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1、专题23生态系统及其稳定性,高考生物,考点一生态系统的结构,知识清单,一生态系统的概念和结构 1.生态系统:由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是生物圈。,二生态系统的成分,三生态系统的营养结构,1.食物链:生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种 联系。 2.食物网形成原因:生态系统中,一种绿色植物可能是多种植食性动物 的食物,而一种植食性动物既可能吃多种植物,也可能被多种 肉食性动物所食。 3.实例分析(以某陆地生态系统的食物网为例),(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链 和食物网)。 (2)图示食物网中包含8条食物链,该生态系统
2、的主要成分是 草,图示食物网中未包含的生态系统的成分是非生物的 物质和能量、分解者。,(3)图中狐属于次级消费者、第三营养级;猫头鹰同时占 有第三、四、五、六营养级。 (4)从图中可以看出,青蛙和蜘蛛之间的关系是竞争和捕食。,1.对生态系统成分认识的误区,2.食物链分析 (1)表现形式 (2)营养级,(3)单向性:食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的,通常不会逆转。 (4)某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物,不代表单个生物个体,也不一定是一个种群。 3.食物网分析 (1)营养级位置:同一种消费者在不同食物链中,可以占据不同的营养级,如狼占据第三、第四营养级。 (2)种间关系:在食物
3、网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关系,又是竞争关系。,(3)食物网复杂程度:食物网复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类,而并非取决于生物数量。,例1(2015海南单科,23,2分)俗话说:“大鱼吃小鱼,小鱼吃小虾,小虾吃泥巴”。某同学据此设计了一个水池生态系统。下列属于该生态系统第一营养级的是() A.小鱼吃的小虾 B.吃小鱼的大鱼 C.泥巴中的藻类 D.泥巴中的大肠杆菌,解析本题主要考查生态系统的营养结构中营养级的判断。属于生 态系统第一营养级的是生产者,藻类可以进行光合作用,属于生产者,C正确;小虾和大鱼都属于消费者,泥巴中的大肠杆菌属于分解者,A、B、D错误。
4、答案C,方法食物网(链)的构建方法 1.依据种群数量变化曲线图构建,方法技巧,(1)分析依据:先上升、先下降者为被捕食者。 (2)食物链:乙丙甲(图1)。,2.依据所含能量(生物量)构建,(1)分析依据:根据营养级间能量传递效率10%20%,可确定相邻两个营养级能量差别在5倍左右,若能量相差在5倍以内,很可能为同一营养级。,(2)结果:图2可形成一条食物链:丙甲乙丁。 图3生物可形成食物网:。,3.根据提供的捕食方面的信息构建 (1)信息:古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物,它们之间的关系是:草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫;红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物;麻雀、花喜鹊
5、以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。,(2)依据捕食关系直接绘图如下:,4.根据生物体内有害物质的含量构建 假设在这5个种群构成的食物网中,消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。,(1)分析依据:生物的富集作用。重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外,所以此类物质会随着食物链逐级积累,即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多,其含量往往是上一营养级个体含量的510倍。 (2)分析结果:,例2(2014课标全国,31,9分)某陆地生态系统中,除分解者外,仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知,该生态系统有4个营养级,营养级之间的能量传递效率为10%20%,且每个种群只处于一个营养级。 一年
6、内输入各种群的能量数值如下表所示,表中能量数值的单位相同。,回答下列问题: (1)请画出该生态系统中的食物网。 (2)甲和乙的种间关系是;种群丁是该生态系统生物组分中的。,(3)一般来说,生态系统的主要功能包括、,此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义,碳在和之间的循环主要以CO2的形式进行。,解析(1)根据能量传递的规律,戊的能量最多,为生产者,其次是乙、 丙,因两者能量值相差较小,两者处于同一营养级,为初级消费者,甲为次级消费者,丁为三级消费者。(2)从食物网可知甲与乙的种间关系为捕食,种群丁为消费者或三级消费者。(3)生态系统的功能:物质循环;能量流动;信息传递。碳在生
7、物群落中主要以有机物的形式进行传递,在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式进行循环。,答案(9分)(1)(3分) (2)捕食(1分)消费者(1分,其他合理答案也给分) (3)物质循环能量流动生物群落无机环境(每空1分,共4分,其他合 理答案也给分),考点二生态系统的功能,一生态系统的能量流动 1.概念理解,2.某一营养级能量的来源和去路(以第二营养级为例),(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+粪便量。 (2)某一营养级能量的4个去向,3.特点,二生态系统的物质循环 1.概念 2.碳循环,(1)碳的存在形式与循环形式 A.在生物群落和无机环境间:主要以CO2形式循环。 B.在生物群落内
8、部:以含碳有机物形式传递。 C.在无机环境中:主要以CO2和碳酸盐形式存在。,(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 生产者、消费者的呼吸作用; 分解者的分解作用(实质是呼吸作用); 化石燃料的燃烧。,3.温室效应 (1)形成原因:大量化石燃料的燃烧,大气中的CO2含量迅速增加, 打破了生物圈中碳循环的平衡。 (2)影响:导致气温升高,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。,三生态系统的信息传递 1.信息的种类(连线),2.信息传递在生态系统中的作用,1.一个营养级能量的来源和去路,(1)来源,(2
9、)“拼图法”分析能量流动的去路 输入第一营养级的能量(W1),即生产者固定的能量被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长发育和繁殖(B1+C1+D1)。后一部分能量中包括未被利用的能量B1、流向分解者的能量C1、流向下一营养级的能量D1。,知能拓展某营养级同化量不同计算方法的分析 (1)同化量=摄入量-粪便中有机物的能量 说明:由于“粪便中有机物的能量”未被同化,所以仍属于上一营养级的能量,与上一营养级遗体残骸所含的能量性质相同,属于流向分解者的能量。 (2)同化量=呼吸散失的能量+被下一营养级同化的能量+分解者利用的能量+未利用的能量 说明:
10、上式的计算方法为定量定时的分析,如果以年为单位研究,则“未利用的能量”将保留到下一年。若为定量不定时的分析,则同化量中不含有“未利用的能量”。 (3)同化量=呼吸散失的能量+净同化量 说明:净同化量即同化的能量除去呼吸作用散失的热能外,真正用于生物生长发育和繁殖的能量。,2.生态系统物质循环的3个易错点 (1)物质循环中的“物质”主要是化学元素(如碳元素、氮元素等),而不是糖类、脂肪等具体物质。 (2)碳元素在无机环境和生物群落之间主要以CO2的形式进行循环,但在生物群落内则是以含碳有机物的形式进行传递。 (3)物质可循环流动,能量单向流动不循环,所以不能说能量伴随着物质循环而循环。,3.生态
11、系统三大功能的区别与联系,例3(2017山东济宁一中月考,35)下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图,其中、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ag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、,在生态系统的生物群落内部能量流动的载体是。通常情况下,位于营养级的生物个体数量一般远远少于,主要原因是能量在各营养级之间的传递具有的特点。 (2)图乙中,若A表示图甲中营养级所摄入的全部能量,则B表示,C表示。若图甲中营养级所固定的太阳能总量为y,则该系统营养级、间的能量传递效率是(用图中所给字母的
12、表达式表示)。 (3)图乙中有两处不同的能量散失途径,其中E处散失的能量是通过实现的。,(4)若图甲中营养级、各只有一种生物甲、乙、丙,构成食物关系如图。若甲能量的1/4直接提供给丙,则要使丙能量增加8 kJ,至少 需要消耗甲的能量是kJ。 (5)与稻田生态系统比较,湖泊生态系统的抵抗力稳定性(高、低或相同),原因是湖泊生态系统。,解析(1)根据生态系统的能量流动可判断甲中m1、m2表示的能量形 式分别为太阳能和热能,能量流动的载体是有机物,营养级的生物处于高营养级,由于能量流动有逐级递减的特点,高营养级生物获得能量少,一般在一个生态系统中的个体数量少。(2)图乙中B表示所同化固定的能量,C表
13、示用于生长、发育和繁殖的能量,图中营养级同化的能量值为b,因而营养级、间的能量传递效率是b/y100%。(3)图乙中E处的能量散失是通过分解者的分解作用实现的。(4)若甲能量的1/4直接提供给丙,则甲3/4的能量通过乙提供给丙,根据能量20%的传递效率进行计算可得结果。(5)与稻田生态系统比较,湖泊生态系统的生物种类多,营养结构复杂,因而抵抗力稳定性高。,答案(1)太阳能热能(或呼吸作用散失的热能)有机物逐级 递减 (2)所同化固定的能量用于生长、发育和繁殖的能量b/y100% (3)分解者的分解(或呼吸)作用 (4)100 (5)高营养结构复杂,方法1“三看法”快速判断碳循环的各环节 (1)
14、“三看法”快速判断,方法技巧,(2)模式图常见变式分析,图1中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为消费者,D为分解者。 图2中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为初级消费者,D为次级消费者,E为分解者。 图3中,E为生产者,A为大气中CO2库,B、D、F为消费者,C为分解者。,方法2食物链(网)中能量流动的计算方法 1.食物链中能量流动的常规计算 【示例】现有一条食物链:草兔猫头鹰。 (1)若草的能量是106 kJ,则猫头鹰获得的能量最多为106 kJ(20%)2=410 4 kJ; 获得的能量最少为106 kJ(10%)2=104 kJ。 (2)猫头鹰每增重1 kg至少需要消耗草1 kg
15、(20%)2=25 kg。 2.食物网中能量流动的计算 【示例】若食物网如下图所示,请分析以下问题。,(1)猫头鹰每增重1 kg,至少需要消耗草kg。 (2)若猫头鹰的食物1/4来源于兔,3/4来源于食虫鸟,猫头鹰增重1 kg,则至少需要消耗草kg。 (3)若猫头鹰的食物来源于兔的比例由1/4调整为1/2,并按10%的传递效率进行计算,则猫头鹰增重1 kg,可减少消耗草kg。 (4)若草能量的1/4直接提供给兔,3/4直接提供给昆虫,则猫头鹰增重1 kg,则至少需要消耗草kg。 答案(1)25(2)100(3)225(4)62.5,思维点拨 (1)点拨若没有明确传递效率和食物链之间的关系,需根
16、据“最少”“最多”“至少”“至多”等信息判断传递效率及选择计算的食物链。判断规律如下:,解答根据“至少需要消耗”可判断应选择最短食物链“草兔猫头鹰”,并以20%的传递效率进行计算,所以猫头鹰增重1 kg,至少需要消耗草:1 kg(20%)2=25 kg。,(2)点拨若已明确了食物链之间的关系,应先明确传递效率,再根据相 应比例计算各食物链的消耗量,再将各条食物链中的计算值相加即可。 解答根据“至少需要消耗”确定传递效率按20%进行计算。沿食,物链“草兔猫头鹰”至少消耗草:1 kg1/4(20%)2=6.25 kg;沿食物链“草昆虫食虫鸟猫头鹰”至少消耗草:1 kg3/4(20%)3=93.75 kg。所以猫头鹰增重1 kg,至少需要消耗草:6.25 kg+93.75 kg=100 kg。 (3)点拨若食物来源的比例发生变化,应按变化前后的两种比例分别进行计算,然后将计算结果进行比较分析。 解答若猫头鹰的食物1/4来源于兔,需消耗草=1 kg1/4(10%)2+1 kg3/4(10%)3=775 kg;若猫头鹰的食物1/2来源于兔,需消耗草=1 kg1/2,(10%
