1、高考生物,新高考专用,专题二十三生态系统及其稳定性,考点一生态系统的结构,一、生态系统在一定空间内,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。地球上最大的生态系统是生物圈。,二、生态系统的组成成分1.非生物的物质和能量:光、热、水、空气、无机盐等。2.生物群落,易混易错(1)细菌不都是分解者:硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费者。(2)动物不都是消费者:秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动、植物残体为食的腐食性动物属于分解者。(3)生产者不都是绿色植物:蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者,应该说生产者包含绿色植物。(4)植物不都是生产者:菟丝子营寄生生活,属于消费者。,三
2、、生态系统的营养结构:食物链和食物网,1.食物链1)概念:生态系统中生物之间由于食物关系形成的一种联系。2)特点:只包含生产者和消费者。生产者为第一营养级,消费者所处营养级不固定。营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,因此食物链中一般不会超过5个营养级。,2.食物网1)概念:在一个生态系统中,食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。2)功能:生态系统物质循环和能量流动的渠道。3)特点:同一消费者在不同食物链中,可以占据不同的营养级。,4)实例分析,图示未包含的生态系统成分有非生物的物质和能量、分解者。图中鳜鱼可属于次级消费者和三级消费者,属于第三、四营养级。水蚤和鲢鱼的关系是捕食和种间
3、竞争。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.细菌在生态系统成分中属于分解者。()2.消费者都是动物,其中食草动物属于第二营养级。()3.营养级是食物链某一环节上的所有生物的总和,并非单一个体和物种。()4.一般认为,食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。(),答案1.细菌可作为分解者(如腐生细菌)、消费者(如寄生细菌)、生产者(如硝化细菌)。2.消费者不一定都是动物,也包括营寄生生活的微生物等。3.4.,考点二生态系统的功能,一、生态系统的能量流动1.概念理解(一般情况下),2.某一营养级同化量的来源和去向(以第二营养级为例),知识归纳(1)同化量=摄入量-粪便量。(2)某营养级
4、粪便中的能量不属于该营养级的同化量,而属于上一营养级流向分解者的能量。(3)同化量=呼吸作用以热能形式散失量+用于生长、发育和繁殖的能量。(4)用于生长、发育和繁殖的能量=流入下一营养级的能量+分解者利用的能量+未利用的能量(定时定量研究时,最高营养级除外)。(5)第二营养级流向分解者的能量=该营养级遗体残骸中的能量+第三营养级粪便中的能量。,3.生态系统能量流动的特点,易混易错能量传递效率与能量利用率(1)能量传递效率=(某一营养级的同化量上一营养级的同化量)100%,一般为10%20%。(2)能量利用率一般是指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值,其与能量传递效率不同。(3)10%
5、20%是相邻两个营养级之间的能量传递效率,不是两个个体之间的能量传递效率。,4.生态金字塔:营养级间的某种数量关系。,知识归纳某些特殊的生态金字塔(1)成千上万只昆虫生活在一棵大树上时,该数量金字塔就会呈现上宽下窄的倒金字塔形(如图1)。(2)浮游植物的个体小,寿命短,又会不断地被浮游动物吃掉,所以某一时间内调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量(如图2);但总的来看,一年中浮游植物的总生物量还是比浮游动物的多。图1图2,5.研究能量流动的实践意义1)将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。如间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗等立体农业都充分利用了空间和资源,获得
6、了更大的收益。2)科学规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。如用秸秆饲养牲畜、牲畜粪便用于生产沼气、沼渣作肥料还田等实现了对能量的多级利用,提高了能量利用率。3)合理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。如合理确定草场的载畜量可保持畜产品的持续高产。,知识归纳任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量(太阳能或化学能)输入,这个生态系统就会崩溃。,二、生态系统的物质循环,1.,2.碳循环1)过程图解,注意:碳元素在非生物环境中主要以CO2、碳酸盐形式存在。,2)过程分析,3.碳循
7、环的失衡温室效应,4.生物富集1)可富集的物质:铅、镉、汞等重金属;DDT、六六六等人工合成的有机物;一些放射性的物质。2)富集原因:稳定不易降解,积累不易排出。3)富集结果:沿食物链逐渐在生物体内积累,使其在机体内浓度超过环境浓度。4)富集危害:可对食物链顶端的物种造成灾难性影响。5)富集特点:全球性。,5.能量流动与物质循环的关系1)物质作为能量的载体,使能量沿食物链(网)流动。2)能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境间循环往返。,三、生态系统的信息传递1.信息种类,2.传递方向:往往是双向的。3.在生态系统中的作用,4.在农业生产中的应用:提高农畜产品的产量,如在增加营养
8、的基础上,延长光照时间,刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌,提高产蛋率;对有害动物进行控制,如利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物。,知识归纳控制有害动物的三种方法(1)化学防治法:通过喷施农药等化学药剂短期内迅速杀死害虫,优点是作用迅速、短期效果明显,不过也有很多缺点,如杀灭害虫的同时也杀灭了害虫的天敌,从而破坏生态平衡,另外也会引起害虫抗药性增强、污染环境等。(2)机械防治法:通过人工捕捉等直接消灭害虫,这种方法没有污染、见效快、效果好,但费时费力。(3)生物防治法:通过引入害虫的天敌或寄生生物等杀灭害虫,这种方法效果持久,没有污染,能长期将有害动物控制在较低水平。,易混易错生态系统三大功能的
9、区别与联系,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.同化量除去呼吸作用消耗量和分解者利用的能量后,剩余的部分为用于生长、发育和繁殖的能量。()2.科学规划和设计人工生态系统,能实现能量的循环利用。()3.利用茶树废枝栽培灵芝,可提高能量的传递效率。()4.碳以有机物的形式在生物群落中循环。()5.生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流,例如孔雀可以通过开屏等行为信息进行求偶,也可通过鸣叫等物理信息与同类交流。(),答案1.同化量除去呼吸作用消耗量后,剩余的部分为用于生长、发育和繁殖的能量。2.科学规划和设计人工生态系统,能实现能量的多级利用,能量不能循环利用。3.利用茶树废枝栽培灵芝,可提高
10、能量的利用率。4.碳以有机物的形式在生物群落中通过食物链单向传递,碳循环发生在生物群落和非生物环境之间。5.,考点三生态系统的稳定性,一、生态平衡1.概念:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。2.特征1)结构平衡:生态系统的各组分保持相对稳定。2)功能平衡:生产消费分解的生态过程正常进行,保证了物质总在循环,能量不断流动,生物个体持续发展和更新。3)收支平衡:如在某生态系统中,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。3.原因:具有一定的自我调节能力。4.调节基础:负反馈调节。,知识归纳反馈调节的类型,二、生态系统的稳定性1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比
11、较,2.某一生态系统的稳定性大小分析,3.提高生态系统的稳定性的措施1)控制对生态系统的干扰强度,合理适度地利用生态系统。2)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.正反馈机制是生态系统恢复平衡的调节机制。()2.不同的生态系统,抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。()3.一个生态系统的抵抗力稳定性很低,则恢复力稳定性就一定很高。(),答案1.负反馈调节是生态系统恢复平衡的调节机制,正反馈调节会使生态系统远离稳态。2.3.冻原和沙漠等生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较低。,提升一生态系统的
12、营养结构分析与构建,1.食物网中生物数量的变化分析1)利用捕食关系分析短时间内的变化:若青蛙大量减少食草昆虫增加、蛇减少鹰过多捕食兔和食草鸟兔和食草鸟减少。2)利用营养级变化分析数量变化趋势:若青蛙大量减少鹰从兔和食草鸟获得的能量增多在短食物链中鹰的营养级较低,能量损耗减少鹰获得的能量增加,数量增多。,2.食物链(网)的构建方法1)依据种群数量变化构建(一般情况下)2)依据所含能量构建,3)根据生物体内有害物质的含量构建,假设在这5个种群构成的食物网中,消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。食物网构建方法如下:,提升二图析能量流动与物质循环过程,1.“拼图法”分析能量流动过程W1、D1指相
13、应营养级的同化量,该部分能量在相应营养级被分为两部分:一部分在呼吸作用中以热能的形式散失(A1或A2),一部分则用于其生长、发育和繁殖(B1+C1+D1或B2+C2+D2)。后一部分能量中包括未利用的能量(B1或B2)、流向分解者的能量(C1或C2)、流向下一营养级的能量(D1或D2)(最高营养级除外)。,2.碳循环模式图分析1)“三步法”判断碳循环模式图中的组成成分,四种模型中,A为非生物环境中的CO2,B为生产者,C为分解者,D、E、F为消费者。,2)碳循环的常见变式分析,提升三能量流动的相关计算,1.能量流动的“最值”计算食物链越短,最高营养级获得的能量越多。生物间的取食关系越简单,能量
14、流动过程中消耗的能量越少。,例若某食物网如图所示,请分析以下问题。(1)鹰每增重1 kg,至少需要消耗草kg。(2)若鹰的食物1/4来自兔,3/4来自食虫鸟,鹰增重1 kg,则至少需要消耗草kg。(3)若草能量的1/3直接提供给兔,2/3直接提供给食草昆虫,则鹰增重1 kg,最多需要消耗草kg。,解题导引(1)该题为已知高营养级,计算低营养级;由“至少需要消耗”可判断能量传递效率按20%计算,应选择最短的食物链“草兔鹰”进行分析;因此至少需要消耗草的量为1(20%)2=25(kg)。(2)该题为已知高营养级,计算低营养级;由“至少需要消耗”可判断能量传递效率按20%计算,需将两条食物链分别消耗
15、的草量相加,因此至少需消耗草的量为11/4(20%)2+13/4(20%)3=100(kg)。(3)该题可从低营养级到高营养级计算;由“最多需要消耗”可判断能量传递效率按10%计算,设最多需要消耗草的量为m kg,将两条食物链传给鹰的量相加可列方程:m1/3(10%)2+m2/3(10%)3=1,解得m=250(kg)。,答案(1)25(2)100(3)250,2.能量流动的“定值”计算1)已知营养级间的能量传递效率,不能按“最值”计算,而需按具体数值计算。如食物链“ABCD”中,各营养级间从低到高的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Mabc。2)若给出的是各营养级
16、的同化能量值,可直接按同化能量比例计算,如表是某生态系统中除分解者外仅有的4个种群在一段时间内的同化能量值。,表中食物链为BDAC,依据表格,BD的能量传递效率为141.0/870.7100%,DA的能量传递效率为15.9/141.0100%,AC的能量传递效率为0.9/15.9100%。若最高营养级C同化的能量为1 kJ,对应需要A同化的能量设为x kJ,则1/x=0.9/15.9,x为(15.910.9)kJ;需要D同化的能量设为y kJ,则x/y=15.9/141.0,y为(141.010.9)kJ;需要B同化的能量设为z kJ,则y/z=141.0/870.7,z为(870.710.9)kJ。(注:为了保留计算痕迹,最终结果非最简结果),
