(共65张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
①举例说明什么是生态系统。
②讨论某一生态系统的结构。
③尝试建构生态系统的模型。
④分析生态系统能量流动的过程和特点。
⑤概述研究能量流动的实践意义。
⑥概述生态系统的物质循环过程及特点。
⑦概括生态系统中的信息种类及在农业生产中的应用。
⑧概述生态系统的稳定性。
5个重点：①生态系统的结构。
②生态系统的能量流动。
③生态系统的物质循环。
④生态系统中的信息传递。
⑤生态系统的稳定性。
2个难点：①生态系统的结构。
②生态系统的能量流动。
5个考点：①生态系统的结构。
②生态系统的能量流动。
③生态系统的物质循环。
④生态系统中的信息传递。
⑤生态系统的稳定性。
第1节 生态系统的结构
课标要点 学法指导
1．举例说明什么是生态系统 2．讨论某一生态系统的结构(重点) 3．尝试建构生态系统的结构模型(难点) 4．举例说明食物链和食物网 1．通过分析生态系统的结构，建立结构与功能相统一的观点及生命系统的物质和能量观(生命观念)
2．通过分析食物链(网)中各营养级生物的数量变动情况及能量流动过程图解，培养运用逻辑思维分析问题的能力(科学思维)
知识导图
课前·新知导学
生态系统的范围
1．生态系统的概念
在一定空间内，由______________与它的____________相互作用而形成的统一整体。
2．生态系统的范围
地球上最大的生态系统是________。它是地球上的_________及其____________的总和。
生物群落
非生物环境
生物圈
全部生物
非生物环境
3．生态系统的类型
将序号所示生态系统的类型进行归类：
①海洋生态系统
②草原生态系统
③森林生态系统
④农田生态系统
⑤果园生态系统
⑥冻原生态系统
⑦淡水生态系统
⑧人工林生态系统
⑨荒漠生态系统
⑩城市生态系统
【答案】①⑦ ⑥⑨ ④⑤⑧⑩
生态系统与种群和群落的关系是怎样的？
________________________________。
提示：
微思考
某自然保护区里的各种植物、动物和看不见的微生物以及水和光等无机条件，它们共同构成了一个 ( )
A．种群 B．生物群落
C．生态系统 D．物种
【答案】C
【解析】由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体，叫作生态系统。保护区内的各种生物和无机环境构成了生态系统。
生态系统具有一定的结构
1．生态系统的组成成分
(1)非生物的物质和能量：
①物质：______、水、无机盐等。
②能量：______、热能等。
(2)生产者：
①主要类群：自养生物，主要是___________。
②作用：通过___________，把太阳能转变为有机物中可被生物利用的________，是生态系统的______。
空气
阳光
绿色植物
光合作用
化学能
基石
(3)消费者：
①主要类群：动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和__________等。
②作用：a．将有机物转化为________，加快生态系统的物质循环；b．帮助植物传粉和种子传播。
(4)分解者：
①主要类群：____________。
②作用：将动植物遗体残骸和动物排遗物中的________分解成无机物。
寄生动物
无机物
细菌和真菌
有机物
2．营养结构——食物链和食物网
(1)食物链：
①形成原因：捕食关系。
②实例分析：
③特点：生产者是食物链的开始，各种动物所处营养级不是一成不变的，一般不会超过______个营养级。
5
(2)食物网：________彼此相互交错连接形成的复杂的营养关系。
(3)功能：
①食物链和食物网是生态系统的_________，是生态系统_________和__________的渠道。
②生态系统保持相对稳定的重要条件，食物网越复杂，生态系统______________的能力越强。
食物链
营养结构
物质循环
能量流动
抵抗外界干扰
生态系统中消费者和分解者都是异养型的个体，它们之间有什么区别？“螳螂捕蝉，黄雀在后”所隐含的食物链中，螳螂是第几营养级？______________________________。
提示：消费者一般从活的生物体取食，营捕食或寄生生活，而分解者从生物遗体、排遗物、残落物中获得物质和能量，营腐生生活。 食物链一般是从生产者开始的，因此这条食物链为植物→蝉→螳螂→黄雀，螳螂为第三营养级
微思考
判断下列表述是否正确。
(1)森林中的一棵树死了，倒在地上，苔藓、蘑菇、白蚁、蠕虫、蜘蛛和老鼠等生物均以这段朽木为生，它们共同构成了一个生态系统。 ( )
(2)生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。 ( )
(3)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌。 ( )
(4)生产者是生态系统的基石，消费者和分解者是生态系统的必备成分。 ( )
(5)食物链中的某营养级指的是一种生物或一个种群。 ( )
(6)食物网中两种生物间只有一种种间关系。 ( )
(7)在一条食物链中，生产者为第一营养级，但不同消费者所处的营养级不同。 ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
课堂·重难探究
生态系统的成分、作用及各成分间的关系
[知识归纳]
1．生态系统的概念的理解
(1)空间性：一定的空间范畴。地球上最大的生态系统是生物圈。在这个最大的生态系统中，还可以分出很多不同的生态系统。
(2)成分：生态系统包含全部生物(植物、动物、微生物等)和它们生活的非生物环境。
(3)整体性：生态系统中的生物与生物，生物与非生物之间，相互影响、相互制约，组成一个具有一定调节能力的统一整体。
2．生态系统的成分及各自的作用和地位
项目 非生物的物质和能量 生产者(自养型) 消费者(异养型) 分解者(异养型)
组成内容 阳光、热能、空气、水分、无机盐等 主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物(如硝化细菌) 包括营捕食生活、寄生生活和共生生活的各种生物(如菟丝子、大豆根瘤菌) 营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂)
项目 非生物的物质和能量 生产者(自养型) 消费者 (异养型) 分解者(异养型)
作用 为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础 无机物→有机物；光能、无机化学能→有机化学能；为消费者提供食物和栖息场所，是消费者和分解者获得能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础 加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播 通过分解作用将生物遗体、遗物分解为无机物，供生产者重新利用
地位 必备成分 主要成分(基石) 最活跃的成分 物质循环中的关键成分
3．生态系统各组成成分的相互关系
总之，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。
某小组拟调查一个池塘生态系统(如图)的组成成分。请根据图示及提供的实验器材，回答下列问题。
(1)该池塘生态系统的非生物因素有哪些？
(2)该池塘生态系统的生物按作用分为哪几类？
(3)动物都是消费者吗？举例说明。
提示：(1)水温、水中含氧量、水面光照强度、pH等。
(2)生产者：水草、浮萍、栅藻、团藻；消费者：虾、草鱼、黑鱼；分解者：细菌、真菌。
(3)有些动物不属于消费者。如蚯蚓、蟑螂、秃鹰及某些种类的软体动物是以动植物残体为食的腐生动物，属于分解者。
[对点精练]
1．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是 ( )
A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
B．硝化细菌是自养型生物，在生态系统中属于生产者
C．病毒是异养型生物，在生态系统中属于分解者
D．蚯蚓是需氧型生物，在生态系统中属于消费者
【答案】B
【解析】光能、热能等属于生态系统的成分，A项错误。硝化细菌能进行化能合成作用，是自养型生物，属于生产者，B项正确。病毒在细胞内进行寄生生活，属于消费者，C项错误。蚯蚓营腐生生活，属于分解者，D项错误。
2．如图表示生产者、消费者和分解者之间的关系，下列相关叙述错误的是 ( )
A．甲是生产者，乙是消费者
B．丙属于次级消费者
C．丙可以为甲提供无机盐
D．丙不属于食物链成分
【答案】B
【解析】由图可知甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。分解者将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境，为甲提供无机盐。分解者不能出现在食物链中。
(2)根据箭头指向判断各成分。
①A有三个箭头指出，为生产者。
②D有三个箭头指入，为非生物的物质和能量。
③B和C为消费者和分解者，因A(生产者)和B均指向C，故C为分解者，B为消费者。
[知识归纳]
1．关于食物链的分析
(1)每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。
(2)分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。
食物链和食物网的相关分析
(3)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1。
(4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。
(5)同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。
(6)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既有捕食关系，又有竞争关系。
2．关于食物网的分析
营养位置：同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在下图所示食物网中分别占有第三、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。
3．分析生态系统的食物网及其中的食物链时的注意事项
(1)生产者数量相对稳定，即生产者数量比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的变化。
(2)处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，该种群可通过捕食其他食物来维持其数量基本不变。
(3)食物网的复杂程度主要取决于生物的种类，并非生物的数量。
[对点精练]
1．(2022·广东江门校考)下图表示某生态系统的食物网，下列有关说法不正确的是 ( )
A．若由于某种原因鼠全部灭亡，则该生态系统中鹰种群的最大容纳量会降低
B．生态系统中，食物链交错连接成食物网的原因是多种生物在不同的食物链中占有不同的营养级
C．图中共有8条食物链，其中鹰为第三、四、五营养级
D．该图中只体现生态系统的两种成分，未体现的成分是非生物成分和分解者
【答案】C
【解析】鼠是鹰的食物来源之一，因此若由于某种原因鼠全部灭亡，则该生态系统中鹰种群的最大容纳量可能会降低，A正确；生态系统中，多种生物在不同的食物链中占有不同的营养级，因此食物链可以交错连接成食物网，B正确；图中共有8条食物链，分别是植物→食草昆虫→食虫鸟→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰、植物→食草昆虫→食虫鸟→蛇→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰、植物→食草昆虫→蛙→蛇→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→蛇→鹰，其中鹰为第三、四、五、六营养级，C错误；该图中只体现生态系统的两种成分，即生产者和消费者，未体现的成分是非生物成分和分解者，D正确。
2．农田生态系统中，假设有两条主要的食物链(如图)，如果有人大量捕捉蛙，短期内对该生态系统造成的影响是 ( )
A．有利于生态系统的平衡
B．水稻虫害严重
C．蛇的数量迅速增加
D．鼠的数量迅速增加
【答案】B
【解析】大量捕捉蛙以后，害虫失去了天敌，所以害虫数量会迅速增加；蛙减少以后，蛇的数量不会变化很大，因为蛇有蛙和鼠两个食物来源，但鼠的数量会因蛇的大量捕食而减少。
【方法技巧】 食物链(网)中生物数量变化分析
1．第一营养级的生物数量减少对其他生物的影响
第一营养级的生物数量减少会导致其他生物都减少，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。
2．“天敌”减少，对被捕食者数量变化的影响
“天敌”减少，最先引起被捕食者数量增加，但随着被捕食者数量的增加，被捕食者种内斗争加剧，种群密度开始下降，直到趋于相对稳定。
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的变化分析
(1)在食物网中，当某种生物数量因某种原因而大量减少对另一种生物数量的影响沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
(2)生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定很多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。
(3)捕食者有多种食物来源时，若其中某一捕食对象的数量减少，则它对其他捕食对象的捕食量会增加，而自身的数量在短期内将维持稳定。如图所示食物网中，青蛙数量突然减少，则以它为食的蛇的数量也将减少，鹰就要过多地捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟数量减少。因为鹰不仅捕食蛇这种生物，也可捕食其他食物来维持其生命活动。
课堂·延伸提分
易错易混：生态系统成分中的三个“≠”
1．生产者≠植物：生产者不一定都是植物，某些细菌也可以是生产者，如硝化细菌等；植物也不一定都是生产者，如菟丝子是消费者。
2．消费者≠动物：消费者不一定都是动物，如某些营寄生生活的微生物；动物也不一定都是消费者，如营腐生生活的蚯蚓等。
3．分解者≠微生物：分解者不一定都是微生物，如某些营腐生生活的动物，如秃鹫；微生物也不一定都是分解者，如自养型微生物是生产者，如硝化细菌是生产者，营寄生生活的微生物是消费者。
例 下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是 ( )
①细菌、真菌都是分解者 ②自养型生物都是生产者
③植物都是生产者 ④动物都是消费者
⑤异养型生物都是消费者
A．② B．②③
C．③④ D．①⑤
【答案】A
【解析】营自养生活的微生物是生产者，而营寄生生活的微生物则是消费者，绝大多数植物是生产者，但极少数植物属于消费者，如菟丝子；大多数动物是消费者，少数腐生动物是分解者，如蚯蚓、蜣螂等；异养型生物是消费者或分解者。
小练·素养达成
1．现在的城市人喜欢到乡村旅游。他们或到池塘垂钓，或到果园采摘，乐此不疲，似有“久在樊笼里，复得返自然”之感。这其中的池塘和果园在生物学中分别属于 ( )
A．海洋生态系统、农田生态系统
B．淡水生态系统、果园生态系统
C．自然生态系统、人工林生态系统
D．人工生态系统、草原生态系统
【答案】B
【解析】池塘属于自然生态系统中的淡水生态系统，果园属于人工生态系统中的果园生态系统。
2．下图所示成分可以构成一个 ( )
A．食物网
B．捕食链
C．生物群落
D．生态系统
【答案】D
【解析】图中所示有四种成分：非生物的物质和能量，植物是生产者，兔和狐是消费者，细菌是分解者，上述四种成分可构成一个生态系统。
3．(2022·广东江门校考)以下可以称作生态系统的是 ( )
A．一个湖泊中的所有浮游生物和所有分解者
B．烧杯中的取自池塘的水、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
【答案】B
【解析】一个湖泊中的浮游生物和所有分解者，只包括了生物部分，没有非生物部分，不能构成一个完整的生态系统，A错误；烧杯中的取自池塘的水、泥土和浮游生物，既包括生物部分，也包括非生物部分，符合生态系统的概念，B正确；一个池塘中的所有水蚤和分解者，只包括了生物部分的部分生物，也没有非生物部分，不能构成一个完整的生态系统，C错误；一个鱼缸中的所有金鱼和水草，只包括了生物部分的部分动物和部分植物，也没有非生物部分，不能构成一个完整的生态系统，D错误。
4．(2022·广东珠海校考)下列关于生态系统成分的叙述，正确的是
( )
A．生态系统的成分包含生产者、消费者和分解者
B．生产者都属于自养型生物，可以是真核生物，也可以是原核生物
C．消费者都属于动物，其中食草动物处于第二营养级
D．细菌都属于分解者，营腐生生活
【答案】B
【解析】生态系统的成分包含生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，A错误；生产者都属于自养型生物，可以是真核生物(绿色植物)，也可以是原核生物(如硝化细菌)，B正确；消费者不都属于动物，如寄生细菌，属于消费者，C错误；细菌不都属于分解者，硝化细菌是生产者，寄生细菌是消费者，腐生细菌是分解者，D错误。
5．(2022·广东江门校考)有关下图的各项叙述中，错误的是( )
A．图中只有两条食物链
B．该食物网中，狐与鸟之间既存在捕食关系，又存在种间竞争关系
C．昆虫与狐之间通过负反馈调节维持各自数量的相对稳定
D．该食物网中狐为第三、四营养级
【答案】B
【解析】据图可知，图中只有两条食物链，分别是草→兔→狐，草→昆虫→鸟→狐，A正确；狐与鸟之间只存在捕食关系，B错误；若不考虑其他因素，昆虫数量上升会导致鸟数量上升，鸟的数量上升又会导致昆虫数量降低，狐的数量上升，狐对鸟的捕食加强，鸟减少会导致狐减少，昆虫与狐之间维持各自数量的相对稳定的方式为负反馈调节，C正确；由食物链草→兔→狐，草→昆虫→鸟→狐可知，食物网中狐为第三、四营养级，D正确。
6．(2022·广东东莞校考)某湿地生态系统部分食物网如图。有关叙述错误的是 ( )
A．该食物网中包含6条食物链
B．朱鹮位于第三、第四营养级
C．朱鹮与鱼类之间是捕食关系
D．水草和藻类是该生态系统的基石
【答案】C
【解析】根据分析可知，该食物网中包含6条食物链，A正确；据分析可知，朱鹮位于第三、四营养级，B正确；朱鹮捕食鱼类，朱鹮和鱼类都以贝类为食，故朱鹮与鱼类之间是捕食和种间竞争关系，C错误；生产者是生态系统的基石，故水草和藻类是该生态系统的基石，D正确。
7．图1为生态系统的组成成分之间的关系，图2为某生态系统的食物网情况，请据图回答。
据图1回答：
(1)从营养功能的角度来填写成分：B．________，C．_________。
(2)B主要是指______________________________。
(3)________和________是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。(填图中字母)
(4)最主要的成分和最活跃的成分分别是______、______(填图中字母)。
据图2回答：
(5)该生态系统共有________条食物链。
(6)鹰占有____个营养级，请写出鹰作为最高营养级的一条食物链：__________________________。
(7)蛇和鹰的关系是_______________________。
(8)要使该生态系统完整，还需要增加的成分是____________。
(9)若蛇绝种，鹰的数量可能________，原因是_______________。
(10)若植食性昆虫减少，在短期内哪种生物数量将锐减？_______。理由是__________。
【答案】(1)分解者 非生物的物质和能量 (2)营腐生生活的细菌和真菌 (3)D B (4)D A (5)8 (6)4 植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰(或植物→植食性昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰) (7)捕食和竞争 (8)分解者、非生物的物质和能量 (9)增多 食物链变短，鹰获得的能量增多 (10)食虫昆虫 其食物单一且有许多天敌(共95张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
课标要点 学法指导
1．分析生态系统能量流动的过程和特点 2．概述研究能量流动的实践意义 3．尝试调查农田生态系统中能量流动情况 1．分析生态系统的能量流动过程，建立生命系统的物质和能量观(生命观念)
2．概述研究能量流动的意义，建立生态平衡观(生命观念、社会责任)
知识导图
课前·新知导学
能量流动的概念、过程、特点
1．概念
能量流动是指生态系统中能量的__________________________的过程。
2．过程
(1)能量来源：________。
(2)输入过程：主要是通过生产者的______________，将光能转化成为化学能。
输入、传递、转化和散失
太阳
光合作用
(3)传递过程：
【答案】生产者 次级消费者 分解者
(4)转化和散失过程(以第一营养级为例)：
①在生产者的__________中以热能的形式散失。
②用于生产者的____________________等生命活动，储存在植物体的有机物中。
③构成植物体的________中的能量：a．一部分随着残枝败叶等被________分解而释放出来。b．另一部分则被初级消费者摄入体内，流入________营养级。
呼吸作用
生长、发育和繁殖
有机物
分解者
第二
3．特点
(1)__________：沿食物链由__________流向__________，不可________，也不能____________。
(2)逐级递减：
①能量在沿食物链流动的过程中是__________的，传递效率大约为____________。
②在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过______个营养级。
单向流动
低营养级
高营养级
逆转
循环流动
逐级递减
10%～20%
5
初级消费者摄入的生产者中含有的能量是否均流向初级消费者体内？试解释原因。
____________________________________。
提示：不是，因为初级消费者摄入生产者后并没有完全吸收，还有一部分能量以粪便的形式排出
微思考
下列关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是
( )
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级
C．在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动
D．分解者所需的能量可来自各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量
【答案】B
【解析】生态系统中的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸作用外，其余均流入下一营养级和分解者，B错误；在生态系统中，能量沿着食物链和食物网流动，C正确；各营养级生物同化的能量除去呼吸作用散失的能量，为各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，这些能量一部分流向分解者，一部分流向下一营养级，D正确。
生态金字塔的类型
1．能量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所得到的________数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为能量金字塔。
(2)特点：通常是上窄下宽的金字塔，因为能量流动是___________的。
能量
逐级递减
2．生物量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的________(每个营养级所容纳的有机物的总干重)数值转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为生物量金字塔。
(2)特点：大多是上窄下宽的金字塔，因为一般来说______________通常大于植食性动物的总干重，植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
生物量
植物的总干重
3．数量金字塔
(1)概念：将单位时间内各个营养级所包含的生物个体的________转换为相应面积或体积的图形，并将图形按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形被称为数量金字塔。
(2)特点：一般是上窄下宽的金字塔，有的是__________的倒置的金字塔。
数目
上宽下窄
所有生态金字塔都是上窄下宽的吗？举例说明。
______________________________________。
提示：不是。生物量金字塔和数量金字塔都可能出现上宽下窄的倒置金字塔
微思考
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如图甲所示。下列选项中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项中方框面积表示能量的多少) ( )
甲
【答案】C
【解析】数量金字塔是以生态系统中每一营养级的生物个体数目为指标绘制的，有时会倒置，本题就是一个实例。能量金字塔是以生态系统中每一个营养级的能量数值为指标绘制的，由于能量流动是单向流动且逐级递减的，在相邻两个营养级之间传递效率大约只有10%～20%，所以能量金字塔是不会倒置的。
研究能量流动的实践意义
1．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在________、________上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
2．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到_________的利用。
3．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地调整_________ _________________，使能量持续高效地流向_____________________。
时间
空间
最有效
生态系统
中的能量流动关系
对人类最有益的部分
农民在进行田间管理的时候，要进行灭虫除草，目的是什么？
_____________________________________________。
提示：使能量尽可能地流向农作物中，即流向对人类最有益的部分
微思考
运用生态系统能量流动规律分析，下列四项中不利于能量流向对人类最有益的部分的是 ( )
A．在森林中，使能量多储存在木材里
B．在草原牧场，使能量多流向牛和羊
C．能量流经初级消费者→次级消费者→三级消费者(人的食物)
D．在养鱼池，让有机肥料以腐屑形式被鱼类或饵料动物直接摄食
【答案】C
【解析】能量流动是逐级递减的，食物链越长，丧失的能量就越多。
课堂·重难探究
能量流动的过程及特点
[知识归纳]
2．能量的传递
(1)传递途径：食物链和食物网。
(2)传递形式：有机物中的化学能。
(3)某一营养级的能量分流：
理解流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析。
①定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路可有三条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用。
②定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：
a．自身呼吸消耗；
b．流入下一营养级；
c．被分解者分解利用；
d．未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。
3．能量的转化和散失
(1)能量散失的主要途径：呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸作用及分解者的呼吸作用)。特殊途径：动植物遗体形成煤炭、石油等，经过燃烧放出热能。
(2)能量流动过程图解中箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能量逐级递减。
(3)方块面积越来越小表示随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
(4)生态系统中能量流动形式的转化：
4．能量流动的特点
(1)单向流动：
①特点：指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转也不可循环地流动。
②原因：
a．食物链中各种生物之间的捕食关系是确定的，是在长期自然选择过程中形成的捕食关系，不能逆转；
b．各营养级的能量总是趋向于在呼吸作用过程中以热能形式散失，而热能是不能再被利用的。
(2)逐级递减：
①特点：输入一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。
②原因：
a．各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量；
b．各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的能量，总有一部分会自然死亡或被分解者所利用；
c．各营养级的同化率不是百分之百的，总有一部分变成排遗物进而被分解者利用。
5．能量传递效率与能量利用率的区别
(1)能量传递效率：
①含义：生态系统中能量传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流入下一营养级(最高营养级除外)。
②计算公式：
(2)能量利用率：
①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。
②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
美国生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据[单位：J/(cm2·a)]：
(1)图中生产者________捕食肉食性动物来完成能量的循环。呼吸作用散失的能量________再被生产者利用来合成有机物。(均填“能”或“不能”)
(2)依图完成表中内容并分析，计算能量传递效率(保留小数点后1位)。
提示：(1)不能 不能 (2)13.5% 20.1%
项目 输入 输出到下一营养级 能量传递效率
第一营养级(生产者) 464.6 62.8 ________
第二营养级(植食性动物) 62.8 12.6 ________
[对点精练]
1．如图为生态系统中部分能量流动示意图，①②③④⑤⑥⑦各代表一定的能量值，下列各项中不正确的是 ( )
A．一般情况下，②为①的10%～20%
B．从能量关系看②＞③＋④
C．次级消费者的粪便中的能量去路包括在④途径中
D．生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性
【答案】C
【解析】能量流动的特点是单向传递、逐级递减，传递效率一般在10%～20%之间，所以一般情况下，②为①的10%～20%，③为②的10%～20%，A正确。图中①②③分别表示各级消费者的同化量，④⑤⑥⑦表示各营养级被分解者利用的能量。各营养级生物同化的能量，除流入下一营养级、被分解者分解利用外，另有一部分储存在该营养级生物的有机物中和一部分用于自身呼吸消耗，故②＞③＋④，B正确。
图中次级消费者同化量是②，其粪便中的能量不包括在其同化量中，属于初级消费者的同化量①，次级消费者的粪便中的能量去路包括在⑥途径中，C错误。由于生物与生物之间吃与被吃的关系不可逆转，所以能量流动具有单向性，只能由低营养级流向高营养级，D正确。
2．下列关于能量流动图解(W1为生产者固定的太阳能)的叙述，错误的是 ( )
【答案】C
【解析】分析题图：W1是流经生态系统的总能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因流入初级消费者的能量为D1＝A2＋B2＋C2＋D2，则W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，其中，A1、A2为呼吸作用消耗的能量，B1、B2表示未被利用的能量，C1、C2表示传递给分解者的能量，D1、D2为流向下一个营养级的能量。由上述分析可知，A1、A2可表示呼吸作用散失的能量，A正确；
【方法规律】 3种能量流动过程图的判断方法
图1
图2
图3
图1：每一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量＝摄入量－粪便量，所以A为摄入量，B为同化量，由图可知B同化量总体有2个去向，即D为呼吸散失的能量，C为用于生长、发育和繁殖的能量，E为流入分解者的能量，F为下一营养级摄入量。
图2：每一营养级能量去向有3个，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(E)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用。
图3：每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)，即一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(D)＋流入下一营养级/被下一营养级同化(B)＋被分解者分解利用＋未被利用。
[知识归纳]
1．能量流动的极值计算
在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率约为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定是用10%还是20%来解题。
能量流动的有关计算问题
(1)能量在食物链中传递的计算。
①在一条食物链中若某一营养级的总能量为n，则最多传到下一营养级的能量为0.2n，最少为0.1n。
②在一条食物链中，某一营养级的能量为n，需要前一营养级的能量至少为n÷20%＝5n，最多为n÷10%＝10n。
(2)能量在食物网中传递的计算。设食物链A→B→C→D→E，分情况讨论：
情景设置 提出的问题 计算思路 计算公式
E营养级净增重Y 至少需要A 营养级多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
至多需要A 营养级多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
A营养级净增重X E营养级最多增重多少 传递效率取20% X×(20%)4＝Y
E营养级至少增重多少 传递效率取10% X×(10%)4＝Y
2．能量传递效率的“定值”计算
(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%× b%×c%。
(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。
设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下。
(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量是多少？最多需要A营养级的能量是多少？
(2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多是多少？D营养级获得的能量最少是多少？
提示：(1)至少为M÷(20%)3，最多为M÷(10%)3。
(2)最多为N÷(20%)3，最少为N÷(10%)3。
[对点精练]
1．(2022·广东梅州虎山中学阶段练习)某小型生态系统的能量流动过程如图所示[单位为×103kJ/(m2·y)]，A、B、C、D代表不同的生物成分。下列叙述正确的是( )
A．由A、B、C、D构成的食物网是能量流动、物质循环的主要渠道
B．B→D的能量传递效率约为18.7%
C．若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，可以提高对光能的利用率
D．C分解有机物获取能量，同时也为A提供无机盐和CO2
【答案】D
【解析】C为分解者，不能构成食物链，A错误；B的同化量为18×103 kJ/m2·y，传递给D的能量为3×103 kJ/m2·y，因此B→D的能量传递效率约为3÷18×100%≈16.7%，B错误；茶树菇为异养型生物，不能利用光能，因此若利用A凋落的枝叶种植茶树菇，不能提高对光能的利用率，C错误；C为分解者，可通过分解有机物获取能量，同时也为A提供无机盐和CO2，D正确。
2．在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔子，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消耗植物 ( )
A．600 g
B．900 g
C．1 600 g
D．5 600 g
【答案】B
【解析】通过食物链“植物→兔→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×2/5＝8 g，最少需要消耗植物的量为8÷20%÷20%＝200 g；通过食物链“植物→鼠→蛇→猫头鹰”可知，猫头鹰增重20×1/5＝4 g，最少需要消耗植物的量为4÷20%÷20%÷20%＝500 g。所以合计需要消耗植物200＋200＋500＝900 g。
[知识归纳]
生态金字塔的类型及特点
不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
[对点精练]
1．(2022·广东云浮校考)下图为某自然生态系统的数量金字塔。下列叙述错误的是 ( )
A．图中生物缺少构成生态系统的部分组成成分，但可以构成食物链或食物网
B．所有生态系统中消费者的数量都要少于生产者的数量
C．图中可以表示各营养级的生物数量，也可以表示各营养级同化的能量
D．若图中为能量金字塔，则说明能量在营养级之间的传递逐级递减
【答案】B
【解析】图中缺少分解者，绿色植物、食草动物、食肉动物由于食物关系可构成食物链或食物网，A正确；由于能量逐级递减，使各营养级生物的数量一般也逐级递减，但也有例外，如森林中绿色植物的数量比初级消费者的数量少，B错误；图中的数量金字塔，由于能量流动逐级递减，可以表示各营养级同化的能量，C正确；若图中为能量金字塔，是正金字塔形，说明能量逐级递减，D正确。
2．下图甲为某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析错误的是 ( )
A．图甲中m1、m2表示的能量形式分别为太阳能、热能
B．图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示其用于生长、发育和繁殖的能量
C．该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转
D．若该自然生态系统为一湖泊，经过若干年后演变为一森林，这属于种群的次生演替
【答案】D
【解析】在能量金字塔中，处于第一营养级的生物是生产者，m1表示输入该生态系统的太阳能，m2是指该生态系统各营养级散失的热能，A正确；图乙中，每一营养级的同化量＝摄入量－粪便量，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示其同化固定的能量，C表示其用于生长、发育和繁殖的能量，B正确；该生态系统必须当能量状况表现为正金字塔形状时，生产者所含能量最多，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性，C正确；若该自然生态系统为一湖泊，由于环境因素的变迁，经过若干年后演变为一森林，这属于群落的次生演替，D错误。
课堂·延伸提分
易错易混： 与能量流动有关的几个易错点
1．能量传递效率与能量利用效率的比较
能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量÷上一营养级同化量)×100%。
能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。
2．食物的摄入量≠同化量
摄入量：指动物取食的总量，可以理解为动物的食物总量。
同化量：指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。
关系：摄入量＝同化量＋粪便中的能量。
3．能量的输入并非只有光合作用
能量的输入过程，绝大部分是通过绿色植物的光合作用，但在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统，是通过特殊细菌的化能合成作用。
4．“未利用”的能量
例如，多年生植物上一年自身生长发育的净积累量；未来得及分解，被埋藏在地下形成的煤炭、石油等能量。
例1 在分析生态系统的能量流动时经常涉及“输入量(输入某一营养级的能量)”“摄入量”“同化量”“粪便量”等说法，则下列说法中正确的是 ( )
A．某一营养级生物的摄入量即同化量
B．某一营养级生物的粪便量是该营养级生物同化量的一部分
C．输入某一营养级的能量即该营养级生物的同化量
D．相邻两营养级生物中较高营养级与较低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率
【答案】C
【解析】输入量即同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，A错误、C正确；某一营养级生物的粪便量实际上是上一营养级生物同化量的一部分，B错误；能量的传递效率是指相邻两个营养级同化量的比值，D错误。
解题技巧：表格题的答题方法
例2 下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：×102 kJ/(m2·a)
项目 Pg Pn R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9 0.3 0.6
D 141 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
回答下列问题：
(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？
______________。判断依据是_____________________________。
(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为________(保留小数点后一位)。
(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？________(填“是”或“否”)，原因是__________。
【答案】(1)B B营养级所含能量最多，B为生产者 (2)5.7%
(3)是 该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和
【解析】根据公式计算从第三营养级到第四营养级的能量传递效率是0.9/15.9×100%≈5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量＝870.7×102 kJ/(m2·a)，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5×102 kJ/(m2·a)，因为870.7×102 kJ/(m2·a)＞785.5×102 kJ/(m2·a)，所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和，即该生态系统的总能量增加了。
表格题的思维模板：
第一步 识表
看清表格名称、行列标题及含义、数据单位，找出关键信息。
第二步 析表
(1)分析表中数据、过程或现象所表示的生物学含义、变化规律及相关原因，特别要注意各种差异产生的原因。
(2)分析表格中的特殊数据，如最大、最小、平均或“0”，而对过程表格要特别注意关键步骤和过程。首先根据表格、题干分析可知，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C。
第三步 用表
联系教材中的基础知识，对表中的信息进行综合对比推理。
小练·素养达成
1．稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们不断清除肉食性的黑鱼。用生态学的观点看，这是为了 ( )
A．保持生态平衡
B．保持生物群落的单一性
C．调整生态系统能量流动方向
D．使物质能够尽快地循环流动
【答案】C
【解析】稻田中水稻与稗草构成种间竞争关系，它们共同争夺同一环境中的阳光、CO2、生存空间。除去杂草(稗草)，可使水稻拥有更丰富的生活条件，提高水稻的光合作用强度，为人类提供更多稻谷。鱼塘中清除更高营养级的肉食性的黑鱼，可以减少能量在传递过程中的损失。所以这些操作都是为了调整能量在生态系统中流动的方向。
2．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是 ( )
A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则它最多能获取大象所同化能量的20%
B．生态农业可通过物质多级利用大大提高能量的传递效率
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
【答案】C
【解析】蜣螂利用的是未被大象同化的上一营养级的能量，不属于大象的同化量，A错误；能量的传递效率不能提高，B错误；生产者通过光合作用，将太阳能固定在有机物中，使能量从非生物环境流入生物群落，C正确；生态系统中的能量不能循环利用，只会单向流动，物质可以循环利用，D错误。
3．下图是某生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图，下列有关叙述错误的是 ( )
A．a表示物种甲同化的能量
B．e表示物种甲呼吸散失的能量
C．b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖的能量
D．a中的能量包括粪便中的能量
【答案】D
【解析】分析物种甲的能量去路可知，a表示物种甲同化的能量，b表示物种甲用于自身生长、发育和繁殖等生命活动所需的能量，c表示分解者利用的能量，d表示分解者通过呼吸作用散失的能量，e表示物种甲通过呼吸作用散失的能量。物种甲粪便中的能量不属于其同化量。
4．(2022·广东梅州校考)假设某棉田生态系统只存在“棉花→棉铃虫→食虫鸟”一条食物链。其能量流动关系如下图所示(字母表示能量数值)。下列分析正确的是 ( )
A．食虫鸟粪便中的能量属于食虫鸟的同化量
B．用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量等于b－d－e
C．若食虫鸟增加1 kg，则需要消耗棉花的生物量为25 kg
D．棉花、棉铃虫和食虫鸟之间能进行能量流动和物质循环
【答案】B
【解析】食虫鸟是第三营养级生物，第三营养级生物粪便中的能量属于第二营养级生物同化量的一部分，A错误；用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量＝同化量c－呼吸消耗量e＝摄入量b－粪便量d－呼吸消耗量e＝b－d－e，B正确；分析题图信息可知，第一到第二、第二到第三营养级的能量传递效率分别是c/a×100%、g/c×100%，若食虫鸟增加1 kg，则需要消耗棉花的生物量＝1/(g/c×100%)/(c/a×100%)＝(a/g)kg，C错误；棉花、棉铃虫和食虫鸟之间能进行能量流动，但不能进行物质循环，物质循环发生在无机环境与生物群落之间，D错误。
5．(2022·广东惠州校考)假设某鱼类养殖基地仅存在下图中的食物链，且能量流动关系如下图，图中a～g均表示能量。下列叙述正确的是
( )
A．浮游植物通过光合作用固定的太阳能就是流入该生态系统的总能量
B．该生态系统中的生态金字塔一定为上窄下宽
C．甲种鱼粪便中的能量属于e，乙种鱼粪便中的能量属于f
D．若没有人类的捕捞，乙种鱼用于自身生长、发育和繁殖的能量将最终被分解者利用
【答案】D
【解析】因为是鱼类养殖基地，因此流入该生态系统的总能量除了生产者固定的太阳能，还包括人工输入的能量(饲料中的能量)，A错误；生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔，只有能量金字塔是不可倒置的，一定为上窄下宽，其他的可能倒置，B错误；甲种鱼食物的来源有两个，一个是浮游植物，一个是人工饲料，因此甲种鱼粪便中的能量一部分属于e，一部分属于b，同样，乙种鱼粪便中的能量一部分属于f，一部分属于d，C错误；若没有人类的捕捞，乙种鱼用于自身生长、发育和繁殖的能量将最终被分解者利用，D正确。
6．下图为某人工鱼塘生态系统的能量流动过程中部分环节涉及的能量[单位为×103 kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题。
(1)图中①代表的生理过程是__________，图中②代表的物质中的能量主要以_______________________________的形式储存。
(2)该生态系统生产者固定的总能量为__________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为__________。
(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量为8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为__________尾时可获得最大持续捕捞量。
【答案】(1)呼吸作用 有机物中化学能 (2)110×103 15.6% (3)4 000
【解析】(1)由图可以看出，各营养级生物和分解者都有①过程，并且此过程的能量流出该生态系统，所以①过程应是呼吸作用，图中的②是人从鱼塘得到的各种产品，其能量主要以有机物中化学能的形式储存。(2)因为图中生产者流向初级消费者、初级消费者流向次级消费者的能量均没有给出，所以应先分析并计算次级消费者的总能量：2.1＋5.1＋0.05＋0.25＝7.5×103 kJ/(m2·a)，但是这些能量中有5×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以肉食性动物从植食性动物中获得的能量是7.5－5＝2.5×103 kJ/(m2·a)，
则植食性动物的总能量为4＋9＋0.5＋2.5＝16×103 kJ/(m2·a)，同理这些能量中有2×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以植食性动物从生产者中获得的能量是16－2＝14×103 kJ/(m2·a)，最后可以算出生产者固定的能量为14＋23＋70＋3＝110×103 kJ/(m2·a)。第二营养级是植食性动物，第三营养级是肉食性动物，所以从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是2.5÷16×100%≈15.6%。(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量K＝8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为K/2＝4 000尾时可获得最大持续捕捞量。(共80张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第3节 生态系统的物质循环
课标要点 学法指导
1．以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环 2．关注碳循环平衡失调与温室效应的关系 3．举例说出生物富集的过程、特点及其影响 4．说明能量流动和物质循环的关系 5．尝试探究土壤中微生物的分解作用 1．分析碳循环过程，培养科学思维素养(科学思维)
2．分析物质循环和能量流动的关系，树立生命系统的物质和能量观(生命观念)
3．尝试探究土壤中微生物的分解作用(科学探究)
4．举例说出生物富集的过程、特点及其影响(社会责任)
知识导图
课前·新知导学
生态系统的物质循环
1．概念
组成生物体的_________________________等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
2．范围
物质循环范围为___________，又称为生物地球化学循环。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
生物圈
3．特点
(1)全球性：物质循环的概念中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性的特点。
(2)__________：无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。
循环性
4．实例：碳循环
(1)循环形式：在生物群落与非生物环境之间主要以__________的形式进行。
二氧化碳
(2)过程图解：
【答案】CO2 植物 动物
(3)特点：具有________、循环性。
(4)温室效应：
①成因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中______含量迅速增加，打破了生物圈________的平衡。
②措施：我国一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，另一方面大力提倡植树种草，提高森林覆盖率。
全球性
CO2
碳循环
既然生态系统内的物质是循环的，为什么人们还不断地向农田中施肥呢？______________________________________。
提示：所谓的物质循环，是指在生物圈范围内物质是循环的，是自给自足的。农田中不断有物质和能量的输出(粮食产出)，所以要不断施肥
微思考
判断下列表述是否正确。
(1)物质循环中的“物质”指的是组成生物体的各种化合物。 ( )
(2)与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和呼吸作用。 ( )
(3)碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物的形式循环。 ( )
(4)要降低温室效应，可以通过减少而不是禁止化石燃料的燃烧。 ( )
(5)碳元素在非生物环境与生物群落之间传递时，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他成分间是单向的。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
生物富集
1．概念
生物体从周围环境吸收、________某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度______环境浓度的现象，称作生物富集。
积蓄
超过
2．发生富集的有害物质
________(如铅、镉、汞等)、人工合成的有机化合物(如DDT、六六六等)以及一些________物质。
3．特点
有害物质随着食物链逐渐在生物体内________，最终积累在食物链的________，具有________。
重金属
放射性
聚集
顶端
全球性
为什么铅进入人体后，容易积蓄在体内？
__________________________________。
提示：进入人体内的铅，能形成多种比较稳定的铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被生物体排出，从而积蓄在体内
微思考
下列各项中，能通过食物链传递引起生物富集现象的是 ( )
A．DDT污染 B．大气中SO2污染
C．噪声污染 D．大气中氟利昂污染
【答案】A
【解析】DDT污染能通过食物链传递引起生物富集。
物质循环与能量流动的关系
1．相互关系
二者是____________，彼此相互依存，不可分割。
同时进行的
2．关系图示
【答案】载体 生物群落 非生物环境 食物链(网)
生态系统的物质循环与能量流动的特点有什么不同？
______________________________。
提示：与生态系统的能量流动中单向流动、逐级递减的特点不同，生态系统的物质循环具有的特点为全球性、循环流动、反复利用
微思考
下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，不正确的是 ( )
A．物质作为能量的载体，使能量在生物群落与无机环境之间循环往复
B．能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往返
C．物质循环的过程中伴随着能量流动
D．二者相互依存，不可分割
【答案】A
【解析】生态系统中物质作为能量的载体，但能量不能在生物群落与无机环境之间循环往返，A错误；使物质在生物群落与无机环境之间循环往返的动力是能量，B正确；物质循环的过程中伴随着能量流动，能量为物质循环提供动力，C正确；物质循环和能量流动相互依存，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，二者不可分割，D正确。
探究土壤微生物的分解作用
1．案例1
(1)实验假设：土壤微生物能分解落叶使之腐烂。
(2)实验设计：实验组，________________；对照组，对土壤不做任何处理。
2．案例2
(1)实验假设：____________________________。
(2)实验设计：实验组，A烧杯中加入30 mL______________；对照组，B烧杯中加入______________。
对土壤高温处理
土壤微生物能分解淀粉
土壤浸出液
30 mL蒸馏水
影响土壤中微生物分解作用的因素有哪些？
__________________________________。
提示： 土壤温度、湿度、pH及通气状况等
微思考
为探究落叶是不是在土壤微生物的作用下腐烂的，下列实验设计错误的是 ( )
A．可选择带有落叶的土壤为实验材料
B．将落叶平均分成两份，置于网兜中
C．把土壤分成两组，对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做处理
D．将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中，观察落叶的腐烂情况
【答案】C
【解析】本实验的自变量是土壤中是否有微生物，因此实验组土壤进行灭菌处理，对照组土壤保持自然状态。
课堂·重难探究
碳循环的过程及特点
[知识归纳]
1．物质循环的概念分析
(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等元素。
(3)生态系统的物质循环发生在无机环境与生物群落之间，其中伴随着复杂的物质和能量变化。
2．碳循环的过程
3．碳平衡分析及对环境的影响
(1)碳平衡的含义：
指碳的排放和吸收在数量或质量上相等，大气中的CO2浓度相对稳定。
(2)碳平衡的失调——温室效应：
4．能量流动与物质循环的区别与联系
项目 能量流动 物质循环
形式 光能→化学能→热能(一般形式) 以化学元素形式流动
过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境和生物群落间循环往返
范围 生态系统各营养级 生物圈
特点 单向流动，逐级递减 反复出现，循环流动
项目 能量流动 物质循环
联系 同时进行、相互依存，不可分割： ①能量的固定、储存、转移和释放，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循环往返的动力；④生态系统中的各种组成成分主要通过能量流动和物质循环紧密联系在一起，形成一个统一的整体
如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题：
(1)对物质循环起关键作用的成分是[ ]________和[ ]_________。
(2)图中的①③⑤表示的生理过程分别是______________________ ____________________________。
(3)c生物处于第三营养级，若要使c增加200 kg，至少需要消耗a______________________________。
提示：(1)a 生产者 d 分解者
(2)光合作用、呼吸作用、分解作用
(3)5 000 kg
[对点精练]
1．(2022·广东珠海校考)下图为生物圈中碳元素的循环过程示意图，下列有关叙述正确的是 ( )
A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用
B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者
C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递
D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落
【答案】D
【解析】图中乙是生产者，③过程代表为生产者的呼吸作用，④是生产者的光合作用或化能合成作用，A错误；根据图中各成分之间的关系判断：乙是生产者，甲是分解者，丙是消费者，B错误；碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环，C错误；图中甲是分解者，乙是生产者，丙是消费者，甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落，D正确。
2．某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图，下列分析错误的是 ( )
A．三幅图中生产者都是A
B．图甲中C能促进生态系统的物质循环和能量流动
C．图乙中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物
D．若使图甲、图乙、图丙完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2
【答案】A
【解析】由三幅图中的关系判断可知，图甲中A为生产者，图乙中A为生产者，图丙中E为生产者，A错误；图甲中C为消费者，能促进生态系统的物质循环和能量流动，B正确；图乙中A为生产者，C为大气中的CO2库，E为分解者，B、D为消费者，A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物，C正确；若使图甲、图乙、图丙完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2，D正确。
【方法规律】 碳循环中各种成分的判断
(1)模式图1：
分析：E为生产者；F、D、B都为消费者；C为分解者；A为大气中的CO2库。
(2)模式图2：
分析：A为生产者；B为消费者；C为分解者；D为大气中的CO2库。
(3)模式图3：
分析：A为生产者；C为消费者；B为分解者；D为大气中的CO2库。
(4)模式图4：
分析：A为生产者；B、C都为消费者；D为分解者。
(5)总结：
①先根据双向箭头，确定两者肯定是非生物的物质和能量或生产者(模式图4中没有双箭头，则从A能产生O2可判断A为生产者)。
②各营养级生物都有一条箭头指向同一个结构，则该结构为分解者。
③消费者一定接在生产者后面，消费者的数量可多可少。
[知识归纳]
1．实验原理
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为分解者。
(2)分解者的分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。
(3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)。淀粉遇碘变蓝；还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生砖红色沉淀。
探究土壤微生物的分解作用
2．实验流程
项目 案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤高温处理 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊
对照组 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入30 mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊
自变量 土壤中是否含微生物 溶液中是否含有土壤中的微生物
项目 案例1 案例2 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生砖红色沉淀
B B1 变蓝
B2 不产生砖红色沉淀
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热。
3．基本技术要求
(1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制因素的影响。
(2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件等。
[对点精练]
1．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是 ( )
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
湿润 湿润 较干燥 较干燥
A．该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．1、2组进行对照实验时，无关变量为土壤湿度等
C．若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组的落叶被不同程度地分解
【答案】C
【解析】由表格信息可知，该实验2组的土壤湿润、4组的土壤较干燥，且2组和4组的土壤均不灭菌，其中含有微生物，2、4组对照可用于探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用，A项正确；1、2组进行对照实验时，无关变量为土壤湿度等，B项正确；若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，则1、2组对照可探究湿润土壤中微生物对落叶的分解作用，3、4组对照可探究较干燥土壤中微生物对落叶的分解作用，其中2组和4组均为未经处理的空白对照，属于对照组，1组和3组都已灭菌处理，属于实验组，C错误；1组和3组没有微生物，落叶不被分解，2组和4组由于有微生物，落叶被不同程度地分解，D正确。
2．为了了解土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述中，正确的是 ( )
A．向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间
B．检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变
C．只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好
D．再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同
【答案】A
【解析】实验组为a组，对照组为b组，控制单一变量，故A正确。B项中的a应该是不变的，b可能会部分减少。C错误，因为典型土壤中含微生物多，所以用几种典型土壤混合后的最好。D项没有必要再加一个对照组，和本实验无关。
【方法规律】 实验组、对照组的确定
(1)验证实验中二者如何确定：根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到进行自变量处理的为实验组，没进行自变量处理，仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。
(2)探究实验中二者如何确定：接受自变量处理的，实验结果是未知的为实验组；未接受自变量处理的，实验结果是已知的为对照组。
课堂·延伸提分
易错易混：绘制物质循环和能量流动图解时应注意的问题
1．绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。
2．能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量不能流向生产者。
3．绘制能量流动图解时，只要存在有机物传递即伴随着能量的传递(如动植物遗体、残枝败叶→沼气池，沼渣→食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动)。
例 如图所示为一个简化的草原生态系统能量流动和物质循环示意图，①～⑦是对图中箭头含义的描述，所属箭头号码正确的是 ( )
①生物群落中能量的散失
②生物群落中的物质回归无机环境
③无机环境的能量进入生物群落
④能量在生物体之间传递转化
⑤能量沿着食物链流动
⑥碳元素从有机物变为二氧化碳
⑦碳元素进入生物群落
A．①—(2)(3)；②—(3)
B．③—(1)；④—(2)
C．④—(2)(3)；⑤—(2)(3)
D．⑥—(4)(5)；⑦—(1)
【答案】D
【解析】图中(1)为生产者通过光合作用把非生物的物质和能量输入生物群落；(2)和(3)表示承载在有机物中的能量在群落中的流动，但(3)过程不属于食物链上的能量流动；(4)(5)表示通过呼吸作用和分解作用把有机物分解为无机物，从而回归无机环境，同时伴随热能的散失过程。
小练·素养达成
1．(2022·广东江门校考)为积极应对全球气候变化，我国政府宣布了“双碳”目标，2030年前确保碳达峰，力争在2060年前实现碳中和。下列叙述错误的是 ( )
A．群落中的碳元素只有通过分解者的分解作用才能重返非生物环境
B．碳循环具有全球性，碳中和是全球要共同努力实现的目标
C．植树造林和减少化石燃料燃烧是实现碳平衡的重要举措
D．生态系统生产者固定的CO2量可大于生物群落排出的CO2量
【答案】A
【解析】群落中的碳循环可以通过生产者、消费者、分解者的呼吸作用返回非生物环境，A错误；碳循环具有全球性，因此需要全球各国共同努力才能实现碳平衡，实现碳中和目标，B正确；大气中二氧化碳的主要来源为化石燃料的燃烧，植树造林有助于绿色植物，通过光合作用吸收更多的二氧化碳，降低大气中二氧化碳浓度，故植树造林和减少化石燃料燃烧是实现碳平衡的重要举措，C正确；生态系统中生产者固定的CO2量大于生物群落排出的CO2量时，整个生态系统中的有机物的积累量才能逐渐增加，有利于生态系统中物种丰富度的增加，生态系统的稳定性增强，D正确。
2．(2022·广东珠海校考)下图甲为某草原生态系统的结构简图(“→”表示碳的流动方向)，图乙为λ随时间的变化曲线(λ是当年种群数量与一年前种群数量的比值)。下列分析与图示信息相符的是 ( )
A．图甲中E的数量减少有助于缓解温室效应
B．图甲中物种B、C之间只有捕食关系
C．图乙中种群数量在b～c年呈“J”形增长
D．图乙中a年的种群数量不一定比c年时低
【答案】D
【解析】E是生产者，图甲中E的数量减少不利于缓解温室效应，A错误；B、D、F是消费者，C是分解者，图甲中物种B、C之间没有捕食关系，B错误；图乙中λ在b～c年种群数量先下降再增加，故种群数量不是呈“J”形增长，C错误；图乙中a～b年种群数量下降，b～c年种群数量先下降再增加，故a年的种群数量不一定比c年时低，D正确。
3．(2022·广东江门校考)下图为生物圈碳循环过程示意图，甲～丁表示生态系统的成分，①～⑦表示过程。下列叙述正确的是 ( )
A．①⑤⑥表示细胞呼吸，乙代表分解者
B．③④⑦过程中碳以有机物的形式传递
C．甲→丙→丁构成捕食食物链
D．物质和能量在食物链和食物网上流
动时不断循环利用
【答案】B
【解析】②⑤⑥表示各种生物的细胞呼吸，乙代表大气中的二氧化碳，A错误；③④⑦过程中碳在生物与生物之间以有机物的形式传递，B正确；丁是分解者，不属于食物链的成分，甲→丙构成捕食食物链，C错误；物质循环具有全球性，能量不能循环利用，D错误。
4．(2022·广东广州校考)对一个受到轻度农药污染的湖泊进行调查时，测得该湖泊内具有食物链关系的甲、乙、丙、丁4个种群所同化的总能量如表，下列说法中错误的一项是 ( )
生物种群 甲 乙 丙 丁
能量/kJ 1.3×108 2.8×109 2.9×107 9.1×107
A．在这四个种群中，乙和丁属于捕食关系
B．除乙种群外，其他3个种群的同化作用类型都属于异养型
C．按照生物富集原理，丙种群体内的农药残留浓度是最高的
D．从4个种群的营养关系上看，它们之间只能形成一条食物链
【答案】D
【解析】据题意和表格可知，4个种群构成了两条食物链，即乙→甲→丙、乙→丁→丙，乙和丁属于捕食关系，A正确；乙是生产者，属于自养型生物，其他3个种群都是消费者，它们的同化作用类型都属于异养型，B正确；按照生物富集原理，营养级越高农药残留量就越多，因此丙的农药残留量最多，C正确；由以上分析可知，甲和丁处于同一营养级，因此4种生物之间能形成两条食物链，即乙→甲→丙、乙→丁→丙，D错误。
5．生命的维持依赖各种化学元素的供应，化学元素在生物群落和无机环境之间被循环重复利用，下列有关物质循环的叙述不正确的是
( )
A．城市生态系统不能实现物质循环而森林生态系统能实现物质循环
B．生物圈是一个物质上自给自足的系统
C．水域中生产者的数量受氮、磷含量的影响显著
D．有毒物质进入生物群落后易造成生物富集现象
【答案】A
【解析】城市生态系统尽管对别的生态系统有依赖性，但是也具有生态系统最基本的结构和功能，因此城市生态系统和森林生态系统都能实现物质循环，A错误；因为物质可以在整个生物圈中循环往返，因此生物圈是一个物质上自给自足的系统，B正确；水体中的氮、磷增多会引起浮游植物的剧增，C正确；有毒物质往往不易分解，因此，进入生物群落后易造成生物富集现象，D正确。
6．下图为生态系统碳循环示意图。请据图回答下列问题：
(1)在生态系统的组成成分中，绿色植物属于____________，细菌、真菌大多数属于__________。
(2)图中的e表示的生理作用是__________，b、c、d表示的生理作用是______________，f所表示的动物与绿色植物之间的关系是__________。
(3)碳在非生物环境与生物群落之间以__________的形式进行循环。
【答案】(1)生产者 分解者 (2)光合作用 呼吸作用 捕食 (3)二氧化碳
【解析】(1)绿色植物能够进行光合作用固定二氧化碳，属于生产者；细菌和真菌大多数是营腐生生活的，属于分解者。(2)e表示绿色植物固定二氧化碳的光合作用，b、c、d都表示呼吸作用产生二氧化碳，f表示动物以绿色植物为食，二者是捕食关系。(3)生产者固定二氧化碳，碳就进入了生物群落；细胞呼吸产生二氧化碳，碳又回到了非生物环境。(共55张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第4节 生态系统的信息传递
课标要点 学法指导
1．概括生态系统中的信息种类，理解信息传递在生态系统中的作用 2．描述信息传递在农业生产中的应用 1．概括生态系统中的信息种类，理解信息传递在生态系统中的作用，建立进化与适应观 (生命观念)
2．描述信息传递在农业生产中的应用，尝试解决现实生活问题(社会责任)
知识导图
课前·新知导学
生态系统中信息的种类
1．信息含义
信息是指日常生活中可以传播的________、情报、指令、________与信号等。
消息
数据
2．信息的种类[连线]
3．信息源、信道、信息受体
(1)信息源：__________的部位。
(2)信道：信息传播的媒介，如________、水以及其他介质。
(3)信息受体：信息接收的________________，如动物的眼、________、耳、________，植物的叶、______以及细胞中特殊物质(光敏色素)。
信息产生
空气
生物或其部位
鼻
皮肤
芽
鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及的信息有何不同？_________________________。
提示：前者为行为信息，后者为物理信息(声音)
微思考
下列现象中涉及的信息不属于化学信息的是 ( )
A．“温柔陷阱”——捕虫草“绝技”：捕虫草通过产生香甜的分泌液，引诱昆虫前来并将其捕食
B．“臭名昭著”——野生海芋：野生海芋释放臭味吸引蚊子前来帮助其传粉
C．“我最闪亮”——孔雀开屏：鸟类的求偶炫耀行为
D．“我的地盘”——美洲猎豹：美洲猎豹撒尿标记自己的领地
【答案】C
【解析】“温柔陷阱”——捕虫草“绝技”：捕虫草通过产生香甜的分泌液，引诱昆虫前来并将其捕食，分泌液是一种化学物质，传递的是化学信息，A不符合题。“臭名昭著”——野生海芋：野生海芋释放臭味吸引蚊子前来帮助其传粉，“臭味”传递的是化学信息，B不符合题意。“我最闪亮”——孔雀开屏：鸟类的求偶炫耀行为，该行为是鸟类发出的行为信息，C符合题意。“我的地盘”——美洲猎豹：美洲猎豹撒尿标记自己的领地，尿液传递的是化学信息，D不符合题意。
信息传递在生态系统中的作用
层次 作用 举例
个体 __________的正常进行，离不开信息的作用 海豚的“__________”，烟草等种子的萌发生长
种群 生物种群的________，离不开信息的传递 __________、昆虫交尾
生物 群落 调节生物的__________，以维持______________________ 食物链中________________的关系
生命活动
回声定位
繁衍
植物开花
种间关系
生态系统的平衡与稳定
“食”与“被食”
在森林中，猞猁能依据兔留下的气味来捕食后者，兔同样能依据猞猁的气味或行为躲避追捕，这个事实说明生态系统的信息传递具有什么作用？____________________________。
提示：调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定
微思考
下列哪项不属于信息传递在生态系统中的直接作用？ ( )
A．维持生态系统的稳定性
B．与生物种群的繁衍有关
C．调节生物的种间关系
D．增加生态系统中的基因多样性
【答案】D
【解析】信息传递能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定性；信息传递与生物种群的繁衍有关；基因多样性与个体和种群数量相关，与信息传递无直接关系。故选D。
信息传递在农业生产中的应用
(1)提高_____________的产量。
(2)对___________进行控制：化学防治、___________和机械防治等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的生物防治。生物防治中有些就是利用信息传递的作用。
农畜产品
有害动物
生物防治
(3)举例：
①利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田。
②利用____________诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
③利用__________等化学性质，扰乱某些动物的雌雄交配，降低其繁殖力。
昆虫信息素
性引诱剂
农民常在农田中捆扎“稻草人”以驱赶鸟类，这是利用了哪种信息传递的作用？_________________________。
提示：物理信息
微思考
判断下列表述是否正确。
(1)利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的繁殖力下降，属于化学信息的应用。 ( )
(2)利用信息传递作用控制动物危害属于生物防治技术。 ( )
(3)利用生长素类调节剂2，4 D杀死单子叶作物农田中的双子叶杂草，属于对化学信息的应用。 ( )
(4)莴苣种子必须接受某种波长的光才能萌发，说明生命活动的正常进行，离不开信息的传递。 ( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)√
课堂·重难探究
信息传递的类型
[知识归纳]
1．信息传递的种类
项目 物理信息 化学信息 行为信息
概念 生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息 生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质 动物的特殊行为在同种或异种生物之间传递信息
项目 物理信息 化学信息 行为信息
来源 无机环境、生物 生物在生命活动过程中产生 生物的行为特征
传递 形式 物理过程 信息素 植物或动物的异常表现及行为
实例 萤火虫的闪光、植物五颜六色的花 植物的生物碱、有机酸等代谢产物，动物的性外激素等，昆虫的性外激素，狗利用其尿液记路 鸟类等的报警行为、昆虫的舞蹈、鸟类的求偶行为
2．信息传递的存在范围
信息传递的范围包括同种生物个体之间(性外激素、舞蹈等)、异种生物个体之间(物理信息、化学信息、行为信息中的警示作用)和生物与无机环境之间(主要有物理信息中的光、磁等)。
3．信息传递的模式
(1)形式：可分为物理信息、化学信息、行为信息。
(2)来源：可来自环境，也可来自生物。
(3)方向：信息传递是双向的。信息有从输出者向输入者的传递，也有从输入者向输出者的反馈。
(4)信息传递的功能：信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各种成分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向和状态。
4．信息传递与能量流动、物质循环的区别和联系
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之间 共同把生态系统各组分联系成一个统一整体，并调节生态系统的稳定性
物质 循环 生态 系统 反复出现、循环流动 群落与无机环境之间 信息 传递 生物或无机环境 多种 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 [对点精练]
1．狗会用它的尿液和粪便来标记领地和记住来往的路径；电鳗可输出电压高达300到800伏的电流把比它小的动物电击致死而获取猎物；蜜蜂发现蜜源后用不同的舞蹈动作告诉同伴蜜源的方向和远近。以上三个实例分别体现了生态系统的哪一类信息传递？ ( )
A．行为信息、化学信息、物理信息
B．化学信息、行为信息、物理信息
C．化学信息、物理信息、行为信息
D．行为信息、物理信息、化学信息
【答案】C
【解析】狗会用它的尿液和粪便来标记领地和记住来往的路径，这利用了尿液和粪便中的特殊化学物质，因此属于化学信息；电鳗可输出电压高达300到800伏的电流把比它小的动物电击致死而获取猎物，电属于物理信息；蜜蜂发现蜜源后用不同的舞蹈动作告诉同伴蜜源的方向和远近，舞蹈动作属于行为信息。
2．某种海龟的舌尖处有两条红色突起，它在捕食时，先张开口并让舌头来回摆动，很像小虫在蠕动。这种信息传递的意义是引诱猎物，以利于捕食。海龟的这种活动包含下列哪种信息？ ( )
A．物理和化学信息 B．行为和化学信息
C．物理和营养信息 D．物理和行为信息
【答案】D
【解析】这属于海龟的特殊行为，是行为信息；因为是利用舌尖的红色突起模仿小虫蠕动，引起其他小虫的注意，所以也是物理信息。
【方法技巧】 判断生态系统信息传递种类
(1)涉及光、声、温度(热)、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息应为物理信息，其接收途径包括动物的听觉、视觉、皮肤及植物的叶、芽或细胞中光敏色素对光信息的接收等。
(2)涉及化学物质(包括植物的次生代谢产物，如生物碱、有机酸等代谢产物，动物的尿液、性外激素等)的信息为化学信息。
(3)从文字表述的着重点判断。例如，孔雀开屏如果通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
(4)若在影响视线的环境中(如深山密林)，生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。
(5)若在嘈杂的环境(如瀑布旁)中，生物多以“肢体语言”这种“行为”进行信息交流。
[知识归纳]
1．信息传递在生态系统中的作用
信息传递的作用及应用
层次 作用 举例
个体 生命活动的正常进行，离不开信息的作用 蝙蝠的回声定位
种群 生物种群的繁衍，离不开信息的传递 植物开花、昆虫交尾
群落和生态系统 调节种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定 食物链中捕食者与被捕食者的关系
2．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农畜产品的产量。
①养鸡场在增加营养的基础上延长光照时间可以提高鸡的产蛋率。
②利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。
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，增加产量。
(2)对有害动物进行控制。
①利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田。
②利用性引诱剂防治害虫：在田间施放适量的人工合成的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾；或者利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏害虫种群的性别比例，从而使害虫的种群密度明显降低。
③利用害虫的趋光性对害虫进行诱杀，大量消灭害虫，减少其对农作物的破坏。
3．害虫防治的几种常用方法比较
名称 化学防治 机械防治 生物防治
措施 化学药剂喷施等 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫，或使用信息素等
优点 作用迅速；短期效果明显 无污染；见效快，效果好 效果好且持久；成本低，无污染
缺点 引起害虫抗药性增强；杀灭害虫天敌，破坏生态平衡；污染环境 费时费力；对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不确定，甚至会引发生态危机；寄生虫专一性强
[对点精练]
1．(2022·广东江门校考)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。运用生态系统信息传递的原理，可以有效提高农畜产品的产量，下列措施不属于此项原理的是 ( )
A．延长光照时间，提高蛋鸡的产蛋率
B．延长食物链，获得更多的农畜产品
C．播放集群信号录音，引来鸟类捕食害虫
D．人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的
【答案】B
【解析】延长对家禽的光照时间，提高产蛋率是利用光照对动物繁殖的影响，属于物理信息的利用，A不符合题意；延长食物链，获得更多的农畜产品，无信息传递的过程，不属于信息传递原理的利用，B符合题意；播放集群信号录音，引来鸟类捕食害虫以降低害虫数量，属于物理信息的利用，C不符合题意；人工控制作物的光周期，以达到早熟、高产的目的是利用光周期对植物开花的影响，属于物理信息的利用，D不符合题意。
2．(2022·广东湛江期中)生态系统有物质循环、能量流动和信息传递三大功能，其中信息传递起着至关重要的作用。下列关于信息传递的叙述，错误的是 ( )
A．利用性外激素防治农业害虫的方法属于化学防治
B．茶花释放的茶多酚可作为一种化学信息来调节种间关系
C．生物接收信息、处理信息和利用信息的能力可提高其对环境的适应性
D．在生态系统中，某些植物在长日照的条件下才开花，说明信息传递有利于种群的繁衍
【答案】A
【解析】利用性外激素干扰某些动物的雌雄交配，从而降低出生率，该种防治农业害虫的方法属于生物防治，A错误；茶花释放的茶多酚可作为一种化学信息来调节种间关系，维持生态系统的稳定，B正确；生命活动的正常进行，离不开信息的作用，生物接收信息、处理信息和利用信息的能力可提高其对环境的适应性，C正确；在生态系统中，某些植物在长日照的条件下才开花，植物开花有利于其繁衍后代，说明信息传递利于种群的繁衍，D正确。
【方法规律】 利用信息传递进行生物防治的方法
(1)有些害虫具有趋光性，利用此特性，可用黑光灯对其进行诱捕。
(2)利用音响设备发出结群信号吸引鸟类，使其结群捕食害虫。
(3)利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
(4)利用性引诱剂“迷向法”防治害虫。在田间释放过量的人工合成性引诱剂，使雄虫无法辨认雌虫的方位，或者使雄虫的气味感受器变得不适应或疲劳，不再对雌虫有反应，从而干扰害虫的正常交尾。
课堂·延伸提分
易错易混：信息传递的三个注意点
1．生态系统的信息既可来自生物，也可来自环境。
2．信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和不同种生物之间，还可存在于生物与无机环境之间。
3．生态系统的信息传递可以是双向的，也可以是单向的；既可以从低营养级向高营养级传递，也可以从高营养级向低营养级传递。
例 下图为生态系统信息传递模式图，下列相关叙述错误的是
( )
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都有信息传递
【答案】A
【解析】信息传递往往是双向的，物质是循环流动的，能量流动是单向的，A错误；生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递，三者缺一不可，B正确；物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态，C正确；据图可知，生态系统各成分间都有各种形式的信息传递，D正确。
小练·素养达成
1．(2022·广东江门联考)导蜜鸟在树上发现野蜂的蜂巢后会立即扇动翅膀，飞出特殊的路线，并发出“嗒嗒”的声响，引起另一种动物蜜獾的注意，蜜獾会爬上树赶走野蜂，取食花蜜，导蜜鸟等蜜獾走后，再去取食蜂蜡。下列说法错误的是 ( )
A．导蜜鸟向蜜獾传递的“嗒嗒”的声响属于物理信息
B．导蜜鸟飞出特殊的路线与孔雀开屏属于同一种信息传递方式
C．生物生命活动的正常进行离不开信息传递，且信息传递都是双向的
D．导蜜鸟和蜜獾共同合作取食的行为是生物间协同进化的结果
【答案】C
【解析】声音属于物理信息，因此导蜜鸟向蜜獾传递的“嗒嗒”的声响属于物理信息，A正确；导蜜鸟飞出特殊的路线与孔雀开屏均属于行为信息，B正确；生命活动的正常进行离不开信息的传递，生态系统中的信息传递往往是双向的，但不都是双向的，如种子在土壤中，当春天来临时，温度适宜了种子就会得到信息萌发，这里只是周围环境将信息传递给种子，但种子并没有将萌发的信息传递给周围环境，C错误；导蜜鸟和蜜獾共同合作取食的行为是生物间相互选择、协同进化的结果，D正确。
2．(2022·广东惠州校考)草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀向雌鸟发出信号。下列关于生态系统信息传递的叙述，不正确的是 ( )
A．雄鸟急速起飞，向雌鸟发出的信号属于行为信息
B．动物能够对同种或异种生物传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动都是单向的
D．利用稻草人驱赶害鸟属于生物防治
【答案】C
【解析】草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀向雌鸟发出信号，属于行为信息，即以生物的表现或动作传递的信息，A正确；雄鸟急速起来，不仅可以提醒雌鸟有危险要躲避，还有驱赶入侵者的作用，因此动物能够对同种或异种生物传递信息，B正确；信息传递一般是双向的，能量流动是单向的，C错误；利用信息传递对有害动物进行控制属于生物防治，如捆扎稻草人驱赶稻田里的鸟类，D正确。
3．(2022·广东梅州校考)杜甫的《江畔独步寻花》中“黄四娘家花满蹊，千朵万朵压枝低。留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼”，描绘了百姓人家与大自然和谐相处的场景。下列相关叙述错误的是 ( )
A．日照时间的长短决定植物的开花期体现了生物种群的繁衍离不开信息传递
B．可以使用标记重捕法调查蝴蝶的种群密度
C．黄莺的鸣叫声属于物理信息；物理信息也可来自非生物环境
D．为防止果树遭受鸟害，用音响设备模拟天敌声音驱赶鸟属于机械防治
【答案】D
【解析】日照时间的长短决定植物的开花期，为物理信息在生态系统中的作用，体现了生物种群的繁衍离不开信息传递，A正确；蝴蝶活动能力强、活动范围广，可用标志重捕法调查其种群密度，B正确；黄莺的鸣叫属于物理信息，物理信息可来自生物，也可来自非生物环境，C正确；为防止果树遭受鸟害，用音响设备模拟天敌声音驱赶鸟属于生物防治，D错误。
4．(2022·广东江门校考)运用信息传递作用防治害虫的优点是
( )
①可以减少农药的用量
②防止环境污染
③防治杀灭效果肯定好于化学农药防治
④容易操作
A．①③ B．①②
C．②③ D．③④
【答案】B
【解析】运用信息传递作用防治害虫可以减少农药的用量，①正确；运用信息传递作用防治害虫，因减少了农药的用量，故可以有效地防止环境污染，②正确；运用信息传递防治害虫有很多优点，但其防治效果不一定好于化学防治，③错误；易操作不属于运用信息传递防治害虫的优点，④错误。B正确。
5．(2022·广东梅州检测)昆虫等动物分泌的性外激素能在同种生物的两性之间互通性信息，引诱异性来交配。根据这一原理，研究人员利用活雌虫、性外激素粗提取物或其类似物作诱饵来防治害虫，并取得了一定成效。下列叙述正确的是 ( )
A．性外激素通过体液运输在个体间传递信息
B．性外激素能够调节种间关系，维持生态系统的稳定
C．诱杀雄虫能使性别比例失衡进而降低害虫的种群密度
D．利用性外激素防治农业害虫的方法属于化学防治
【答案】C
【解析】依据题意可知，性外激素在个体间传递信息，因此性外激素不是通过体液运输传递的，而是通过空气等传递的，A错误；昆虫散发性外激素传递信息，吸引异性来交配，该过程发生在同种生物内部，这体现了信息传递有利于种群繁衍，B错误；利用性引诱剂诱杀雄虫可以改变种群的性别比例，以降低害虫的种群密度，C正确；生物防治就是利用一种生物对付另外一种生物的方法，利用性外激素防治农业害虫的方法属于生物防治，D错误。(共75张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第5节 生态系统的稳定性
课标要点 学法指导
1．阐明生态平衡和自我调节能力 2．举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3．说出提高生态系统稳定性的措施 4．活动建议：设计并制作生态缸 1．解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力(生命观念)
2．举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响(社会责任)
3．设计并制作生态缸，观察其稳定性(科学探究)
知识导图
课前·新知导学
生态平衡与生态系统的稳定性
1．生态平衡
(1)概念：生态系统的____________处于________的一种状态，就是生态平衡。
结构和功能
相对稳定
(2)具有生态平衡的生态系统的特征：
①结构平衡：生态系统的________保持相对稳定。
②功能平衡：__________________的生态过程正常进行，保证了物质总在________，能量不断________，生物个体持续发展和更新。
③收支平衡：某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的____________，处于比较稳定的状态。
(3)特点：生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种________的平衡。
各组分
生产—消费—分解
循环
流动
有机物的量
动态
(4)调节机制：________________。
①概念：一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持________。
②作用：在生态系统中普遍存在，是生态系统______________的基础，能使生态系统达到和保持平衡及稳态。
③结果：____________最初发生变化的那种成分所发生的变化。
负反馈调节
稳定
自我调节能力
抑制或减弱
2．生态系统的稳定性
(1)概念：生态系统____________自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
(2)原因：生态系统具有一定的__________能力，生态系统才能维持相对稳定。生态系统的自我调节能力是________的，当外界干扰因素的强度超过__________时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。
(3)实质：生态系统维持生态平衡的能力。
维持或恢复
自我调节
有限
一定限度
负反馈调节仅存在于生态系统中吗？
__________________________________。
提示：不是，内环境稳态调节过程中也有负反馈调节
微思考
判断下列表述是否正确。
(1)负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与无机环境之间不存在。 ( )
(2)当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节。 ( )
(3)负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。 ( )
(4)森林中，害虫数量增加时食虫鸟也会增多，害虫种群的增长就受到抑制，这不属于负反馈调节。 ( )
(5)自我调节能力强的生态系统，其稳定性也高。 ( )
(6)当外界干扰强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力将会丧失。 ( )
(7)正反馈调节机制使系统向崩溃的边缘发展，对系统的稳定性起负作用。 ( )
【答案】(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗外界干扰
保持原状
组分
越强
越高
恢复到原状
恢复速度与恢复时间
(3)影响生态系统稳定性的因素：
一块管理良好的棉田与内蒙古草原上的草场相比，其抵抗力稳定性哪个高？试说明判断理由。__________。
提示：内蒙古草原上的草场的抵抗力稳定性高于棉田。因为棉田的成分单一、营养结构简单
微思考
对生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的说法不正确的是 ( )
A．自我调节能力越弱的生态系统其抵抗力稳定性往往越弱
B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性增强
C．某草地形成森林后，其抵抗力稳定性增强
D．一块弃耕的牧草地经若干年形成灌木林后，其抵抗力稳定性增强
【答案】B
提高生态系统的稳定性
1．控制对生态系统的________强度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的______________。
2．对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的________、________的投入，保证生态系统内部____________的协调。
干扰
自我调节能力
物质
能量
结构与功能
对于单一的农田生态系统，要想保持其相对稳态，需采取哪些措施？(至少写两条)
___________________________。
提示：需要不断施肥、灌溉，以及控制虫害等
微思考
下列人类活动中，有利于提高生态系统稳定性的是
( )
A．围湖造田，增加耕地面积
B．扩大放牧规模，发展畜牧业
C．砍伐森林，发展造纸工业
D．建造人工防护林，防止土地荒漠化
【答案】D
【解析】为增加耕地面积，大量围湖造田，会降低生物的种类，降低生态系统稳定性，A错误；为发展畜牧业扩大放牧规模，也会降低生物的种类，降低生态系统稳定性，B错误；砍伐森林会威胁森林物种的生存，降低生物的种类，降低生态系统稳定性，C错误；为防止土地荒漠化，人工建造防护林，这样做增加了荒漠的物种多样性，有利于提高生态系统稳定性，D正确。
课堂·重难探究
生态系统的自我调节能力及负反馈调节
[知识归纳]
1．生态系统稳定性的概念
(1)生态系统达到相对稳定的前提条件
只有当生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者三大类群齐全，能量的输入和输出保持稳定，物质的输入和输出相对平衡时才表现出来。这一阶段就是生态系统的成熟阶段。
(2)生态系统稳定性的表现
生态系统的稳定性指的是生态系统的一种能力或特性，而不是一种状态。生态系统的稳定性是一种相对的稳定，生态系统在结构和功能上处于一定的动态变化中。
①结构相对稳定： 生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化，可用下图曲线表示：
②功能相对稳定： 生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。
③收支平衡：在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
2．生态系统稳定性原理
生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力，而自我调节能力又取决于生态系统自身的净化能力(抗污染)和完善的营养结构(抗干扰)。净化作用包括物理沉降、化学分解和生物分解三个方面。完善的营养结构使生态系统具有一种负反馈调节机制，从而抵抗外界干扰，维持自身稳定。
3．生态系统的自我调节能力
(1)概念：不同的生态系统都有在一定范围内消除外来干扰的能力。
(2)大小：一般来说，生态系统的组分越多，能量流动和物质循环的途径越复杂，其调节能力越强；相反，组分越少，营养结构越简单，其调节能力越弱。
(3)基础：负反馈调节。
4．反馈调节的两种类型对比
(1)生态系统具有一定的自我调节能力，这种能力是通过生态系统内部的反馈调节来实现的。反馈调节的形式如下表：
项目 负反馈调节 正反馈调节
作用 是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并保持平衡和稳态 使生态系统远离平衡状态
结果 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
(2)负反馈调节实例：
(3)正反馈调节实例：
注：“＋”表示促进，“－”表示抑制。
(4)在生态系统的各种结构层次中，都存在反馈调节。反馈调节不仅存在于生态系统中，还存在于人体内环境稳态的调节、激素调节、神经调节等过程中。
(5)生态系统的组分越多，食物网越复杂，自我调节能力就越强，反之则越弱。
5．提高生态系统的稳定性
(1)造成生态系统稳定性破坏的因素：
①自然因素：主要是指自然界发生的异常变化，如火山爆发、地震、海啸、山洪、泥石流和雷电火灾等，对生态系统的危害是有限的。
②人为因素：主要是人类对自然资源的不合理开发和利用，对生态系统的影响更直接、更大。
(2)措施：
①控制对生态系统的干扰强度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。例如，对森林生态系统的利用，要有计划地采伐，防止过度采伐，并且要伐种兼顾。
②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。例如，要使单一作物的农田生态系统保持稳定，需要不断施肥、灌溉，以及控制病虫害。
(3)意义：在发展经济的同时，人类应针对各种生态系统的特点，采取相应的保护对策，保护各种生态系统的稳定性，这样才能使人与自然协调发展。
[对点精练]
1．我们经常在媒体上看到“生态平衡”的概念，下列关于“生态平衡”和“生态系统稳定性”的叙述，错误的是 ( )
A．生态平衡是生态系统发展到一定阶段，生态系统保持其结构与功能的稳定状态
B．生态系统的稳定性是生态系统具有的保持和恢复其结构与功能相对稳定的能力
C．生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础
D．生态平衡与生态系统的稳定性不是一个概念，两者之间并没有关系
【答案】D
【解析】生态平衡是指生态系统中各种生物的数量和比例总是维持在相对稳定的状态，生态平衡是一个动态的平衡，生物的种类数量不是绝对不变的，而是相对、持续的稳定，生态系统中各种生物的数量变化是有规律的，是一定范围内的动态平衡。在自然状态下，生态系统是稳定的，是具有自我调节能力的，生态系统的自我调节能力是有一定限度的，与生物的种类和数量有关，生物的数量和种类越多，调节能力越强。
2．(2022·广东江门校考)助力“美丽乡村”建设，科研人员对某地富营养化水体实施生态恢复，先后向水体引入以藻类为食的某些贝类，引种芦苇、香蒲等挺水植物，以及放养植食性鱼类等。经过一段时间，水体基本实现了“水清”“景美”“鱼肥”的治理目标。下列叙述错误的是 ( )
A．引入的贝类和植食性鱼类会加快生态系统中的物质循环
B．治理前的水体不能实现自我净化，说明生态系统的自我调节能力有限
C．富营养化的水可以为藻类提供物质和能量，水质进一步恶化，属于正反馈调节
D．引进的挺水植物在与藻类竞争光照时具有较强的优势，从而抑制藻类生长繁殖
【答案】C
【解析】贝类和植食性鱼类都属于消费者，消费者可以加快生态系统中的物质循环，A正确；治理前的水体不能实现自我净化，说明生态系统的自我调节能力有限，一旦该调节能力被打破，则生态系统的稳定性就被破坏，B正确；富营养化的水可以为藻类提供物质，但水中的有机物能量不能直接被藻类利用，C错误；水体中的植物在阳光、空间等方面存在竞争，引进的芦苇、香蒲在与藻类竞争光照的过程中具有优势，从而抑制藻类生长繁殖，D正确。
[知识归纳]
1．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 实质 保持自身结构和功能的相对稳定 恢复自身结构和功能的相对稳定
核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状
注：抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系并不一定都是相反的，如北极冻原生态系统的两种稳定性都较小。
类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 影响 因素 生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强 相同环境条件下，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强；不同环境条件下，条件越好的恢复力稳定性越强
联系 二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的能力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定 2．抵抗力稳定性和恢复力稳定性及总稳定性的关系曲线
图形分析：
(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
(2)m表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性低，偏离小说明抵抗力稳定性高。如热带雨林与草原生态系统相比，受到相同的干扰，草原生态系统的m值要大于热带雨林的m值。
(3)n可以表示恢复到原状态所需的时间，n越大，表示恢复力稳定性越低；反之，表示恢复力稳定性越高。
如图为环境条件较好的某一生态系统稳定性的图解，据图讨论：
(1)a、b分别表示哪种类型的稳定性？说出判断的依据。
(2)任何生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性一定呈负相关关系吗？
提示：(1)a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性。生态系统中组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，则抵抗力稳定性越强，恢复力稳定性越弱，故a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性。
(2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性不一定呈负相关关系，如北极冻原生态系统的两种稳定性都较小。
[对点精练]
1．(2022·广东惠州校考)北极冻原指北极地区北冰洋与泰加林带之间的永久冻土地和沼泽地带，冻原气候属荒漠气候，年降水量低。在北极冻原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。下列关于北极冻原生态系统及其稳定性的叙述，不正确的是 ( )
A．食物网相对简单，抵抗力稳定性较低
B．北极冻原气候条件差，恢复力稳定性较低
C．物种特性如抗逆性与抵抗力稳定性有关，与恢复力稳定性无关
D．冰川大量融化会影响北极冻原的现有稳定性
【答案】C
【解析】生物繁殖能力的强弱与恢复力稳定性呈正相关，抵抗力稳定性与食物网的复杂程度呈正相关，A正确；北极冻原气候条件差，生态系统的生产力较弱，无论是物质的积累还是能量的周转都受环境条件的限制，恢复力稳定性较低，B正确；生态系统的每个结构，包括营养结构、非生物的物质和能量均与生态系统的稳定性息息相关，没有任何一种结构要素与稳定性没有关联，只有关联性强与弱的区别，C错误；无机环境的变迁时刻影响着生态系统的稳定性，冰川融化影响北极的气候以及生态系统的边界范围、温度变化等，从而影响生态系统的稳定性，D正确。
2．(2022·广东深圳校考)如图表示某生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列相关叙述错误的是 ( )
A．S3面积越小说明该生态系统的稳定性越高
B．若某生态系统S1面积小，则S2面积一定小
C．S2面积越大说明该生态系统的抵抗力稳定性越弱
D．受到干扰后能恢复生态平衡，说明该生态系统具有一定的自我调节能力
【答案】B
【解析】S3所代表的面积越小，表明生态系统在遭到干扰后偏离正常范围越小，生态系统的稳定性越高，A正确；S1所代表的面积越小，表明生态系统在遭到干扰后偏离正常范围越大，生态系统的抵抗力稳定性越低；恢复力稳定性可能较高，也可能小，故S2面积不一定小，B错误；S2所代表的面积越大，表明生态系统在遭到干扰破坏后，恢复到原状所用的时间越长，生态系统的恢复力稳定性越弱，C正确；受到干扰后能恢复生态平衡，说明该生态系统具有一定的自我调节能力，D正确。
【方法技巧】 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断技巧
(1)从实质分析，抵抗力稳定性是保持自身结构和功能相对稳定的能力；恢复力稳定性是恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
(2)从核心分析，抵抗力稳定性是抵抗干扰、保持原状的能力；恢复力稳定性是遭到破坏后恢复原状的能力。
(3)从二者关系分析，是同时存在于同一生态系统中的两种不同的作用力，共同维持生态系统的稳定。
[知识归纳]
设计制作生态缸，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性是其结构与功能发展协调的重要标志。
(2)生态系统的稳定程度，取决于它的物种组成、营养结构和非生物因素之间的协调关系。
(3)观察生态缸中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
3．生态缸的设计要求及分析
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
设计要求 相关分析
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间 便于操作； 使缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
4．实验记录、结果分析与评价
(1)实验记录：设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况(由颜色变化进行判别)及基质变化等。(如下表)
实验观察记录
日期 气温 水质 植物生活情况 动物生活情况 基质变化
(2)结果及分析：生态缸中生态系统稳定性时间有长有短，原因可能是未能根据生态系统稳定性原理，特别是在堆放生态缸的土层、加水、投放生物比例上有较大偏差所致。
(3)结论：人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久的，同时也说明人工生态系统的稳定性是有条件的。
[对点精练]
1．下列有关设计并制作生态缸实验的说法，正确的是 ( )
A．将生态缸置于室内通风，光线良好的地方，要避免阳光直射
B．生态缸所模拟的生态系统稳定性大小只由缸内物种丰富度决定
C．生态缸中放入较多的小鱼有利于该生态系统的稳定
D．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸
【答案】A
【解析】生态缸所模拟的生态系统稳定性大小由缸内物种丰富度以及外界的能量输入所决定，B错误；生态缸中放入较多的小鱼，小鱼属于消费者，消费者多生产者少，不利于该生态系统的稳定，C错误；生态缸应是密闭的，除光照外，其他条件都应该和外界隔绝，D错误。
2．如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析错误的是 ( )
A．该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构
B．生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在
C．为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适宜
D．在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定
【答案】B
【解析】虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误。
课堂·延伸提分
易错易混：抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析
1．保持自身结构和功能的相对稳定，即抵抗力稳定性。其核心是抵抗干扰，保持原状的能力。
2．恢复自身结构和功能的相对稳定，即恢复力稳定性。其核心是遭到破坏后，恢复原状的能力。
3．任何一个成熟的生态系统，都同时具备抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
例 下图表示甲、乙两个生态系统受到相同强度的干扰和解除干扰后稳定性的变化情况，下列关于该变化过程的说法正确的是 ( )
A．甲、乙都具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性
B．乙的恢复力稳定性强
C．a、b点生态系统丧失了抵抗力稳定性
D．c点时只有恢复力稳定性
【答案】A
【解析】生态系统都具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性，A正确，C、D错误；解除干扰后，甲恢复到原来水平，乙恢复后总稳定性比原来低，所以甲的恢复力稳定性更强，B错误。
小练·素养达成
1．下列有关生态系统稳定性的说法，正确的是 ( )
A．森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统的抵抗力稳定性差
B．人造单纯林易受到破坏的主要原因是营养结构简单，自我调节能力弱
C．如果生态系统受到外来干扰，生态系统的相对稳定会被破坏
D．只要增加生态系统的物种种类，就能提高生态系统的稳定性
【答案】B
【解析】森林生态系统的生物种类繁多，营养结构复杂，而草原生态系统生物种类相对较少，营养结构相对简单，因此森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统的抵抗力稳定性高，A错误；人造单纯林由于生物种类较少，营养结构简单，自我调节能力弱，易受到破坏，B正确；如果生态系统受到的外来干扰程度在其自我调节能力范围之内，生态系统的相对稳定不会被破坏，C错误；如果增加的物种为破坏生态系统的入侵物种，则会破坏生态系统的稳定性，D错误。
2．(2022·广东梅州校考)冻原生态系统因其生物的生存条件十分严酷而独具特色，有人曾将该生态系统所处的地区称为“不毛之地”。下列相关叙述错误的是 ( )
A．由于温度的限制作用，冻原上物种的丰富度较低
B．冻原生态系统营养结构简单，恢复力稳定性强
C．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
D．与热带森林相比，冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累
【答案】B
【解析】冻原地区温度低，不利于生物生存，物种的丰富度较低，A正确；冻原生态系统生物种类少，营养结构简单，自我调节能力弱，气候恶劣，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较弱，B错误；生态系统具有一定的自我调节能力，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，C正确；冻原生态系统微生物少，气候条件不利于土壤中微生物(分解者)对土壤有机物的分解，利于土壤有机物质的积累，D正确。
3．下列实例中属于恢复力稳定性的是 ( )
A．森林遭遇持续干旱，树木往往扩展根系的分布空间，保证获得足够水分
B．当草原遭受蝗虫的采食后，草原生态系统就会增强其再生能力
C．由于乱砍滥伐，长江流域森林面积急剧减少，引发了洪涝灾害
D．一个相对封闭的生态系统中闯入某大型肉食性动物后，生态系统的各成分相互作用，直到恢复为原来的状态
【答案】D
【解析】恢复力稳定性是指生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食性动物后，生态系统的各种成分相互作用直到恢复原来的状态，属于恢复力稳定性，D正确。
4．(2022·广东茂名校考)市面上出现很多观赏性的小生态瓶，为人们的生活增添了乐趣，如图是一个封闭的小生态瓶示意图。下列有关说法合理的是 ( )
A．应将小生态瓶放置在有光照的地方
B．碳元素以有机物的形式实现物质循环利用
C．生态瓶中各营养级的能量和数量都呈金字塔形
D．增加小鱼的数量能提高生态系统的能量传递效率
【答案】A
【解析】生态系统中的生产者是绿色植物，生态瓶放置在有光照的地方，能通过光合作用制造有机物，释放氧气，从而为动物的生存提供氧气和营养，A正确；碳元素以有机物的形式通过食物链进行传递，在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式流动，B错误；生态瓶是观赏性的小生态瓶，是较为特殊的生态系统，各营养级的能量和数量都不一定呈金字塔形，C错误；能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，增加小鱼的数量是增加了消费者数量，但不能提高生态系统的能量传递效率，D错误。(共15张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
微专题一 正确书写食物链的两种方法
正确书写食物链及食物网，一方面应准确掌握常见的天然食物联系，另一方面应关注题干信息，如通常情况下，浮游动物以浮游植物为食，肉食性动物以植食性动物或更高营养级的动物为食。此外，还可根据“能量值”“有毒物质积累值”或其他相关信息构建食物网，现归纳如下。
(1)表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)。
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体 A B C D E
有机汞浓度/(mg·L－1) 0.05 7 0.51 68 0.39
解读：图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙→甲→乙→丁；图2中的食物链是丙→丁→甲→乙；图3表示的是生态系统的物质循环图解，D是生产者，A是消费者，B是分解者，C是无机环境，其中的食物链是D→A。
典例 如图表示某生态系统中四种生物所同化的有机物的量占该生态系统有机物总量的比例，则这四种生物之间的食物关系最可能是 ( )
【答案】A
【解析】从图中可看出：甲所占的生物量最多，应该属于生产者；乙与丙占的生物量相近，二者之间不可能构成捕食关系，应该属于同一营养级；丁占的生物量最少，应属于第三营养级。
[对点精练]
1．如果一个生态系统中有四种生物，并且它们构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)体内所含有机物的量如下表所示：
生物种类 甲 乙 丙 丁
有机物含量/g 550 100 3 000 18
在一段时间内，如果乙的种群数量减少，则会引起 ( )
A．甲、丁的种群数量减少，丙的种群数量增加
B．甲、丙、丁的种群数量均减少
C．甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量减少
D．甲的种群数量增加，丙、丁的种群数量减少
【答案】D
【解析】根据表中数据可知，甲、乙、丙、丁四种生物中，丙为生产者，甲为初级消费者，乙为次级消费者，丁为三级消费者。若乙的种群数量减少，则会引起甲的种群数量增加，丙和丁的种群数量减少。
2．某被污染的湖泊中，存在一条由4种生物(a、b、c、d)构成的食物链，各生物体内两种有害物质的含量如图所示，下列描述正确的是 ( )
A．此图表示水体发生了富营养化现象
B．c同化的能量比d同化的少
C．两种有害物质对a的危害最小
D．从生态系统的成分看，图中只缺乏分解者
【答案】B
【解析】分析题图可知，图中纵轴表示每千克体重有害物质含量的多少，这属于生物富集作用，而不是富营养化；根据题意可以写出食物链b→d→c→a，营养级越高，占有的能量越少；a营养级最高，有害物质的含量最高，对其危害最大；从生态系统的成分来看，图中只有生产者和消费者，缺乏分解者，以及非生物的物质和能量。
3．“微塑料”是一种直径小于5 mm的塑料颗粒，能吸附有机污染物形成污染球体，进入食物链会导致动物营养不良而死亡，是一种造成海洋污染的主要载体，被列为海洋生物的“温柔杀手”。近年来，陆生食物链中也发现了微塑料。下表是科研人员对某陆地生态系统中四个动物种群微塑料的含量检测结果。请根据资料和下面的表格回答问题。
生物种群 A B C D
含量/(mg·kg－1) 0.05 0.37 0.31 3.5
(1)由于微塑料体积小，其相对表面积就越__________，吸附污染物的能力也就越强。通过研究发现，微塑料被生物取食后，难以通过代谢排出体外，而是随食物链的延长逐级增加，这种现象称为__________。
(2)根据上表数据判断，B、C个种体内微塑料的含量差别不大，推测二者在食物网中处于______________。四个种群中处于最高营养级的是__________，它至少属于__________级消费者。
(3)海洋受到轻微污染时，能通过理化作用和微生物分解很快消除污染，海洋生物未受到明显影响，这说明生态系统具有__________能力，但这种能力是有__________的。
【答案】(1)大 生物富集 (2)相同营养级 D 三
(3)(一定的)自我调节 一定限度
【解析】(1)相对表面积是指表面积除以体积后的值，因此体积越小，相对表面积就越大。生物富集是指通过生态系统中食物链或食物网的各营养级的传递，某些污染物，如放射性化学物质和合成农药等，在生物体内逐步浓集增大的趋势，而且随着营养级的不断提高，有害污染物的浓集程度也提高，最高营养级的肉食动物最易受害。因此微塑料被生物取食后，难以通过代谢排出体外，而是随食物链的延长逐级增加，这种现象称为生物富集。
(2)根据生物富集可知，相同营养级所含的微塑料含量应该差别不大。四个种群中D所含的微塑料最多，说明处于最高营养级的是D。在这四个动物种群中，营养级最低的是A，其次是B和C(B、C属于同一个营养级)，营养级最高的是D，因此D至少属于三级消费者。(3)海洋生态系统受到轻微污染后，仍能保持相对稳定的状态，这说明生态系统具有自我调节能力，但这种能力是有一定限度的，如果外界干扰超过了这个限度，生态系统就会遭到破坏。(共18张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
微专题二 利用“拼图法”解决
能量流动中的难题
输入第一营养级的能量(W1)被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考下图，很容易理解以下问题。
(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1，这是呼吸作用消耗的缘故。
(2)能量传递效率不会是100%。从图中可以看出，从第一营养级向第二营养级的能量传递效率为D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。
(3)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。
典例 某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是 ( )
A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)
B．由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1
C．初级消费者摄入的能量为(A2＋B2＋C2)
D．W1＝D1＋D2
【答案】A
【解析】由图可知，W1为生产者固定的太阳能，D1为初级消费者同化的能量，则W1＝A1＋B1＋C1＋D1，D1＝A2＋B2＋C2＋D2；生产者固定的太阳能为W1，初级消费者固定的能量为D1，由生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1；初级消费者摄入的能量＝固定量＋粪便量，其值远大于D1，即大于A2＋B2＋C2；由于能量传递效率约为10%～20%，所以W1＞D1＋D2。
[对点精练]
1．生态学家研究了某草原生态系统的能量流动情况，其局部能量流动情况如图所示，字母代表能量。下列分析正确的是 ( )
【答案】B
2．如图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。有关叙述中错误的是 ( )
A．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符
B．生态系统中能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%
C．消费者从生产者获得的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
D．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
【答案】D
【解析】生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符，A正确；a2＋b2＋c2＋d2是消费者的同化量，a1＋b1＋c1＋d1是生产者的同化量，B正确；消费者从生产者获得的能量数值(a2＋b2＋c2＋d2)可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中，C正确；在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如生产者是通过光合作用和化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为储存能量的有机物，而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物，D错误。
3．某林场生态系统的部分食物网如图1所示，其主要种植的树种为柳杉和杉木，为速生林；其第一营养级的能量流动情况如图2所示。请据图回答下列问题。
(1)作为一个完整的生态系统，图1中缺少的成分有_____________。
(2)由于人工林树种单一，赤腹松鼠种群爆发，柳杉和杉木严重受损。为了降低经济树种的损失，可以利用__________等种间关系进行生物防治；也可以增加_________________，丰富赤腹松鼠的食物来源。
(3)图2中，②代表__________，②部分代表的能量以有机物的形式存在于______________________。能量从第一营养级到第二营养级的传递效率是__________________(用图中的数字表示)。
(4)自然生态系统中，食物链上一般不超过5个营养级，请从能量流动的具体过程分析其原因：__________。
【答案】(1)分解者、非生物的物质和能量
(2)捕食和寄生 其他树种(或者果树)增加植物种类，增加食物种类
(3)未利用的能量 未利用的植物、枯枝落叶 ③÷(①＋②＋③＋④)×100%
(4)各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一少部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少，甚至不足以养活一个种群，因此食物链上一般不超过五个营养级
【解析】(1)生态系统的结构包括非生物的物质和能量，生产者、消费者和分解者，图示只有生产者和消费者，故缺少的成分有分解者、非生物的物质和能量。(2)赤腹松鼠种群爆发，柳杉和杉木严重受损，可以利用赤腹松鼠的天敌控制其种群数量，即利用捕食和寄生等种间关系进行生物防治；也可以通过增加其食物的来源来减少对柳杉和杉木的危害。
(3)图2中②表示未被利用的能量，这些能量以有机物的形式存在于未利用的植物、枯枝落叶和下一营养级粪便中的未利用部分；图2显示，第一营养级同化的能量为①＋②＋③＋④，第二营养级同化的能量为③，则能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为③÷(①＋②＋③＋④)×100%。(4)由于各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一少部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少，甚至不足以养活一个种群，因此食物链上一般不超过五个营养级。(共24张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
微专题三 碳中和、碳达峰与碳循环
1．提出碳中和、碳达峰的原因
气候变化是人类面临的全球性问题，全球二氧化碳的大量排放使温室气体猛增，对生态系统形成威胁。2021年3月5日，国务院总理李克强在政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案。
2．碳达峰的概念
碳达峰是指年度二氧化碳排放量达到历史最高值，之后会经历平台期，进入持续下降的过程。碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点。
3．碳中和的概念
碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消一定时间内自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
碳中和：人为源＝人为汇。
碳汇是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。
碳源是指产生二氧化碳之源，自然界中碳源主要是海洋、土壤、岩石与生物体。另外，工业生产、生活等都会产生二氧化碳等温室气体。
碳达峰：检测人为源，区分人为源与自然源。
碳中和：检测人为汇，区分人为汇与自然汇。
4．碳中和的措施
(1)少排放：节能减排、低碳生活。
(2)不排放：开发利用新能源。
(3)负排放：植树造林、直接捕获碳等碳汇。
[对点精练]
1．关于CO2排放，我国有明确的减排要求，提出努力争取尽早实现碳中和(碳排放与吸收相等)的目标。如图是地球大气CO2浓度的变化曲线图，下列有关叙述错误的是 ( )
A．据图分析可知，推行植树造林的举措对实现碳中和意义重大
B．碳循环具有全球性，碳循环失衡影响的是整个地球的生态环境
C．曲线段5呈现的CO2浓度的变化与化石燃料的燃烧等密切相关
D．碳在生物群落内部及生物群落与无机环境之间循环流动的主要形式是CO2
【答案】D
【解析】分析图示可知，曲线段2和3中，随着植物登陆、出现森林，植物通过光合作用固定的CO2增多，使CO2浓度下降，表明我国推行植树造林的举措，有利于缓解CO2浓度升高状况，对实现碳中和意义重大，A正确；碳循环具有全球性，因此碳循环失衡会影响整个地球的生态环境，B正确；曲线段5是工业革命以来，由于化石燃料的大量燃烧，导致大气中CO2的释放量大于吸收量，大气中CO2浓度升高，C正确；生物群落和无机环境之间碳循环的主要形式是CO2，而生物群落内碳流动的主要形式是含碳有机物，D错误。
2．“碳中和”是指排放的二氧化碳气体，要通过植树、节能减排等各种方式全部抵消掉，实现二氧化碳“零排放”。下列行为不利于实现“碳中和”的是 ( )
A．常开空调，享受生活 B．单车出行，健康环保
C．垃圾分类，节约资源 D．种植花草，美化家园
【答案】A
【解析】常开空调，增加了电能等的消耗，会产生大量的二氧化碳，不利于“碳中和”，故A符合题意。单车出行，健康环保，能减少燃油、燃气交通工具的使用，从而减少二氧化碳的排放，有利于“碳中和”，故B不符合题意。垃圾分类，节约资源，能节约资源、减少污染，有利于“碳中和”，故C不符合题意。种植花草，树木、花草能吸收二氧化碳，有利于“碳中和”，故D不符合题意。
3．低碳经济是以“尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体(CO2)排放”为核心的新型经济。请依据碳循环模式图分析低碳经济的生态学原理。
(1)地球上最活跃的碳循环主要以________形式发生于________碳库和________碳库之间。
(2)现代工业出现之前大气圈碳库长期处于稳态，主要原因是__________。
(3)现代工业生产造成温室效应的主要原因是__________。
(4)人类要给正在“发烧”的地球“退烧”，除了发展低碳经济外，还应积极采取________等措施。
【答案】(1)CO2 大气圈 生物
(2)植物通过光合作用从大气中吸收碳(CO2)的速率与通过动植物的呼吸和微生物的分解作用将碳(CO2)释放到大气中的速率大体相等
(3)化石燃料的燃烧使大气中的CO2的浓度增大
(4)植树造林
【解析】碳主要以CO2形式在生物群落与大气中的碳库之间循环。现代工业生产中，由于化石燃料的大量燃烧导致温室效应。现代工业出现之前，生产者、消费者的呼吸作用和分解者分解有机物释放出来的CO2与生产者吸收的CO2能够达到一种动态平衡。缓解温室效应的措施主要有开发新能源，大量植树造林等。
4．近年来我国宣布了实施长江十年禁渔计划和2060年前实现“碳中和”(即净零排放)的重大目标。碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过一些措施，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
(1)长江江豚是生活在我国长江的肉食性濒危动物，其种群最主要的特征是____________，不能根据该特征预判该种群数量的未来发展趋势的原因是________________________。江豚这一营养级同化的能量，除用于呼吸以外，还用于__________。
(2)森林生态系统内的碳中和是通过植物的____________存储碳以及生物的____________________释放碳达到动态平衡实现的。现代工业企业要实现本企业碳中和的目标，根据材料分析他们应该怎么做：__________。
【答案】(1)种群密度 预测种群未来发展趋势的是年龄结构 自身生长、发育和繁殖
(2)光合作用 呼吸作用、分解作用 计算本企业碳排放总量，通过节约能源、使用清洁能源、开发新能源减少碳排放，同时也可以通过植树造林来抵消碳排放
【解析】(1)种群最主要的特征是种群密度，因为预测种群未来发展趋势的是年龄结构，所以不能根据该特征预测该种群数量的未来发展趋势。江豚这一营养级同化的能量，除用于呼吸以外，还用于自身生长、发育和繁殖。(2)森林生态系统内的碳中和是通过植物的光合作用存储碳以及生物的呼吸作用、分解作用释放碳达到动态平衡实现的。现代工业企业要实现本企业碳中和的目标，根据材料分析他们应该计算本企业碳排放总量，通过节约能源、使用清洁能源、开发新能源减少碳排放，同时也可以通过植树造林来抵消碳排放。
5．(2021·广东卷)为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰(CO2排放量达到峰值)，力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
(1)在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持________。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是________________________________。
(2)生态系统中生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是____________________________________，消费者通过食物网(链)取食利用，____________________________。
(3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少______________和增加____________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
【答案】(1)碳平衡 极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等 (2)光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用 从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递 (3)碳排放 碳吸收
【解析】(1)在自然生态系统中，植物光合作用摄取碳的速率与生物的呼吸作用和微生物的分解作用释放碳的速率大致相等。随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，使地层中经过千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中的碳平衡，使大气中的CO2浓度迅速增加，引起全球气候变暖，导致极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等严重的生态后果。
(2)生产者主要通过光合作用和化能合成作用获取碳元素，使碳元素通过生产者进入生态系统，消费者通过摄食生产者和低营养级的消费者来获取碳元素，分解者通过分解生产者的遗体残骸和消费者的粪便、遗体残骸来获取碳元素。消费者通过食物网(链)取食利用，从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递。(3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，一方面从源头上减少二氧化碳的排放，主要是减少化石燃料的燃烧、开发新能源等，另一方面增加二氧化碳的去路，主要可以通过植树造林、退耕还林、扩大森林面积、保护森林等方法，增加碳吸收和减少碳排放是实现碳达峰和碳中和的重要举措。(共24张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
章末总结
构建·知识网络
归纳·专题小结
1．能量流动、物质循环和信息传递的比较
项目 能量流动 物质循环 信息传递
区别 来源 太阳能 生态系统 生物或非生物环境
途径 食物链或食物网 食物链或食物网 多种途径
特点 单向流动、逐级递减 全球性；循环往复运动 往往是双向的
范围 生态系统中的各营养级 生物圈 生物与生物之间或生物与非生物环境之间
例1 如图表示生态系统各组成成分之间的能量流动、物质循环及信息传递过程，则图甲、乙、丙可依次表示 ( )
A．能量流动、碳循环、信息传递
B．能量流动、信息传递、碳循环
C．碳循环、能量流动、信息传递
D．信息传递、能量流动、碳循环
【答案】C
【解析】碳循环可以在生物群落与无机环境之间往复进行，碳元素在生物群落内部单向传递，因此图甲表示碳循环；能量流动只能是单向的，故图乙表示能量流动；信息传递可以发生在同种生物的不同个体之间，也可以发生在不同种生物之间，还可以发生在生物与无机环境之间，故图丙表示信息传递。
2．图解生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
例2 如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列说法错误的是 ( )
A．在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力
B．在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高
C．S2所代表的面积越大，生态系统的恢复力稳定性越高
D．S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高
【答案】C
【解析】由于生态系统具有一定的自我调节能力，因此，生态系统具有一定的稳定性，A正确；生态系统的抵抗力稳定性越高，受到干扰后，曲线偏离正常范围的时间越晚，幅度越小，B正确；生态系统的恢复力稳定性越高，受到干扰后曲线回到正常范围的时间越短，曲线围成的面积S2越小，C错误；读图可知，S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高，D正确。
典练·素养提升
素养解读：本章主要内容是生态系统及其稳定性，通过学习生态系统的结构和功能，掌握其各成分及作用和物质循环、能量流动、信息传递的过程及特点。常涉及的核心素养有生命观念(比较物质循环、能量流动与信息传递的过程，建立物质和能量观)、科学思维(构建生态系统组成成分之间关系模型，分析能量流动及物质循环过程图解，培养逻辑思维能力等)、科学探究(设计并制作生态缸，观察其稳定性)、社会责任(通过总结能量流动的实践意义，形成学以致用、关注社会生产生活的态度)。
1．(科学探究)某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是 ( )
A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
【答案】A
【解析】甲瓶中主要是因为消费者植食性(小鱼)过多，所以会较快死亡。应保持各组分的比例合适，方能使生态瓶维持较长时间。
2．(科学思维)下图为某生态系统的组成成分图，其中字母表示各组成成分，箭头表示碳元素的流动方向。下列有关叙述错误的是 ( )
A．图中b、c、d、e生物可以组成多条食物链
B．a→b依靠植物的光合作用
C．图中缺少b→a、c→a和d→a过程
D．f为分解者，只包含真菌和细菌
【答案】D
【解析】图中b表示生产者，c、d、e表示各级消费者，可以组成多条食物链，形成复杂的食物网，A正确；a→b表示植物通过光合作用合成有机物进入生物群落的过程，B正确；图中缺少b→a、c→a和d→a过程，C正确；f为分解者，主要包含营腐生生活的真菌和细菌，有些动物也可以是分解者，D错误。
3．(社会责任)两个不同生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后，其结构和功能的变化情况如图所示，由图不能得出的结论是
( )
A．同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强
B．同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移
C．若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移
D．乙生态系统B点后一定有新的物种产生
【答案】D
【解析】同等强度的干扰下，乙生态系统结构和功能所受影响小，偏离正常范围的程度小，说明乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强；同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则恢复到正常范围的第一时间点B也会提前，即B点左移；若甲生态系统的干扰强度增大，则恢复到正常范围的时间也会延长，即C点右移；题目条件不能表明乙生态系统B点后一定有新物种产生。
4．(生命观念)下图表示某农田生态系统的能量流动情况，其中箭头表示能量流动方向，数字为同化能量数值，单位为J/(cm2·a)。下列叙述错误的是 ( )
A．流经该农田生态系统的总能量为900 J/(cm2·a)
B．图中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为15%
C．E生物在该食物网中处于最高营养级
D．图中B和C的种间关系为种间竞争
【答案】C
【解析】流经农田生态系统的总能量是农作物固定的太阳能，为900 J/(cm2·a)，A正确；第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(65＋70)÷900×100%＝15%，B正确；E是分解者，不计入捕食链，C错误；B和C都以A为食物，种间关系为竞争，D正确。
