1、第13讲生态系统与环境保护 最新考纲1生态系统的结构()；2.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用()；3.生态系统中的信息传递()；4.生态系统的稳定性()；5.人口增长对环境的影响()；6.全球性环境问题()；7.生物多样性保护的意义和措施()。精读教材记一记1生态系统包括四种基本成分：生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，其中生产者和分解者是联系生物群落与无机环境的两大“桥梁”。(P90正文)2食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统能量流动和物质循环的渠道。(P92正文)3生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，经食物链和食物网的传递，最终以热能形式散失。(P93图
2、示)4输入第一营养级能量的去向是：一是呼吸消耗以热能形式散失；二是用于生产者自身生长、发育和繁殖储存于有机物中，其中一部分随残枝败叶被分解者分解，另一部分则被初级消费者摄入体内流入第二营养级。(P94正文)5生态系统的物质循环指的是组成生物的各种元素在无机环境和生物群落之间循环往复的现象。物质循环中的物质是指组成生物体的化学元素，并不是组成生物体的化合物。(P101正文)6碳在生物群落和无机环境间以CO2形式循环；在生物群落内部以含碳有机物形式传递；在无机环境中主要以CO2和碳酸盐形式存在。(P101图示信息)7能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能
3、量流动的载体，能量是物质循环的动力。(P103正文)8生态系统中的信息包括物理信息、化学信息和行为信息等形式。信息传递往往是双向的，但也有单向的。生物个体生命活动的正常进行、生物种群的繁衍、生物的种间关系等都离不开信息传递。(P105107正文)9生态系统稳定性的基础是生态系统的自我调节能力，生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节。(P109正文)10生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次；生物多样性具有直接价值、间接价值和潜在价值。(P125正文)自我诊断判一判(1)我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱。()(2)防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能
4、量传递效率。()(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中一部分用于自身生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。()(4)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。()(5)假设将水稻田里的杂草全部清除掉，稻田生态系统中能量流动的营养级数减少。()(6)食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用。()(7)富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点。()(8)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。()(9)直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量。()(10)生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。()(11)变色龙
5、变化体色，主要是向同类传递行为信息。()(12)落叶阔叶林、针阔叶混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其自我调节能力丧失了。()(13)全球范围内生物多样性有降低的趋势，对此所作的分析是：栖息地破碎化造成小种群，有利于维持生物多样性。()(14)生物多样性的丰富程度与自然选择无关。()(15)基因多样性较低的种群适应环境能力强。()(16)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。()频命题点1生态系统的结构和功能真题领航目标方向导入高考1(2019全国卷，6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，
6、则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是()A前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C前者为金字塔形，后者为金字塔形D前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形解析：A本题以生态系统的结构与功能相关知识为载体，考查考生获取信息的能力；题目通过对比不同生态系统数量金字塔，体现了对科学思维素养中的分析与判断要素的考查。夏季草原生态系统中，第二营养级羊的数量远少于第一营养级牧草的数量，其数量金字塔为金字塔形，而森林生态系统中，第二营养级昆虫的数量远多于第一营养级乔木的
7、数量，其数量金字塔为倒金字塔形，故A正确，B、C、D错误。2(2019天津理综卷，5)多数植物遭到昆虫蚕食时会分泌茉莉酸，启动抗虫反应，如分泌杀虫物质、产生吸引昆虫天敌的挥发物质等。烟粉虱能合成Bt56蛋白。该蛋白会随烟粉虱唾液进入植物，抑制茉莉酸启动的抗虫反应，使烟粉虱数量迅速增长。下列叙述错误的是()A植物产生挥发物质吸引昆虫天敌体现了信息传递调节种间关系的功能B植食性昆虫以植物为食和植物抗虫反应是长期共同进化的结果CBt56基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量增长比未被抑制的对照组快D开发能水解Bt56蛋白的转基因植物可为控制烟粉虱提供防治措施解析：C本题通过植物的抗虫反应，考查考生
8、获取信息、解决问题的能力以及作出合理判断的能力，体现了对科学思维素养的考查。植物体遭受虫害后可产生吸引昆虫天敌的挥发性物质，体现了信息传递可以调节生物的种间关系，A正确；由题意可知，多数植物被昆虫蚕食后可启动抗虫反应，而烟粉虱可产生Bt56蛋白抑制植物的抗虫反应以便蚕食植物，说明植食性昆虫以植物为食和植物抗虫反应是长期共同进化的结果，B正确；抑制Bt56基因的表达可使植物的抗虫反应顺利发生，从而使昆虫数量减少，所以Bt56基因表达被抑制的烟粉虱在寄主植物上的数量增长比未被抑制的对照组慢，C错误；Bt56蛋白会抑制植物的抗虫反应，故开发能水解Bt56蛋白的转基因植物可以为控制烟粉虱提供防治措施，
9、D正确。3(2019江苏卷，26)图1是某生态系统部分生物关系示意图。图1请回答下列问题：(1)生态系统最基本的生物成分是_。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第_营养级。(2)从图1所示的营养关系分析，属于分解者的有_。有机碎屑被彻底分解产生的_(至少写出两类)等供生态系统循环利用。(3)由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有_结构。(4)下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有_(填序号)。空间分布迁入率互利共生物种丰富度 种群密度(5)图2是图1生态系统中某两个营
10、养级(甲、乙)的能量流动示意图，其中ae表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在_(填图2中字母)中，乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为_(用图2中字母和计算符号表示)。解析：本题借助生态系统的结构和功能、群落结构、种群特征等知识，考查考生运用所学知识分析试题情境，从中获取相关信息、解决问题的能力；题图和问题设置，体现了对生命观念中物质与能量观、进化与适应观以及科学思维中归纳与概括、模型与建模等素养的考查。(1)生态系统最基本的生物成分是生产者。分析题图1可知，在乔木杂食性鸟中，杂食性鸟处于第二营养级；在草本植物蝗虫杂食性鸟中，杂食性鸟处于第三营养级；在草本植物蝗虫蜘蛛杂食性鸟中，杂食性鸟
11、处于第四营养级。(2)根据分解者的功能分析，能分解有机碎屑的生物应为分解者，即图1中大型真菌和跳虫属于分解者。有机碎屑被彻底分解，可产生CO2、无机盐、H2O等供生态系统循环利用。能量不能循环利用。(3)根据本小题中的信息“导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异”分析，可判断这种分布差异体现了群落具有水平结构。(4)种群的基本特征有种群密度、年龄组成和性别比例、出生率和死亡率、迁入率和迁出率等数量特征及空间特征，据此判断为种群的空间特征，为种群的数量特征，为种间关系，属于群落特征，由此可确定符合题意。(5)根据题中的信息分析，乙粪便中食物残渣的能量属于上一营养级流向分解者
12、的能量，即c中的能量。乙用于生长、发育及繁殖的能量为其同化量(a)减去呼吸作用消耗(b)后剩余的能量，可表示为ab。答案：(1)生产者二、三、四(2)大型真菌、跳虫无机盐、CO2、H2O(3)水平(4)(5)cab4(2018全国卷，31)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_。(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有
13、三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是_(答出一点即可)。(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有_(答出两点即可)。解析：在食物链中，能量的传递效率为10%20%，大部分能量在传递过程中散失，营养级越高，获得的能量越少，一般食物链中的营养级数量不会太多；大型肉食性动物对低营养级有捕食和驱赶作用，当其进入
14、一个新的生态系统时，应从捕食和驱赶两方面考虑对低营养级产生的影响。答案：(1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少(2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食5(2018全国卷，32)下图是某农业生态系统模式图。据图回答下列问题：(1)蚯蚓生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的_(填“有机物”或“无机物”)。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者。在生态系统中分解者的作用是_。(2)根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时
15、，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即_。(3)有机肥在土壤中经分解，转化可产生NO，通常植物根系对NO的吸收是通过_运输完成的。解析：(1)蚯蚓生命活动所需要的能量来自于生活垃圾中的有机物，蚯蚓是异养生物；分解者能将有机物分解成无机物，释放到环境中，供生产者利用。(2)用生物方法处理生活垃圾，可根据选用的分解者的种类及异化作用类型，生活垃圾的成分及理化性质，来选择是否需要通入空气，处理时的最适温度和处理所需的时间。(3)植物根系吸收矿质离子大多是通过主动运输。答案：(1)有机物将动植物遗体和动物的排遗物分解为无机物，释放到环境中，供生产者再一次利用(2)待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的
16、种类、处理环境的理化条件(3)主动知识拓展培养学生文字表达能力1提高能量利用率就是提高能量传递效率吗？_答案：不等于。(1)能量传递效率：能量沿食物链流动，以“营养级”为单位，传递效率约为10%20%。(2)提高能量利用率强调“物质循环再生、能量多级利用”(即废物资源化如建沼气池、蘑菇房等)。2相邻两个营养级的能量传递效率有可能小于10%，或大于20%吗？_答案：可能。由于不同生态系统的生物种类和营养结构的差异，在不同的生态系统中可能出现传递效率不在10%20%之间的情况。3种植农作物期间，要不断地除草、除虫，从能量流动的角度分析，除草、除虫的目的是什么？_答案：除草、除虫可以调整能量流动的关
17、系，使能量流向对人类有益的部分。4信息传递都是双向的吗？_答案：生物之间的信息传递都是双向的，而生物与无机环境之间的信息传递则是单向的。核心整合掌握必备生物知识1生态系统中三大功能类群的作用(填空)(1)生产者：可将无机物转化为有机物，是自养型生物，是生态系统的基石。(2)消费者：能够加快生态系统的物质循环。(3)分解者：可将有机物分解为无机物，是物质循环的关键环节。2能量在各营养级间流动过程分析(填空)(1)同化量摄入量粪便量。同化量呼吸量自身生长发育和繁殖的能量。(2)一个营养级的粪便量不属于该营养级的同化量，而是属于该营养级本身摄入量中“流向分解者”的一部分。(3)最高营养级能量去路的特
18、殊性：最高营养级能量去路只有2个方面，少了传递给下一营养级这一去路。(4)能量传递效率下一营养级的同化量/上一营养级的同化量。3碳循环过程(填空)(2)碳进入生物群落的途径主要是植物的光合作用，此外还有化能合成作用。(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信息传递的“三种类型”与“三类功能”(填空)(1)巧辨信息种类a通过行为(肢体语言)传递行为信息；b通过声、色、磁、温度等传递物理信息；c通过化学信息(或气体)传递化学信息。(2)速记信息传递功能a对“个体”强调生命活动所必需；b对“种群”强调“种群繁衍”所必需；c对“生
19、态系统”强调“调整种间关系”及“维持生态系统稳定”。(3)明确信息传递的范围：生物与生物之间或生物与无机环境之间。答案：自养物质循环无机物热能生长、发育和繁殖上个营养级自身生长发育和繁殖的能量同化量CO2含碳有机物呼吸作用化石燃料的燃烧物理生命活动无机环境考向立意突显科学思维能力的考查考向一以生态系统的组成和结构为载体，考查学生对生态系统各成分和营养结构的理解1如图是有关生态系统的概念图，分别是()A生态系统的结构、生态系统的种类、食物链和食物网B生态系统的结构、生态系统的成分、食物链和食物网C生态系统的种类、生态系统的成分、生态系统的稳定性D，生态系统的成分、生态系统的结构、食物链和食物网解
20、析：B生态系统包括其结构()和功能，其结构又包括生态系统的成分()和营养结构，即食物链和食物网()，而生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量，所以B项正确。2如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链，在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量如下图所示。在一段时间内()A如果乙的数量增加，则会引起甲、丙数量增加B如果乙大量捕食甲，就会降低甲种群的丰富度C丁的数量发生变化，不会影响乙的环境容纳量D甲与乙之间存在反馈调节，以维持其相对稳定解析：D分析图示可知：由图中甲、乙、丙、丁四种生物所构成的食物链为：丙甲乙丁。如果乙的数量增加，则甲因天敌(乙)的增
21、加而导致其数量下降，丙因天敌(甲)的减少而导致其数量增加，A错误。丰富度是指群落中物种数目的多少，如果乙大量捕食甲，则会降低甲种群的个体数量，而不是降低丰富度，B错误。丁的数量发生变化，说明乙的生存环境发生了变化，因此会影响乙的环境容纳量，C错误。甲的数量增加会引起乙的数量增加，而乙的数量增加会导致甲的数量减少，说明甲与乙之间通过反馈调节，维持其相对稳定，D正确生态系统结构分析的“三个角度”(1)某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不是单个生物个体，也不一定是一个种群，甚至不是一个物种。(2)同一消费者在不同食物链中，可以占据不同的营养级。(3)食物网中，两种生物的种间关系可能出现多
22、种，常见的是捕食和竞争。考向二以生态系统的功能为载体，考查学生的分析能力和综合解决问题的能力3如图为某生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分；A、B、C、D是丙中关系密切的四种生物，其能量所占比例如图所示；下表为该生态系统能量流动数据表(不考虑未利用的能量)，请回答下列问题：营养级从上一营养级固定的能量(kJ)141.015.90.9221.7呼吸消耗的能量(kJ)501.279.113.20.5192.6(1)表中的对应图中_，过程中碳的传递形式是_。(2)据表分析，A与下一营养级的能量传递效率为_(保留小数点后一位)。(3)生态系统具有一定的结构，除了甲、乙、丙、丁
23、所示的组成成分外，还包括_。请写出图中的食物链(网)_。由于某种原因造成了生物C灭绝，一段时间内，其他生物数量发生较大波动后又逐渐趋于稳定，这说明生态系统具有_。(4)A生物在捕食过程中可通过叫声召唤同伴，这种叫声属于生态系统的_信息。解析：(1)分析图可知，甲丁分别是大气中CO2库、生产者、消费者和分解者，表中的是食物链(或食物网)中的各营养级，其中是生产者对应图中乙。丁将动植物遗体残骸、残枝败叶和动物的排遗物中的有机物分解成无机物，其中的碳以CO2的形式通过传递给甲。(2)图中乙是第一营养级，丙中A是第二营养级、C和B是第三营养级，D是第四营养级，分别对应与表中的、和，因此A与下一营养级(
24、C和B)的能量传递效率为15.9141.0100%11.3%。(3)生态系统具有一定的结构，除了甲、乙、丙、丁所示的组成成分外，还包括食物链和食物网(营养结构)。根据第(2)小题的分析可知，图中包含的食物链(网)是乙ABDC。由于某种原因造成了生物C灭绝，一段时间内，其他生物数量发生较大波动后又逐渐趋于稳定，这说明生态系统具有一定的自我调节能力。(4)通过叫声召唤同伴，这种叫声属于生态系统的物理信息。答案：(1)乙二氧化碳(2)11.3%(3)食物链和食物网(营养结构)乙ABDC一定的自我调节能力(4)物理“三看法”快速确认碳循环的各环节考向三以能量流动的模式图为载体，考查学生读图识图能力以及
25、解决实际问题的能力4下图是生态系统的能量流动图解，N1N6表示能量数值，下列有关叙述中正确的是()A.蜣螂同化的能量属于第二营养级的能量B最高营养级同化量的去向是：呼吸作用散失、用于生长发育和繁殖、流入分解者C草食动物N5/N4的比值大于肉食动物的这一比值D高营养级生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低营养级的生物解析：D蜣螂同化的能量来自初级消费者的粪便，而初级消费者粪便中的能量是其没有同化的能量，属于第一营养级同化的能量，A错误；最高营养级同化量的去向是：呼吸作用散失、用于生长发育和繁殖，其中用于生长发育和繁殖的能量包括分解者利用的能量，B错误；不同营养级的生物同化量与摄入量的比值无法
26、判断，C错误；高营养级生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低营养级的生物，D正确。5如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值单位为：103 kJ/(m2a)。下列说法错误的是()A图中A代表的生理过程是细胞呼吸B第二营养级到第三营养级的能量传递效率为15.625%C该生态系统中生产者固定的总能量是9.6104 kJ/(m2a)D捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性解析：C除最高营养级外，每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解和细胞呼吸中以热能形式散失三个途径。因此，图中A代表的是各种生物的细胞呼吸，A正确；肉食性动物从植食性动物获得且同化的能量(5.
27、12.10.250.055)1032.5103 kJ/(m2a)，植食性动物的同化量(2.5490.5)10316103 kJ/(m2a)，第二营养级到第三营养级的能量传递效率2.5/16100%15.625%，B正确；该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入的能量，生产者固定的总能量9.6104 kJ/(m2a)流入植食性动物的能量，C错误；食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。6若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是11，将此食物结构改为41，能量流动效率按10%计算，则调整后可供养的人口是前者的_。若植物向动物及向人提供的能量比
28、例由11调整为14，能量流动效率按10%计算，则调整后供养的人口是前者的_。()A1.96倍1.49倍B1.875倍 1.49倍C1.49倍 1.96倍D0.96倍 0.87倍解析：A(1)若人类获取植物性食物与动物性食物的比例是11，如下左图，共需植物性食物的相对值为55；如果动物性食物与植物性食物的比例是14，则共需植物性食物的相对值是28(如下右图)；前者对食物的消耗量是后者的1.96倍，这也就说明后者可供养的人数是前者的1.96倍。(2)设植物能量为M，则调整前，人所得能量为M1/210%M1/2(10%)2M/20M/20011M/200，调整后人所得能量为M4/510%M1/5(10%)22M/25M/50041M/500，则调整后调整前(41M/500)/(11M/200)1.49，即调整后供养的人口是调整前的1.49倍。食物链中能量的最值计算设食物链ABCD，分情况讨论(如下表)：能量传递效率未知时已知问题求解思路D净增重M至少需要A的量YY(20%)3M最多需要A的量YY(10%)3MA净增重ND最多增重的量YN(20%)3YD至少增重的量YN(10%)3Y已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为Ma%b%c%。