“生態系統的結構\\功能與穩態的調節”復習指引

【考綱考點】

1． 生態系統的結構（組成成分和營養結構）；

2． 生態系統中物質循環和能量流動的基本規律及應用；

3． 生態系統中的信息傳遞（種類、實例及應用）；

4． 生態系統的穩定性。

【重點難點】

從近年生物高考試題來看，我們可以把這部分知識分成兩個層次：第一層次是分析生態系統的結構，考生要善于運用系統學的知識去理解，認識到結構是系統的基本屬性之一，這樣才能運用生態系統的結構理論和概念來分析給出的實際生態系統情景。生態系統中各種成分之間最本質的聯系是通過食物鏈和食物網來實現。

生態系統的物質循環和能量流動以及生態系統的穩定性是考查的最高層次。要在理解生態系統作為一個有機統一體的基礎上，進一步理解如何通過食物鏈、食物網進行物質循環和能量流動。這個層次實際上是全部生態學知識的綜合運用層次。考生除了懂得綜合運用生態學知識外，還必須具有分析來自曲線、圖表、圖形、文字的解題信息的綜合能力，這是一個最能反映考生綜合素質的考查層次。“生態系統的結構與功能”知識點是命題專家最容易命制試題的地方，在歷年高考試題中出現的頻率相對較高。

【知識總結】

一、生態系統的結構（組成成分和營養結構）

1． 生態系統中四種成分的關系。

[例1]兔子吃草、狐貍吃兔、狼吃狐貍構成的食物鏈中，狐貍所處的消費者級別和營養級別分別是（）

A． 次級消費者，第二營養級

B． 次級消費者，第三營養級

C． 三級消費者，第二營養級

D． 三級消費者，第三營養級

[解析]生產者屬于第一營養級，消費者的級別和營養級別相差一級。

[答案]B

[錯因分析]不清楚生態系統的成分和營養結構的概念，造成答案混淆

2． 生態系統的營養結構是指食物鏈和食物網。對其特點理解如下：①非生物的物質和能量不參與捕食鏈的組成；②一般不超過5個營養級；③不同生物不是固定于一種食物鏈上；④食物鏈是能量流動、物質循環實現的途徑；⑤離基本能源（如生產者）越近的生物，受到捕食或取食的壓力越大，因而，其種類和數量越多，生殖能力越強；⑥取食對象一般選取低營養級生物的原因：所含的能量多；不會因有毒物質富集對生物產生較強的毒害作用。

[技巧總結]生態系統中因某種生物減少導致其他生物變動情況的分析與判斷，如圖2所示的食物網中。

①若一條食物鏈中處于“天敵”地位的生物數量減少，則被捕食者數量因此而迅速增加，但這種增加并不是無限的，隨數量的增加，種群密度加大，種內斗爭勢必加劇，即天敵減少，造成被食方先增加后減少，最后趨于穩定。②若處于“中間”營養級的生物減少，如蚱蜢突然減少，則以它為食的蜥蜴減少，蛇也減少，則鷹就更多地吃兔和食草子的鳥，從而導致兔和食草子的鳥減少。在這里必須明確蛇并非鷹的唯一食物，所以蛇減少并不會造成鷹的減少，它可依靠其他食物來源而維持數量基本不變。

二、生態系統中物質循環和能量流動的基本規律及應用

1． 生態系統的功能主要是進行能量流動和物質循環。

能量流動過程，如圖3所示：

2． 能量流動過程、特點及分流問題剖析。

（１）能量流動過程中必須記住的幾個知識點：①能量流動的起點：從生產者固定的太陽能；②能量流動的渠道：食物鏈和食物網；③能量流動中能量形式的變化：太陽能→生物體有機物中的化學能→熱能（最終散失）；④能量散失的主要途徑是呼吸作用，能量散失的主要形式是熱能。

（２）能量在流經每一營養級時的分流問題分析。

①能量來源分析：生產者的能量來自太陽能；各級消費者的能量一般來自上一個營養級（同化量=攝入量－糞便中所含能量）。

②能量去路分析：a． 每個營養級生物呼吸作用的能量一部分用于生命活動，另一部分以熱能散失；b． 每個營養級生物一部分能量流到下一個營養級中；c． 每個營養級生物的遺體、糞便、殘枝敗葉中的能量被分解者分解而釋放出來；d． 未利用能量（最終被分解者利用，因此，也可歸為c）。

（3）生態系統能量流動的特點及原因分析。

①單向流動：食物鏈中營養級的順序是不可逆轉的，這是長期自然選擇的結果；②逐級遞減：流入某一營養級的能量一部分通過該營養級的呼吸作用散失了；一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進入下一營養級，而為分解者所利用；還有一部分未能進入（未被捕食）下一營養級。所以，流入某一營養級的能量不可能百分之百地流到下一營養級。

（4）生態金字塔的類型有：能量金字塔、數量金字塔和生物量金字塔。

（5）根據生態系統的能量流動規律，要提高對能量的利用率，我們可以在實際生活中借鑒下面的一些措施：①盡量縮短食物鏈；②充分利用生產者；③充分利用分解者，使流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學能的形式被人類再度利用，因此，該生態系統實現了能量的多級、充分利用，提高了能量的利用率。

[技巧總結] 能量傳遞效率=（下一營養級同化量/上一營養級同化量）×100%。在解決有關能量傳遞效率的計算問題時，理清生物在營養級上的差別，能量傳遞效率為10%～20%，注意題目中的是否有“最多”“最少”“至少”“每上一營養級傳給下一營養級的生物量是相等”等特殊的字眼，從而確定使用10%或20%來解題。

[例2] 有一食物網如圖5所示，設E種群干物質量為5.8×109kJ，B種群干物質量為1.3×108kJ，則A種群干物質量的值至少是 。

[解析]由于E種群的干物質的最終去向有B和A，所以要使A種群所得干物質的量最少，只有在E種群以最低的傳遞效率傳給B（這時E種群剩余干物質最少），E剩余部分再以最低的傳遞效率傳給A時才可能發生。B種群干物質量為1.3×108kJ，從理論上講，至多消耗E種群干物質為1.3×108kJ/10%＝1.3×109kJ，由于A與E相隔一個營養級，因而A種群干物質量的值至少為（5.8－1.3）×109kJ×10%×10%＝4.5×107kJ

（6）研究能量流動的實踐意義：①幫助人們科學規劃、設計人工生態系統，使能量得到高效利用。②幫助人們合理調整生態系統能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。

3． 生態系統的物質循環

（1）物質循環分析：碳循環的主要形式是CO2，碳循環特點是具有全球性。生物群落中的碳以有機物形式存在，以有機物形式在群落內部流動，以CO2形式返回無機環境；生物群落中的碳返回無機環境的途徑有：動植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃燒，以CO2形式返回無機環境。

（２）能量流動和物質循環的關系（注意從特點與范圍來比較二者的區別）

兩者同時進行，彼此相互依存，不可分割。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網）流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和無機環境之間循環往返。

三、生態系統中的信息傳遞（種類、實例及應用）

1． 生態系統信息傳遞的種類和實例

物理信息：光、聲、溫度、濕度、磁力等。如蜘蛛網的振動頻率，蝙蝠發出的超聲波，植物五顏六色的花；

化學信息：小狗利用其小便記路，動物的性外激素、信息素等；

行為信息：蜜蜂跳舞、孔雀開屏等。

2． 生態系統中的信息傳遞作用：①生物的生命活動正常進行離不開信息的作用；②生物種群的繁衍離不開信息的傳遞；③調節生物種間關系，維持生態系統的穩定。

信息傳遞在農業生產中的應用：一是提高農產品或畜產品的產量，二是對有害動物進行控制。

四、生態系統的穩定性

1． 生態系統的穩定性的概念：生態系統所具有的保持或恢復自身結構與功能相對穩定的能力叫做生態系統的穩定性。它包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性兩個方面。一般來說可用曲線圖表示二者聯系。

2． 生態系統具有穩定性原理及其維護

（１）生態系統具有穩定性的原因是生態系統具有自我調節能力。生態系統具有自我調節能力的基礎是負反饋調節方式的普遍存在。

（２）自我調節能力與生態系統成分和營養結構的關系：一般來說，生態系統的組分越多，營養結構（食物網）越復雜，生態系統的自我調節能力越大，反之則越小。生態系統的自我調節能力越大則抵抗力穩定性越大，同時恢復力穩定性一般越小。抵抗力穩定性和恢復力穩定性在不同的生態系統中能力的大小是不同的，而且兩者一般是相反的關系，但在自然氣候惡劣的條件下，兩者往往都比較弱，如北極苔原生態系統。增加生物種類可以提高一個生態系統的抵抗力穩定性

（３）人類活動對生態系統穩定性的影響有：人類對自然資源的不合理的開發利用造成許多生態系統的穩定性被破壞，主要表現在植被的破壞，水土流失、土壤荒漠化、自然資源匱乏及日益嚴重的環境污染等方面。

五、生態環境的保護

1． 人口增長對生態環境有：①人口增長，促使人們過度利用耕地和開墾出更多的農田，導致植被遭到破壞，進一步導致氣候惡化，自然災害頻繁，又直接導致了可耕地面積減少。②人口增長，對地下水資源的過度開采利用，使大部分城市面臨水資源緊缺的問題。③人口增長，需要更多的能源，出現了能源問題。過多的開采化石燃料，導致了環境惡化，例如酸雨、溫室效應等。

2． 全球性生態環境問題主要有：全球氣候變化、水資源短缺、臭氧層破壞、酸雨、土地荒漠化、海洋污染和生物多樣性銳減等。

3． 生物多樣性的組成：生物圈內所有的植物、動物和微生物，它們所擁有的全部基因以及各種各樣的生態系統，共同構成了生物多樣性。包括基因多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性。

4． 生物多樣性的價值包括以下三個方面：①潛在價值②間接價值（也叫生態功能）③直接價值保護生物多樣性的措施有就地保護、易地保護。就地保護是對生物多樣性最有效的保護。

【訓練集中營】

1． 森林生態系統比草原生態系統自我調節能力強，是因為森林生態系統營養結構較草原生態系統復雜，其內涵不包括（）

A． 處于同一級的生物種類較多

B． 能量可通過其他食物鏈傳遞至頂級

C． 某一營養級的一些生物消失，可由該營養級的其他生物代替

D． 能量流經各營養級時是逐級遞減的

2． 利用泥漿生物反應器處理污染土壤，原理是將污染土壤用水調成泥漿狀，同時加入部分營養物質和菌種等，在有氧條件下劇烈攪拌，使污染物快速分解。由此推知，該反應器（）

A. 能夠實現物質循環

B. 主要處理有機污染

C. 可看作一個小型生態系統

D. 存在能量輸入、傳遞、轉化和散失

3． 經調查，某生態系統中Y、X、Z分別為第一、第二和第三營養級，每個營養級不同物種的個體數量如圖７（甲）所示（圖中每一柱條代表一個物種）。一段時間后個體數量發生變化，結果如圖７（乙）所示。

下列敘述正確的是（）

A. X營養級的生物被捕食的壓力明顯增加

B. Z營養級生物個體數量的增加是由捕食對象專一引起的

C. Y營養級生物個體數量的變化是由于捕食者對捕食對象有選擇的結果

D． X營養級的生物之間存在明顯的競爭關系，且其中某種生物處于競爭劣勢

4． 下列有關生態系統穩定性的敘述，不正確的是（）

A. 生態系統具有自我調節能力，這是生態系統穩定性的基礎

B. 生態系統內部結構與功能的協調，可以提高生態系統穩定性

C. 生物多樣性對維持生態系統穩定性具有重要作用，體現了其間接價值

D. 生態系統中的組成成分越多，食物網越復雜，生態系統恢復力穩定性就越強

5． 下列不屬于生態系統信息傳遞的是（）

A． 心猿意馬B． 飛蛾撲火

C． 花香引蝶D． 老馬識途

6． 下列4種現象中，不適宜用生態系統中能量流動規律進行合理分析的是（）

A． 虎等大型肉食動物容易成為瀕危物種

B． 藍藻易在富營養化水體中爆發

C． 飼養牛、羊等動物，成本低、產量高

D． 巨大的藍鯨以微小的浮游動物為食

7． 英國著名經濟學家K#8226;E#8226;博爾丁把對自然界進行掠奪，破壞式開發利用的經濟模式稱為“牧童經濟”，下列現象不是由“牧童經濟”模式造成的是（）

A． 沙塵暴頻發B． 火山爆發

C． 溫室效應加劇D． 濕地內物種減少

8． 某種植玉米的農場，其收獲的玉米子粒即作為雞的飼料，也可作為人的糧食，玉米的秸稈則加工成飼料喂牛，生產的牛和雞供人食用，人、牛、雞的糞便經過沼氣池發酵產生的沼氣作為能源，沼渣、沼液作為種植玉米的肥料。據此回答（不考慮空間因素）：

（1）請繪制由雞、牛、玉米和人組成的食物網：

（2）牛與雞之間 （有、無）競爭關系，理由是。人與雞的種間關系是 ，人與牛的種間關系是 。

（3）流經該農場生態系統的總能量來自 所固定的 ，無機環境中的碳以 形式進入該人工群落。

（4）假設該農場將生產玉米的1/3作為飼料養雞，2/3供人食用，生產出的雞供人食用。現調整為2/3的玉米養雞，1/3供人食用，生產出的雞仍供人食用。理論上，該農場供養的人數將 （增多、不變、減少），理由是 。

參考答案

1． D解析：考生易把能量流動的特點和生態系統的自我調節能力混為一談。

2． B解析：解答本題的關鍵在于抓住題目中污染物的分解是在有氧條件下劇烈攪拌而使污染物快速分解，故而肯定是菌種進行有氧呼吸而分解有機物，故B正確。

3． A

4． D

5． A解析：生態系統的信息傳遞方式包括物理信息、化學信息，營養信息和行為信息，飛蛾撲火是通過光，屬于物理信息；花香引蝶、老馬識途都是通過氣味，屬于化學信息。

6． B

7． B

8．（1）

（2） 無 它們所需食物資源不同（或牛食玉米秸稈、雞吃玉米子粒）捕食與競爭捕食

（3）玉米（其他合理答案也給分）太陽能CO2

（4）減少改變用途的1/3玉米被雞食用后，在雞這一環節散失了部分能量，導致人獲得的能量減少

責任編校李平安