生态系统结构学案 41 2.docx
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生态系统结构学案412
第二、三节生态系统的功能
生态系统的稳定性
【考纲导引】
1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用Ⅱ
2.生态系统中的信息传递Ⅰ
3.生态系统的稳定性Ⅱ
【基础自测】
一、生态系统的功能
构成了生态系统中物质循环和能量流动的渠道，和是
生态系统的基本功能。
生态系统还具有的功能。
二、生态系统的能量流动
1.能量流动的过程：
（1）源头：
（2）输入：
生产者通过把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。
（3）总值：
流经生态系统的总能量为（总初级生产量）
（4）传递：
①传递渠道：
②传递形式：
2.能量流动的特点
（1）单向流动：
沿食物链由流向，不能传递。
（2）逐级递减：
能量在沿食物链流动的过程中转化效率平均为。
将单位时间内各个营养级的能量数值由低到高绘制成图形，称之为能量金字塔。
三、生态系统的物质循环
1.概念：
（1）物质：
组成生物体的等化学元素。
（2）循环：
非生物环境
2.特点：
（1）具有全球性，因此又称循环
（2）循环流动。
3.实例：
（1）碳循环：
碳在无机环境中的存在形式和碳酸盐；在生物群落中主要存在形式；在无机环境和和生物群落中循环形式。
（2）氮循环
4.能量流动和物质循环的关系：
（1）两者同时进行，彼此，。
（2）物质作为，使能量以有机物中化学能的形式沿食物链（网）流动；能量作为，促进了物质循环。
四、生态系统的信息传递
1.种类
类别
传递形式
实例
物理信息
鸟的鸣叫声、萤火虫的闪光、花朵鲜艳的色彩
化学信息
植物的生物碱、有机酸、动物的性引诱剂
行为信息
动物间的
蜜蜂的舞蹈
营养信息
中生物数量的变化
以云杉种子为食的松鼠数量的多少，依从于云杉种子的丰歉
2.作用：
（1）生态系统的信息传递有利于沟通与之间、与之间的关系。
（2）具有调节生态系统稳定性的作用。
五、生态系统的稳定性
1.概念：
生态系统发展到一定阶段的产物，或者说生态系统发展到时而具有的一种自稳能力。
2.原因：
取决于生态系统和的协调。
生态系统是一个调节系统，一般通过机制来维持生态系统结构和功能的稳定。
3.内容：
抵抗力和。
两者并非正相关，而是
4.特点：
一般情况下，生态系统越复杂，其越高就越差。
5.生态系统稳定性阈值：
（1）概念：
生态系统对外界干扰的抵抗都有一定的或，即生态系统存在着一个稳定性阈值。
（2）影响因素：
取决于生态系统的，与抵抗力相一致，抵抗力越高，阈值也越高；抵抗力越低，阈值也越低。
六、【巩固提高】
1、（四川卷）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。
下列叙述错误的是
A.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
B.防治稻田害虫，可提高生产者与消费者之间的能量传递效率
C.精耕稻田与弃耕稻田的生物群落，演替的方向与速度有差异
D.用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱的种群密度会下降
2、（2013四川卷）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。
下列叙述错误的是
A.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
B.防治稻田害虫，可提高生产者与消费者之间的能量传递效率
C.精耕稻田与弃耕稻田的生物群落，演替的方向与速度有差异
D.用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱的种群密度会下降
3．（2013天津3）对下列生命现象及其生物学意义表述正确的是（）
A．光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环
B．细胞分裂使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率
C．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢
D．细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定
4、（2012四川卷）回答下列Ⅰ、Ⅱ小题。
Ⅰ（8分）为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。
设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。
请回答虾类问题。
（1）该农田生态系统的主要成分是________________,猛禽与田鼠的种间关系是______.
（2）该生态系统中田鼠的种群密度是由___________________________决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是__________________________________.
（3）与曲线Ⅱ相比，曲线Ⅰ所示环境中猛禽的密度_________.若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统的__________关系，使人们从中更多获益
5、（11天津理综卷）放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。
图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量（净光合产量=光合作用合成量—呼吸作用消耗量）的变化图，G0为不放牧，G1~G3为放牧强度逐渐增强。
据图回答：
（1）5~10月份的最适放牧强度是______（从GO~G3中选填），________月份可被初级消费者利用的总能量最多。
（2）与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有___________（多选）。
A.过多枝叶对下层植物有遮光作用
B.植株衰老组织较多
C.缺少动物粪尿的施肥作用
D.草地生态系统的物质循环加快
（3）据图Ⅰ分析，为使牧草净光合产量维持在最水平，4～10月份需要采取的放牧措施是___________________.
（4）牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的_______________________来表示。
（5）在牧草上喷32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2.其中A消费者处于第__________营养级。
（6）在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入_________.
6、（11年山东卷）6月5日是世界环境日，今天我国的世界环境日主题是“共建生态文明，共享绿色未来”.草原是绿色生态环境的重要组成部分。
某草原生态系统的食物网如图所示。
（1）图中食物网的简单，因此，该草原生态系统的______________能力较差，其______________稳定性也相应较低。
除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有________________才能保证其物质循环的正常进行。
（2）如果图中草能提供10000KJ的能量，营养级间的能量传递效率为10% ～ 20%，那么鹰占据的营养级能得到的最低和最高能量值分为是___________KJ和___________KJ。
若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会__________。
若外来生物入侵该区，则会导致草原的__________锐减或丧失。
（3）影响图中兔种群数量变化的种间因素是__________和竞争。
若某年兔种群的K值为1000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则兔种群的K值变为__________只。
用标志重捕法调查该区的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果__________（填“偏高”或“偏低”）
（4）草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压__________，引起__________渗透压感受器兴奋，增加抗利尿激素的释放，进而引起__________对水的重吸收增加，减少排尿量,以保持体内水平衡。
7、（2011年安徽卷）II.大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同城分布，一度都有较大的种群数量。
由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。
（1）从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎优异的生存优势的原因是。
（2）成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于。
（3）目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生。
（4）建立自然保护区，改善栖息环境，以提高，是提高大熊猫种群密度的根本措施。
1、【答案】B
【解析】本题考查种群，群落和生态系统的知识。
信息传递能够调整生物种间关系，维
持生态系统的稳定，A项正确；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，B项错误；人为因素可以影响演替的方向和速度，精耕稻田为人为影响的群落，和弃耕稻田的自然演替不同，C项正确；用性外激素专一诱捕卷叶螟，使卷叶螟密度降低，拟水狼蛛会更多以褐飞虱为食，所以褐飞虱种群密度会下降，D项正确。
【试题点评】本题综合考查了信息传递的功能、能量流动的意义、人类活动对群落演替的影响以及种群密度的变化，意在考查学生综合分析能力，难度中等。
针对此类题型，复习时需要对种群、群落和生态系统进行整合，重点围绕生态系统的三大功能进行复习。
2、【答案】B
【解析】本题考查种群，群落和生态系统的知识。
信息传递能够调整生物种间关系，维持生态系统的稳定，A项正确；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，B项错误；人为因素可以影响演替的方向和速度，精耕稻田为人为影响的群落，和弃耕稻田的自然演替不同，C项正确；用性外激素专一诱捕卷叶螟，使卷叶螟密度降低，拟水狼蛛会更多以褐飞虱为食，所以褐飞虱种群密度会下降，D项正确。
【试题点评】本题综合考查了信息传递的功能、能量流动的意义、人类活动对群落演替的影响以及种群密度的变化，意在考查学生综合分析能力，难度中等。
针对此类题型，复习时需要对种群、群落和生态系统进行整合，重点围绕生态系统的三大功能进行复习。
3、【答案】D
4、题答案（22分）
I.（8分）
（1）大豆（1分）捕食（1分）
（2）出生率和死亡率、迁入和迁出（2分）
树冠形成有利于躲避天敌；食物增加（2分）
（3）更大（1分）能量流动（1分）
【解析】I
根据题意，农田生态系统的生产者是大豆。
猛禽与田鼠的种间关系是捕食。
对一个种群来说，种群密度大小是由出生率和死亡率、迁入和迁出来决定的。
b点之后，株冠开始形成，这样有利于田鼠躲避天敌，同时，周围的生物也逐渐丰富，为田鼠提供更多的食物来源。
曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相比，桩之间的距离更小，这样可以为田鼠提供更大的生存空间，相应的也为猛禽提供更多的食物来源。
这样，猛禽的密度更大。
通过合理植树，控制鼠害，这样可以合理调整生态系统中的能量流动的关系，使之流向对人类最有益的部分，使人们从中更多获益。
5、答案：
（1）G26
（2）A、B、C
（3）4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平
（4）有机物生成量（CO2的消耗量或O2生成量）
（5）二（6）分解者
6、答案：
（1）自我调节（或反馈调节）抵抗力分解者
（2）10400增加生物多样性（或物种多样性）
（3）捕食900偏高
（4）升高下丘脑肾小管、集合管
7、答案
（1）所处的营养级低，属于第二营养级
（2）化学信息（3）基因交流（4）环境容纳量
解析：
考察生态系统功能。
（1）根据能量流动逐级递减特点，由于华南虎是肉食性，而大熊猫是植食性动物，营养级低，所以生存优势强。
（2）大熊猫尿液和肛腺的分泌物是化学信息
（3）野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群，属于同一物种，可以基因交流。
（4）建立自然保护区，改善栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，提高种群密度。
8、【答案】
（1）互利共生
（2）高
（3）①叶绿体相对含量高，利于吸收光能②气孔导度大，CO2供给充分
（4）5℃（或低温）
（5）①平均②优质牧草A物种丰富度升高，生态系统营养结构复杂，自我调节能力升高
【解析】
（1）由题可知，菌根真菌从土壤吸收养分和水，同时有利于植物光合作用，植物为菌根真菌提供糖类等有机物，两者是互利共生关系。
（2）在25℃条件下，有菌根玉米细胞间CO2浓度相对于无菌根玉米较低，说明有菌根玉米利用率较高，光合作用较强。
（3）在15℃条件下，有菌根玉米光合作用速率高，据表分析，有菌根叶绿素相对含量较大，有菌根玉米，吸收光能速率较大，促进光反应进行，气孔导度较大，细胞间CO2浓度较小，CO2供应充足，促进暗反应进行。
（4）对比三个温度条件下，在5℃条件下，有菌根玉米与无菌根玉米光合速率相比，提高程度最大。
（5）①牧草采用样方法调查种群密度，且取各样方平均值，保证数据的科学有效性。
②从图表中分析，优质牧草在真菌作用下，种群密度逐年升高，而劣质牧草种群密度逐年降低。
接种真菌后，生态系统物种丰富度不断增加，物种多样性增强，生态系统营养结构复杂，自我调节能力增强，生态系统抵抗力稳定性提高。
【试卷评价】本试题考查植物光合作用、生态系统稳定性和数据分析能力，属于理解层次，但考查内容相对简单，容易得分。
生态系统能量流动中的有关计算规律
生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。
下面就相关题型的规律及解法分析总结如下：
一、涉及一条食物链的能量流动计算
1、计算能量传递效率
例1.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。
Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：
102千焦/m2/年
Pg
Pn
R
A
15.9
2.8
13.1
B
870.7
369.4
501.3
C
0.9
0.3
0.6
D
141
61.9
79.1
E
211.5
20.1
191.4
分析回答：
（1）能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的，为什么
。
（2）该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是。
（3）从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否有增加，
为什么
2、已知各营养级的能量（或生物量），计算特定营养级间能量的传递效率
例2.在某生态系统中，1只2kg的鹰要吃10kg的小鸟，0.25kg的小鸟要吃2kg的昆虫，而100kg的昆虫要吃1000kg的绿色植物。
若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（ ）
A.0.05% B.0.5% C.0.25% D.0.025%
3、在一条食物链内，计算某一生物所获得的最多（最少）的能量
例3.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（ ）
A.24kJ B.192kJ C.96kJ D.960kJ
例4.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（ ）
A.25kg B.125kg C.625kg D.3125kg
例5某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏（）
A.
B.
C.
D.
二、涉及多条食物链的能量流动计算
1、在能量分配比例已知且能量传递效率也已知时的能量计算
例6.由于“赤潮”的影响，一条4kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物（）
A.120kgB.160kgC.60kgD.100kg
例7.有一食物网如图所示。
假如猫头鹰的食物2/5来自兔子，2/5来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？
例8.在如下图所示的食物网中，已知各营养级之间的能量转化效率为10%，若一种生物摄食两种上一营养级的生物时，两种被摄食的生物量相等，则丁每增加10千克生物量，需消耗生产者多少千克？
2、在能量分配比例已知但能量传递效率未知时的能量计算
例9.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。
则人的体重每增加1kg，至少需要消耗水藻 kg。
3、在能量分配比例未知时计算某一生物获得的最多（或最少）的能量。
例10.如右图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水
藻kg，最多消耗水藻kg
4.根据变化的能量流动效率计算
例11.已知在如下图所示的食物网中，C生物同化的总能量为a，其中A生物直接供给C生物的比例为x，则按最低的能量传递效率计算，需要A生物的总能量（y）与x的函数关系式为____________。
5.根据特定的能量流动要求计算
例12.有一食物网如右图所示，设E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量为1.3×108kJ，则A种群干物质量的值至少是_____________。
答案1.【解析】
（1）首先根据表格、题干分析，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C.
（2）再根据公式计算从第三营养级传递到第四营养级的效率是0.9/15.9=5.7%。
（3）输入的总能量即为生产者固定的总能量Pg（生产者）＝870.7，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗能量之和＝13.1+501.3+0.6+79.1+191.4=785.5；因为870.7＞785.5。
所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和。
【答案】
（1）BB营养级含能量最多,B为生产者
（2）5.7%。
（3）增加。
该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和
【规律】①生态系统的总能量=生产者固定的全部太阳能=第一营养级得同化量
特别注意：
必须是两个营养级的同化量作比。
2.【解析】根据题意，可根据食物链及能量传递效率的概念计算出各营养级之间的能量传递效率，即从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰这一食物链中小鸟→鹰的传递效率为2/10=0.2，昆虫→小鸟的传递效率为2/0.25=0.125，绿色植物→昆虫的传递效率为100/1000=0.1，因此绿色植物到鹰的能量传递效率为0.1×0.125×0.2=0.0025，即0.25% 。
也可计算出绿色植物转化为鹰的食物链中各营养级的生物量。
即：
10kg的小鸟需要昆虫的生物量=10÷（0.25÷2）=80kg；80kg的昆虫需要绿色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800kg。
因此，从绿色植物→昆虫→小鸟→鹰的生物量依次为800kg→80kg→10kg→2kg，则鹰转化绿色植物的百分比为2/800×100%=0.25%。
答案：
C
【规律】如设A→B→C→D食物链中，传递效率分别为a％、b％、c％，若现有A营养级生物重为M，则能使D营养级生物增重的量=M·a％·b％·c％。
3.【解析】据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。
因而第四营养级所获得能量的最大值为：
24000×20%×20%×20%=192kJ。
答案：
D。
4.【解析】据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。
设需消耗第一营养级的生物量为Xkg，则X=1÷（20%）4=625kg。
答案：
C。
【规律】
5.解析:
生态系统的能量流动效率为10%~20%，即一般情况下上一营养级传递给下一营养级的能量不超过自身同化量的20%，如
，则说明初级消费者和次级消费者之间的能量流动效率已经高于20%，初级消费者、食物链和生态系统的稳定性都受到了破坏，影响了生物的可持续性发展，因而最有可能使生态平衡遭到破坏。
答案选D项。
6.解析:
根据题干，可绘出食物网如：
因此共需海洋植物为4×1/2×5＋4×1/4×5×5＋4×1/4×5×5×5=160kg。
答案：
B。
【规律】在能量分配比例已知时，直接根据已知的能量传递效率按实际的食物链条数计算。
7.解析:
据题意，猫头鹰的食物可来源于三条食物链，直接来源于三种不同的生物：
兔、鼠、蛇，如要使其增重20g，则这种食物食用后必须使其分别增加8g、8g、4g。
这样可得到图。
考虑到是最多消耗，计算时要按最低的能量流动效率即10%计算，这样这三条链消耗的植物分别为800g、800g、4000g，共消耗植物5600克。
8.解析:
据题意，与丁食物来源相关的食物链有三条：
戊→庚→丁，戊→甲→丁，戊→己→甲→丁。
丁以甲和庚为食，则按能量传递效率10%计算：
各需甲、庚10kg÷10%÷2＝50kg。
甲要增长50kg需摄食己和戊共50kg÷10%＝500kg，则己、戊各250kg，己要增长250kg则需摄食戊250kg÷10%＝2500kg，庚要增长50kg则需戊50kg÷10%＝500kg。
共需戊：
500＋2500＋250＝3250kg。
9.解析由题意知：
人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中“至少”需要多少，应按能量传递的最大效率计算。
计算方法如下：
在“小鱼→大鱼→人”的传递途径中，大鱼的生物量至少为0.5÷20%＝2.5kg，小鱼的生物量至少为2.5÷20%＝12.5kg；在“小鱼→人”的传递途径中，小鱼的生物量至少是0.5÷20%＝2.5kg。
因此，小鱼的生物量总量至少为12.5+2.5=15kg。
同理：
在“水藻→水蚤→虾→小鱼”的传递过程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5kg；在“水藻→小鱼”的传递过程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%＝37.5kg。
因此，水藻的生物量总量至少为937.5+37.5=975kg。
答案：
975。
【规律】对于食物网中能量流动的计算，先应根据题意写出相应的食物链并确定各营养级之间的传递效率，按照从不同食物链获得的比例分别进行计算，再将各条食物链中的值相加即可。
10.【解析】本题中，最短食物链为水蚤→小鱼→人，传递效率按20％计算。
设最少消耗水藻为x，则x×20％×20％＝1，所以x=25.要求最多消耗就要选择水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递率按10％计算。
设最多消耗为y，则y×（10%）5=1，y=105kg。
【答案】25105
【规律】
11.解析本题中，C获得能量的途径有二条：
从A直接获得和从A经B传递间接获得，已知C从A直接获得的比例为x，则直接获得的能量为ax，需要消耗A的能量为10ax，间接获得的比例为（1－x），则间接获得的能量为（1－x）a，需要消耗A的能量为100（1－x）a，那么消耗A的总能量为10ax＋100（1－x）a＝100a－90ax，亦即y与x的函数关系式为：
y＝100a－90ax。
12.解析本题首先要搞清楚：
由于能量寓于物质之中，所以计算干物质量的值也就是计算能量的量值；其次，由于E种群的干物质的最终去向有B和A，所以要使A种群所得干物质的
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