高中生物必修知识清单35生态系统及其稳定性.docx
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高中生物必修知识清单35生态系统及其稳定性
第五章 生态系统及其稳定性
一、本章知识结构
二、课课程标准
1、讨论某生态系统的结构
2、统计并制出生态瓶
3、分析生态系统中的能量流动的基本规律及其应用
4、调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动
5、分析生态系统中的物质循环的基本规律及其应用
6、举例说出系统中的信息传递
7、阐明生态系统的稳定性
8、设计并制作生态瓶
三、预测新课标高考热点
1、分析生态系统的组成成分
2、研究生态系统的食物链和食物网
3、讨论生态系统能量流动的基本涵义及其分析方法
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、调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动
7、生态系统的物质循环的概念
8、碳循环的过程
9、物质循环的基本规律
10、物质循环与能量流动的关系
11、生态系统中信息的种类
12、生态系统中信息传递的重要作用
13、生态系统中信息传递在农业生产上的应用
14、生态系统的稳定性
15、生态系统的自我调节能力
16、设计并制作生态瓶
清单五二
生态系统的结构
一、知识结构
生态系统的范围
生态系统的概念：
由生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体。
生态系统的范围：
有大有小
生态系统的结构
地球上最大的生态系统：
生物圈
非生物的物质和能量：
阳光、热能、水空气、无机盐等
组成成分
生产者：
自养生物，主要是绿色植物，另外光（化）能细菌
生态系统具有一定的结构
消费者：
动物等，据其食性分初级消费者、次级消费者等。
分解者：
营腐生生活的细菌、真菌等。
食物链和食物网
食物链：
营养级
食物网：
由食物链彼此交错连接而成。
二、要点精析
【要点一】生态系统的范围
（1）生态系统的概念：
生态系统是由生物群落及它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
【画龙点睛】生态系统与种群、群落的包含关系
种群密度
出生率、死亡率
迁入率、迁出率
年龄组成
性别比例
群落及其无机环境相互作用
不同种群合理配置
捕食、竞争、寄生、互利共生等关系
同种生物的个体总和——————→种群——————→群落———————→生态系统
（2）生态系统的整体性
生态系统强调了自然界中生物成分和非生物成分之间在功能上的统一性，在这个功能整体中，生物成分与生物成分、生物成分与非生物成分之间通过能量流动、物质循环和信息传递而相互影响、依存和制约，组成一个具有自动调节能力的统一整体。
生态系统的空间范围有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。
【要点二】生态系统的组成成分
1、生态系统各成分的比较
项目
非生物的物质和能量
生产者（主要成分）
消费者
分解者
归类
无机环境
光能自养生物、化能自养生物
异养型生物
异养型生物
作用
为生物提供物质和能量
为消费者、分解者提供物质的能量
有利于生产者的传粉或种子的传播；保证能量流动和物质循环通畅进行
将有机物分解为无机物，归还保障物质循环的通畅进行
举例
光能、热能泳、空气、无机盐、有机物等
绿色植物、光合细菌、化能合成细菌等
植食性动物（初级消费者）、小型肉食动物（次级消费者）、大型肉食动物（三级消费者）
腐生动物（蚯蚓、蜣螂、龙虾、螃蟹等）、腐生真菌（毒菌、蘑菇等）、腐生细菌（枯草杆菌等）
关系
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阿是能量流动和物质循环的渠道
【画龙点睛】生态系统中各种组成成分的地位与关系可用下图表示
生态系统多种多样．但在结构上具有共同点，其四种成分紧密联系缺一不可，共同构成具有一定结构和功能的统一整体。
2、生产者的生物范畴及主要作用
（1）生产者的生物范畴
生产者通过光合作用．把太阳能固定在它们所制造的有机物中，所以生产者属自养生物，绿色植物是主要的生产者。
（2）生产者是生态系统的基石的原因
①从生态系统各组成成分的联系看
生态系统各组成成分间是通过物质循环和能量流动相互制约的，具体渠道是食物链（刷），而食物链的起点（第一营养级）是绿色植物（生产者）。
②从生态系统的结构类型上看
a．绿色植物决定一个生态系统的结构类型，如：
以乔木为主的生态系统称森林生态系统；以草木为主的称草原生态系统。
B、在生态系统中，动物和微生物都依附于绿色植物而生存，植物的空间分布支配着动物和微生物的空间分布．植物的种类越复杂，为动物和微生物提供的生活环境就越多样，动物和微生物的种类就越丰富，生态系统的自我调节能力就越大，生态平衡也就越容易维持。
③从物质角度来看
a绿色植物是生态系统中能利用光合作用将无机物合成为有机物的自养生物．是在物质上连接无机界与生物群落的桥梁。
b．光合作用的产物是生态系统中其他生物直接或间接的食物来源。
3、分解者与消费者的区别
分解者主要是细菌、真菌等营腐生生活的微生物．它们能把动植物尸体、排泄物和残落物中的有机物分解为无机物，消费者一般指动物，根据其食性分为初级消费者、次级消费者、三级消费者等。
消费者的存在能够加快生态系统的物质循环，此外对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
【画龙点睛】①并不是所有动物都是消费者，如腐生性动物蚯蚓、蜣螂等属于分解者。
②并不是所有微生物都是分解者．如硝化细菌属于生产者；腐生细菌和霉菌属于分解者，寄生细菌属于消费者。
【要点三】食物链、食物网
1、食物链及种类
（1）食物链：
生态系统中。
各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
（2）食物链的种类。
食物链是各种生物间由于食物关系而形成的一种联系。
按照生物间的相互关系，一般又把食物链分为三类：
①捕食链：
又叫活食链。
弱肉强食、小的被大的捕食．即生物之间通过捕食关系而形成的食物链。
如草→兔→狐。
②寄生链：
即生物体内以寄生关系而形成的食物链。
如草→鸟→跳蚤→原生动物→菌病毒。
③腐生链：
指专门以死亡生物为营养对象而形成的食物链。
如：
植物残体→蚯蚓→线虫类→肢动物。
【画龙点睛】捕食链是食物链中常见的最重要的模式，它是由生产者与消费者之间的捕食关系而建立起来的，教材中所讲的食物链，实际上是捕食链。
2、食物网及分析思路
（1）食物网：
在一个生态系统中，许多食物链彼此交错连结而形成的复杂营养关系。
（2）分析食物网应注意的问题：
①每条食物链的起点总是生产者，止点是不被其他动物所食的动物．即最高营养级。
中间的任何停顿都不能算完整的食物链。
②同一种生物在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。
③在食物网中．两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合。
如某食物网中的蜘蛛与青蛙二者之间既是捕食关系．又是竞争关系。
④食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
⑤食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类而非生物数量。
3、某种生物数量的减少对其他生物的影响
（1）处于食物链中第一营养级的生物减少而导致的其他物种变动：
在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，则该食物链中的其他生物都将碱少。
速是因为第一营养级是其他各种生物赖以生存的直接或间接食物来源，这一营养级生物的减少必会引起连锁反应，致使以下营养级依次减少。
（2）“天敌”一方减少．对被捕食者数量变动的影响：
若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量会因此而迅速增加，但这种增加并不是无限的，随着数量的增加，种群密度加大，种内斗争势必加剧．再加上没有了天敌的“压力”，被捕食者自身素质（如奔跑速度、警惕灵敏性等）必定下降，导致流行病蔓延、老弱病残者增多，最终造成密度减小，直至相对稳定。
即天敌减少，造成被捕食者先增加后减步，最后趋向稳定。
（3）若处于“中间”营养级的生物喊少，另一种生物的变化情况应视具体食物链确定，如下图所示的食物网中，蚱蜢突然减少，则以它为食的蜥蜴减少，蛇也减少，蛇减少则鹰就更多地吃兔和食草子的鸟，从而导致兔及食草子的鸟减少。
在这里必须明确，蛇并非鹰的唯一食物，所以蛇减少并不会造成鹰的减少，它可依靠其他食物来源而维持数量基本不变。
【要点突破】食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同线路分析结果不同时，应“中间环节少的为分析依据。
清单五三
生态系统的能量流动
一、知识结构
定义：
指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
生态系统的能量流动
能量流经一个种群的情况：
能量输入→种群→能量储存。
能量散失
能量流动过程：
如图
能量流动的特点
单向传递不循环
逐级递减
研究能量流动的意义
设计入工生态系统，使能量有效利用
合理调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分
二、要点精析
【要点一】生态系统的能量流动的过程
能量流动是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。
（1）能量流动的起点，是生产者，而不是太阳（光能），是从绿色植物把太阳能固定在体内开始的。
但生态系统能量的源头是阳光（光能）。
（2）能量流动的渠道：
生态系统的营养结构——食物链和食物网。
（3）流入生态系统的总能量：
是该生态系统中生产者固定的太阳能总量，而并非照射到生产者身上的能量。
（4）能量流动的主要形式：
太阳光能→生物体内有机物中的化学能→热能，即主要是通过食物关系进行，而热能是能量流动的最终点，分解者将流入生态系统的能量最终以热能形式散失。
（5）各个营养级的能量来源
流入到各级消费者的总能量是指各级消费者所同化的能量，排出的粪便中的能量不计入排便生物所同化的能量，生产者的能量来自太阳能，分解者的能量来自生产者和消费者。
（6）各个营养级能量的去路：
一般有三条：
①自身呼吸消耗；②流入下一营养级③被分解者分解利用。
但这一定量的能量不管如何传递．最终都以热能形式从生物群落中散失。
生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
【画龙点睛】消费者摄食的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级的遗体．消费者同化的能量既是一营养级流向该消费者的能量。
也就是该营养级的总能量，
【要点二】生态系统能量流动的特点
（1）生态系统能量流动是单向的。
原因是：
①食物链各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果；②各营养级的能量总是趋向于以细胞呼吸产生热能而散失掉，这些能量是无法再利用的。
（2）生态系统能量在流动中是逐级递减的。
原因是：
①各营养级的生物都会因细胞呼吸而消耗掉相当大的一部分能量；②各营养级的生物中总有一部分生物未被下一营养级的生物所利用；③还有少部分能量随着残枝、败叶或遗体等直接传给了分解者。
（3）能量传递教率为：
10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有lO%～20%的能量流入到下一个营养级（最高营养级例外）。
这里“输入到一个营养级的能量”应是指流入这个营养级的总能量，“流入到下一个营养级”应是指下一个营养级的总能量。
【画龙点睛】
（1）因能量传递宰为10%～20%，传到第五营养级时，能量已经很少，再往下传递不足以维持一个营养级。
（2）食物网中，能量传递效率是指某营养级传向各食物链下一营养级的总能量自该营养级的比例如
↗
↘
B
A 是指流向B、C的总能量占A的10%～20%。
C
（3）根据能量流动的递减性厚则，在建立与人类相关的食物链时，应尽量缩短食物链。
【要点三】生态系统中金字塔的类型
（1）数量金字塔：
把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，通常也呈金字塔形，称能量金字塔。
因为在捕食链中，随着营养级的升高，能量越来越少，而动物体型越来越太，因而生物个体数目减少．如下图所示：
（2）生物量金字塔：
以生物组织的干重表示每一个营养级中生物的总重量。
①生物量金字塔每一合阶的含义：
表示每个营养级现存生物的质量。
②生物量金字塔的一般形状。
如下图所示
③生物能量金字塔的特殊形状。
如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量，但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少。
（3）能量金字塔：
将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，形成的一个金字塔图形，如下圈
能量沿食物链流动时逐级递减，营养级越多，消耗能量就越多，所以一条食物链一般不超过4～5个营养级。
【画龙点睛】①能量金字塔的形状永远是正金字塔。
能量金字塔．生物量金字塔可能倒置。
②能量金字塔每一合阶的含义：
代表食物链中每一营养级生物所含能量的多少。
③能量金字塔形状的象征含义；表明能量流动沿食物链流动过程具有逐级递减的特性。
【要点四】能量流动的计算
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，理清生物与生物在营养级上的差值，能量传递效率为10%～20%，注意题目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼．从而确定使用10%或20%来解题。
如果是在食物网中．同营养级同时从下一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量相等，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
现实
问题
思路求解
D营养级净增重M
至少需要A营养级多少
N×（20%）3=M
最多需要A营养级多少
N×（10%）3＝M
A营养级净增重N
D营养级最多增重多少
N×（20%）3＝M
D营养级至少增重多少
N×（10%）3＝M
【画龙点睛】在食物网中，同一营养级来自下一营养级的各个生物的生物量相等时，相关问题解决思路，理清所求生物和已知生物之间的相关食物链，分别进行计算后汇总。
清单五四
生态系统的物质循环
一、知识结构
碳循环（如图）：
生态系统的物质循环
生态系统物质循环的概念：
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环，即物质循环。
物质循环的特点：
1、全球性循环
2、物质可以供生物群落反复利用。
物质循环与社会的联系：
人类的活动、现代工业的发展，打破了生物圈中物质循环的平衡。
能量流动与物质循环的关系：
二者同时进行，相互依存，不可分割。
能量的流动离不开物质的合成和分解；物质循环以能量为动力。
二、要点精析
【要点一】生态系统的物质循环的概念及特点
1、概念的理解
（1）生态系统物质循环的范围是指地球上最大的生态系统——生物圈。
（2）参与循环的物质主要是组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素
【画龙点睛】参与循环的物质不是指由C、H、O、N、P、S等这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质。
也不是单质。
（3）物质循环的具体形式：
是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之问的往返运动．其中伴随着复杂的物质变化和能量转化，并不是单纯物质的移动。
（4）生态系统的物质循环离不开能量的驱动。
2、特点
（1）全球性：
物质循环的范围是生物圈，因此把生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环。
（2）反复利用，循环流动：
物质循环，既然称为“循环”就不像能量流动那样逐级递减，单向流动．而是可以在无机环境与生物群落之间反复利用、循环流动。
【画龙点睛】生态系统的物碾循环又称为生物地球化学循环。
【要点二】生态系统的碳循环
1、碳循环形式：
以CO2的形式进行。
光合作用、化能合成作用
呼吸作用、微生物分解作用、燃烧
2、碳循环过程
无机环境（CO2） 生物群落（有机物）
分析上图可知：
．
（1）碳循环开始于绿色植物，通过光合作用使CO2从大气中进入生物群落。
（2）大气中C（X的来源有三个．一是分解者的分解作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。
（3）碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行循环的。
（4）碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。
【画龙点睛】
（1）碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都是单向的。
（2）碳元素占生物体干重的49%，没有碳就没有生命。
碳在无机环境中以CO2和碳酸盐的形式存在，在生物体内以各种含碳有机物的形式存在。
（3）一些化能合成生物也可将r』X转变为有机物进入生物群落。
（4）煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中的CO2维度增高，是形成“温室效应”的最主要原因。
【要点三】生态系统物质循环和能量流动之间的关系
生态系统的主要功能就是生态系统的能量流动和物质循环。
两大功能之间有明显的区别，又有必然的联系。
列表比较如下：
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递、逐级递减
往复循环
范围
各生态系统的各营养级
生物圈内，具全球性
联系
两者同时进行，相互依存，不可分割
①能量流动不能离开物质循环而单独进行，能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成和分解。
②物质是能量的载体，使能量能沿着食物链网）流动；能量作为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
③生态系统中的各种组成成分——非生物的物质和能量'牛产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环．才紧密联系在一起，形成一个统一的整体的。
【画龙点睛】物质循环和能量流动的关系可概括如下
【要点四】生物的富集作用
1、概念：
生物的富集作用是指环境中的一些污染物如重金属、化学农药，通过食物链在生物体内大量积累的过程，这些污染物在生物体内难分解。
2、表示法：
生物富集作用的程度可以用富集系数（或浓缩系数）表示，即某种元素或难分解物质在生物体内的浓度与生物体生存环境中该元素或物质浓度之比。
【画龙点睛】富集系数的太小与生物种类、环境中该元素或物质的种类及浓度有关，还与食物链中营养级有关．营养级越高，富集系数越大。
清单五五
生态系统的信息传递
一、知识结构
信息：
可以传播的消息、情报指令、信号。
生态系统的信息传递
信息的种类
物理信息
化学信息
行为信息
信息传递在生态系统中的作用
作用于生命活动
生物种族的繁衍
调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
信息传递在农业生产中的作用
提高对家产品或畜产品的产量
对有害动物进行控制
二、要点精析
【要点一】生态系统中信息传递的理解
生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。
但是信息流不像物质流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递．也有从输出到输入的信息反馈。
【画龙点睛】生态系统中的信息流不仅是四个基本组成成分间及内部的流动．也有仅包括个体、种群、群落等不同水平的信息流动．而且生态系统所有层次生物的各类单元及其各部分都有特殊的信息联系。
【要点二】生态系统中信息的种类
生态系统中信息的种类很多，依据信息的传递方式．一般可以划分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息四种类型。
1、物理信息：
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。
（1）光信息生态系统的维持和发展离不开光的参与，同样，光信息在生态系统中占有重要的地位。
在光信息传递的过程中，信源可以是初级信源也可以是次级信源。
例如．夏夜中雌雄萤火虫的相互识别，雄虫就是初级信源；而老鹰在高空中通过视觉发现地面上的兔子，由于兔子本身不会发光，它是反射太阳的光，所以它是次级信源。
太阳是生态系统中光信息的主要初级信源
（2）声信息在生态系统中，声信息的作用更大一些，尤其是对动物页言。
动物更多是靠声信息来确定食物的位置或发现敌害的存在的。
我们最为熟悉的以声信息进行通讯的当属鸟类，鸟类的叫声婉转多变，除了能够发出报警呜叫外，还有许多其他叫声。
植物同样可以接收声信息，例如当含羞草在强烈的声音刺激下．就会有小叶合拢、叶柄下垂等反应。
（3）电信息在自然界中存在许多生物发电现象，因此许多生物可以利用电信息在生态系统中活动。
大约有300多种鱼类能产生0.2～2V的微弱电压，可以放出少量的电能，并且鱼类的皮肤有很强的导电力，在组织内部的电感器灵敏度也很高。
鱼群在洄游过程中的定位，就是利用鱼群本身的生物电场与地球磁场间的相互作用而完成的。
由于植物中的组织与细胞间存在着放电现象，因此植物同样可以感受电信息。
（4）磁信息地球是一个大磁场，生物生活在其中，必然要受到磁力的影响。
候鸟的长途迁徙、信鸽的千里传书．这些行为都是依赖于自己身上的电磁场与地球磁场的作用，从而确定方向和方位。
植物对磁信息也有一定的反应，若在磁场异常的地方播种．产量就会降低。
不同生物．对磁的感受力是不同的。
2、化学信息：
可传递的化学物质，如植物的生物碱、有机酸、动物的性外激素等。
化学信息主要是生命活动的代谢产物以及性外激素等．有种内信息素（外激素）和种间信息素（异种外激素）之分。
种间信息素主要是次生代谢物（如生物碱、萜类、黄酮类）以及各种苷类、芳香族化合物等。
在植物群落中，可以通过化学信息来完成种间的竞争．也可以通过化学信息来调节种群的内部结构。
有时．在同植物种群内也会发生自毒现象。
在这些植物的早期生长中．毒素可能降低幼小个体的成活率。
然而，当这种毒素在土壤中积累时．它们就能使植物自身死，减少生态系统中的植物拥挤程度。
在动物群落中，可以利用化学信息进行种间、个体间的识别，还可以刺激性成熟和调节出生率。
例如．猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息，它们总是仔细观察前停留下的痕迹．并由此传达时间信息．避免与栖居在此的对手进遇。
动物还可以利用化学信息来标记领域。
群居动物能够通过化学信息来警告种内其他个体。
鼬遇到危险时．由肛门排出有强烈臭味的气体．它既是报警信息素．又有防御功能。
当蚜虫被捕食时．被捕食的蚜虫立即释放报警信息素，通知同类其他个体逃避。
许多动物分泌的性信息素，在种内两性之间起信息交流的作用。
在自然界中．凡是雌雄异体．又能运动的生物都有可能产生性信息素。
显著的例子是．雄鼠的气味可使幼鼠的性成熟大大提前。
3、行为信息：
动物的特殊行为。
动植物的许多特殊行为都可以传递某种信息，这种行为通常被称为行为信息。
如蜜蜂的舞蹈行为就是一种行为信息。
草原中有一种鸟，当雄鸟发现危险时就会急速起飞，并扇动两翼，给在孵卵的雌鸟发出逃避的信息。
4、营养信息：
食物和养分的供应状况。
在生态系统中，沿食物链各级生物要求有一定的比例．即所谓的“生态金字塔”规律。
根据这样一个规律，生态系统中的食物链就构成了一个相互依存相互制约的整体。
在畜牧业、饲养业上营养信息规律有很大的作用。
若要饲养动物，起始饲养的数量要依据饲料的多少而定；若要在草原放牧．起始放牧的家畜数量更要与牧草生长域、总量相匹配。
动物和植物不能直接对营养信息进行反应．通常需要借助于其
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