版高考一轮3 第9单元 第4讲 生态系统的功能.docx

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版高考一轮3第9单元第4讲生态系统的功能

第4讲　生态系统的功能

考纲要求

全国卷五年考情

1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用（Ⅱ）

2016·卷ⅡT5，2016·卷ⅢT5、T31，2015·卷ⅡT4、T31，2014·卷ⅡT31

2013·卷ⅡT31

2.生态系统中的信息传递（Ⅱ）

2015·卷ⅡT4

考点一|生态系统的能量流动

（对应学生用书第213页）

[识记—基础梳理]

1．生态系统能量流动的概念和过程

（1）概念：

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

（2）过程：

①输入

②传递转化、散失过程

通过上述图解可以看出，初级消费者、次级消费者、三级消费者能量流动相同的三个去向是：

a．通过呼吸作用以热能的形式散失。

b．被下一营养级同化。

c．被分解者分解利用。

2．能量流动的特点

（1）能量传递效率：

是指相邻两营养级之间同化量的比值。

（2）能量流动的特点：

单向流动、逐级递减。

（3）研究能量流动规律可以用“能量金字塔”表示。

3．研究意义

（1）帮助人们在设计人工生态系统，充分考虑能量的利用率。

（2）合理地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。

1．生态系统相对稳定时无能量输入和散失。

（×）

【提示】　生态系统相对稳定时能量的输入＝输出（散失）。

2．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量。

（√）

3．生态系统中能量的初始来源只有太阳能。

（×）

【提示】　生态系统的能源主要为太阳能，也可源自某些无机物氧化分解释放的能量，如硝化细菌、硫铁细菌等化能自养型生物。

4．能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输出生态系统。

（√）

5．稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌。

防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率。

（×）

【提示】　防治稻田害虫，可以使能量更多流向对人类最有益的部分，但是不能提高能量传递效率。

6．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。

（×）

【提示】　沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。

7．拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率。

（×）

【提示】　拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高了能量的利用率，但不会改变生态系统的能量传递效率。

8．研究能量流动，可合理设计人工生态系统，高效利用能量。

（√）

[理解—深化探究]

1．某一营养级能量的来源与去路分析

（1）能量来源

（2）能量去向：

流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：

①定量不定时（在足够长的时间内能量的最终去路）

a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级（最高营养级除外）；c.被分解者分解利用。

②定量定时：

流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：

a．自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年，因此“未利用”是指在有限的时间“还没来得及被利用的能量”。

2．能量流动的特点

[运用—考向对练]

◎考向1　能量流动的过程分析

1．（2018·宁夏平罗中学第一次月考）草→兔子→狐狸→狼为某草原上的一条食物链，下列关于该食物链的说法中正确的是（　　）

【导学号：

41780159】

A．在此食物链中能量形式的转变顺序是化学能→光能→热能

B．兔子产生粪便中的能量不属于兔子的同化量，而属于草的同化量

C．当狐狸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

D．根据能量流动的特点，狼个体体内的能量少于狐狸个体体内的能量

B　[在题述食物链中能量形式的转变顺序是光能→化学能→热能，A错误；兔子的同化量＝摄入量－粪便量，兔子粪便中的能量属于上一营养级即草的同化量，B正确；兔子和狐狸分别处于第二、第三营养级，C错误；根据能量流动的特点，所有狼个体体内的能量之和少于所有狐狸个体体内的能量之和，D错误。

]

2．（2018·安徽模拟）如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育、繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。

下列说法中，正确的是（　　）

A．图中A＝D，B＝E，C＝F

B．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量

C．食物链中能量最少的是分解者所处的营养级

D．第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D

B　[图中应是A>D，B>E，C>F；食物链中能量最少的是狼所处的营养级；第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是B/A。

]

[技法总结]“拼图法”分析能量流动过程

输入第一营养级的能量（W1），被分为两部分：

一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了（A1），一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖（B1＋C1＋D1）。

而后一部分能量中，包括现存植物体的能量（B1）、流向分解者的能量（C1）、流向下一营养级的能量（D1），如下图所示：

下列关于生态系统能量流动的叙述正确的是（　　）

A．生产者固定的总能量一定多于消费者和分解者同化的总能量。

B．消费者粪便被分解者分解表明该营养级的能量流向了分解者

C．能量传递效率指相邻两个营养级间的传递效率，而非生物个体

D．生态农业增加了农田生态系统中的食物链，将提高能量传递效率

C　[人工鱼塘或城市生态系统，生产者固定的总能量往往要比消费者和分解者同化的总能量少；消费者的粪便被分解者分解，实质上是上一营养级的能量流向分解者；能量的传递效率是以“营养级”为研究对象而不是个体；能量的利用率通常是流入人类的能量占生产者固定能量的比值，是以“人”为研究对象。

生态农业的特点是丰富了农田生态系统的食物链，使物质和能量得到多级利用，提高了整体的能量利用率。

]

◎考向2　能量流动的相关计算

3．（2015·福建高考）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图（图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1）。

下列叙述正确的是（　　）

A．该食物网中最高营养级为第六营养级

B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357J·m－2·a－1

D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

B　[A项，该食物网中最长的食物链为：

浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，食物网中最高营养级鲈鱼属于第五营养级。

B项，第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫，二者共有的能量为3780＋4200＝7980，因此从第一营养级到第二营养级的能量传递效率为：

7980÷31920×100%＝25%。

C项，一个营养级所含有的能量，一部分流入下一个营养级，还有一部分用于自身呼吸消耗和流向分解者等，题目中1357是1483（太阳鱼总同化量）减去126（下一营养级摄入量）得到的，因此太阳鱼呼吸作用消耗的能量比1357J·m－2·a－1要少。

D项，生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和无机环境，而食物网中只有生产者和消费者，无分解者，所以食物网与无机环境不能构成生态系统。

]

4．（2018·云南玉溪一中期中）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．1.375倍　　　　B．1.875倍

C．1.273倍D．0.575倍

A　[由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化，设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为1/2a×10×10＋1/2a×10；改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为2/3b×10＋1/3b×10×10，根据题意可得：

1/2a×10×10＋1/2a×10＝2/3b×10＋1/3b×10×10，b/a＝1.375。

]

5．如图为地震毁损的某自然保护区人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103kJ/（m2·a）]。

下列说法不正确的是（　　）

A．流经城市生态系统的总能量包括了城市生态系统中的生产者固定的太阳能以及从外围的农田生态系统等补偿输入的能量

B．计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为5×103kJ/（m2·a）

C．流经该生态系统的总能量是1.29×105kJ/（m2·a）

D．在人为干预下，能量在第一营养级到第二营养级之间传递效率为14.6%

D　[城市生态系统虽然是人为建立的，但还是要依赖自然系统，其能量输入除生产者固定的太阳能外还有外围的其他系统补偿输入的能量，才能维持平衡。

肉食动物同化量为16－4－9－0.5＝2.5，所以补偿输入量为（2.1＋5.1＋0.05＋0.25）－2.5＝5。

流经该生态系统的总能量为23＋70＋3＋14＋2＋5＋12＝129。

能量在第一营养级到第二营养级之间传递效率为14/（23＋70＋3＋14）＝12.7%[以上计算单位均为103kJ/（m2·a）]。

]

[技法总结]“规律法”解决能量流动计算问题

1.能量传递效率＝

×100%

2.能量传递的最值计算

生产者

消费者

某生态学家研究一花生实验田的能量流动情况，实验期间收获所有花生植株中葡萄糖量为300kg，实验期间花生细胞呼吸消耗葡萄糖量为100kg，建立能量流动模型如图所示（已知1kg葡萄糖含有能量1.6×104kJ），分析选项，正确的是（　　）

A．该能量流动模型属于数学模型

B．模型中a表示花生种群的同化量

C．实验期间输入花生种群的能量为6.4×106kJ

D．实验期间花生种群以热能形式散失的能量为1.6×105kJ

C　[题中的能量流动模型属于概念模型，A错误；模型中花生种群同化量应包括a和通过呼吸作用散失的能量，B错误；实验期间输入花生种群的能量为（300kg＋100kg）×1.6×104kJ/kg＝6.4×106kJ，C正确；实验期间花生种群以热能形式散失的能量为1.6×106kJ，D错误。

]

考点二|物质循环及其与能量流动的关系

（对应学生用书第215页）

[识记—基础梳理]

1．生态系统的物质循环及实例

（1）概念

（2）水循环

①概念：

水以3种形态在陆地、海洋和大气之间不断循环的过程。

②意义：

水循环和其他物质的循环联系在一起，在生态系统的物质循环中发挥重要作用。

（3）碳循环

①碳的存在形式与循环形式

a．在无机环境中：

主要以CO2和碳酸盐形式存在。

b．在生物群落和无机环境间：

主要以CO2形式循环。

c．在生物群落内部：

以含碳有机物形式传递。

②碳进入生物群落的途径：

生产者的光合作用和化能合成作用。

③碳返回无机环境的途径

a．生产者、消费者的呼吸作用。

b．分解者的分解作用（实质是呼吸作用）。

c．化石燃料的燃烧。

④碳循环的破坏——温室效应

a．形成原因：

大量化石燃料的燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。

b．影响：

使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

2．物质循环和能量流动的关系

（1）物质循环的动力来自能量。

（2）物质是能量的载体，使能量沿食物链（网）流动。

总之，二者之间同时进行，相互依存，不可分割。

[教材边角知识]　由教材必修3　P103最后一段话知温室效应是由于CO2浓度升高所致，由此回答：

大力植树造林，是否会对温室效应起到缓解作用？

除此以外还有哪些措施可以起到缓解作用（至少列举两项）?

【提示】　

（1）大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。

但更应该控制源头——温室气体的排放。

（2）缓解措施

①增加绿地面积。

②减少化石燃料的燃烧。

③开发清洁能源。

1．判断正误

（1）参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。

（×）

【提示】　参与循环的物质是组成生物体的各种元素。

（2）碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。

（√）

（3）无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。

（√）

（4）土壤微生物参与生态系统的物质循环。

（√）

（5）植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。

（√）

2．据图思考

（1）图中甲、乙、丙、丁分别是生态系统组成成分中的生产者、消费者、分解者、非生物成分；在碳循环过程中甲、丁依次是生产者、大气中的CO2库。

（2）碳在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳的有机物；在甲和丁之间的流动形式则是CO2。

[理解—深化探究]

1．碳循环过程及特点

（1）碳循环过程图解

图甲

图乙

（2）过程解读

①大气中的碳元素进入生物群落，是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的。

②碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的。

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。

（3）碳进入生物群落和无机环境的途径归纳

①由无机环境―→生物群落

CO2

糖类、蛋白质、脂肪

②无机环境中碳的来源

a．有机物

CO2

大气中

b．生产者、消费者遗体残骸、粪便

CO2

大气中

c．煤、石油等化石燃料

CO2

大气中

2．能量流动与物质循环之间的关系

（1）两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。

（2）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。

[运用—考向对练]

◎考向1　物质循环过程

1．（2018·安徽合肥质检）如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是（　　）

A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用

B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者

C．物质循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递

D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落

D　[由图示信息可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，④过程代表光合作用和化能合成作用，③过程代表呼吸作用；碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间进行的循环；图中的生产者、消费者和分解者共同构成了生物群落。

]

2．（2018·广东湛江一模）下图为生态系统碳循环示意图，图中字母代表生态系统组成成分，数字表示碳的流动过程。

下列叙述正确的是（　　）

A．图中生产者、A、B、C构成了两条食物链

B．大力增强过程①可一定程度缓解温室效应

C．经过程③的碳全部储存于B体内的有机物中

D．农业上的中耕松土可以加强过程⑦

B　[图中A为大气中CO2库，B为消费者，C为分解者，图中生产者、B构成了一条食物链，A错误；①、②分别表示生产者的光合作用与呼吸作用，大力增强①过程可以减少大气中CO2量，缓解温室效应，B正确；③为消费者的摄入，摄入量＝同化量＋粪便量，C错误；⑦为消费者的呼吸作用，中耕松土不能加强过程⑦，D错误。

]

[技法总结]“三看法”快速确认碳循环各环节

一看

二看

三看

如图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向，下列相关叙述正确的是（　　）

A．图中甲、乙、丙构成了该生态系统的生物群落

B．图中b、c、d过程均可表示不同生物的细胞呼吸

C．缺少类群丙则生态系统的物质循环不能正常进行

D．化石燃料的大量燃烧会导致碳平衡的破坏

D　[本题的突破点在于双向箭头，双向箭头的一端是生产者，另一端是非生物的物质和能量，因此甲为生产者，其他成分中箭头指向多的为分解者，即丁为分解者，剩余的乙、丙为消费者。

生物群落的构成需要动物、植物和微生物，即甲、乙、丙和丁构成了该生态系统的生物群落，A错误。

代表动植物细胞呼吸的是指向大气中的CO2的箭头，不包括c、d，B错误。

生态系统的物质循环必须要有生产者和分解者，也就是甲和丁，故缺少类群丙时生态系统的物质循环能正常进行，C错误。

化石燃料的燃烧会导致大气中的CO2迅速增多，引起温室效应，打破了碳循环的平衡，D正确。

]

◎考向2　物质循环和能量流动的关系

3．图为现代版“桑基鱼塘”农业生态系统的能量流动和物质循环模式图，据图分析正确的是（　　）

A．“→桑”不能代表能量流动

B．模式图中不应有“→池塘”的箭头

C．鱼是二级消费者

D．该生态农业促进了能量流动和物质循环

D　[“→桑”代表该生态系统能量的输入，A错误；该池塘水体中还有其他的生产者，模式图中应有“→池塘”的箭头，B错误；图中显示鱼以蚕粪为食，是初级消费者，C错误；该生态农业促进了物质循环和能量流动，提高了能量的利用率，D正确。

]

4．分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是（　　）

A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动

B．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

C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量

D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的

D　[物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动，物质循环是生态系统的基础，故A正确；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，能量流动是生态系统的动力，故B正确；生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者固定的太阳能总量，故C错误；碳在生物群落和无机环境之间循环主要以CO2的形式进行，在生物群落内是以含碳有机物的形式流动，故D正确。

]

在自然生态系统中，物质是能量的载体。

下列叙述正确的是（　　）

A．能量可驱动物质循环

B．物质和能量可循环利用

C．能量只能在食物链中流动

D．能量金字塔和生物数量金字塔均可倒置

A　[能量流动和物质循环都是生态系统的功能，二者不可分割。

物质是能量的载体，而能量是物质循环的动力。

能量流动和物质循环的渠道是食物链和食物网，能量流动还包括散失的过程。

生态金字塔中，能量金字塔是不能倒置的。

]

考点三|生态系统的信息传递

（对应学生用书第217页）

[识记—基础梳理]

1．信息的种类（连线）

（1）物理信息　Ⅰ.化学物质　　a．蜜蜂跳舞、孔雀开屏

（2）化学信息Ⅱ.

b．光、声、温度、湿度、磁力

（3）行为信息Ⅲ.物理过程c．有机酸、生物碱和性外激素

【提示】　

（1）Ⅲb　

（2）Ⅰc　（3）Ⅱa

2．信息传递的作用

由此可见：

信息传递能够调节生态系统的各个组成成分之间的关系，强化生态系统的调节机制，发挥维持生态系统稳态的作用。

3．信息传递的应用

（1）人们模拟传粉昆虫的信息吸引传粉昆虫前来帮助植物传粉，从而提高农作物的产量。

（2）人们也在田间释放人工合成的性外激素，干扰害虫的正常交尾，减少害虫的繁殖数量。

（3）人们还利用环境与生物相互作用传递的信息，适时调整产品的上市时间。

1．判断正误

（1）稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌。

害虫与拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定。

（√）

（2）生态系统的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。

（×）

【提示】　生态系统的信息传递具有双向性，有的对被捕食者有利，如鸟的叫声，提醒同伴逃避敌害。

（3）心猿意马不属于生态系统的信息传递。

（√）

（4）信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间，生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用。

（√）

（5）羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

（√）

（6）能量流动是单向的，物质循环和信息传递都是双向的。

（×）

【提示】　信息传递往往是双向的，也可能是单向的。

（7）通过生态系统的信息传递，可以防治有害动物，也可以提高一些农产品或畜产品的产量。

（√）

2．据图思考

（1）如图所示表示生态系统信息传递模型，图中“信息”可来自无机环境，也可来自于生物。

（2）由图可知，信息传递的方向是双向的，即信息传递可发生在生物与生物之间，也可发生在生物与环境之间。

[理解—深化探究]

1．信息传递的范围

2．信息传递与生态系统其他功能的比较

能量流动

物质循环

信息传递

特点

单向流动，逐级递减

循环运动，反复利用

往往是双向的

范围

生态系统中各营养级

生物圈

生物之间，生物与无机环境之间

途径

食物链和食物网

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，形成一个统一整体

[运用—考向对练]

◎考向1　信息传递的种类、作用和应用

1．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是（　　）

A．生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物

B．植物生长素对植物生长的调节属于信息传递中的化学信息

C．动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息

D．牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利

C　[生态系统中的信息不仅可来自于生物群落中的各种生物，还可来自于无机环境，例如湿度、光照等，A错误；生态系统的信息传递，可发生在同一物种的不同个体之间或不同物种之间，而植物激素在植物体内起作用，所以B错误；动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息，C正确；一定限度内，食草动物吃草有利于草的更新与分蘖，D错误。

]

2．（2018·辽宁五校协作体期中）农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。

下列叙述中不属于运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的措施是（　　）

A．延长家禽的光照时间，提高产蛋量

B．人工控制作物光周期，以达到早熟、高产

C．施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾

D．适时灌溉与定时饲喂

D　[选项A、B描述的是物理信息，选项C描述的是化学信息，而选项D中适时灌溉与定时饲喂并未利用生态系统中的信息传递原理。

]

[技法总结]生态系统信息传递的种类判断方法

1．从信息传播的途径判断：

涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。

2．从文字表述的着重点判断：

孔雀开屏如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。

信息传递在生态系统中具有重要作用。

下列对信息传递的表述错误的是（　　）

A．雌蚕蛾释放性外激素吸引异性前来交尾属于行为信息

B．鸟类的鸣叫声属于物理信息

C．金钱豹尿液所散发出的气味属于化学信息

D．信息传递可以双向进行

A　[雌蚕蛾释放性外激素吸引异性前来交尾属于化学信息，A错误；鸟类的鸣叫声属于物理信息，B正确；金钱豹尿液所散发出的气味是通过化学物质传递的，属于化学信息，C正确；信息传递可以双向进行，D正确。

]

◎考向2　生态系统功能的综合考查

3．（2018·四川成都一中测试）下列有关生态系统功能的描述，错误的是（　　）

A．分解者的分解作用是物质循环的关键环节之一

B．物质流是循环的，能量流是单向的，信息流既可以是双向的也可以是单向的

C．一个生态系统的营养级越多，营养结构越复杂，恢复力稳定性越高

D．信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳