生态系统的功能及稳定性讲义博睿教育.docx

生态系统的功能及稳定性讲义博睿教育.docx

《生态系统的功能及稳定性讲义博睿教育.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生态系统的功能及稳定性讲义博睿教育.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

生态系统的功能及稳定性讲义博睿教育

生态系统的功能和稳定性

【知识梳理】

1能量流动相关知识

生态系统的功能：

物质循环，能量流动，信息传递。

能量流动：

生态系统中能量的流入，传递，转化，和散失的过程。

一般研究能量流动都以种群为单位。

渠道：

食物链和食物网

流经生态系统的总能量是指：

这个生态系统中的生产者固定的全部太阳能

开始：

从生产者固定太阳能开始。

过程：

呼吸（热能）

生产者有机物初级消费者有机物次级消费者

分解者（有氧呼吸和无氧呼吸）

①生产者的能量来源和去路：

来自太阳能，去路有三条；主要是以热能的形式散失，其次是用于自身的生长发育（被下一级吃掉），最后给分解者。

②流入消费者体入的能量是指：

被消费者同化的能量

③分解者的能量：

来自生产者和消费者

④能量去处：

呼吸作用、未利用、分解者分解作用、传给下一营养级

⑤能量流动的特点：

单向流动，不能反复利用

逐级递减（最后以热能的形式散失）能量在相邻两个营养级间的传递效率：

10%～20%（一般营养级不超过5个，一山不容二虎，肉比青菜要贵），当次级消费者食用生产者超过最大传递量（20%）时，生态系统会被破坏（m1<5m2）。

⑥能量流动符合能量守恒定律

⑦能量金字塔：

表示营养级与能量之间的关系，可以看出，营养级越高，则能量越少。

⑧数量金字塔：

表示营养级与数量之间的关系。

一般来说，营养级越高，则数量越少。

也有反例；例如：

松毛虫成灾的松树林，食物链：

树虫鸟

⑨生物量（重量）金字塔：

表示营养级与生物量之间的关系，营养级越高，则生物量越少

⑩生态系统在能量方面是一个开放的系统，需要不断补充。

11）能量流动图解

几乎不能循环，在生产者与消费者之间按食物链的形式，当存在分解者时，注意：

（如果是自然界微生物则不能与生产者构成循环，如果是人工沼气池，则可以与人构成循环。

）

饲料

太阳能农作物家禽家畜

落叶食物

微生物人

（沼气池）粪便

研究能量流动的意义：

①：

可以帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用

②：

可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系（清除稻田中的杂草，清除鱼塘中的黑鱼。

）

目的：

实现能量的多级利用，从而大大提高能量的作用率，合理的调理生态系统中能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类有益的部分。

（生态农业）

生态农业：

是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次，多功能的综合农业生产体系。

基本原理：

能量多级利用，物质循环再生。

能量流动和物质循环主要是通过食物链来完成的，食物链既是一条能量转换链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条价值增值链。

特点：

综合性，多样性，高效性，持续性

意义：

废物资源化，提高能量转化效率，减少环境污染。

2物质循环知识（元素）（生物地球化学循环）

碳循环

形式：

CO2，（在生命界与非生命界间循环），碳酸盐

范围：

全球性

光合作用

无机环境群落

呼吸作用

能量流动与物质循环之间的异同

不同点：

在物质循环中，物质是被循环利用的；能量在流经各个营养级时，是逐级递减的，而且是单向流动的，而不是循环流动

联系：

①两者同时进行，彼此相互依存，不可分割

②能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程

③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

生物富集作用

指有毒物质如农药，重金属通过食物链在生物体内积累的过程

一般来说，营养级越高，则富集作用越强。

“N”氮元素的循环

固氮菌硝化细菌

N2NH3，NH4氨盐NO3硝酸盐

固氮作用硝化作用

反硝化作用（反硝化细菌）

3信息传递相关知识

生态系统中的信息种类：

物理信息、化学信息、行为信息（孔雀开屏、蜜蜂跳舞、求偶炫耀）信息传递在生态系统中的作用：

信息传递不以营养结构为基础

①：

生命活动的正常进行，离不开信息的传递；生物种群的繁衍，也离不信息的传递

②：

信息还能够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应用：

①提高农产品和畜产品的产量

②对有害动物进行控制

生态系统的稳定性

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。

生态系统具有自我调节能力，而且自我调节能力是有限的

抵抗力稳定性：

生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的

生态系统能力

的稳定性恢复力稳定性：

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

①一般来说，自然原因对生态系统的干扰，我们谈到抵抗力稳定性，人为的原因对生态系统的干扰，我们会谈到恢复力稳定性（除自然森林大火）

②一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越差

③一般来说，在生态系统遭受到较大或彻底的破坏时，抵抗力越强的生态系统，恢复力越弱，但当遭受到相同的干扰时，抵抗力强的生态系统，恢复力也强。

抵抗力与恢复力不一定成反相关，主要要看生态系统的气候条件

a表示抵抗力稳定性

b:

表示恢复力稳定性

提高生态系统稳定性的方法：

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（自然生态系统）

②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，保证生态系统的内部结构和功能的协调（人工生态系统）

一、能量流动的概念和过程（课本必看P94）

1.能量流动的过程

（1）能量的输入

①能量流动的起点是

②流经生态系统的总能量等于生产者通过光合作用固定的太阳能总量

（2）能量的传递

①传递渠道：

②传递过程（P94图5-6）

思考：

A.初级消费者摄入能量（a）=（b）+（c），即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。

B.初级消费者同化能量（b）=（d）+（e）

中化学能

C.用于生长、发育和繁殖能量（e）=（f）+（i）+（j），即消费者同化能量若为两部分之和是b=d+e；若为四部分之和是b=d+f+i+j。

（3）能量的转化和散失

（散失）

太阳能

有机物中

（4）各营养级的能量去路：

①生产者、消费者和分解者的呼吸作用分解有机物而产生的能量，一部分形成ATP，被生物用于各项生命活动，另一部分以热能形式散失；

②一部分被利用；③一部分被分解。

[自测1]下列关于生态系统能量流动的叙述中，正确的是（）

A.通过消费者的粪便流入到分解者体内的能量属于消费者同化作用所获得的能量的一部分

B.能量伴随着物质而循环流动

C.生产者可通过光合作用合成有机物，并把能量从无机环境流入生物群落

D.当捕食者吃掉被捕食者时，捕食者便获得了被捕食者的全部能量

二、能量流动的特点

1.：

能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可。

2.：

能量在沿食物链流动的过程中传递效率大约为。

3.能量金字塔：

将单位时间内各个营养级所得到的数值由低到高绘成图，可形成一个金字塔图形。

[自测2]有关生态系统能量流动的叙述中，错误的一项是（）

A.生态系统中所接收的全部太阳能是流经这个生态系统的总能量

B.生态系统中的能量是沿着食物链和食物网流动的

C.能量流动的特点是单向的、不循环的

D.能量流动是逐级递减的,其传递效率是10%～20%

[自测3]图中食物网中的猫头鹰体重每增加20g，至少需要消耗植物（）

A.200gB.250gC.500gD.1000g

预习检测

1．下图是生态系统能量流动的图解，对此图解的理解有误差的是（）

A．B营养级的生物个体数量不一定比A少

B．若M表示各营养级所含的能量，当MA<5MB时，生态系统可能会崩溃

C．分解者细胞呼吸的产物中有CO2、H20、酒精和乳酸等

D．B、C、D分解释放的能量可以供给A利用

2．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是（　　）

A．一种蜣螂专以大象粪便为食，则它最多能获取大象所同化能量的20%

B．当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落

D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的

学案32生态系统的能量流动

课堂目标：

1、理清能量在食物链各个环节中的具体流动情况。

2、掌握能量传递效率题型的解法。

知识点一、能量流动过程的相关分析

[例题１]如图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程能量流动量。

下列有关叙述正确的是（）

A.①是流入该生态系统的总能量

B.分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物再利

用

C.图中②/①的比值代表“草→兔”的能量传递效率

D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分

归纳总结：

1、能量金字塔、数量金字塔

能量金字塔

数量金字塔

形状

特点

正金字塔形

一般为正金字塔

形，有时会出现

倒金字塔形

象征

含义

能量沿食物链流

动过程中具有逐

级递减的特性

生物个体数目在

食物链中随营养

级升高而逐级递

减

每一阶

含义

食物链中每一营

养级生物所含能

量的多少

每一营养级生物

个体的数目

【变式1】实验调查得到某一森林生态系统各营养级和能量流动关系的图表。

其中丁为分解者，Pg表示生物同化作用所固定的总能量，Pn表示生物储存的能量，R表示生物呼吸消耗的能量，单位为

J/（cm2·a）。

以下说法正确的是（）

Pg

Pn

R

甲

62．8

25．6

37．2

乙

12．5

5．7

6．8

丙

464．6

186．3

278．3

丁

41．6

16．5

25．1

A．该生态系统的营养结构可以表示为丙→甲→乙→丁

B．流经该生态系统的总能量是植物所固定的太阳能，即四个Pg之和

C．第二营养级到第三营养级的能量传递效率为19．9%

D．在该生态系统中，分解者可有可无

【变式2】如图表示某生态系统中4种成分之间的关系，下列相关叙述正确的是（）

A．甲同化的有机物中的能量一部分因细胞呼吸而散失，另一部分用于自身的生长、发育和繁殖

B．乙１→乙２…中所包含的所有种群构成了该生态系统的营养结构

C．丙中有自养型生物

D．甲同化的总能量等于乙和丙的总能量之和

知识点二能量传递效率的分析和计算

[例题2]假如一个人的代谢过程中，其全部同化量的1/2来自植物、1/2来自牛肉，并且能量在各营养级之间的传递效率为10%。

现在G千克植物通过食物链被摄入人体，问最多能使人体体重增加多少（不计人体呼吸作用所消耗的部分能量）（）

A.G/10B.2G/11C.G/55D.G/280

请写出上题的食物链：

归纳总结：

1.在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定食物链。

设食物链A→B→C→D，分情况讨论。

已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，“至少”需要量的计算要按计算，“最多”需要量的计算则按求解。

2．能量传递效率是指。

【变式3】某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B=1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算,该生态系统能承载C的数量是原来的（）

A.1.875倍B.1.375倍C.1.273倍D.0.575倍

当堂检测

1、物质循环和能量流动是生态系统的基本功能,下列说法与之不相符合的是（）

A.食物链各营养级获得能量的方式及能量的用途基本相同

B.物质循环的关键环节之一是分解者的分解作用

C.在生态系统中,能量作为动力,使物质能够不断在生物群落和无机环境中循环往返

D.兔的粪便中的能量不属于兔同化的能量

2、某湖泊生态系统中有大型杂食性鱼类甲，其食物1/2来自浮游植物乙,1/4来自草食性鱼类丙,1/4来自以草食性鱼类为食的小型肉食性鱼类丁。

下列叙述中错误的是（）

A.甲和丁存在着竞争关系

B.从理论上计算，甲每增加1kg体重，最少需要乙提供360kg的物质

C.若湖泊中受到DDT污染，则DDT浓度最低的生物是乙

D.此食物网中占有三个营养级的生物是甲

学案32生态系统的能量流动

课后拓展案

1．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的（　　）

A．能量流动是单向的、不循环的

B．食物链越短，终极消费者获得的能量越多

C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少

D．营养级越多，散失的能量越多

2.下图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是（　　）

A．第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为

×100%

B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量

C．在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于⑤

D．食物链中的各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同

3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是（　　）

A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级

B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落

D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的

4．某自然生态系统中有一条食物链：

甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d（单位：

kg/年）。

下列叙述中正确的是（　　）

A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群

B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量

C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2a

D．甲的同化作用类型为自养型

5．如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是（　　）

A．共有三条食物链

B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a

C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a

D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ

6．在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统（如图所示）。

下列有关叙述正确的是（多选）（　　）

A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜

B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分

C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率

D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性

7．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是（　　）

A．①③B．②③⑤

C．①③④D．②⑤

8．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。

2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。

下列有关叙述中错误的是（　　）

A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的

B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子

C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态系统的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助

D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物

9．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是（　　）

A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多

B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减

C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，若甲能养活10000人，则乙能养活500人

D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT浓度低

10．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。

图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。

请据图作答：

（1）图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。

通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。

（2）图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。

若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________（用图中所给字母的表达式表示）。

（3）由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是

________________________________________________________________________。

（4）若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如图。

其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加AkJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ（用所给字母的表达式表示。

）

二、生态系统的物质循环

1.概念理解

（1）循环的对象：

组成生物体的C、H、O、N、P、S等，而不是。

（2）循环的过程：

。

（3）循环的范围：

。

2.特点：

；反复出现，。

3.实例——碳循环

（1）循环形式

①在无机环境和生物群落之间主要以形式循环。

②在群落内部通过关系以形式流动。

（2）循环过程

①碳进入生物群落的生理过程：

生产者的光合作用和

②碳进入无机环境的生理过程：

、消费者、的

③产生CO2的非生物途径：

（3）环境问题：

平衡打破会造成。

[自测1]从物质循环的角度看，人体内的C元素究其根源来自（）

A.食物中的碳B.大气中的CO2C.燃料中的碳D.生物环境中的碳

[自测2]在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生理作用是（）

①光合作用②呼吸作用③蒸腾作用④化能合成作用

A.①②B.①②④C.②③④D.②③

三、生态系统的信息传递

1.信息

一般是指日常生活中，可以传播的消息、、指令、与信号等。

2.信息的种类

类别

含义

来源

感受对象或部分

传递

形式

实例

物理信息

生态系统中的光、声、

温度、湿度、磁力等，

通过传递的信息

（光、温度、湿度、磁力等）和生物（声、颜色、形状等）

动物的眼、耳、

等器官,植物的

或细胞中光敏色素等物质

过程

萤火虫的闪光、植物五颜六色的花

化学信息

生物产生的

可以传递信息

生物的代谢活动

动物，如昆虫的性外激素、哺乳动

物的气味等

信息素

昆虫的性外

激素、狗利

用其小便记

路

行为

信息

生物通过其特

征在同种或异种生物之间传递的信息

动物的特定行为特征

同种（种内互助）或异种（种间斗

争）动物个体

动物的

表现及行为

鸟类等的报

警行为、昆

虫的舞蹈、

鸟类的求偶

行为

3.信息传递在生态系统中的作用

（1）个体：

，离不开信息的传递。

（实例见教材P106资料分析1和2）

（2）种群：

，离不开信息的传递。

（实例见教材P107资料分析3）

（3）群落和生态系统:

能关系,以维持。

（实例见教材P107资料分析4和P107中草、兔子、狼之间信息传递关系）

4.信息传递的应用

（1）提高的产量。

（2）对进行控制。

[自测3]下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是（）

A.生态系统的物理信息都来源于环境

B.植物都通过化学物质传递信息

C.信息沿食物链从低营养级向高营养级传递

D.信息可以调节生物的种间关系

[自测4]具有警戒色的生物会向其他的生物发出不能捕食的信息，警戒色从信息传递的类型分析属于

（）

A.物理信息B.化学信息C.生物信息D.行为信息

三、生态系统的稳定性

1、概念：

生态系统所具有的保持或恢复自身相对稳定的能力。

2、原因：

生态系统内部具有一定的能力；其调节机制：

调节。

3、表现种类

（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（不受伤害）的能力；生态系统中的组分越，营养结构越，其自我调节能力就越，抵抗力稳定性就，反之则越低。

（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。

[自测5]要使一个生态系统保持较强的抵抗力稳定性，最主要的是需要（）

Ａ．增加生产者的个体数量

Ｂ．增加各营养级生物的个体数量

Ｃ．增加各营养级生物的种类，但对外来物种的引入要十分慎重

Ｄ．减少最高营养级生物的个体数量

学案33生态系统的功能和稳定性

课内探究案

【学习目标】

1、分析碳循环图解，明确物质循环。

2、明确信息的种类和意义，阐明信息传递功能和负反馈的内涵及在生产实践中的作用。

3、分析稳定性的分类、大小、破坏和对稳定性保护措施。

探究一：

碳循环图解分析

典例1：

分析下面碳循环示意图并据图回答问题：

（1）从微观上看，过程①是在细胞内中进行的；过程③主要是在细胞内中进行的。

（2）碳从无机环境进入生物群落的主要途径①是,除此之外,某些特殊的生态系统还可通过

进入生物群落；②表示的是关系，④表示。

（3）从上图可知，减缓温室效应的关键措施是（至少回答两个方面）。

变式训练1：

在生态系统物质循环和能量流动过程中，连接生物群落与无机环境的重要的生理作用和重要环节分别是（　　）

①蒸腾作用　②光合作用　③呼吸作用　④生产者⑤消费者　⑥分解者

A．①②④⑥　　　B．②③④⑥C．②③④⑤D．①③④⑥

探究二：

信息传递和能量流动、物质循环的比较

典例2：

如图为生态系统信息传递模式图，有关叙述正确的是（）

①信息传递是双向的,能量流动和物质循环也是双向的

②生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递

③物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力

④生态系统各成分间都有各种形式的信息传递

A.①②B.②③C.①③④D.②③④

拓展：

信息传递与能量流动、物质循环的比较

能量流动

物质循环

信息传递

特点

范围

生态系统中各营养级

生物圈

途径

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，形成统一整体

易错点拨：

对信息传递有关知识点辨析不清

（1）生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。

如孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于信息。

（2）鸟类或其他动物报警，若通过声音（尖叫）则属于信息，若通过特殊的动作（突然飞起）则属于信息。

（3）涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信