1、二 生态系统知识梳理概念：在一定的空间和时间内，在各种生物间及生物与无机环境间通过能量流动和物质循环而相互作用的自然系统。疑难突破1.怎样理解三大功能类群的关系及在生态系统中的地位在生态系统的生物成分中，生产者、消费者、分解者被称为三大功能类群，这三大类群的关系如下图所示：从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。生产者主要是指绿色植物，是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。绿色植物同化的二氧化碳等物质，大约90需经分解者的分解作用归还给无机环境，被生产者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。从理论上讲，
2、无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基本成分，消费者的功能活动，不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基本成分。2.生态系统的物质循环、能量流动及能量流动和物质循环的关系（1）对于生态系统的物质循环的概念，要从以下四个方面理解：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；所指的物质主要是指组成生物体的基本元素，而不是指由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；所指的循环是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量转化，并不是物质的单纯移动；生态系统的物质循环离不开能量的驱动。（2）理
3、解能量流动几个要点（捕食链）：是从生产者固定了太阳能开始的；流动的路径是沿食物链上的营养级由低营养级向高营养级流动；流动的特点是逐级递减、不可循环；流动规律：由前一级传递到高一级的效率是10%20%。因此，单一食物链中最多有五个营养级；能量流动是在捕食与被捕食过程中，通过同化作用和异化作用完成的。（3）能量流动和物质循环的关系生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，且两大功能之间有明显的差别，又有必然的联系。能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减，因此，生态系统要不断地从外界获得能量，只有这样，生态系统的能量流动才能持续下去。物质循环则在生物群落与无机环境之间反复出现，循环流动。生
4、态系统的能量流动是随着物质循环而进行的。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解。由此可见，能量流动和物质循环之间互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。思考讨论食物链有几种？请举例说明。提示：食物链有三种，即捕食链、寄生链、腐生链。如捕食链：生物之间通过捕食关系而形成的食物链。如草兔狐。寄生链：生物体内以寄生方式而形成的食物链。如牧草草鼠跳蚤鼠疫细菌。腐生链：某些生物专以动植物遗体为食物而形成的食物链。如植物枯枝败叶纤维分解细菌氧化细菌。一般说来，三种食物链在不同类型的生态系统中几乎是同时存在的，它们各有侧重，相互配合，保证了能量流动在生态系统中的畅通。4.生态原理的应用，如实验：设计
5、并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性本实验是一个设计类实验。通过设计、制作小生态瓶，掌握设计制作的基本原理，通过观察小生态瓶的稳定性，学习观察稳定性的方法。（1）设计制作原理：小生态瓶中必须包括生态系统的四种成分，特别要注意必须有足够的分解者。各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。小生态瓶必须是透明的，这样可保证生态瓶中有充足的太阳能，当然，小生态瓶一定要封闭。（2）观察稳定性：通过观察植物、动物的生活情况，水质变化，基质变化等判断生态系统的稳定性。（3）注意事项：小生态瓶中虽然成分齐全，生产者、消费者和分解者之间
6、可以进行能量流动和物质循环。但是由于生态瓶中的生态系统极为简单，自动调节能力极小，所以抵抗力稳定性极小，生态系统的稳定性极易破坏。因此，生态瓶只能保持一定时间的活性。外界的非生物因素极易影响生态瓶中生物。因此要注意生态瓶中水温不能过高，以免藻类死亡，影响能量流动和物质循环，导致实验失败。典例剖析【例1】 （2004年江苏，21）下列有关生态系统的叙述，错误的是A.森林生态系统的种群密度和群落结构一般能够长期处于较稳定的状态B.草原生态系统的种群密度和群落结构常常会发生剧烈的变化C.农田生态系统总是朝着对人类有益的方向发展D.整个地球上的海洋可以看作是一个巨大的生态系统剖析：考查了不同生态系统特
7、点，能力要求B。生态系统是指生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。生态系统的范围可大可小。森林生态系统的动植物种类繁多，群落结构复杂，自动调节能力强，种群密度和群落结构能够长期处在较稳定的状态；草原生态系统的动植物种类要少得多，群落结构也不如前者复杂，在不同的季节或年份，降雨量很不均匀，因此，种群密度和群落结构常常发生剧烈变化；农田生态系统的动植物种类较少，群落结构单一，人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫等活动，才能够使农田生态系统朝着对人类有益的方向发展。答案：C【例2】 （2004年广东，19）下列生态系统中自动调节能力最强的是A.温带阔叶林 B.热带雨林C.寒带针叶
8、林D.温带草原剖析：考查生态系统自动调节能力，能力要求B。生态系统自动调节能力的强弱，取决于该生态系统的营养结构，即生物的种类和数量，营养结构越复杂，自动调节能力就越强。在题目给出的4个生态系统中，热带雨林生态系统的营养结构最复杂，自动调节能力最强。答案：B【例3】 （2004年上海，24）森林枯枝落叶层中可发现多种生物，其中属于初级消费者的是A.白蚁 B.蚯蚓 C.蜘蛛 D.蛇剖析：考查生态系统中的营养级，能力要求B。在食物链中，初级消费者是植食性动物。在此题的选项中，蚯蚓是分解者，蛇和蜘蛛是肉食性动物，是次级消费者。白蚁是植食性动物，是初级消费者。答案：A【例4】 （2004年南京市高三第
9、一次质量检测）请据图回答：（1）该生态系统中主要成分是_，细菌属于_，共有捕食链_条。（2）大气中的N2主要通过_进入植物体内。NH3可经_（填生物名称）的作用，形成硝酸盐供植物利用，C在生物群落中的流动形式是_。（3）蛇占有的营养级是_。若一种生物的全部同化量来自两种前一营养级的生物，且各占一半，那么蛇要净增重l kg，则最多需要消耗绿色植物_ kg。（4）若要增强该生态系统的稳定性，可采取的措施有_，理由是_。剖析：图解表示了一个生态系统的组成及各成分间的关系。生态系统的主要组成部分是生产者和分解者。图中共有3条食物链：绿色植物蝉螳螂黄雀蛇、绿色植物蝉螳螂蛇和绿色植物蝉黄雀蛇，其中蛇占有2
10、个不同的营养级。若蛇增重1 kg，则需消耗螳螂和黄雀各0.5 kg。根据能量流动的传递规律，消耗最多的绿色植物时的传递效率是10%，可计算出消耗绿色植物3 250 kg。大气中的N2进入生物群落的途径有三条：生物固氮、高能固氮和化工固氮，其中生物固氮是主要的固氮途径。土壤中的NH3经过硝化细菌的作用，形成硝酸盐供植物利用，C在生态系统中循环形式是CO2，在生物群落中的流动形式是含碳有机物。生态系统的稳定性取决于生态系统内生物的种类，生物种类越多，生态系统的抵抗力稳定性越高，反之越低。所以增加生态系统中生物的种类可提高生态系统的稳定性。答案：（1）生产者（绿色植物） 分解者 3 （2）生物固氮
11、硝化细菌 含碳有机物 （3）第四、第五营养级 3 250 （4）增加生物的种类 生物的种类越多，生态系统的营养结构就越复杂，生态系统也就越稳定【例5】 下面是有关生态关系的问题。（1）下图是生态系统中碳循环示意图，图中“”表示碳的流动方向。请回答：写出图中含有三个营养级的食物链：（用字母表示）在物质循环的过程中，同时伴随着_。若生产者有5 000 kg，按能量最大传递效率计算，位于第三营养级的生物可增重_kg。据测定，生产者在黑暗中每小时释放出44 mg的CO2，而在光照充足的条件下，每小时释放出32 mg的O2，则生产者每小时实际产生的O2量为_mg。（2）下图表示一生态系统中生物种类间的相
12、互关系。图中各种类均生活在退潮后暴露出的岩石上，其中海藻、藤壶、贻贝和海葵固着于岩石表面，海星、石鳖和石槭则在岩石表面来回爬动找寻食物。图中的数字表示海星食物中各种类所占的比例（%）。此生态系统中处于第三营养级的种类是_，两者既有捕食关系又有竞争关系的种类是_。剖析：（1）据图可知，A代表生产者，B代表分解者，C代表二氧化碳，D、E代表各级消费者，所以食物链可表示为ADE。5 0000.20.2=200。由光合作用反应式可知，6CO26O2，黑暗条件下，植物呼吸消耗的氧气量为x，632x=64444，x=32 mg。所以在光照充足的条件下，生产者每小时实际产生的氧气为32+3264 mg。（2
13、）此小题考查识别食物链和食物网的相关知识，属于较容易题目，只要基础知识牢固，不难得出正确结论。答案：（1）A D E 能量流动 200 64 （2）海星、荔枝螺、海葵 海星和荔枝螺【例6】 （2004年江苏，33）在一个草原生态系统中，草是生产者，鼠是初级消费者。（1）在“草鼠”食物链中，若草通过光合作用产生了600 mL氧气，则能同时产生_mol葡萄糖。鼠从中获得的能量至多相当于_mol葡萄糖中所储存的能量。（2）由于该生态系统鼠害日趋严重，故将黄鼬引入该生态系统以控制鼠害。调查表明鼠与黄鼬的数量变化如下表：时间（年）鼠种群数量（只）黄鼬种群数量（只）118 900100219 500120
14、314 500200410 50025059 50018069 60017079 50018089 600170根据上表数据分析鼠和黄鼬种群数量的变动关系。剖析：考查了生态系统的有关知识，能力要求C。（1）由光合作用的反应式：6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O可知：产生了600 mol氧气可生成的葡萄糖是16006=100 mol。根据能量在生态系统中的传递规律10%20%，最大传递效率为20%，而鼠在食物链中处于第二营养级，所以最多可获得的能量相当于10020%=20 mol葡萄糖所含的能量。（2）从表中可看出，第1、2年黄鼬的数量有所增加，但鼠的数量也增加；第3、4年黄
15、鼬的数量大量增加，鼠因为天敌黄鼬的数量增加而数目减少；从第5年开始，黄鼬的数量保持在170180只之间，数量相对稳定，而鼠数量也保持在9 5009 600只之间，数量也相对稳定。答案：（1）100 20 （2）第1、2年黄鼬的数量较少，鼠的数量仍在增加；第3、4年黄鼬的数量的大量增加导致鼠的数量减少；第5年开始黄鼬的数量和鼠的数量保持动态平衡。教师下载中心教学点睛1.生态系统的结构和功能是教材中的核心知识，内容丰富，与现实生活、生产联系密切，在高考中占重要的地位，命题的热点和趋势是：生态系统的概念和类型。如生态系统与生物群落的区别，森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、海洋生态系统和淡水生
16、态系统的动植物种类的特点和群落结构的特点。生态系统的成分。如生态系统四种成分之间的关系，其中主要成分是生产者。食物链和食物网。如食物网中各种生物所处的营养级、各种生物之间的种间关系等。生态系统的能量流动。如能量流动是递减的，其原因是什么，以及有关传递效率的计算等。生态系统的物质循环。如碳循环的过程和特点，并注意物质循环与能量流动的关系。生态系统的稳定性。如生态系统的自动调节能力使生态系统具有抵抗力稳定性。联系实际分析自然现象。如温室效应的形成原因和解决途径，生态系统破坏造成的后果，环境污染对生态系统造成的破坏，提高生态系统稳定性的措施。此外还要根据生态系统自身的规律，确立正确的生态观。2.复习
17、时要注意结合教材编排特点一是教材编排具有系统性，本节内容分别从生态系统的概念、结构、功能和稳定性四个层面阐明了生物与环境的关系，这样的编排使逻辑层次更清晰、知识体系更系统。二是知识呈现富有启发性，与旧教材比较，新教材注重了以大量事实和实际问题为依据，启迪学生思维，既符合从形象到抽象、从感性到理性的认知规律，又有利于培养学生获得新知识的能力。三是加强了实践活动，新教材增设了一个实习、一个研究性课题、一个课外读，体现了培养学生科学探究能力和实践能力的要求。四是课后复习题的调整，使之更接近水平考试和选拔考试。五是直观性和可读性强，主要表现在照片、插图、坐标图、表格等使有关知识更具体、真实。六是增强了
18、弹性，本节正文中编排的阅读材料、小资料、旁栏思考题，可供学生自主选择思考，这与旧教材比较，弹性大大增加，为教师进行因材施教和学生的自主发展提供了空间，创造了条件。在教学内容上要注意教材的变化。第一小节是生态系统的概念和类型，与旧教材相比，适当简化了各生态系统中的动植物的形态和生活习性特点的内容，增加了森林、草原、海洋生态系统在生物圈中的作用及与人类生产、生活的相互关系等内容，体现了生态系统的社会、经济、生态价值。第二小节是生态系统的结构，内容与旧教材近似，但配有两个旁栏思考题，有利于理解生态系统的结构。第三、四两小节内容属于生态系统的功能。在第三小节中采用详讲第一营养级、图示第二营养级、类推第
19、三营养级的方法以减少重复，增加了“赛达伯格湖的能量流动图解”，从中总结出能量流动的特点，符合学生认知规律。第四小节碳循环内容中增加了人类活动对碳循环的影响（如“温室效应”），体现了理论联系实际的原则，两个旁栏思考题引导学生思维向纵深发展。第五小节生态系统稳定性是新增内容。用生态系统的稳定性（“抵抗力稳定性”和“恢复力稳定性”）代替了旧教材中的“生态平衡”，克服了旧教材认为“森林生态系统比草原生态系统稳定”的片面性，准确地说，应是前者抵抗力稳定性强，而恢复力稳定性弱。3.复习目标要明确（1）知识技能目标要依据大纲对知识的要求及学生实际而定。通过学习生态系统的稳定性及其保护等知识，树立可持续发展的
20、观念，能够从生态学角度认识生物界的现象和规律，认识生物与环境的对立统一关系。能力培养目标主要体现在通过学习生态学基本概念、原理、规律，培养学生的自主学习能力，尤其是培养学生的分析、比较、归纳、综合等思维能力；通过表达不同内容的图表，如池塘生态系统图解，生产者、消费者和分解者，温带草原生态系统食物网简图，能量流经第二营养级示意图，赛达伯格湖的能量流动图解，某一个湖泊的能量金字塔、碳循环等，培养学生运用适当的表达形式准确描述一些生命现象的能力，并能够用简单的图表和数据描述生命特征的能力。（2）依据新大纲指导本节教学。我们要依据新大纲确定教学要求、教学重点和难点；弄清认知层次间的关系及与重点知识的关
21、系，使课堂教学的实际操作有章可循。（3）倡导自主、探究的学习方式。教师要引导学生积极参与教学过程；要善于创设问题情境，并提出智力和能力问题；在给予学生充足的时间和空间条件下，多用谈话法、讨论法去开展教学工作。如学习“生态系统类型”时，可按照“自学讨论总结”的模式进行。探究学习是自主学习的核心，探究的方式多种多样，教学时不要将知识直接传授给学生，而是采用引导探究策略，创设情境，着眼于把学生领进探究知识的过程中去，让学生通过自己的观察、思考去探究知识的形成，探寻探究的程序，体验知识的发生发展过程。如学习生态系统成分时，可按照“提出问题观察几种不同控制条件下的生态缸分析探究交流讨论+得出结论”的模式
22、进行。在探究知识的过程中，要注意训练学生的思维，点拨思路和方法，帮助学生学会思考，培养学生勇于探索、仔细观察、勤于思考、实事求是、严谨求实的科学态度和精神，并使学生备感探究和成功的乐趣。（4）重视相关知识的联系和比较。比较是形成知识结构的主要方法，由于本节有许多学生容易混淆的概念、特征、特点，它们之间既有区别又有联系，教学中要注意引导学生进行比较。如生态系统类型可从生物种类、群落结构的复杂程度、种群和群落动态等方面进行比较。拓展题例【例1】 （2004年上海，12）当一条蛇捕食了一只青蛙后，从生态学角度看，下列叙述正确的是A.完成了物质循环B.蛇破坏了生态平衡C.青蛙不能适应环境D.青蛙的能量
23、流向了蛇剖析：考查生态系统中的能量流动，能力要求B。当一条蛇捕食了一只青蛙后，青蛙体内的部分能量就顺着食物链流到了下一个营养级。这个过程只是生态系统中物质循环的一部分，生态系统就是靠复杂的食物链和食物网来维持其稳定性，所以捕食关系不会破坏生态系统的稳定性。答案：D【例2】 1957年奥德姆对银泉水体生态系统的能量分析获得的数据列于下表中，根据该资料分析说明下列问题：营养级从上个营养级摄入能量数（kgm2a）呼吸消耗能量数（kgm2a）501.1142.079.115.913.20.90.5分解者221.7192.5（1）该系统从第营养级到第营养级的能量传递效率是_。从第营养级到第营养级的能量传
24、递效率为_。（2）已知生产者的呼吸量为其固定的太阳能总量的57.6，生产者的总初级生产量为_。（3）该系统能量沿着生产者消费者结构的食物链营养级依次传递的平均效率约为_%。解析：生态系统中的能量传递效率一般为1020，这是一个平均传递效率，在一个具体的食物链中，确切的能量传递效率要通过计算才能确定。能量传递效率的计算式为：能量传递效率100。根据表中数据，从第营养级到第营养级的能量传递效率为：15.9/141.0100=11.3。从第营养级到第营养级的能量传递效率为：0.9/15.91005.7。表中第营养级生物的能量未标出，但根据第（2）小题的信息，“生产者的呼吸量约为其固定的太阳能总量的5
25、7.6，所以生产者的能量为：501.2/57.6%=870.1 kg/m2a。计算在该食物链中能量传递的平均效率，设平均传递效率为x，则得计算式：870.1x3=0.9，解得x0.1，所以平均传递效率约为10。答案：（1）11.3 5.7 （2）870.1 kgm2a （3）10【例3】 水族箱是一个人工生态系统，请运用已学知识说明水族箱的设计原因。（1）水族箱至少有一面由透明材料制成，这是为什么？（2）水族箱中应包括哪些生物类群？它们分别起什么作用？（3）水族箱一般在较长时间内不需要喂食和通氧，请说明原因。（4）应按照什么规律来设计水族箱中各类生物的数量？请说明理由。（5）水族箱的生物之间，
26、彼此有直接或间接的关系，通过这些关系构成的整体在生态学中称之为_。剖析：水族箱是一个人工生态系统，阳光是生态系统能量的最终来源。材料透明，为绿色植物提供光照；一个生态系统至少要有生产者和分解者，一般还有消费者；生产者利用光合作用制造有机物释放氧气，供消费者摄食和呼吸；消费者分解有机物，释放二氧化碳；二氧化碳供植物光合作用使用。各类生物的数量设计要充分考虑物质循环过程中的能量传递效率。答案：（1）因为水族箱内的绿色植物需要光才能正常生活。（2）生产者（水生绿色植物）：进行光合作用，把无机物合成有机物，并将光能转化成化学能储存在有机物中，为异养型生物提供物质和能量。消费者（水生动物）：直接或间接地
27、以水生绿色植物为食，获取自身生活所需要的物质和能量，并维持各种群间的平衡。分解者（异养腐生生物）：以生产者和消费者的遗体或植物为食，在把有机物分解成无机物的过程中获得了自身生活所需要的物质和能量，实现系统内的物质循环。（3）绿色植物光合作用可释放氧气，为系统供氧，生产者为消费者提供食物，生产者和消费者同时为分解者提供食物，分解者又为生产者提供光合作用所需的无机物，生产者和消费者的细胞呼吸为生产者进行光合作用提供了二氧化碳，这样的物质循环可以维持较长时间。（4）应按照“十分之一定律”来设计，转为各个种群所具有的物质和能量，其90%为自身的消耗，只有10%可以被较高营养级的种群所利用，所以，此水族
28、箱中绿色植物的数量应是植食性动物的10倍，植食性动物的数量应是肉食性动物的10倍。（5）生态系统资料卡片1.全国农牧渔业丰收计划三峡库区“猪沼果”庭院生态工程项目三峡库区“猪沼果”庭院生态工程丰收计划项目在湖北省实施。其目的主要是为了减轻三峡库区生态脆弱与经济贫困的双重压力，促进三峡库区农村移民安置中“生产、生态、生活”的协调发展，通过沼气这一纽带，将庭院人、畜、禽粪便和生活有机垃圾进行净化处理，生产清洁的沼气能和有机肥。沼气能用于生活用能，减少森林砍伐和商品用能，有机肥返还果园，培肥地力，提高果品产量和品质。项目计划在三峡库区湖北宜昌、兴山和秭归等三县共实施2.1万户，解决项目区农民的生产和
29、生活问题，同时保护和改善区域生态环境，基本实施经济效益、生态效益、社会效益三统一和生态系统良性循环。2000年，通过在宜昌、兴山、秭归等三县2.11万户实施该项目，取得了显著的效益。据调查统计，改建和新建省柴灶1.15万户，建沼气池1.07万口，出栏牲畜6.8万头。每年每户平均节约薪柴2 005 kg、减少化肥和农药投入167.7元。农户有机废弃物综合利用率达80。柑橘等水果产量和质量都有明显提高，柑橘增收20以上。每户平均庭院经济收入1 900元。项目进展顺利，已在2001年底完成。2.生态入侵生态入侵是指当不适当地引入一个物种后，对当地的生态系统造成破坏的行为。如在19世纪中叶，欧洲人把一种欧洲穴兔当作观赏动物带到澳大利亚，后从动物园逃脱后，进入澳大利亚的草原，由于没有天敌和气候适宜、食物丰富，这种欧洲穴兔的种群数量增长非常迅速，在短短的十年内就从澳大利亚的西海岸扩散到东海岸。在草原上与牛羊争食，泛滥成灾。再如在我国20世纪60年代为了发展养猪事业而引进的植物水花生，是一种水陆两栖的植物，适应能力和竞争能力极强，是一种对农业生产构成很大压力的杂草。在农林产品的国际贸易中，为了避免生物入侵事件的发生，减少对本地生态系统的威胁，各国的海关都设有动植物检疫站之类的机构，对进出口的农林产品都要进行严格的检疫，其目的就是要防止生物入侵。