系统，它包括生物群落和无机环境两部分内容。题中A、C、D三个选项只包括群落中的一部分生物，因此，它们均不是生态系统。
1．生态系统中各组成成分的作用
(1)非生物成分——生物群落赖以生存和发展的基础
非生物成分为生物提供物质和能量，其中光能是绝大多数生物生命活动的最终能量来源。
(2)生产者——生态系统的主要成分
通过光合作用或化能合成作用将无机物转变成有机物，将光能或无机物中的能量转变成化学能贮存在有机物中，从而为生物群落提供可利用的物质和能量。生产者是生态系统的基石，是生态系统的主要成分，是一切生物的物质和能量的源泉。
生态系统各成分的作用及关系
(3)消费者——生态系统最活跃的生物成分
直接或间接以生产者为食，有利于植物传粉或种子的传播，能够加快生态系统中的物质循环。
(4)分解者——物质循环中的关键成分
把有机物分解成各种无机物，是生态系统中的物质循环不可缺少的环节。
特别提醒
生产者除绿色植物外，还包括能进行化能合成作用的微生物。消费者除动物外，还包括营寄生生活的菟丝子、病毒等生物。分解者除腐生生活的细菌、真菌外，还包括少数的动物，如蜣螂、蚯蚓等。
2．生态系统各成分之间的关系
特别提醒
(1)在生态系统各组成成分中，只有生产者与非生物成分的关系是双向的，其余各成分间只能是单向关系。
(2)生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”；生产者与各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道。
关于生态系统中生物成分的叙述中，正确的是( )
A．生产者中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型
B．消费者是异养型真核生物
C．分解者只包括腐生细菌和真菌
D．生产者和分解者间为直接联系，消费者可有可无
【尝试解答】 A
例2
【解析】 生产者大多数是光能自养型的真核生物——绿色植物，但也有化能自养型的原核生物——硝化细菌，所以A项是正确的。B选项，消费者都是异养型的，但并不都是真核生物，如根瘤菌，它以活的生物体豆科植物制造的有机物为食，属于消费者，但属于原核生物，细菌中有很多都属于寄生菌类，属于消费者。C选项，分解者除了有腐生细菌和真菌外，还有腐生动物，如蚯蚓、蜣螂等。D选项中生产者与分解者之间不一定是直接联系，有时生产者和分解者需要靠消费者间接联系。
【规律方法】 (1)并非所有的植物均为生产者，如菟丝子营寄生生活，属于消费者。
(2)并非所有动物均为消费者，如蚯蚓为分解者。
(3)并非所有细菌均为分解者，如硝化细菌为生产者。
(4)生态系统各成分的判断关键
①判断生产者的主要依据是是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者。
②判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词，植物、微生物都有可能成为消费者。
③判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物，即腐生生物，可能包括动物(如蚯蚓)。
跟踪训练 (2011年河南周口高二检测)下列关于各生物成分的作用，错误的是( )
A．生产者是生态系统的基石
B．消费者能够加快生态系统的物质循环
C．生产者和消费者的呼吸可以把有机物转化成无机物，所以可以没有分解者
D．从理论上讲，可以没有消费者，但自然界中的生态系统一般都有消费者
解析：选C。如果没有分解者，动植物的遗体以及动物的排遗物会堆积如山，生态系统会崩溃。
食物链是生物之间单方向的食物联系，食物网是生物之间多方向的食物联系，而营养级是食物链同一环节上所有生物的总和，所以有的生物会占有不同的营养级。
1．各种生物在食物链中的营养功能和营养级
食物链、食物网和营养级的区别与联系
生物 绿色植物 植食动物 小型食肉动物 大型食肉动物
营养功能 生产者 一级消费者 二级消费者 三级消费者
营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
2.食物链的分析
(1)每条食物链(捕食食物链)的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不是完整的食物链。
(2)在食物链中，当某种生物大量增加时，一般会导致以其作为天敌的上一营养级数量减少，以其作为食物的下一营养级数量增多。
(3)食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量处于一种动态变化中。这种制约可能来自于种间，也可能来自于种内。
3．食物网的分析
(1)同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰可能在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五营养级。这就是说猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。
(2)在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蜘蛛与青蛙，二者之间可以既是捕食关系，又是竞争关系。
(3)在食物网中，当某种生物因外来因素而大量增加时，一般除导致上一营养级减少，下一营养级增加外，还会导致与其有竞争关系的生物数量下降。
(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，沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
(5)食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类而并非取决于生物的数量。
特别提醒
高中生物中的食物链，一般是指捕食食物链，它是由生产者和消费者之间通过捕食关系形成的。分解者只能分解动植物的遗体残骸，不能与动植物之间形成捕食关系，所以它不参与(捕食)食物链，不占营养级。
下图是一简单生态系统中的食物网，请回答下列问题：
例3
(1)此生态系统中共有_________条食物链。
(2)此生态系统中属于第三营养级的生物是_________，淡水虾与小鱼的关系是_________，大鱼与小鱼的关系是_________。
(3)此生态系统中的分解者是( )
A．海鸟 B．水绵
C．水藻 D．腐生细菌、真菌
(4)若所有的海鸟迁徙到别处，则大鱼数量________，水藻数量________，淡水虾数量________。
(5)若此生态系统中的水绵大量减少，则下列哪一项会随着发生？( )
A．水藻大量增多 B．小鱼的数量增多
C．海鸟的数量减少 D．甲壳类的数量增多
【尝试解答】 (1)3 (2)淡水虾、小鱼、海鸟 竞争
捕食 (3)D (4)增多 减少 减少 (5)A
【解析】 该食物网中有3条食物链，处于第三营养级的生物有淡水虾、小鱼、海鸟；淡水虾与小鱼都以水蚤为食，两者是竞争关系；大鱼以小鱼为食，两者属于捕食关系。水绵、水藻属于生产者，海鸟、小鱼等是消费者，腐生细菌、真菌属于分解者。
所有的海鸟迁徙到别处后，大鱼、甲壳类动物失去了天敌，它们会大量繁殖，数量增加，水藻数量减少。大鱼数量增加，会捕食更多的小鱼、淡水虾，使小鱼、淡水虾数量减少，水蚤数量增多，水绵数量减少。该生态系统中若水绵大量减少，以水绵为起点的食物链的每一营养级生物都减少，海鸟捕食甲壳类增多，水藻数量增多。
【规律方法】 我们可以根据以下几点来书写食物链：
(1)根据动物的食性
如“螳螂捕蝉，黄雀在后”。根据动物的食性，这条食物链是：绿色植物→蝉→螳螂→黄雀。
(2)根据生物的个体数量关系
一般来说，营养级越低的生物，其数量越多，营养级越高的生物，其数量越少，即表现出“数量金字塔”。
(3)根据图、表信息来确定
①根据能量流动的特点：在食物链中，所含能量越多的生物，其营养级就越低；反之，则越高。
②根据生物富集的特点：生物体内所含重金属(盐)、难分解的有机物等物质浓度越高，营养级就越高，这体现了生物富集现象。同样要注意体内含量相差很近的是同一营养级。
跟踪训练 (2009年高考广东卷)下图为南极某海域的食物链。据图判断正确的是( )
A．此食物网共有6条食物链
B．硅藻既是生产者，又是分解者
C．磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D．严禁过度捕杀蓝鲸是由于其对该食物网影响最大
解析：选C。此食物网共有9条食物链，硅藻是植物，属于生产者，不是分解者，生产者遭到破坏对食物网的影响最大。而磷虾在每一条食物链中都是第二营养级，所以C项对。
实验探究创新
验证生态系统各成分的不可或缺性
在一个生态系统中，非生物成分、生产者、分解者占有非常重要的地位，为了证明其重要性和不可缺少性，请设计实验进行验证。
材料用具：等大的玻璃瓶四个、清水、河泥、生长状况和大小相同的金鱼若干条、生长状况和大小相同的金鱼藻若干。
实验步骤：①取玻璃瓶，分别编号为1、2、3、4。
②分别对4个玻璃瓶做以下处理：
③观察四个玻璃瓶中金鱼存活时间。
问题与讨论：
(1)1号和2号相比，哪一瓶存活时间长？__________，原因是_______________________________________
_____________________________________________。
(2)1号和4号对照，能否说明分解者是生态系统中的必备成分？若不能，应如何改进实验？
________________________________________。
(3)金鱼存活时间最长的是__________，原因是
________________________________________。
(4)__________号和__________号对照，能说明生产者是生态系统中的必备成分。
(5)本实验的结论是_________________________
_________________________________________。
【解析】 解答实验设计题时要注意对照原则和单因子变量原则。本题验证生态系统的成分——非生物成分、生产者、分解者在生态系统中的重要性和不可缺少性，需分为四组，其中一组所有条件都适宜作为对照，其余三组分别缺少生产者、分解者、非生物成分进行实验，观察各实验组金鱼存活时间的长短。
【答案】 (1)1号 2号瓶中金鱼藻因缺少光不能进行光合作用制造O2
(2)不能。4号瓶中应加入经过烘烤后杀死其中微生物的河泥
(3)1号 1号瓶中生态系统成分齐全，能维持较长时间
(4)1 3
(5)在一个生态系统中，非生物成分、生产者、分解者不可缺少
【实验链接】 实验结果的分析
验证性实验：结果和结论是唯一的，依据自变量与因变量的关系，可用逆推法，由结论推出相应的结果。
探究性实验：结果和结论是不确定的，应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到，然后用逆推法描述出各种可能出现的结果。
知能过关演练
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