第1讲 种群的特征和种群密度的调查方法
1.种群的特征(Ⅰ)2.种群的数量变化(Ⅱ)3.实验：探究培养液中酵母菌数量的动态变化
1.种群属于生命系统，具有性别比例、年龄组成等特征。(生命观念)2.构建种群增长数学模型。(科学思维)3.用样方法调查某种双子叶植物的种群密度；探究培养液中酵母菌数量的动态变化。(科学探究)
种群的特征及种群密度的调查方法
1．种群的数量特征
(1)种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。
(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率
①出生率和死亡率的概念：单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。
②迁入率和迁出率的概念：单位时间内迁入或迁出的个体数目占该种群个体总数的比率。
(3)年龄组成
①概念：种群中各年龄期的个体数目的比例。
②类型(如图)
③根据如图，将各年龄组成类型、特点及种群密度的变化趋势用线连起来。
(4)性别比例：种群中雌雄个体数目的比例。
2．种群的空间特征
(1)概念：组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。
(2)类型—
3．种群密度的调查方法
(1)样方法
①适用范围：植物、活动范围小的动物，如蚯蚓、跳蝻。
②调查过程：确定调查对象→选取样方→计数→计算种群密度并取平均值。
③取样关键：随机取样。
④常用取样法：五点取样法、等距取样法。
⑤计算种群密度：某植物种群密度＝所有样方内种群密度的平均值。
(2)标志重捕法
①适用范围：活动能力强、活动范围大的动物。
②调查过程：确定调查对象→捕获并标记→重捕、计数→密度估算。
③密度估算公式：
种群数量＝。
1．每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的空间特征。(×)
提示：每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的数量特征。
2．若某动物的婚配制为一雌一雄，生殖期个体的雌雄比越接近1∶1，则出生率越高。
(√)
3．田鼠的种群密度是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的。
(√)
4．大量诱杀雄性个体不会影响种群密度。
(×)
提示：大量诱杀雄性个体会破坏种群的性别比例，降低种群的出生率，进而影响该种群的密度。
5．可以用标志重捕法调查某老房屋中壁虎的种群密度。(√)
6．从理论上讲，第二次被捕捉时动物躲避捕捉的能力增强，所以调查的种群数量比实际数量要偏小。
(×)
提示：标志重捕法的计算公式：种群数量＝第一次捕捉的数量×第二次捕捉的数量/第二次捕捉中被标记的个体数量，第二次捕捉中被标记的个体数量偏小，调查的种群数量比实际数量要偏大。
1．种群数量特征之间的关系
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
(3)年龄组成在一定程度上能预测种群数量变化趋势。年龄组成是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
(4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。
2.种群密度调查方法中的4个关键点
(1)关键点1：样方法中样方的选择要合适
①大小适中：乔木100
m2、灌木16
m2、草本1
m2；样方数量不宜太少；一般选易辨别的双子叶植物(叶脉一般呈网状)。
②数量合适：样方太少，误差偏大；样方过多，工作量增大，因此要选择合适的数量。
(2)关键点2：样方法中的计数要准确，同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
(3)关键点3：标志重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物不易脱落，能维持一定时间。
(4)关键点4：标志重捕法中两次捕捉间种群数量要稳定：被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
1．有人认为年龄组成为衰退型的种群，种群数量在近期一定减少，你认为呢？请说明理由。
提示：不一定。种群数量不只是受年龄组成的影响，还受迁入率和迁出率、食物、天敌、气候等因素的影响。
2．请用箭头及简洁的文字建构种群各数量特征之间关系的模型。
提示：
3．某同学为了模拟标志重捕法，用若干粒黄玉米种子代表一定区域内某动物种群个体总数，用50粒白玉米种子代表被标记的个体，尝试用简要文字和箭头写出最接近自然条件下种群个体总数和实际操作的模拟步骤。
提示：取出50粒黄玉米种子→剩余黄玉米种子倒入烧杯→加入50粒白玉米种子→混合均匀→随机抓取→统计白粒与黄粒数→计算烧杯中黄粒总数→重复3～5次→计算每次总数的平均值。
种群的数量特征及关系分析
1．(2019·河南省高三模拟)如图表示某种卵胎生蜥蜴孕期在不同温度条件下产生幼仔的性别比例。下列有关分析错误的是( )
A．该种蜥蜴的性别受环境温度的影响
B．图示3种温度下，25
℃时该种蜥蜴幼仔的雌雄比例最接近
C．若有10只蜥蜴在32
℃的环境中出生，则可能全为雄性
D．在自然状态下，该种蜥蜴的雌雄比例一定是大致相当
D [由于在自然状态下所处的温度未知，该种蜥蜴的雌雄比例无法确定，D错误。]
2．下列为种群数量特征的两个概念图，有关分析错误的是( )
图1 图2
A．图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b
B．图1中的c为种群最基本的数量特征
C．图2中丁与图1中的a表示的含义相同
D．图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C [图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b(年龄组成)，A正确；图1中的c表示种群密度，为种群最基本的数量特征，B正确；图2中丁表示年龄组成与图1中的b表示的含义相同，图2中丙表示性别比例与图1中的a表示的含义相同，C错误；图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度，D正确。
]
种群密度的调查方法
3．如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是( )
A．计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
B．计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
C．计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度
D．求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
C [利用样方法调查甲地蒲公英的种群密度时，应是计数每个样方内蒲公英总数，再除以每个样方的面积，获得每个样方的种群密度，再以所有样方种群密度的平均值作为甲地蒲公英种群密度的估计值，C项正确，D项错误。计数甲地内蒲公英的总数的实际操作不可行，通常采用样方法，A项错误。由于所有样方面积之和只是甲地面积的一部分，若用所有样方内蒲公英总数除以甲地面积，则所得结果会低于实际种群密度，B项错误。]
4．(2019·福建市高三质检)下列有关种群密度调查方法的说法，正确的是( )
A．标志重捕法研究期间，种群最好没有迁入和迁出
B．调查森林中乔木和灌木的种群密度，两者的样方大小必须一致
C．标志重捕法必须保证所标记种群在整个调查区域内是均匀分布的
D．进行湖泊中水禽的数量调查时，样方应设置在近岸浅水、水草丰富的区域
A [选取样方面积既能保证物种数较全，又能保证面积最小，取样方便，调查不同的植物类型时样方面积不同，由于乔木体积大，所以样方面积要比调查灌木植物种群密度时的样方面积大，B错误；标志重捕法所标记的种群在整个调查区域内不一定是均匀分布的，C错误；样方法调查时，取样的关键是要做到随机取样，不能掺入主观因素，D错误。]
种群数量的变化及应用
1．种群数量变化的研究
(1)方法：构建数学模型。
(2)步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
2．“J”型增长
(1)形成原因：食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等。
(2)数学公式：Nt＝N0λt。
(3)曲线特点：种群的数量以一定的倍数连续增长。
3．“S”型增长
(1)形成原因：食物、空间有限。
(2)曲线特点
4．环境容纳量
(1)概念：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所维持的种群最大数量。
(2)形成原因
5．影响种群数量的变化因素
种群的数量变化包括增长、波动、稳定、下降等。其影响因素主要有：
(1)内因
①起始种群个体数量。
②导致种群数量增加的因素：出生率和迁入率。
③导致种群数量减少的因素：死亡率和迁出率。
(2)外因
①自然因素：气候、食物、天敌、传染病等。
②人为因素：种植业、养殖业发展，砍伐森林，猎捕动物、环境污染等。
1．种群数量变化不仅受外部因素的影响也受自身内部因素的影响。
(√)
2．种群数量变化的全部内容就是“J”型和“S”型增长。(×)
提示：种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等。
3．不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变。
(×)
提示：同种生物的K值不是固定不变的，还要受到环境因素的影响等。
4．在“S”型增长曲线中，种群数量超过K/2后，种群增长速率减小，其对应的年龄组成为衰退型。
(×)
提示：在“S”型增长曲线中，种群数量超过K/2后，种群增长速率减小，其对应的年龄组成应为增长型。
5．合理密植会增加种群数量并提高K值。
(×)
提示：若空间资源不增加，仅仅合理密植，并不会提高K值。
1．种群“S”型增长曲线的分析及应用
(1)曲线分析
(2)应用
b点的应用
消灭害虫应尽早进行，将种群数量控制于加速期(b点之前)，严防种群增长进入加速期
c点(K/2值)的应用
①对有害生物：严防种群数量达到该点，如灭鼠达到K/2时，鼠害将难以控制
②对有益资源：黄金利用点，当资源利用后维持于该点时将具最强更新能力，符合可持续发展原则
e点(K值)
的应用
①对有害生物：限制生存条件，降低环境容纳量，如封存粮食、硬化地面以限制鼠的种群数量
②对有益生物：改善生存条件，尽量提升K值，如建立自然保护区，保护大熊猫
2.对K值(环境容纳量)的解读
(1)K值不是一成不变的。K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
(2)K值并不是种群数量的最大值。K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量，如图所示：
(3)在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。
1．如图是某自然区域中甲、乙两个种群的数量比随时间变化的曲线图。据图分析以下问题：
(1)0～t2，甲、乙两种群的数量均呈“S”型曲线增长吗？说明理由。
(2)t1时刻，甲、乙两种群的死亡率相同吗？说明理由。
提示：(1)在有限的环境条件下，乙种群最终呈现“S”型增长。随时间的推移，甲、乙数量的比先增加后减少，最后在t2时刻降为零，说明甲种生物的数量先增后减，最终被淘汰。
(2)不相同。t1时刻，甲、乙两种群的数量比为1，但是0～t1时间段内，甲种群的数量在不断增加，而乙种群在此时间段内在竞争中受到抑制，因此甲种群的死亡率较低，而乙种群的死亡率较高，故二者死亡率不同。
2．某学习小组进行“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”的探究实验，本实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：①把酵母菌培养液放置在适宜的环境中培养，第7天开始取样计数；②用无菌吸管从静置试管中吸取酵母菌培养液少许；③加入血细胞计数板计数室，再盖上盖玻片，并用滤纸吸去多余菌液。请纠正该同学实验操作中的三个错误。
提示：①第一天开始取样计数，连续7天；②取样前振荡试管；③先盖上盖玻片，再加入血细胞计数板计数室。
种群数量增长曲线的分析
1．(2019·广东省高考模拟)某生物的种群数量随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是( )
A．曲线乙表示该生物的种群数量呈指数形式增长
B．a～b段，种群出生率与死亡率不再发生变化
C．若该生物种群为农业害虫种群，则在a点时对其进行捕杀效果较好
D．若b点时环境发生变化，则形成丙曲线的环境更适合该生物种群生存
D [由图可知曲线乙数量是先增加，然后增加到一定程度后不再增加而下降，符合“S”型曲线的特点，即种群数量不是指数式增长，A错误；处于波动状态的生物的种群密度也会发生变化，只不过变化幅度在一定范围内波动，出生率和死亡率、迁入率和迁出率都在发生变化，B错误；a点时甲、乙、丙三个种群的种群数量都较大，防止害虫应选择种群数量较少时，C错误。]
2．图中A、B为某群落中的两个动物种群，曲线表示δ(δ＝出生率/死亡率)随时间的变化，不考虑迁入、迁出。下列叙述正确的是( )
A．t5时刻A、B的种群密度相同
B．O→t5，B种群呈“S”型曲线增长
C．t3→t5，B种群密度先上升后下降
D．t3→t5，A种群密度先上升后下降
D [t5时刻A、B的种群δ(δ＝出生率/死亡率)相同
，不能代表种群密度相同，A错误；O→t2，B种群呈下降趋势，故O→t5，B种群不呈“S”型曲线增长，B错误；t3→t5，B种群δ大于1，种群数量增加，C错误；t3→t5，A种群前期δ大于1，数量增加，后期δ小于1，数量下降，D正确。]
种群数量变化规律及应用分析
3．某池塘内草鱼种群增长速率的变化规律如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．调查草鱼的种群密度时，网眼太大常使调查值偏大
B．T3时草鱼的种群密度约为T5时对应种群密度的一半
C．T5时增加饵料的投放，池塘草鱼的环境容纳量会有所增大
D．无论T2之前数据如何，T2～T3和T3～T5时间段内种群数量都是逐渐上升的
A [若调查的时候捕捉所用的渔网网眼过大，则会导致捕捉的草鱼为池塘中个体较大的鱼，而个体较小的鱼未能捕捉到，最终导致调查值偏小，A错误。]
4．(2019·湖南长郡中学高三月考)如图表示鳄鱼种群数量变化的四种情况，其中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处于三种不同的自然条件下，而曲线Ⅳ处于理想状态下。不考虑天灾，下列相关叙述中错误的是( )
A．理想状态下，鳄鱼种群的增长率大小与种群密度的大小没有关联
B．若鳄鱼的栖息地在a点被严重破坏，则将出现曲线Ⅰ的下降趋势
C．出现曲线Ⅲ的变化趋势，源于在b点人为捕杀了一定数量的鳄鱼
D．若在b点没有任何人为干扰，则鳄鱼的种群数量将在K1上下波动
C [曲线Ⅲ的种群数量大量减少，且K值维持在较低水平，说明鳄鱼的环境容纳量发生了改变，即鳄鱼的生存环境有一定程度的破坏，而人为捕杀了一定数量的鳄鱼不会改变鳄鱼种群的环境容纳量，C错误。]
探究培养液中酵母菌种群数量的变化(实验)
1．实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”型增长；自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2．实验流程
3．实验结果及结论
在一定容积的液体培养基中酵母菌种群数量，前期表现为“S”型增长，后期表现为逐渐下降。
1．实验中的注意事项
(1)溶液要进行定量稀释，每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
(3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸吸去。
(4)制好装片后，应稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
2．结果分析
(1)计数异常分析
①统计结果偏小的原因：取液时未摇匀，吸取的培养液中酵母菌偏少；在计数时，未计边缘的酵母菌等。
②统计结果偏大的原因：取液时未摇匀，吸取了表层的培养液；在计数时统计了四周边缘的酵母菌等。
(2)该探究不需设置对照实验，但要获得准确的实验数据，必须进行重复实验，求得平均值。
1．(2019·海南高考)将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后，充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是( )
A．酵母菌种群增长所需的能量全部来自马铃薯培养液
B．若要估算培养液中酵母菌的数量，可借助显微镜进行
C．培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的
D．给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加
C [酵母菌种群增长所需的能量来自有机物的氧化分解，所需的有机物全部来自马铃薯培养液，A正确；若要估算培养液中酵母菌的数量，可用血球计数板计数法，需要借助显微镜，B正确；培养液与酵母菌混匀后被分成不等的两份，其中的酵母菌数量不同，但由于是充分混匀的，故酵母菌的种群密度相同，C错误；给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌进行有氧呼吸，种群数量会增加，D正确。]
2．(2019·河北省名校联盟高三诊断)如图表示在一个10
mL封闭培养体系中酵母菌细胞数量的动态变化。下列相关叙述正确的是( )
A．40～60
h时，λ＜1(λ＝t时种群数量/(t－1)时种群数量)
B．种内斗争导致0～10
h酵母细胞数量增长缓慢
C．调查酵母细胞种群密度时，应用抽样检测法
D．70
h后，该体系中酵母细胞活菌数将一直维持稳定
C [40～50
h种群数量仍在增大，λ>1,50～60
h种群数量稳定，λ＝1，A错误；0～10
h的初始阶段增长缓慢是由于种群数量太少，B错误；由于营养物质的消耗和有害代谢产物的积累，70
h后，该体系中酵母菌细胞活菌数可能将下降，D错误。]
3．如图为液体培养液中酵母菌种群数量变化示意图，下列叙述正确的是( )
A．a点时酵母菌数量增长最快，此时无种内斗争
B．定期补充营养物质和清除代谢废物，b点会上升
C．c～d段，酵母菌的种群数量和增长速率呈负相关
D．该种群的K值只与培养基中养分、空间、温度有关
B [a点时酵母菌数量增长最快，但此时种群中仍存在种内斗争，只是种内斗争比较弱，A错误；定期补充营养物质和清除代谢废物，改善了酵母菌的生存环境，酵母菌的K值会增加，B正确；c～d段，酵母菌的种群数量和增长速率呈正相关，均下降，C错误；该种群的K值与培养基中养分、空间、温度、pH和有毒代谢物等因素有关，D错误。]
1.种群数量≠种群密度：种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数，强调“单位面积或单位体积”，即种群数量增加，种群密度不一定增加。
2．年龄组成为稳定型的种群，其种群数量不一定保持稳定，因为出生率和死亡率还与气候、食物等有关。此外，迁入率和迁出率也与种群数量有关。
3．样方法并非只适用于植物种群密度的调查，对于活动能力弱、活动范围小的动物或某种昆虫卵的种群密度也可用样方法调查。
4．“S”型曲线的开始部分≠“J”型曲线：“J”型曲线自始至终都保持指数式增长，而“S”型曲线自始至终都具有环境阻力，因此不能认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线，只能说比较接近。
5．环境容纳量≠种群所能达到的最大数量：环境容纳量是指环境所能维持的种群的最大数量；种群能达到的最大值是种群在某一时间点出现的最大值，这个值存在的时间很短，大于环境容纳量。
1.种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率及迁入率与迁出率，其中种群密度是种群最基本的数量特征。
2．直接决定种群密度的是出生率与死亡率、迁入率与迁出率，年龄组成是预测种群数量变化趋势的依据。
3．“J”型增长曲线的形成条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。“S”型增长曲线的成因：资源和空间条件有限，随种群密度增大，种内斗争加剧，天敌数量增多，从而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡。
4．在自然界中，气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量，故大多数种群数量总处于波动中。
5．渔业捕捞中，捕捞后让鱼的种群数量维持在K/2的原因：K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能迅速恢复，有利于鱼类资源的可持续利用。
真题体验|
感悟高考 淬炼考能
1．(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3
h、10
h、23
h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物
B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同
C．在培养到23
h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的
D．培养基更新时间间隔为23
h时，种群增长不会出现J型增长阶段
D [异养生物可以把有机物转化成无机物，A正确；随着微生物的生长繁殖，培养基中的营养物质不断减少，代谢废物不断增加，故更换培养基的频率不同可以表示环境资源量的不同，B正确；由曲线可知，a组中细菌甲在23
h前，数量增长一直很快，说明该组培养基中的营养和空间条件一直是充裕的，C正确；培养基更新时间间隔为23
h时，在培养的早期，培养基中的营养和空间资源是充足的，细菌甲种群的增长会出现J型增长阶段，且图中a、c曲线在早期重合，也可说明早期可出现J型增长阶段，D错误。]
2．(2018·全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一。下列叙述错误的是( )
A．种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果
B．某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
C．鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，单位水体该鱼的产量有可能相同
D．培养瓶中细菌种群数量达到K值前，密度对其增长的制约逐渐减弱
D [自然界的资源总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争就会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，致使种群的出生率降低，死亡率增高，出现S型增长，A正确；老鼠较强的繁殖力极有可能导致其种群密度快速增加，进而使种内斗争加剧，种群数量的增长随之受到限制，B正确；鱼塘中某种鱼的养殖密度较低时，单条鱼的重量较大，当养殖密度较高时，单条鱼的重量较小，故单位水体该鱼的产量有可能相同，C正确；培养瓶中细菌种群数量达到K值前，随着种群密度的加大，密度对种群数量增长的制约逐渐增强，D错误。]
3．(2017·全国卷Ⅲ)某陆生植物种群的个体数量较少，若用样方法调查其密度，下列做法合理的是( )
A．将样方内的个体进行标记后再计数
B．进行随机取样，适当扩大样方的面积
C．采用等距取样法，适当减少样方数量
D．采用五点取样法，适当缩小样方面积
B [采用样方法调查种群密度时，样方内部的个体要全部统计，计数位于样方边缘的个体时遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，不用进行标记，A错误。取样时可采用等距取样法或五点取样法，但由于该种群的个体数量较少，取样时应适当扩大样方面积，增加样方数量且要注意随机取样，B正确、C、D错误。]
4．(2017·全国卷Ⅰ)假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长，该种群的增长速率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，下列四个种群数量中合适的是( )
A．甲点对应的种群数量
B．乙点对应的种群数量
C．丙点对应的种群数量
D．丁点对应的种群数量
D [曲线中，种群增长速率最大时所对应的种群数量为维持种群数量的最适值，此时种群增长速率最大，短时间内可恢复种群数量。丁点所对应的种群数量高于最适值，此时进行捕获，可获取一定量的捕获量，同时不影响种群数量的恢复；其他三点所对应的种群数量均低于最适值，若进行捕获则导致种群数量增长减慢，故不应在甲、乙、丙点对应的种群数量时开始捕获。]
5．(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与种群数量有关的问题。
(1)将某种单细胞菌接种到装有10
mL液体培养基(培养基M)的试管中，培养并定时取样进行计数。计数后发现，试管中该种菌的总数达到a时，种群数量不再增加。由此可知，该种群增长曲线为________型，且种群数量为________时，种群增长最快。
(2)若将该种菌接种在5
mL培养基M中，培养条件同上，则与上述实验结果相比，该种菌的环境容纳量(K值)________(填“增大”“不变”或“减小”)。若在5
mL培养基M中接种该菌的量增加一倍，则与增加前相比，K值________(填“增大”“不变”或“减小”)，原因是______________________。
[解析] (1)由题意可知，试管中该种群个体数量达到环境条件所允许的最大值a(K值)时，种群个体数量不再增加，因此该种群数量增长曲线为“S”型。当种群数量为a/2(K/2)时，种群增长速率最快。(2)该种菌的K值不是固定不变的，改变空间和营养条件等会使其K值发生变化，培养基的体积变小，该种菌的K值也减小。K值是由环境资源量决定的，与接种量无关，若在5
mL培养基M中接种该菌的量增加一倍，则与增加前相比，K值不变。
[答案] (1)S a/2 (2)减小 不变 K值是由环境资源量决定的，与接种量无关
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第九单元
生物与环境
第1讲 种群的特征和种群密度的调查方法
考
点
一
种群的特征及种群密度的调查方法
新产生或死亡
单位面积
各年龄期
迁入或迁出
雌雄个体
集群分布
位置状态或布局
均匀分布
随机分布
等距取样法
所有样方内种群密度的平均值
活动范围小
计数
随机取样
捕获并标记
活动能力强
×
√
√
×
√
×
考
点
二
种群数量的变化及应用
数学形式
构建数学模型
食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等
倍数
环境容纳量
食物、空间有限
K/2
在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所维持的
种群最大数量
出生率和迁入率
增长、波动、稳定、下降
食物
气候
√
×
×
×
×
考
点
三
探究培养液中酵母菌种群数量的变化(实验)
成分
温度
“J”
“S”
显微计数法
下降
“S”型
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必修3>
稳态与环境
WENTAL
YU
HUANJING
知识·能力·素养
老年个体
成年个体
么B
幼年个体
类型
特点
种群密度的变化趋势
I幼年个体少
a增大
老年个体多
Ⅱ各年龄段个
b减小
体比例适中
Ⅲ幼年个体多,
c基本不变
老年个体少
2老年个体数
口成年个体数
山幼年个体数
增长型
稳定型
衰退型
年龄组成性别比例
预化
影量
测方
响变
变向
数动
出生率
增加
种群大小及其密度减少厂死亡率
迁入率
迁出率
决定种群动态的变量
长速
z
0t1t2
Ott时间
种群密度
就会加剧降低
时,达到K值
增捕食者数
大量增加升高
)酵母菌培养
类
件
养基
件
目的
2)振荡培养基
使酵母菌分布于培养基
每天将含有酵母菌的培养液滴在
经染色后选取若干视野
3)观察并计数
进行观察和计数测定1mL培养液
酵母菌个体的
4)重复(2)和(3)步骤—一匯连续观察7天,统计数目
)绘图分积将所得数值用曲线表示出来,得出酵
菌种群个体数量变化规律
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长句背诵突破非选择题◎
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谢谢欣赏第2讲 群落的结构和演替
1.群落的结构特征(Ⅰ)2.群落的演替(Ⅰ)3.实验：土壤中动物类群丰富度的研究
1.群落属于生命系统，具有物种组成、种间关系、空间结构等特征，群落可以发生演替。(生命观念)2.比较各种种间关系的不同特点，并用数学模型表示。(科学思维)3.制订并实施方案：用取样器取样法调查土壤中动物类群丰富度。(科学探究)
群落的结构
1．群落的概念和特征
(1)概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。
(2)特征：物种组成、种间关系、空间结构及群落演替等。
2．物种组成
(1)意义：是区别不同群落的重要特征。
(2)指标：物种丰富度，即群落中物种数目的多少。
3．种间关系
(1)常见的种间关系及实例(连线)
(2)常见种间关系曲线
如图中①②③④分别代表竞争、捕食、互利共生、竞争。
4．群落的空间结构
图甲 图乙
(1)写出图中群落空间结构的类型
图甲：垂直结构，图乙：水平结构。
(2)根据如图分析，决定群落空间结构的主要因素。
图甲：①植物分层：阳光。
②动物分层：栖息空间和食物条件。
图乙：地形的变化、土壤湿度、盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等。
1．某校园有一片草坪和一片树林，草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象。
(×)
提示：这两个群落中动物都具有分层现象。
2．洪泽湖近岸区和湖心区不完全相同的生物分布，构成群落的水平结构。
(√)
3．同一物种之间的大鱼吃小鱼不叫捕食，而是种内斗争。(√)
4．一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物，其中属于竞争关系的是豌豆和杂草。
(√)
5．乔木层的疏密程度不会影响草本层的水平结构。
(×)
提示：乔木层的疏密程度通过影响阳光透过的程度，进而影响生活在乔木下的草本层的水平结构。
1．群落结构形成具有什么重要的意义？
提示：提高了群落利用环境资源的能力。
2．有人认为如图所示的现象是一个群落中的垂直结构，你认为呢？请说明理由。
提示：不是。高山植被的垂直分布是随海拔高度升高，温度下降明显，从而导致不同海拔高度植被分布不同，依次为阔叶林→针叶林→高原草甸→苔原。这种状况与地球南(北)半球随纬度升高植被分布的原理相同，属于植物的地带性分布，不是群落垂直结构中的分层现象。
群落结构的相关分析
1．下列关于群落垂直结构的叙述，正确的是( )
A．草原生态系统不具有群落的垂直结构
B．群落的层次性越明显，动物的数量越多
C．在群落垂直结构的各层次上栖息的动物都不同
D．光的穿透性对湖泊中植物的分层分布有重要影响
D [草原生态系统和其他生态系统一样，具有群落的垂直结构和水平结构，A错误；群落的层次越明显、分层越多，群落中的动物种类就越多，B错误；有些动物在群落中栖息在植物群落垂直结构的多个层次，C错误；水生群落的层次性，即垂直结构，主要由光的穿透性、温度等决定，D正确。]
2．(2019·陕西铜川市高三摸底)对生物群落结构的叙述，错误的是( )
A．植物的垂直结构为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件
B．植物的垂直结构主要与对光的利用有关
C．某山竹林里的成年竹、幼年竹和竹笋构成了该群落的垂直结构
D．在水平方向上，同一地段上种群密度也会有差别
C [成年竹、幼年竹和竹笋属于同一种群，不存在垂直结构的特点，C错误。]
种间关系及特点
3．(2019·河南省天一大联考)某生态系统中，昆虫甲常常伴随植物乙出现，且甲的数量总是随着乙的数量变化而变化；在主要以甲为食的昆虫丙迁入该生态系统后，昆虫甲的数量出现明显下降，植物乙的数量小幅度增加，叶片完整程度显著提高。下列有个叙述正确的是( )
A．甲与乙、乙与丙之间都是捕食关系
B．甲的数量与乙叶片完整程度之间呈现正相关
C．甲、乙、丙三者之间的数量关系为乙＞甲＞丙
D．乙和丙都会影响昆虫甲的种群数量
D [由题意可知，昆虫甲和植物乙之间为捕食关系，甲、丙之间为捕食关系，题干信息不能表明乙、丙之间存在捕食关系，A项错误；昆虫甲的数量下降时，植物乙叶片的完整程度提高，二者呈现负相关，B项错误；甲、乙、丙三者之间的数量关系不能根据捕食关系判定，在某些食物链中，捕食者的数量也可能多于被捕食者的数量，C项错误；昆虫甲的食物乙和昆虫甲的天敌丙都会影响昆虫甲的种群数量，当乙增多时甲增多，当丙增多时甲减少，D项正确。]
4．(2019·广州市高三二模)在一项探究土壤细菌对植物X生长效应影响的实验中，将多株生理条件相同的植物X随机均分为甲、乙两组，将等量的A、B两种细菌分别加入到培养两组植物X的土壤中，培养条件相同且适宜。统计植物X在实验的第1天和第60天的平均高度，结果如图所示：
回答下列问题：
(1)已知细菌A、B均需从植物根部获取营养进行繁殖，据此分析，细菌A或B在土壤中分布呈现的空间特征是________。
(2)已知细菌A、B与植物X的种间关系是寄生或互利共生，现需要增加1组实验(丙组)才能更准确地判断细菌A、B与植物X的关系，丙组实验的处理方式是_________________________________。若结合丙组实验结果能证明A、B两种细菌与植物X之间属于不同的种间关系，则丙组实验结果是____________________________________。
[解析] (1)据题意分析，已知细菌A、B均需从植物根部获取营养进行繁殖，说明两者在土壤中是集群分布的。
(2)为了判断细菌A、B与植物X的关系是寄生或互利共生，应该增加1个空白对照组，即丙组除不加入细菌A、B外，其余处理与甲、乙两组相同，若丙组的结果介于甲、乙两组之间，即第60天时植物X的平均高度增幅大于甲组，小于乙组，且差异显著，说明两种细菌与植物X的种间关系不同。
[答案] (1)集群分布 (2)除不加入细菌A、B外，其余处理与甲、乙两组相同 第60天，植物X的平均高度增幅大于甲组，小于乙组，且差异显著
曲线图中捕食与被捕食者的判断技巧
图1 图2
(1)若两种生物的最大数量有明显差异，数量多的一种为被捕食者，如图1中A为被捕食者。
(2)若两种生物数量相当，则从变化趋势看，先到达波峰的为被捕食者，后到达波峰的为捕食者。即被捕食者变化在先，捕食者变化在后，如图2中A为捕食者，B为被捕食者。
群落的演替
1．概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
2．演替过程(以裸岩上的演替为例)
3．群落演替中两种类型的比较
类型项目
初生演替
次生演替
起点
在一个从来没有植被覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方
在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方
时间
经历时间漫长
经历时间较快
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
实例
裸岩上的演替
森林砍伐地、弃耕的农田上的演替
4.人类活动对群落演替的影响
(1)人类活动使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
(2)有利于群落演替的人类活动：退耕还林(举一例)等。
(3)不利于群落正常演替的活动：填湖造地(举一例)等。
1．地衣会比苔藓更早地出现在火山岩上。
(√)
2．冰川泥上和弃耕农田上的演替都是次生演替。
(×)
提示：冰川泥上发生的演替属于初生演替。
3．若时间允许，弃耕的农田总能形成森林。
(×)
提示：弃耕农田形成森林还需要适宜的环境条件。
4．次生演替的速度比初生演替的速度快。
(√)
5．海岛旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行。
(√)
6．动物群落的演替与光照无关。
(×)
提示：决定群落演替的根本原因存在于群落内部，但群落之外环境条件的不断变化，也常成为群落演替的重要因素。
1．群落演替的特征
(1)方向：一定的方向性。自然条件下，群落的演替一般朝着物种多样化、群落结构复杂化、生态功能完善化的方向发展。
(2)能量：群落的有机物总量增加。
(3)营养结构变得复杂，物种多样性增加。
2．群落演替的原因分析
(1)环境不断变化，为群落中某些物种提供有利的繁殖条件，而对另一些物种生存产生不利影响。
(2)生物本身不断进行繁殖、迁徙。
(3)群落内部由于生命活动造成内部环境改变。
(4)种内和种间关系不断发生变化。
(5)人类活动的干扰。
1．在光裸的岩石上开始的演替和从森林被全部砍伐的地方开始的演替中，一般来说，若要演替到相对稳定的森林阶段，上述两个演替中次生演替所需的时间短，请分析其主要原因。
提示：形成森林需要一定的土壤条件，上述次生演替起始时即具备该条件，而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间。
2．据调查，近5万年以来，某地区由于气候越来越干燥，森林逐渐被灌丛取代，这也是自然界存在的一种演替类型。近50年来，由于人类过度开垦，导致局部灌丛出现了荒漠化。该现象表明什么？
提示：与该地区具有的自然演替相比，人类的开垦活动使得该地区群落的演替速度变快，但演替的方向未发生改变。
演替类型及过程分析
1．(2019·北京市朝阳区高三期末)大兴安岭某林区发生中度火烧后植被演替的过程见如图。有关叙述正确的是( )
A．该火烧迹地上发生的演替是初生演替
B．图中各群落都有垂直结构和水平结构
C．草本、灌木、乔木丰富度的变化趋势一致
D．在针叶林群落中的优势种是草本植物
B [该火烧迹地上发生的演替是次生演替，A错误；图中各群落都有垂直结构和水平结构，B正确；草本和灌木的丰富度变化一致，与乔木丰富度的变化不同，C错误；在针叶林群落中的优势种是针叶乔木，D错误。]
2．(2019·辽宁省朝阳市高三模拟)顶极群落是群落演替的最终阶段，只要不受外力干扰，就能永久维持稳定。如图表示不同环境下的顶极群落类型。请回答下列问题：
(1)顶极群落的类型主要受________________等环境因素的影响。北极地区的顶极群落最可能是________________。图示中热带雨林的抵抗力稳定性最强，这是因为_________________________。
(2)由于雷电引发火灾，某火山岛上的森林被烧毁后发生的演替属于________。与火山爆发造成森林被毁灭后发生的演替过程相比，此演替过程形成顶极群落所需的时间更________(填“长”或“短”)，原因是__________________________________________。
(3)流入生态系统的总能量是指生产者固定的总能量。在形成顶极群落之前，该能量一般________(填“大于”“等于”或“小于”)生物群落呼吸消耗的总能量。
[解析] (1)据图分析，顶极群落的类型主要受年平均温度和年平均降水量等环境因素的影响；北极地区温度低、降水量低，因此其顶极群落最可能是苔原；热带雨林中生物种类多、营养结构复杂，自我调节能力强，因此热带雨林的抵抗力稳定性最强。(2)某火山岛上的森林被烧毁后发生的演替属于次生演替；历经火灾后的森林还基本保留着原来的土壤条件和植物的种子或其他繁殖体，因此与火山爆发造成森林被毁灭后发生的演替过程相比，此演替过程形成顶极群落所需的时间更短。(3)在形成顶极群落之前，群落的总生产量增加，群落的有机物总量增加，说明生产者固定的总能量大于生物群落呼吸消耗的总能量。
[答案] (1)年平均温度和年平均降水量(或温度和降水量) 苔原 热带雨林中生物种类多、营养结构复杂，自我调节能力强 (2)次生演替 短 历经火灾后的森林还基本保留着原来的土壤条件和植物的种子或其他繁殖体 (3)大于
群落演替类型的判断方法
(1)从起点上判断：
①起点为从没有过植被或原有植被被彻底消灭的环境是初生演替。
②起点为只是失去了原有植被的环境是次生演替。
(2)从时间速度上判断：
①经历的时间长，速度缓慢的是初生演替。
②经历的时间短，速度较快的是次生演替。
群落演替的趋势及影响因素分析
3．在建设“森林城市”时，欲通过人工造林使荒坡逐渐演替为森林。下列对演替过程中图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的生物学含义的描述全都正确的是( )
A．Ⅰ为土壤中的有机物量，Ⅱ为生态系统物种的多样性程度
B．Ⅰ为土壤中的微生物数量，Ⅱ为生态系统的结构稳定性
C．Ⅰ为生态系统的恢复力稳定性，Ⅱ为群落垂直结构的层次性
D．Ⅰ为群落呼吸消耗的有机物量，Ⅱ为生态系统的抵抗力稳定性
C [从光裸的岩地上最终演替出森林的过程中，土壤中有机物量是增多的，生态系统物种的多样性程度增多，土壤中的微生物数量增多，生态系统的结构稳定性增大，生态系统恢复力稳定性降低，群落垂直结构的层次性愈加明显，群落呼吸消耗有机物量增大，生态系统抵抗力稳定性增大。]
4．(2019·福建省高三质检)治理沙漠要遵循自然规律，我国治理沙漠成就突出，被联合国誉为“全球治沙样本”。某沙地植被发生自然演替，大致要经历以下几个阶段：
①流动沙地→②半流动沙地白沙蒿群落→③半固定沙地油蒿＋白沙蒿群落→④固定沙地油蒿群落→⑤固定沙地油蒿＋本氏针茅＋苔藓群落→⑥地带性的本氏针茅草原→迅速沙化。
回答下列问题：
(1)区别不同群落的重要特征是____________。
(2)白沙蒿是流动沙地上的“先锋”植物，能固定流沙改变环境，油蒿因此能够生长，并在竞争中处于优势。这说明生物与生物、______________之间在相互影响中不断进化和发展。
(3)油蒿根系发达、抗风沙，本氏针茅根系浅、不抗风沙。据此判断，最好在沙地植被自然演替的第____________阶段适度干预治理，防止迅速沙化。人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的____________进行。
[解析] (1)区别不同群落的重要特征是物种组成。(2)白沙蒿是流动沙地上的“先锋”植物，能固定流沙改变环境，油蒿因此能够生长，并在竞争中处于优势。这说明生物与生物、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。(3)油蒿根系发达、抗风沙，本氏针茅根系浅、不抗风沙。据此判断，应当在本氏针茅出现阶段进行干预，故最好在沙地植被自然演替的第⑤阶段适度干预治理，防止迅速沙化。人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
[答案] (1)物种组成(或物种丰富度) (2)生物与无机环境 (3)⑤ 速度和方向
土壤中小动物类群丰富度的研究(实验)
1．实验原理
(1)土壤不仅为植物提供水分和矿质元素，也是一些小动物的良好栖息场所。
(2)许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，可用取样器取样的方法进行采集、调查。
(3)丰富度的统计方法通常有两种：记名计算法和目测估计法。
2．实验流程
提出问题：如土壤中有哪些小动物？它们的种群密度是多少？
得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构越复杂
1．注意事项
(1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。
(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时，根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。
(3)从同样营养土壤中采集的样本，多组进行统计比较。
(4)命名要准确，并进行分类。
(5)远离危险地带，不要破坏当地环境。
2．取样器取样法误差归纳
(1)未能给予最适“诱捕”条件，即未能充分利用土壤动物“趋湿”“避光”“避热”特性，如未打开电灯可导致诱捕到的动物个体减少。
(2)未做到土壤类型、取样时间、土层深度保持一致而导致计数误差。
(3)对“不知名”的动物不予计数而导致误差(正确做法是记为“待鉴定XX”，并记下其特征)。
1．(2019·深圳市高三二模)下列有关调查土壤小动物类群丰富度的说法，正确的是( )
A．标志重捕法或样方法适于调查蚯蚓
B．调查时间和取样深度影响调查结果
C．目测估计法适于统计种群个体大、数量少的群落
D．通常应尽量在潮湿处取样以满足各种调查目的
B [蚯蚓在土壤中活动范围小，活动能力强，不采用标志重捕法调查蚯蚓的种群密度，A错误；不同时间、不同地点、不同土壤深度分布的土壤小动物种类和数量是有差别的，所以调查时间和取样深度会影响调查结果，B正确；目测估计法适于统计种群类别个数少，但单个种群数量多的群落，C错误；根据调查的目的不同，所选取的土壤取样点和深度，以及时间可能不同，D错误。]
2．(2019·北京市西城区高三期末)对不同经营强度下毛竹林土壤动物类群进行调查，结果如下表。以下叙述错误的是( )
经营强度
土壤动物类群(种/m2)
杂食
腐食
植食
捕食
总计
粗放经营林(低强度)
2
4
5
3
14
笋竹两用林(中强度)
3
3
3
3
12
笋用林(高强度)
1
3
3
1
8
A.常采用标志重捕法调查土壤动物类群的丰富度
B．土壤中的腐食动物作为分解者有利于物质循环
C．结果表明过度经营会降低土壤动物的物种多样性
D．不同的经营强度会改变自然群落的演替方向
A [由于土壤小动物身体微小，因此一般不适宜用标志重捕法调查土壤动物类群的丰富度，而常用记名计算法和目测估计法，A错误。]
3．如图是“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，回答以下问题：
A B
(1)图中A装置是________，B装置是________。
(2)图中A装置主要利用土壤小动物具有____________的习性进行采集。
(3)许多土壤小动物不适于样方法或标记重捕法进行调查的原因是____________________________________________。
(4)先要用B装置采集大量跳虫用于实验培养，则B装置内最好装入的是________(填“干燥的棉花”“湿润的棉花”或“清水或酒精”，下同)，理由是________________________；如要采集大量的甲螨作为标本保存，则B装置内最好装入的是________，理由是________________________________。
(5)A装置的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是____________________。
[解析] (1)图中A、B装置分别是诱虫器和吸虫器。(2)诱虫器营造的是温度差异、明暗差异和湿度差异的环境，所以该装置利用了土壤小动物的趋暗、避高温、趋湿的特性进行采集。(3)部分土壤小动物活动能力强，且身体微小，所以均不适宜样方法或标记重捕法进行调查土壤小动物的丰富度。(4)采集培养时保持其生物活性，应用湿润的棉花。制作标本时应杀死该动物且防止腐烂，所以用酒精固定。(5)为了使空气流通，应将土壤与花盆之间保留一定的空隙。
[答案] (1)诱虫器 吸虫器 (2)趋暗、避高温、趋湿 (3)许多土壤小动物有较强的活动能力，而且身体微小 (4)湿润的棉花 湿润的棉花模拟了土壤湿润的环境，利于跳虫存活 酒精 酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂 (5)使空气流通
1.捕食和竞争并非都是不利的：实际上被淘汰的都是不适应环境的个体，有利于对环境资源的更合理利用，有利于生物的进化。
2．竞争是两种或两种以上生物为了争夺资源、空间等生活条件而发生斗争，并不都是由争夺食物引起的。
3．捕食不包括一种生物以非生物为食，如牛饮水；也不包括一种生物以同种的幼体为食，如鲈鱼以本种的幼鱼为食(属于种内斗争)。
4．演替并不是“取而代之”：演替过程中一些种群取代另一些种群，是一种“优势取代”而非“取而代之”，如形成森林后，乔木占据优势地位，但森林中仍有灌木、草本植物、苔藓等。
5．演替并不都是“不可逆”的：演替是生物和环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化，但人类活动可使其不按自然演替的方向和速度进行。
1.群落指的是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。
2．群落结构形成的意义在于提高了群落利用环境资源的能力。
3．群落演替是指随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
4．次生演替和初生演替相比，时间往往比较短的原因是次生演替开始时，基本保留了原有的土壤条件，甚至还保留了植物的种子和其他繁殖体。
5．自然条件下，群落的演替一般朝着物种多样化、群落结构复杂化、生态功能完善化的方向发展。
6．人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
真题体验|
感悟高考 淬炼考能
1．(2019·海南高考)下列关于外来物种入侵的叙述，错误的是( )
A．外来物种入侵会对当地群落的演替产生严重的影响
B．淡水湖泊中出现的水华现象都是由外来物种入侵引起的
C．水葫芦引入我国后对一些淡水生态系统造成严重影响
D．入侵植物进入适宜其生长的地区可影响当地物种的生存
B [外来物种入侵，如水葫芦疯长，会对当地群落的演替产生严重的影响，A正确；淡水湖泊中出现水华现象的主要原因是生活污水、工业废水排入，导致水体中氮磷含量过高，B错误；水葫芦引入我国后数量疯长，破坏了当地生态系统的稳定性，C正确；入侵植物进入适宜其生长的地区可能呈J型增长，会影响当地物种的生存，D正确。]
2．(2018·江苏高考)如图是某处沙丘发生自然演替过程中的三个阶段，下列叙述正确的是
( )
A．从形成沙丘开始发生的演替是次生演替
B．阶段Ⅰ的沙丘上草本植物占优势，群落尚未形成垂直结构
C．阶段Ⅰ与阶段Ⅱ的沙丘上生长的植物种类完全不同
D．阶段Ⅲ沙丘上的群落对外界干扰的抵抗力稳定性最强
D [从形成沙丘开始发生的演替属于初生演替，A错误；阶段Ⅰ的沙丘上草本植物占优势，群落的垂直结构不明显，B错误；阶段Ⅰ到阶段Ⅱ发生的演替是优势取代，不是完全取代，所以阶段Ⅰ与阶段Ⅱ的沙丘上生长的植物种类不完全相同，C错误；阶段Ⅲ为森林阶段，具有明显的分层现象，群落对外界干扰的抵抗力稳定性最强，D正确。]
3．(2015·全国卷Ⅰ)下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述，正确的是( )
A．草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同
B．草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂
C．草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强
D．草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境
D [草本阶段在群落演替过程中先于灌木阶段出现，随着群落演替的进行，生物的种类越来越多，即物种的丰富度逐渐增大，所以草本阶段和灌木阶段的物种丰富度不同，灌木阶段的物种丰富度较大，A项错误；随着群落演替的进行，群落的空间结构逐渐变得复杂，所以草本阶段的群落空间结构要比灌木阶段的群落空间结构简单，B项错误；草本阶段的物种丰富度小于灌木阶段的，所以其营养结构比灌木阶段的简单，自我调节能力比灌木阶段的弱，C项错误；在群落演替过程中，前一个阶段能为后一个阶段创造适宜的环境，D项正确。]
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-(共85张PPT)
第九单元
生物与环境
第2讲 群落的结构和演替
考
点
一
群落的结构
种间关系
同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合
物种数目
区别不同群落
竞争
捕食
互利共生
竞争
水平结构
垂直结构
阳光
栖息空间和食物条件
土壤湿度、盐碱度
光照强度
生物自身生长特点
×
√
√
√
×
考
点
二
群落的演替
随着时间的推移，一个群落被另一个群落
植物的种子
植被覆盖
的地面
土壤条件
人类活动
漫长
较快
自然因素
速度
方向
退耕还林
填湖造地
√
×
×
√
√
×
考
点
三
土壤中小动物类群丰富度的研究
(实验)
记名计算法
取样器
越复杂
不同的
不同的
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知识·能力·素养
50
口第1天
40
口第60天
30
氧异
20
10
甲组
乙组
裸岩阶段→
→苔藓阶段
森林阶段}-
-{草本植物阶段
准备:制作取样器,记录调查地点
取样:选取
取样器取土壤样本
标明取样
实施计划
采集:从
采集小动物
观察与分类:对采集的小动物
统计和分析:设计
分析所收集的数据
易错矫正突破选择题◎
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谢谢欣赏第3讲 生态系统的结构
生态系统的结构(Ⅰ)
1.生态系统属于生命系统，具有一定的结构和功能，能保持相对稳定。(生命观念)2.比较生产者与消费者、分解者的异同；根据生态系统各成分的功能，构建食物链和食物网模型。(科学思维)
生态系统的组成成分
1．生态系统的概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2．生态系统的组成成分
(1)非生物成分：非生物的物质和能量。
(2)生物成分
比较项目
生产者
消费者
分解者
营养方式
自养
异养
异养
生物类型
①光合自养生物：绿色植物和蓝藻等；②化能合成生物：硝化细菌等
大多数动物；寄生的植物(如菟丝子)、某些微生物
腐生细菌、真菌和少数动物
地位
生态系统的基石，主要成分
生态系统最活跃的部分
生态系统物质循环的关键成分
作用
①把无机物制造成有机物，把光能转化为有机物中的化学能；②为消费者提供食物和栖息场所
①加速物质循环；②帮助植物传粉和传播种子
将动植物遗体和动物的排泄物分解成无机物，供生产者重新利用
(3)相互关系
1．河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统。
(×)
提示：生态系统包括该区域内所有的生物和无机环境，包括所有生物、底泥、水及阳光等因素。
2．生产者都是绿色植物，分解者都是微生物。
(×)
提示：生产者不一定是绿色植物，如硝化细菌；分解者主要是指营腐生生活的细菌、真菌和某些动物，如蜣螂等。
3．生态系统的结构只包括食物链和食物网。
(×)
提示：生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
4．理论上分析，只有消费者不是生态系统必需的基础成分。(√)
5．分解者是联系外界环境与生物群落的桥梁。
(√)
1．微生物的分解作用与细胞呼吸等同吗？请说明理由。
提示：不能完全等同。微生物分解作用是微生物分泌酶到细胞外，将细胞外的大分子有机物分解成小分子有机物(也可能生成无机物)，然后再吸收进入细胞，微生物分解作用包括体外有机物分解和体内细胞呼吸作用。
2．如图表示某自然生态系统的结构模式图。
图中组分1、2、3能否构成一个生态系统的组成成分？简要说明理由。
提示：不能。图中的组分1是生产者、组分3是消费者、组分2是分解者，而生态系统的组成成分除生产者、消费者和分解者之外，还包括非生物的物质和能量。
3．探究蚯蚓在不同的环境温度下分解生活垃圾的速率，请写出该实验的基本思路。
提示：先控制不同的环境温度，然后利用等量的生理状态相同的蚯蚓去分解等量的相同的生活垃圾，在相同的条件下处理一段时间后，检测并比较生活垃圾的剩余量。
生态系统组成成分的分析与判断
1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是( )
A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级
B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型
C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
C [在生态系统中，不是所有动物都是消费者，如蜣螂、蚯蚓为分解者，A错误；多数细菌是分解者，但硝化细菌、铁细菌、硫细菌和光合细菌等是生产者，B错误；生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分，C正确；一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分，如猪笼草在进行光合作用时是生产者，在捕食虫子时为消费者，D错误。]
2．如图为某生态系统的各成分关系简图，下列叙述错误的是( )
A．甲是生产者，它是生态系统的基石
B．乙是消费者，包括全部的动物
C．生态系统的能量主要来自太阳能
D．图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构
B [乙是消费者，包括大部分的动物、寄生细菌等。一部分动物属于分解者，由此判断B项错误。]
生态系统成分的判断方法
(1)根据生物类型判断生态系统的成分
①自养型生物＝生产者：自养型生物包括光能自养生物(绿色植物和蓝藻等)和化能自养生物(硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)，它们都是生产者。
②捕食或寄生异养型生物＝消费者：异养型生物不能直接把无机物合成有机物，而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活，它们都是消费者。
③腐生异养型生物＝分解者：腐生异养型生物能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物，包括少数的动物(如蚯蚓等)，它们都是分解者。
(2)根据结构图判断生态系统的成分，如图所示：
①根据双向箭头确定C、D为非生物的物质和能量或生产者，则A、B为消费者或分解者。
②根据出入箭头数量的多少进一步判断：在C、D中指出箭头多的D为生产者；指入箭头多的C为非生物的物质和能量。
③根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。
生态系统的营养结构
1．食物链
(1)概念：生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。
(2)特点：生产者为第一营养级，消费者所处营养级不固定，但一般不会超过五个营养级。
(3)表现形式
(4)单向性：食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，通常不会逆转。
2．生态系统的成分、食物链和营养级间的关系(连线)
3．食物网
(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。
(2)形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
(3)功能：是生态系统物质循环和能量流动的渠道。
(4)特点：
①同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。
②在食物网中，生物之间的种间关系可能出现多种，如两种生物可同时存在捕食和竞争关系。
1．食物链中某营养级指的是某种生物或种群。
(×)
提示：食物链中的某个营养级指的不是一种生物或一个种群，而是指处于该营养级的所有生物。
2．在生态系统的营养结构中，食物网可使每种生物都限定在同一营养级上。
(×)
提示：杂食性动物在食物网中所处的营养级并不是一成不变的，依据其食物来源不同，可以处于多个营养级。
3．食物网中的两种生物之间只有捕食关系。
(×)
提示：食物网中的两种生物之间，可能存在捕食和竞争两种种间关系。
4．假设将水稻田里的杂草全部清除掉，稻田生态系统中能量流动的营养级数减少。
(×)
提示：杂草与水稻同属第一营养级，去掉杂草并未使能量流动中的营养级减少。
5．食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道，是生态系统维持相对稳定的重要条件。
(√)
食物链(网)中各营养级生物数量的变动分析
1．食物链中第一营养级的生物减少对其他物种变动的影响
食物链中若处于第一营养级的生物减少，直接以其为食物的第二营养级生物因食物缺乏而数量减少，又会引起连锁反应，致使第三、第四营养级生物依次减少。
2．“天敌”一方减少，对被捕食者数量变动的影响
一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者的数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
(1)以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为从高营养级依次到低营养级。
(2)生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，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增加或减少。
1．错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。在一个较小的草原生态系统中，由于气候原因导致种群数量很少的一种昆虫在该草原绝迹，但是对该生态系统中其他物种的数量基本没有影响，其原因是什么？
提示：该种昆虫在食物网中的位置被其他同营养级的物种替代。
2．如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表，写出相关食物链及分析依据。
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度/(mg·L－1)
0.05
7
0.51
68
0.39
提示：。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的增加，汞浓度增加，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。
3．在某生态系统中，一条食物链上一般不超过5个营养级，试表述原因。
提示：生态系统的能量随营养级升高而沿食物链流动逐级递减，流经5个营养级后所剩下的能量不足以再维持一个种群生存的最小需要量。
食物链(网)的分析
1．(2019·云南师范大学附中高三月考)下列关于生态系统的食物链(网)的叙述，不正确的是( )
A．食物链(网)和生态系统的组成成分共同组成了生态系统的结构
B．食物链(网)是生态系统中物质循环和能量流动的主要渠道
C．增加或延长果园中的食物链能提高生态系统的稳定性
D．食物网中表示的都是一种生物以另一种生物为食的捕食关系
D [食物网的生物中，通常一种生物可以以多种生物为食，一种生物可以被多种生物所食，所以食物网的生物之间可能存在捕食和竞争关系，D错误。]
2．(2019·湖北重点中学高三联考)如图是某陆生生态系统食物网的结构模式图。下列各项叙述中错误的是( )
A．此生态系统中有8条食物链
B．多种生物在食物链中占有不同营养级，使食物链交错连接形成食物网
C．在甲→丙→丁→辛这条食物链中，辛属于三级消费者、第四营养级
D．该图仅体现了生态系统成分中的生产者和消费者，未体现的成分是分解者
D [该图仅体现了生态系统成分中的生产者和消费者，未体现的成分是分解者和非生物的物质和能量，D错误。]
食物链和食物网中生物数量的变化分析
3．如图是某池塘生态系统中的两条食物链，大量捕捞花鲢后，种群将有所变化，下列能正确反映短期内种群总重量增长率变化趋势的是( )
A．绿藻上升
B．白鲢下降
C．水蚤下降
D．乌鱼上升
B [由于水蚤天敌减少，水蚤数量增多，水蚤以绿藻为食，水蚤增多导致绿藻减少，A、C错误；由于绿藻减少，白鲢和水蚤种间竞争加剧，并且由于花鲢减少，乌鱼会以白鲢为主食，因此白鲢的数量会减少，B正确；乌鱼以花鲢和白鲢为食，花鲢和白鲢数目都减少，导致乌鱼数量减少，D错误。]
4．如图所示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，括号内前一数值表示一年内该生物摄取的总能量，后一数值表示一年内该生物同化的总能量，单位为J/(cm2·a)。若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，请回答以下问题：
(1)图中有________条食物链，鱼b和小型浮游动物的关系是________。
(2)若引入鲈鱼，则鲈鱼在该食物网中处于________营养级。鲈鱼的引入，短时间内将导致浮游植物的数量变化是________。在短时期内，鲈鱼的种群增长方式为________________________。
[解析] (1)图中有4条食物链，分别是浮游植物→大型浮游动物→鱼a，浮游植物→小型浮游动物→鱼a，浮游植物→鱼b，浮游植物→小型浮游动物→鱼b。鱼b捕食小型浮游动物，两者为捕食关系，鱼b和小型浮游动物都捕食浮游植物，两者为竞争关系，因此鱼b和小型浮游动物的关系是捕食、竞争。(2)若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，则鲈鱼在该食物网中处于第三、第四营养级。鲈鱼的引入导致鱼a和鱼b减少，小型和大型浮游动物增加，则短时间内将导致浮游植物减少。在短时期内，鲈鱼由于食物充足、没有天敌，因此鲈鱼的种群增长方式为指数型增长。
[答案] (1)4 捕食、竞争 (2)第三、第四 减少 指数型增长
1.植物不一定是生产者：如菟丝子营寄生生活，属于消费者。
2．生产者不一定是绿色植物：如硝化细菌等自养微生物也是生产者。
3．动物不一定是消费者：以动植物残体为食的腐食性动物属于分解者，如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等。
4．细菌不一定是分解者：如硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于消费者。
5．并非所有生态系统的成分都参与构成食物链或食物网。因为食物链起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物(最高营养级)，所以非生物的物质和能量、分解者这两种成分不参与构成食物链或食物网。
6．同一种消费者在不同食物链中，可以占据不同的营养级。
7．在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐之间既有捕食关系，又有竞争关系。
1.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
2．生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
3．消费者的存在，能加快生态系统的物质循环。消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要的作用。
4．分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
5．一般来说，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
6．食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这条渠道进行的。
真题体验|
感悟高考 淬炼考能
1．(2018·海南高考)某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。关于该池塘生态系统的叙述，错误的是( )
A．鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者
B．消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼的
C．通气可促进水体中生物残骸分解为无机物
D．藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量
D [藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量，D错误。]
2．(2018·全国卷Ⅲ)如图是某农业生态系统模式图。
据图回答下列问题：
(1)蚯蚓生命活动所需的能量来自生活垃圾中的________(填“有机物”或“无机物”)。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者，在生态系统中分解者的作用是____________________________。
(2)根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即___________________________________________。
(3)有机肥在土壤中经分解、转化可产生NO，通常植物根系对NO的吸收是通过__________运输完成的。
[解析] (1)蚯蚓属于异养型生物，其生命活动所需的能量来自生活垃圾中的有机物，生态系统中分解者将动植物遗体残骸和动物的排遗物中的有机物分解成无机物。(2)采用生物方法处理生活垃圾，利用的是分解者的分解作用，需要考虑生活垃圾的成分及理化性质、分解者的生物种类及异化类型、处理环境的理化条件等。(3)通常植物根系对NO的吸收方式为主动运输。
[答案] (1)有机物 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 (2)待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的种类，处理环境的理化条件 (3)主动
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第九单元
生物与环境
第3讲 生态系统的结构
考
点
一
生态系统的组成成分
非生物的物质和能量
生物群落
它的无机环境
腐生
自养
异养
绿色植物
动物
将动植物遗体和动
有机物
化学能
加速物质
循环
物的排泄物分解成
无机物
×
×
×
√
√
考
点
二
生态系统的营养结构
五
食物
生产者
自然选择
最高
生产者
物质循环和能量流动
复杂营养结构
多种植物
多种肉食性动物
不同的营养级
×
×
×
×
√
Thank
you
for
watching
!
必修3>
稳态与环境
WENTAL
YU
HUANJING
知识·能力·素养
尽8多细胞呼吸
动物摄食
(加快物质循环)
残枝败叶、遗体
(基石)
(不可缺少)
生态系统的成分
代表生物
营养级级别
①初级消费者
a向日葵
Ⅰ第三营养级
②生产者
b蝗虫
Ⅱ第二营养级
③三级消费者
c青蛙
Ⅲ第四营养级
④四级消费者
d蛇
Ⅳ第五营养级
⑤次级消费者
e鹰
V第一营养级
易错矫正突破选择题◎
长句背诵突破非选择题◎
谢谢次赏
谢谢欣赏第4讲 生态系统的能量流动和物质循环
生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)
1.物质的循环总是伴随着能量的流动。(生命观念)2.分析能量流动过程，归纳总结能量流动特点；根据碳循环过程构建循环模型。(科学思维)3.关注温室效应，做出解释，并提出解决问题的思路。(社会责任)
生态系统的能量流动
1．能量流动的概述
(1)概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
(2)能量流动的四个环节
—
—
—太阳能→有机物中的化学能→热能
—
2．能量流动的过程
(1)能量流经第二营养级的过程
①c代表初级消费者粪便中的能量。
②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量的去向
d：自身呼吸作用散失。
e：用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量。
i：流入下一营养级。
f：被分解者分解利用。
j：未被利用的能量。
(2)能量流经生态系统的过程
①流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能。
②能量流动渠道：食物链和食物网。
③能量传递形式：有机物中的化学能。
④能量散失途径：各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
⑤能量散失形式：热能。
3．能量流动的特点及原因分析
(1)能量流动是单向的，原因：①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环。
(2)能量流动是逐级递减的原因：①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。②各营养级的能量都会有一部分流入分解者。
4．研究能量流动的意义
(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
(2)帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(人教版必修3
P99“科学·技术·社会”)生态农业是指运用________原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代生物科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。
提示：生态学
1．生态系统的能量流动是指能量的输入和散失过程。
(×)
提示：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。
2．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。
(×)
提示：流经生态系统的总能量是该生态系统中生产者所固定的太阳能。
3．初级消费者粪便中的能量属于生产者同化的能量。
(√)
4．一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%。
(×)
提示：能量传递效率针对的是相邻两个营养级中的所有生物，不针对个体。
5．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。
(×)
提示：沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。
6．研究能量流动，对调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。
(×)
提示：由于在各营养级中都会有生物的细胞呼吸存在，通过细胞呼吸，部分能量会以热能的形式散失，因此研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，但是做不到全部流向人类。
某一营养级能量的来源与去路分析
(1)能量来源
(2)能量去向：流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
①定量不定时(在足够长的时间内能量的最终去路)
a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级(最高营养级除外)；c.被分解者分解利用。
②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：
a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未利用，既未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年，因此“未利用”是指在有限的时间“还没来得及被利用的能量”。可用如图表示：
1．如图表示某一生态系统中的能量流动过程，其中甲、乙、丙代表该生态系统的生物成分，A、B、C、D、E、F代表能量。请回答下列问题：
(1)图中第二营养级到第三营养级的能量传递效率是多少？(用图中字母表示)。
(2)乙的能量流入分解者的包括哪些方面？能量D被下一营养级同化后的去向是什么？
提示：(1)[C/(B＋F)]×100%；(2)乙的遗体残骸中的能量和丙的粪便中的能量；大部分通过第四营养级生物的呼吸作用以热能的形式散失，一部分用于该营养级生物的生长、发育和繁殖。
2．“莲藕生态养鱼”是一种养复合生态型的农业新模式，在相同环境及养殖条件下，若将池塘中主要鱼种由草食性鱼更换为肉食性鱼，则鱼类产量将如何变化？原因是什么？
提示：降低。能量流动逐级递减，肉食性鱼所处营养级高，获得能量少。
能量流动过程的分析
1．(2019·合肥市高三第二次质检)如图表示某长期稳定的生态系统中光合作用积累的有机物被植食性动物利用的过程(图中的字母表示所含的能量)。据图分析，下列相关叙述正确的是( )
A．植物积累的能量为c＋e＋g＋h＋i
B．植食动物粪便中的能量为d＋g
C．b中的物质和能量都被微生物利用
D．能量在相邻营养级传递效率为f/a
A [植物积累的能量为a，根据数量关系可知，图中c＋e＋g＋h＋i也可以表示植物光合作用积累的有机物中的能量，A正确；植食动物粪便中的能量为d－f，及g，B错误；b中的物质和能量有部分被微生物利用，C错误；能量在相邻营养级的传递效率为f/(a＋植物呼吸作用消耗量)，D错误。]
2．(2019·吉林省名校高三联考)能量流动是生态系统的三大功能之一。请回答下列问题：
(1)生态系统的另外两大功能是____________。
(2)生产者利用____________能，通过________________________作用，将CO2和H2O合成有机物并储存能量，这些能量是流经生态系统的总能量。
(3)分解者同化的能量________(填“能”或“不能”)流向生产者；生产者不同于分解者的能量去向是______________；与其他营养级的生物相比，最高营养级生物同化的能量的去向中不包括______________________________。
(4)如图所示的生态系统中，第一营养级到第二营养级的能量传递效率________(填“大于”“小于”或“等于”)7.6%。
[解析] (1)生态系统的三大功能是能量流动、物质循环和信息传递。(2)绿色植物或其他光合细菌利用(太阳)光能，通过光合作用将CO2和H2O合成有机物并储存能量，生产者，如硝化细菌等利用(无机化学反应释放的)化学能，通过化能合成作用，将CO2和H2O合成有机物并储存能量，这些能量是流经生态系统的总能量。(3)由于能量流动是不可逆的，分解者同化的能量不能流向生产者；由于分解者不会与其他生物构成捕食关系，因此生产者不同于分解者的能量去向是流向下一营养级；与其他营养级的生物相比，最高营养级生物同化的能量的去向中不包括流向下一营养级。(4)题图所示的生态系统中，第一营养级到第二营养级的能量传递效率为第二营养级(甲和乙)的同化量与第一营养级(水草、藻类)的同化量的百分比。乙的同化量/水草、藻类的同化量×100%＝1
900/25
000×100%＝7.6%，因此第一营养级到第二营养级的能量传递效率大于7.6%。
[答案] (1)物质循环和信息传递
(2)(太阳)光能或(无机化学反应释放的)化学 光合作用或化能合成 (3)不能
流向下一营养级
流向下一营养级
(4)大于
能量流动特点的分析及相关计算
3．下列关于生态系统的能量流动的叙述中，错误的是( )
A．由于生态系统的能量流动是逐级递减的，所以营养级越高则所同化的能量就越少
B．由于散失的热能不能被生产者重新固定，所以生态系统的能量流动是单向不可循环的
C．充分利用作物秸秆等可以提高能量传递的效率
D．能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网
C [生态系统中的能量沿食物链流动时，部分能量以热能的形式散失，部分能量被分解者所利用，所以营养级越高同化的能量就越少，A正确；生产者只能固定光能或化学能，而不能固定每个营养级及分解者所散失的热能，所以生态系统的能量流动是单向的，B正确；生态系统的能量传递效率一般不能人为改变，充分利用作物秸秆只能提高能量利用率而不能提高能量传递效率，C错误；能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网，D正确。]
4．(2019·广东省六校高三联考)科研小组对某人工鱼塘的能量流动进行定量分析，得出相关数据，如下表所示。整理资料时，由于疏忽图中部分项目和数据模糊不能分辨。请你帮助恢复有关数据和项目，并回答有关问题：[能量单位：J/(cm2·a)，除表中所列的消费者外，其他类型的消费者忽略不计]
生物类型
甲
传递给分解者的能量
未利用的能量
传递给下一营养级的能量
有机物输入的能量
生产者
41
5
97
19
——
植食性鱼类
7.9
1.1
12
乙
6
肉食性鱼类
6.5
0.8
6.2
0.5
10
……
……
……
……
……
……
(1)人工鱼塘生态系统的结构包括__________________。流入该生态系统的总能量为________J/(cm2·a)。
(2)分析表中数据及各营养级能量的分配，表中甲是指________，表中的数据乙为________。
(3)如图为该鱼塘中的部分生物所构成的食物网，若鲤鱼从各营养级获得的能量相同，且相邻营养级之间的能量传递效率均为20%，当鲤鱼同化50
kJ的能量时，则需要水生植物和浮游植物同化的能量为________kJ。
(4)若该鱼塘废弃若干年后成为湿地，这属于________演替，该湿地能净化生活污水且有摄影爱好者前来取景，体现了生物多样性的________价值。
[解析] (1)生态系统的结构包括组成成分和营养结构，其中营养结构包括食物链和食物网。根据以上分析已知，生产者同化的能量为＝41＋5＋97＋19＝162[J/(cm2·a)]，而表格中显示有机物输入的能量＝6＋10＝16[J/(cm2·a)]，因此流入该生态系统的总能量＝162＋16＝178[J/(cm2·a)]。(2)表格中甲表示呼吸作用消耗的能量，数据乙＝19＋6－(7.9＋1.1＋12)＝4[J/(cm2·a)]。(3)根据题意分析，已知鲤鱼从各营养级获得的能量相同，且相邻营养级之间的能量传递效率均为20%，则鲤鱼同化50
kJ的能量时，需要水生植物和浮游植物同化量＝50××5＋50××5×5＝917(kJ)。(4)废弃鱼塘发生的是次生演替；该湿地能净化生活污水，体现了生物多样性的间接价值；有摄影爱好者前来取景，体现了生物多样性的直接价值。
[答案] (1)生态系统的组成成分和食物链(网)(或生态系统的组成成分和营养结构) 178 (2)呼吸作用消耗的能量 4 (3)917 (4)次生 间接和直接
方向调整后的能量计算方法
若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。
(1)顺推法：能量流向调整，从前往后计算。即由植物下推，用“乘法”。
(2)逆推法：能量来源调整，从后往前计算。即由高营养级前推，用“除法”。
生态系统的物质循环及其与能量流动的关系
1．物质循环
(1)概念：组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境之间不断循环的过程。
(2)分析
①物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。
②循环范围(两个支点)：生物群落和无机环境之间。
③特点：全球性，反复利用、循环流动。
2．碳循环
(1)请写出图中各标号的名称：
a．生产者；b.消费者；c.呼吸作用；d.光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料的燃烧。
(2)碳的存在形式与循环形式
①在生物群落和无机环境间：主要以CO2形式循环。
②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。
③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。
(3)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。
(4)碳返回无机环境的途径
①生产者、消费者的呼吸作用。
②分解者的分解作用。
③化石燃料的燃烧。
3．能量流动和物质循环的关系
(1)区别
项目
能量流动
物质循环(以碳循环为例)
形式
以有机物为载体
主要是无机物
特点
单向流动、逐级递减
全球性、循环性
范围
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
(2)联系
①两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。
②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
1.
生态系统的碳循环指的是CO2在无机环境和生物群落中的往复循环。
(×)
提示：碳循环指的是碳元素的循环，而不是含碳化合物的循环。
2．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。
(√)
3．大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。(×)
提示：CO2从无机环境进入生物群落的方式有两种：光合作用和化能合成作用。
4．生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的。
(×)
提示：物质循环是往复的，而能量流动是单向的。
5．植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(√)
6．若不按照生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环。
(√)
对物质循环过程中相关图解的识别
(1)图1——先根据双向箭头判断：a和b应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”。再根据a→c判断：c为消费者，剩下的d为分解者。
(2)图2——根据a与c之间的双向箭头及a有多个指出箭头，c有多个指入箭头判断：a是生产者，c是非生物的物质和能量。根据a、b、d的箭头都流向e，可进一步判断：b是初级消费者，d是次级消费者，e是分解者。
(3)图3——根据a与e之间的双向箭头及a有多个指入箭头，e有多个指出箭头判断：a为非生物的物质和能量，e为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向c，所以c是分解者，剩余的b、d、f则为消费者。整个图解中，食物链是e→f→d→b。
1．大气中的碳被固定，进入生物群落，简要叙述该过程中的物质变化和能量变化。
提示：物质变化是大气中的碳以CO2形式首先被C5固定形成C3，然后C3在ATP和[H]的作用下形成(CH2O)和C5；能量变化则是储存在ATP中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能。
2．温室效应产生的主要原因是什么？缓解措施有哪些？(至少写两点)
提示：温室效应主要与人类对化石燃料利用过度有关。缓解温室效应的措施主要有植树造林、减少化石燃料的燃烧、开发新能源等。
碳循环的过程及特点分析
1．下列关于碳循环的叙述，正确的是( )
A．大气圈的含碳量明显高于海洋中的
B．生物圈需不断地从外界获得碳的补充
C．人类对能源的过度消费会导致大气中CO2含量增加
D．大气圈通过碳循环时刻保持着CO2含量稳定不变
C [海洋是地球系统中最大的碳库，海洋中的含碳量明显高于大气圈含碳量，A错误；碳循环是指在生物圈中的循环，因此也叫生物地球化学循环，碳循环中的物质可以被反复利用，所以生物圈不需要从外界获得碳的补充，B错误；由于人类对能源的过度消费使CO2释放量大于植物的吸收量，会导致大气中CO2含量增加，C正确；冬季气温低，植物光合作用弱，吸收CO2减少，气温低，中高纬度的人们需要燃烧化石燃料取暖，使CO2排放增多，故大气中CO2含量会随季节变化，而不是CO2含量稳定不变，D错误。]
2．(2019·江西南昌三模)如图为某生态系统碳循环的过程。下列有关叙述错误的是( )
A．d表示大气中的CO2，由于许多因素的影响其含量夏季低于冬季
B．通过a的吸收，a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃烧，实现碳循环
C．在正常演替过程中，生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量
D．只需将d的含义改为热能，该图即可表示为该生态系统的能量流动示意图
D [d表示大气中的CO2，由于夏季植物的光合作用能力强于冬季等因素的影响，故其含量夏季低于冬季，A正确；碳循环是指以CO2的形式在无机环境和生物群落之间的往返运动，即通过a的吸收，a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃烧，可实现碳循环，B正确；若此生态系统中的生物群落处在朝复杂化演替的过程中，生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排放的CO2量，C正确；由于能量只能单向流动、逐级递减，且植物不能利用热能，所以将d的含义改为热能，题图也不可表示为该生态系统的能量流动示意图，D错误。]
物质循环和能量流动的关系分析
3．如图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述错误的是( )
A．①可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物
B．⑤可表示生物群落中的物质回归无机环境
C．②表示能量在生物体之间单向流动
D．④和⑤可表示生物群落中能量的散失
D [读图可知，碳元素从二氧化碳变为有机物——①光合作用合成有机物，A正确；能量在生物体之间单向流动——②③能量在生物体之间流动，C正确；生物群落中能量的散失——④呼吸作用以热能的形式散失，生物群落中的物质回归无机环境——⑤分解者的分解，B正确，D错误。]
4．(2019·济南市高三模拟)如图为某湿地生态系统的碳循环示意图，箭头表示碳元素的流动方向，请回答下列问题。
(1)该湿地生态系统中物种丰富，湖中挺立着荷花，湖面漂浮着浮萍，水中金鱼藻起舞，这种现象体现了群落的________结构，这种结构的意义在于______________________________。
(2)图中的营养结构(食物链)可以表示为________(用字母和箭头表示)，图中缺少的一个箭头在________之间。碳元素在A、B之间以________形式传递，E粪便中的能量属于第________营养级同化的能量。
(3)人们每年都要从该湿地生态系统中捕捞一定数量的鲤鱼，使鲤鱼的种群数量保持在K/2左右，这样做的原因是________________________。
[解析] (1)湖中挺立着荷花，湖面漂浮着浮萍，水中金鱼藻起舞，这种现象体现了群落的垂直结构，这有利于提高群落利用光能等资源的能力。(2)图中的营养结构(食物链)可以表示为A→D→E→F，图中缺少的一个箭头在D、B之间。碳元素在A、B之间即在生产者和分解者之间以有机物形式传递，E粪便中的能量属于上一营养级中的能量，即第二营养级同化的能量。(3)种群数量在K/2时鲤鱼的增长速率最大，有利于鲤鱼的种群数量的恢复，故人们从该湿地生态系统中捕捞鲤鱼时应使鲤鱼的种群数量保持在K/2左右。
[答案] (1)垂直 提高了群落利用阳光等资源的能力 (2)
A→D→E→F D、B 有机物 二 (3)此时鲤鱼的增长速率最大，有利于鲤鱼的种群数量恢复
1.最高营养级的能量去路只有3个，没有“传递给下一营养级”这一去路。
2．流经各营养级的总能量：对生产者而言强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言强调关键词“同化”而不能说“摄入”。
3．“相邻两营养级”的能量传递效率≠“相邻两个生物个体”间的能量传递效率。如“一只狼”捕获“一只狐”时，狼应获得了狐的大部分能量而不是获得10%～20%的能量，所有狼可获得所有狐的能量的10%～20%。
4．未被利用的能量包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
5．一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。
6．误认为在生物群落中碳元素都是以CO2的形式进行循环的：在生物群落与无机环境之间，碳元素是以CO2的形式进行的，但在生物群落内碳元素则是以含碳有机物的形式进行传递的。
1.通常，生态系统的食物链不会很长，原因是能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。
2．生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。
3．生态系统的能量单向流动的原因：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不能逆转；生产者不能再利用散失的热能。
4．生态系统的能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量中自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
5．从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的：调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续、高效地流向对人类最有益的部分。
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1．(2019·全国卷Ⅱ)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是( )
A．前者为金字塔形，后者为倒金字塔形
B．前者为倒金字塔形，后者为金字塔形
C．前者为金字塔形，后者为金字塔形
D．前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形
A [夏季草原生态系统中，作为第一营养级的牧草的个体数远大于作为第二营养级的羊的个体数量，该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形。而在森林生态系统中，作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形。]
2．(2016·全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
C [根据文字信息写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等一系列变化，A项错误。细菌一般是生态系统的分解者，分解者从动植物遗体、遗物中获得的能量大部分会通过分解作用以热能的形式散失，不会再被生产者利用，B项错误。鹰的迁入使该生态系统的食物链由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节，C项正确。鹰的迁入使该生态系统的食物链营养级增加，但食物链还是只有一条，所以能量流动的方向未改变，D项错误。]
3．(2018·全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：
(1)当某种大型肉食性动物迁入一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是___________________________________________。
(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是__________________________
_______________________________________(答出一点即可)。
(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有______________________________
____________________________________________(答出两点即可)。
[解析] (1)从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损失的能量就越多，因此，生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。(2)根据题干信息“大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用”，又这一种间关系是建立在“威慑”和“恐惧”基础上的，且题干指出导致植食性动物甲在数量上的优势地位丧失不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的，因此，甲的数量优势地位丧失的可能原因是顶级肉食性动物对甲产生的威慑比乙高，甲因恐惧而逃离该生态系统的数量比乙多。(3)根据题中“恐惧生态学”的观点可知，大型肉食性动物对野猪有捕食和驱赶的作用，故某大型肉食性动物的重新出现可能会使野猪的被捕食量增加，同时野猪也会因恐惧而减少采食，从而降低其对农作物的破坏程度。
[答案] (1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少 (2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多 (3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食
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2(共91张PPT)
第九单元
生物与环境
第4讲 生态系统的能量流动和物质循环
考
点
一
生态系统的能量流动
输入、传递、转化和散失
化学能
固定的太阳能
食物链和食物网
热能
化学能
未被利用的能量
初级消费者粪便中的能量
用于生长、发育、繁殖等生命活动的能量
生产者固定的太阳能
食物链和食物网
化学能
呼吸作用
热能
分解者
长期自然选择
呼吸作用
呼吸作用
能量持续高效地流向对人类最有益
人工生态系统
最有效
×
×
√
×
×
×
考
点
二
生态系统的物质循环及其与能量流动的关系
无机环境
生物群落
化学元素
生物群落和无机环境
全球性
循环流动
生产者
消费者
呼吸作用
光合作用和化能合成作用
呼吸作用
化石燃料的燃烧
CO2
含碳有机物
CO2和碳酸盐
光合作用
化能合成作用
呼吸作用
分解作用
化石燃料
全球性、循环性
单向流动、逐级递减
动力
能量的载体
×
√
×
×
√
√
Thank
you
for
watching
!
必修3>
稳态与环境
WENTAL
YU
HUANJING
知识·能力·素养
初级消费者
摄入(a)
初级消费者
同化(b)
分
者|遗体
利
用残骸
()
吸
散失
能量流经第二营养级示意图
呼吸作用消耗
W
A=(10%-20%
A
营养级
同化量
未被利用流向分解者
有机物
E
E输入FB
太阳辐射
B
C丙
未被
吸收
分解者
甲
水草、藻类
阳光
丙
250004m2a)1900k如m2)11275km2a)1
分解者←
易错矫正突破选择题◎
长句背诵突破非选择题◎
谢谢次赏
谢谢欣赏第5讲 生态系统的信息传递和稳定性
1.生态系统的信息传递(Ⅱ)2.生态系统的稳定性(Ⅱ)3.实验：探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替
1.生态系统通过负反馈调节保持相对稳定。(生命观念)2根据信息特点判断信息类型。(科学思维)3.设计并制作生态缸，观察其稳定性。(科学探究)
生态系统的信息传递
1．信息的概念
日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。
2．信息的种类(连线)
提示：(1)-Ⅲ—b (2)-Ⅰ—c (3)-Ⅱ—a
3．信息传递的作用
4．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：如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率。
(2)对有害动物进行控制：如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。
1．心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶都属于生态系统的信息传递。
(×)
提示：心猿意马不属于生态系统的信息传递。
2．信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。
(×)
提示：信息也可由高营养级向低营养级传递。
3．蝙蝠依赖超声波进行定位、取食和飞行，这说明生物体正常的生命活动离不开信息传递。
(√)
4．信息传递可来源于无机环境或生物，传递方向均为双向。(×)
提示：信息的传递的方向往往是双向的。
5．通过生态系统的信息传递，可以防治有害动物，也可以提高一些农产品或畜产品的产量。
(√)
1．信息传递是生态系统的三大功能之一，举一例说明其在生物体的种间关系调节中具有何种重要意义？
提示：草返青时，绿色为羊提供了可以采食的信息，而当草减少时，羊会另觅取食地。羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．辨析信息传递与能量流动、物质循环的关系
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
途径
食物链和食物网
多种
地位
生态系统的动力
生态系统的基础
决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
信息传递的类型、作用及应用
1．某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜前，对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述，错误的是( )
A．小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息
B．小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息
C．小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息
D．激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息
D [镜子传递的信息使小鸟激怒，此信息是来自非生物的物理信息，D项错误。]
2．下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述，不正确的是( )
A．利用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度属于生态系统中信息传递的应用
B．利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于化学防治
C．信息的传递能够调节生物种间关系，维持生态系统的稳定
D．短日照作物黄麻，南种北移可延长生长期，提高麻皮产量，是对物理信息的合理利用
B [用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度，利用的是昆虫的趋光性特点，这属于生态系统中物理信息传递的应用，A正确；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于生物防治，B错误；信息的传递能够调节生物种间关系，维持生态系统的稳定是生态系统中信息传递的意义之一，C正确；短日照作物黄麻，南种北移可延长生长期，是由“日照长短”这个物理信息对黄麻植物的刺激引起的，D正确。]
判断生态系统信息传递种类的两种方法
(1)从信息传播的途径判断：涉及声音、颜色、温度等物理因素可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。
(2)从文字表述的着重点判断：孔雀开屏如果是通过行为传递给对方的，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。
生态系统的功能
3．下列关于生态系统功能的叙述，错误的是( )
A．碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式流动
B．生态系统中的能量最终以热能形式散失，且不能被生物重新利用
C．虫媒花通过鲜艳的色彩和特殊的气味等物理信息吸引昆虫为其传粉
D．农田通过锄草、治虫等措施可使能量更多地流向对人类有益的部分
C [虫媒花鲜艳的色彩属于物理信息，特殊的气味则属于化学信息，C错误。]
4．(2019·抚顺市高三一模)根据生态系统的结构和功能相关知识，回答下列问题：
(1)蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食，从生态系统的成分角度看，蚯蚓是________，该成分在生态系统中的主要作用是__________________________________________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了____________________。
(2)许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素，这体现了生态系统信息传递的作用是_________________________________。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于________信息，此过程为________防治，该防治方法的主要优点是____________________________________。
(3)桑基鱼塘的生产模式是利用桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，其中蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量，蚕沙中的碳元素以________形式流向鱼，桑基鱼塘体现的生态学原理是________________________。
[解析] (1)从生态系统的成分角度看，蚯蚓属于分解者，蚯蚓作为分解者将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态系统的功能角度看，蚯蚓促进了物质循环和能量流动。(2)生物种群的繁衍，离不开信息传递，许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于化学信息，此过程为生物防治，该防治方法可防止对人类生存环境的污染。(3)蚕的粪便不属于蚕同化的能量，而是蚕食物中的能量，即第一营养级同化的能量。蚕沙中的碳元素以有机物形式流向鱼。塘泥中微生物将有机物分解为无机物，这样产生的水、二氧化碳、无机盐有利于植物体吸收利用，从而提高植物光合作用速率，提高农作物的产量。桑基鱼塘是生态农业，该生态系统遵循了物质循环再生原理，使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环，该生态系统在一定程度上实现了对物质和能量的多级利用。
[答案] (1)分解者 将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 生态系统的物质循环和能量流动 (2)生物种群的繁衍，离不开信息传递 化学 生物 对人类生存环境无污染 (3)一 有机物 实现对能量的多级利用，提高能量的利用率
生态系统的稳定性及调节
1．生态系统稳定性的理解
2．生态系统稳定性的类型
(1)概念
①抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。
②恢复力稳定性：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。
(2)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
①区别
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
实质
保持自身结构与功能相对稳定
恢复自身结构与功能相对稳定
核心
抵抗干扰，保持原状
遭到破坏，恢复原状
影响因素
②联系(如图)
一般情况下二者呈负相关，a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性。
3．提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。
(2)对人类利用强度较大的生态系统，实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
1．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。
(√)
2．落叶阔叶林、针阔叶混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低。
(×)
提示：上述三种生态系统结构较为复杂，遭到严重破坏时，由于恢复力稳定性较低，所以短时间内很难恢复。
3．荒漠生态系统，其抵抗力稳定性较弱，其恢复力稳定性则较强。
(×)
提示：荒漠生态系统物种过于单一，严重缺水，风沙大，生态环境恶劣，其恢复力稳定性和抵抗力稳定性都较弱。
4．在一块牧草地上栽种乔木树林后，其恢复力稳定性下降。(√)
5．一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食动物后，生态系统的各种成分相互作用达到新的平衡状态，这属于抵抗力稳定性。
(×)
提示：生态系统遭到破坏后又恢复原状，这属于恢复力稳定性。
1．稳定性的表现
(1)结构的相对稳定：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，可用如图曲线表示：
(2)功能的相对稳定：生物群落能量的输入量与输出量保持相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。
(3)生态系统的稳定性是系统内部自我调节的结果，这种调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
2．影响生态系统稳定性的因素
生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还与生物的个体数量有关。食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
1．某草原生态系统因轻度污染而遭到部分破坏，但在较短时间内恢复到了污染前状态，这体现了该生态系统具有较强的________(填“抵抗力”或“恢复力”)稳定性；若污染的强度超过一定值，则该生态系统可能崩溃，其原因是什么？
提示：恢复力 生态系统的自我调节能力是有限的
2．生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系模型解读
(1)图中y表示什么？一个森林生态系统和农田生态系统相比，y值更大的是哪种生态系统？
(2)x表示的含义是什么？
(3)请表述TS的含义及意义。
提示：(1)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强。受到相同干扰后，农田生态系统的y值更大些。
(2)x表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强。
(3)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为衡量总稳定性的指标，这一面积越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱。
生态系统稳定性的综合分析
1．下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是( )
A．抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性一定强
B．湖水自净能力体现了生态系统的自我调节能力
C．适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性
D．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性
A [有些生态系统如极地苔原生态系统，生物种类少，抵抗力稳定性弱，但由于温度极低，条件恶劣，恢复力稳定性也很弱，A错误；湖水自净能力体现了生态系统的自我调节能力，B正确；适当增加生物种类可提高生态系统的自我调节能力，从而提高其抵抗力稳定性，C正确；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性，D正确。]
2．(2019·陕西高三模拟)回答下列关于生态系统稳定性的问题：
(1)图示中群落是指________________________________，群落与无机环境相互作用形成________________。
(2)据图可知，生态系统具有自我调节能力的基础是___________，自我调节能力的强弱取决于_____________________。
(3)据图可知生态系统的自我调节能力是有一定限度的，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____________的协调。
(4)同一生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性通常呈负相关，但也有特殊情况，某生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性都很强或很弱，请你举例说明：___________________________________。
[解析] (1)图示中群落是指同一时间内聚集在一定区域中的各种生物种群的集合，群落与无机环境相互作用形成生态系统。(2)据图可知，生态系统具有自我调节能力的基础是负反馈调节，自我调节能力的强弱取决于生态系统营养结构的复杂程度。(3)据图可知，生态系统的自我调节能力是有一定限度的，因此对人类利用强度较大的生态系统应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。(4)同一生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性通常呈负相关，但也有特殊情况，如北极苔原生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性都很弱。
[答案] (1)同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合 生态系统 (2)负反馈调节 生态系统营养结构的复杂程度(或食物链和食物网的复杂程度)
(3)结构与功能 (4)北极苔原生态系统的两种稳定性都很弱
设计并制作生态缸，观察其稳定性(实验)
1．实验原理
(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。
(2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。
(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。
(4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。
2．实验流程
铺垫细沙
↓
注水：注入适量的河水或池塘水，使缸内有陆上与水下之分
↓
放置动植物：根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体
↓
密封生态缸：用胶带将生态缸口密封
↓
移置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下
↓
观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
1．实验设计要求
设计要求
相关分析
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
生态缸的材料必须透明
为光合作用提供光能；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光要用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
2.生态缸稳定性的观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸极为简单，自我调节能力极弱，抵抗力稳定性极低，其稳定性易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
1．(2019·湖南百所名校高三联考)某小组的同学准备制作一个生态瓶，为使它较长时间保持稳定，一位同学提出了如下几点建议，你认为不合适的是( )
A．所用瓶子应是透明的，以便使瓶内生物得到充足光照
B．瓶内生物应包含生产者、消费者和分解者
C．瓶内绿色植物越多越好
D．瓶内各生物之间应存在营养上的联系
C [瓶内绿色植物过多，由于缺乏消费者和分解者，使得生态瓶内的物质循环不能顺利进行，C错误。]
2．(2019·河南省八市重点高中高三质检)现有A、B两个密闭透明的生态瓶，其生物组成和光照条件见表。一段时间后，发现A瓶的生态系统较B瓶的稳定。下列分析合理的是( )
生态瓶编号
光照
含微生物的泥沙
浮游藻类
水草
浮游动物
A
＋
＋
＋
＋
＋
B
－
＋
＋
＋
＋
注：“＋”表示有，“－”表示无。
A．A瓶中的所有生物组成了食物网，而B瓶中所有生物组成一条食物链
B．A瓶中有光照，生产者固定的全部太阳能是能量流动的源头
C．B瓶浮游动物种群密度降低只是因为缺乏食物
D．当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，处于稳定状态
D [A瓶中的浮游动物捕食浮游藻类和水草，组成了食物网，且A瓶中的分解者不参与食物网的组成，B瓶中所有生物不一定组成一条食物链，A错误；A瓶中有光照，生产者固定的全部太阳能，是流经生态系统的总能量，而能量流动的源头是太阳能，B错误；B瓶浮游动物种群密度降低是因为缺乏阳光，C错误；当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，A瓶的生态系统处于相对稳定状态，D正确。]
1.生态系统中的信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与无机环境之间的传递。
2．物理信息来源于生物或无机环境，化学信息和行为信息来源于生物。
3．抵抗力稳定性与恢复力稳定性并不都呈负相关。在某些特殊生态系统中，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低，如北极苔原生态系统和荒漠生态系统。
4．引入新的物种不一定都会增强生态系统的抵抗力稳定性，如果引入的物种造成了生物入侵现象，生态系统反而会遭到破坏，从而降低生态系统的抵抗力稳定性。
1.信息传递在生态系统中的作用
(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
(2)生物种群的繁衍，离不开信息的传递。
(3)调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
3．抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。
4．恢复力稳定性是指生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
5．生态系统稳定性的基础是生态系统的自我调节能力，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。
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1．(2015·全国卷Ⅱ)下列有关生态系统的叙述，错误的是( )
A．生态系统的组成成分中含有非生物成分
B．生态系统相对稳定时无能量输入和散失
C．生态系统维持相对稳定离不开信息传递
D．负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定
B [生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者，A正确。当生态系统达到相对稳定时，能量不是没有输入和散失，而是能量的输入和散失达到一种动态平衡状态，B错误。生态系统中的信息传递可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，C正确。负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，有利于生态系统保持相对稳定，D正确。]
2．(2019·全国卷Ⅰ)某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫：使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题。
(1)果园中包含害虫A的一条食物链是________。该食物链的第三营养级是________。
(2)A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指________。
(3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的________，导致________降低，从而减轻B的危害。
[解析] (1)由题干信息可知，A、B是果树害虫，鸟(C)可以捕食这两种害虫，故果园中包含害虫A的一条食物链是果树→A→鸟(C)，其中鸟(C)处于第三营养级。(2)种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。(3)性引诱剂Y是一种化学物质，其传递给害虫B的信息属于化学信息。性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，改变B种群的性别比例，导致其种群密度降低，从而减轻B的危害。
[答案] (1)果树→A→C C
(2)两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象
(3)化学信息 性别比例 种群密度
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-(共73张PPT)
第九单元
生物与环境
第5讲 生态系统的信息传递和稳定性
考
点
一
生态系统的信息传递
传播的消息、情报、指令、数据与
信号等
农产品或畜产品
传粉动物
有害动物
昆虫信息素
×
×
√
×
√
生物圈
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
能量流动和物质循环
考
点
二
生态系统的稳定性及调节
保持
恢复
保持
恢复
恢复力
抵抗力
内部结构与功能
自我调节能力
物质、能量
√
×
×
√
×
考
点
三
设计并制作生态缸，观察其稳定性(实验)
四
分解者
物质
能量
透明
数量
密封
散射
存活和水质变化
Thank
you
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!
必修3>
稳态与环境
WENTAL
YU
HUANJING
知识·能力·素养
作用
的正常进行,离不开信息的作用
个体)实例蝙靠“回声定位”取食或御敌莴苣或烟
草种子萌发需特定光波
作用
种群
实例植物开花需要光信息,雌雄昆虫交尾涉及
“性外激素”
作用、信息可
生态
系统[实例
捕食者与被捕食者依赖信息追踪或躲避猎捕
种群的繁衍离
的传递
调节生物的种间关系,以维持生态
系统的稳定
概念
生态系统所具有的
自身结构和功能相对稳定的能力
稳定性
原因
生态系统具有一定的
能力
调节基础
特点
调节能力有一定的
生态
组分越
系统「L食物网越复杂
自我调节能力越
抵抗力稳定性越
恢复力稳定性越
易错矫正突破选择题◎
长句背诵突破非选择题◎
谢谢次赏
谢谢欣赏
