基于思維盲點 探析生態系統

陜西 賈文俊

(作者單位：陜西省寶雞中學)

高考對“生態系統及其穩定性”的考查常以真實案例為背景，以生態系統的結構、能量流動的特點和相關計算、碳循環途徑和信息傳遞等核心知識點為載體，體現了對生命觀念、科學思維和社會責任等學科核心素養的考查。在高考復習中一線教師不僅需要關注知識點細節和知識點間的聯系并進行分析，更應關注學生的思維盲點，做到有的放矢。

易錯點1：混淆生態系統的結構，不能明辨食物鏈和食物網

生態系統的結構包括生態系統的組成成分和營養結構。生態系統的組成成分考點的考查通常側重于對生態系統中各類群的判定，而生態系統的營養結構考點的考查則主要為對生態系統成分的判斷和食物網結構的分析。

【例1】圖1表示生態系統中四種成分(甲、乙和丙、丁、戊所對應方框各代表一種成分)之間的關系，以下相關敘述中正確的是 ( )

A.甲、乙和丙包含的所有種群構成群落

B.戊不一定是微生物

C.圖中存在競爭關系的只有乙2和丙2

D.食物鏈中的各營養級之間能量傳遞效率是相同的

【參考答案】B

【錯因分析】①未能準確讀圖，對生態系統成分判定錯誤；②未厘清生態系統組成成分中一般與特殊的關系；③沒有準確把握食物網中不同生物間的關系。

【思路剖析】讀圖可知甲、丁為雙向關系，且甲、乙、丙均指向戊，由此推斷甲為生產者，乙、丙為消費者，丁為非生物的物質和能量，戊為分解者，甲、乙、丙和戊包含的所有種群構成群落，A錯誤；分解者也可以是營腐生生活的蚯蚓、蜣螂等，B正確；乙1、丙1間也存在競爭關系，C錯誤；食物鏈中的各營養級之間能量傳遞效率不一定相同，一般在10%～20%之間，D錯誤。

【易錯點睛】①“細菌都是分解者；動物都是消費者；生產者都是綠色植物；植物都是生產者”結合實例理解這四句話的錯誤之處(特殊≠一般)；②生態系統成分的判定：對生產者進行判定時要注意其是否為自養型生物，若為自養型生物，則為生產者；對消費者進行判定時要特別注意“異養型”“非腐生”等關鍵詞，植物、微生物都有可能成為消費者；對分解者進行判定的主要依據是其能否把動、植物的遺體、殘枝敗葉等轉變成無機物，即營腐生生活，如蚯蚓；③食物網中生物之間存在三種關系——“捕食”“競爭”和“捕食和競爭”；④同一種消費者在不同的食物鏈中可以占有不同的營養級，食物網中每個營養級包含多種生物。

易錯點2：對能量流動圖解的理解存在偏差

對生態系統能量流動的分析：一是定時不定量分析。流入某一營養級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路有三條，①自身呼吸消耗(占絕大部分)；②流入下一營養級；③被分解者分解利用。但這一定量的能量不論如何傳遞,最終都以熱能的形式從生物群落中散失(符合能量守恒定律),生產者源源不斷地固定太陽能,以保證生態系統能正常存在。

二是定時定量分析。流入某一營養級的一定量的能量在一定時間內的去路有四條，①自身呼吸消耗(占絕大部分)；②流入下一營養級；③被分解者分解利用；④未被利用的能量(如果以年為單位,該能量將被保留到下一年)，即未被自身呼吸消耗，也沒有被下一營養級和分解者利用的能量。

生態系統的能量流動這一知識點相關的試題通常難度較大且考查形式靈活，選擇題和簡答題的考查形式均有涉及。能量流動過程的分析和相關計算是該知識點命題的熱點，常結合生態系統的案例利用建模方式綜合考查能量流動和物質循環等核心知識點。而物質循環則多結合具體實例(如碳循環)考查學生對物質循環概念、特點和具體過程的綜合理解，命題中常與能量流動、生態系統的結構、群落的特點等進行綜合設問。

【例2】圖2為某果園中能量流經某害蟲種群的示意圖[圖中數據的單位為kJ/(m2·a)]。下列敘述錯誤的是 ( )

圖2

A.若要防治蟲害，則應設法使該害蟲種群的能量攝入量減少

B.據圖可知，害蟲同化量中大部分通過自身呼吸作用以熱能的形式散失

C.從圖中可以看出，生態系統的能量流動具有逐級遞減的特點

D.害蟲流入分解者的能量包括圖中糞便和遺體殘骸等中的能量

【參考答案】D

【錯因分析】①不能準確獲取題圖中的信息，混淆各能量之間的關系；②混淆糞便量和流入分解者能量的關系；③不能準確應用能量流動相關知識解決生產問題。

【思路剖析】分析題圖，圖示為流經某害蟲種群的能量情況,害蟲攝入的能量包括糞便中的能量和同化量，同化量的去向包括呼吸作用散失、流向下一營養級和流向分解者，據此答題。害蟲以果樹的葉片或果實等為食，若要防治果園蟲害，則需要設法減少害蟲對葉片或果實等的攝入，即減少害蟲種群的攝入量，A正確；害蟲同化量=呼吸作用散失的能量+儲存的能量，故害蟲呼吸作用散失的能量是499.84 kJ/(m2·a)，而儲存的能量為68.16 kJ/(m2·a)，說明害蟲同化量中大部分通過自身呼吸作用以熱能的形式散失，B正確；由于呼吸作用散失等，生態系統的能量流動具有逐級遞減的特點，C正確；害蟲流入分解者的能量屬于害蟲同化量的一部分，而害蟲糞便中的能量為上一營養級同化量的一部分，故圖中糞便中的能量不屬于害蟲流入分解者的部分，D錯誤。

【易錯點睛】①在理解能量流動特點的基礎上，合理建立能量流動模型是綜合理解和應用知識的關鍵。

模型一，拼圖法分析某營養級能量的流向(圖3)：輸入第一營養級的能量(W1)被分為兩部分，一部分在生產者的呼吸作用中以熱能的形式散失了(A1)；一部分則用于生產者的生長、發育和繁殖(B1+C1+D1)。而后一部分能量中,包括現存植物體的B1、流向分解者的C1、流向下一營養級的D1。

圖3

模型二，最值模型(如表)：食物鏈越短,最高營養級獲得的能量越多；生物間的取食關系越簡單,生態系統的能量流動過程中消耗得越少。

知低營養級求高營養級知高營養級求低營養級獲得能量最多選最短食物鏈、按×20%計算需要能量最多選最長食物鏈、按÷10%計算獲得能量最少選最長食物鏈、按×10%計算需要能量最少選最短食物鏈、按÷20%計算

模型三，金字塔模型(圖4)：m1代表流經該生態系統的總能量；m2代表各營養級呼吸作用散失的熱能；Ⅰ代表第一營養級所有生物包含的能量，非某一種或某一類生物；結合能量金字塔和模型一進行綜合分析對照，靈活掌握各種模型之間的聯系與區別。

圖4

②生態系統中某營養級同化量≠攝入量，同化量=攝入量-糞便中的能量。

③能量傳遞效率≠能量利用率，能量傳遞效率是指兩個相鄰營養級同化能量之比，一般約為10%～20%，不可認為可以提高能量傳遞效率；能量利用率通常考慮的是流向人類的能量占生產者能量的比值，或流入最高營養級的能量占生產者能量的比值，或考慮分解者的參與，以實現能量的多級利用。

④某營養級“糞便”中的能量應屬于上一營養級的同化量或上一營養級被分解者分解的能量的一部分，如兔糞便中的能量不屬于兔的同化量，而是草同化量的一部分。

⑤流入生態系統的總能量不一定等于生產者固定的太陽能總量。對于人工生態系統來說，流經生態系統的總能量有兩個來源:一是生產者固定的太陽能，二是人工輸入的能量。

⑥未被利用的能量是指研究時間內部分個體既未被下一營養級捕食，也未死亡，能量也沒有流向分解者，即生物每年的積累量。

易錯點3：不能準確判定信息傳遞和生態系統穩定性類型及應用

生態系統的信息傳遞是生態系統的基本功能之一。生態系統中信息的種類及信息傳遞的重要作用(有利于正常生命活動的進行；有利于生物種群的繁衍；調節生物的種間關系,以維持生態系統的穩定)一直是高考考查的高頻點。生態系統的穩定性是生態系統發展到一定階段的結果，包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性。命題中多結合具體實例考查學生對穩定性原理綜合分析的理解和應用能力。

【例3】下列關于生態系統信息傳遞和生態系統穩定性的敘述中，不正確的是 ( )

A.生態系統的自我調節能力是生態系統穩定性和生態平衡的基礎

B.生態系統的穩定性是生態系統具有的保持和恢復其結構與功能相對穩定的能力

C.生態系統中的行為信息只能在同種生物之間傳遞

D.短日照作物黃麻，南種北移可延長生長期，提高麻的產量，這是對物理信息的合理利用

【參考答案】C

【錯因分析】①對生態系統穩定性，包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性概念理解不到位；②沒有準確掌握生態系統穩定性成因；③未理解生態系統信息傳遞本質，不能準確提煉生態系統信息傳遞知識在生產實踐中應用的信息。

【思路剖析】本題以生態系統信息傳遞和生態系統的穩態知識點為背景，考查學生的理解能力和分析能力等綜合能力以及科學思維、生命觀念、社會責任等學科核心素養。生態系統穩定性和生態平衡的基礎是生態系統有一定的自我調節能力，A正確;生態系統的穩定性分兩個方面，是生態系統具有的保持和恢復其結構與功能相對穩定的能力，B正確；生態系統中的行為信息既可在同種生物之間傳遞，也可在異種生物之間傳遞，C錯誤；短日照作物黃麻，南種北移可延長生長期，提高麻的產量，這是對物理信息的合理利用，D正確。

【易錯點睛】①物質循環是生態系統的基礎,能量流動是生態系統的動力,信息傳遞則決定著生態系統能量流動和物質循環的方向和狀態，因此復習中理解三者之間的關系是核心。②熟悉基礎知識，巧判生態系統信息傳遞的類型：涉及聲音、顏色、植物形狀、磁力、溫度、濕度等信號,通過動物感覺器官皮膚、耳朵、眼或植物光敏色素、葉、芽等感知上述信息,則判斷為物理信息；若涉及化學物質揮發性(如性外激素等)這一特點,則判斷為化學信息；凡涉及“肢體語言”者均屬行為信息。③在影響視線的環境中(如深山密林),生物間多依靠“聲音”這種物理形式傳遞信息；在聲音嘈雜的環境中(如洪水瀑布旁),生物多以“肢體語言”這種行為形式交流信息。④信息傳遞是整個生命系統維持穩態的基礎之一，復習時教師需要引導學生從分子層次、細胞層次、生態系統層次綜合構建生命系統信息傳遞的模型，理解各個層次信息傳遞的本質與區別。⑤解答此類習題的關鍵是正確理解生態系統的穩定性及調節機制。復習過程中需要理解生態系統穩定性概念的本質，引導學生利用概念判定穩定性的具體類型，并采用列表比較的形式理解抵抗力穩定性和恢復力穩定性之間的差異。同時需要學生建立穩定性調節機制模型，理解負反饋調節在生態系統中的重要作用。⑥關注易混點也是復習的一個重要視角：例如不是所有生態系統的抵抗力穩定性與恢復力穩定性均呈負相關，對于諸如荒漠、高寒草甸草原、北極凍原等自我調節能力極弱的生態系統，其抵抗力穩定性及恢復力穩定性均較弱。

備考復習過程中，在注重基礎知識建模和鞏固的基礎上，教師要注意挖掘學生思維盲區，從學生視角審視知識間的內在聯系，有針對性、有目的性地訓練學生科學思維、科學探究等學科核心素養，為教育教學的有效進行奠定良好的基礎。