高中生物重难点分析26生态系统的功能和稳定性.docx

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高中生物重难点分析26生态系统的功能和稳定性

高中生物重难点分析26：

生态系统的功能和稳定性

生态系统的功能和稳定性

考点一、生态系统的能量流动

考点分析：

1.能量的来源及去向图解

（1）消费者摄入能量（a）＝消费者同化能量（b）＋粪便中能量（c），即动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。

（2）消费者同化能量（b）＝呼吸消耗（d）＋生长、发育和繁殖（e）

（3）生长、发育和繁殖（e）＝分解者分解利用（f）＋下一营养级同化（i）＋未被利用（j），即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。

2.利用“拼图法”解决能量流动中的难题

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。

而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。

参考图示，很容易理解以下问题：

（1）流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。

将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。

可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1（呼吸作用消耗的缘故）。

（2）能量传递效率不会是100%。

从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效率等于D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。

（3）在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。

3．能量流动特点及原因

（1）单向流动——捕食关系是长期自然选择的结果，不能“逆转”；散失的热能不能利用，无法“循环”。

（2）逐级递减——自身呼吸消耗＋分解者分解＋未被利用

4．能量传递效率

能量传递效率＝×100%

一般说来，能量传递的平均效率大约为10%～20%。

5．能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔

不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、数量、生物量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。

类型

项目　　

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

含义

各营养级固定的总能量

每一营养级生物个体的数量

每一营养级现存生物的总质量

形状

特点

呈正金字塔形

一般呈正金字塔形

一般呈正金字塔形

分析

能量流动的过程中总是有能量的消耗散失

一株大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置

浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量（用质量来表示）可能低于浮游动物的生物量

典例精析：

1．关于生态系统的叙述，正确的是（　　）

A．生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的

B．生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的

C．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大

D．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小

答案　A

解析　能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，某一营养级的能量约是其上一营养级的10%～20%；生态系统的信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，但并非对所有捕食者都有利；生态系统中的营养级与生物的体型大小没有必然联系。

2．以下表示动物利用食物的过程。

正确的分析是（　　）

A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物

B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%

C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值

D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物

解析　恒温动物维持体温需要消耗较多的有机物，因而④/③值一般低于变温动物；10%～20%是营养级间的能量传递效率，而不是同化量和获取量之间的比值；圈养动物产量的提高依赖于同化量的增加，即③/②的比值提高；植物性食物中含有哺乳动物不能利用的物质多于动物性食物，因而食肉动物的③/②值高于食草性哺乳动物。

答案　C

3.研究人员在对甲、乙两个不同的生态系统调查后发现，两个生态系统的生产者总能量相同，甲生态系统只有初级和次级消费者，乙生态系统则有初级、次级、三级和四级消费者。

如果其他的因素都一样，则下列选项叙述正确的是（　　）

A．甲生态系统中现存的消费者的总能量大于乙生态系统中现存的消费者的总能量

B．甲生态系统的消费者总能量小于生产者同化的总能量，但乙生态系统则相反

C．甲、乙生态系统的消费者总能量都大于生产者同化的总能量

D．乙生态系统的消费者总能量大于甲生态系统的消费者总能量

解析　由于消费者的总能量属于生产者同化的总能量的一部分，因此B、C项的说法都不正确。

随着食物链的延长，能量逐级递减，因此食物链越长的生态系统中，储存在生物体内的能量越少。

乙生态系统中营养级的数量多于甲生态系统，因此乙生态系统中现存的消费者的总能量小于甲生态系统中现存的消费者的总能量。

答案　A

4．如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是（　　）

A．①表示流经生态系统内部的总能量

B．一般情况下，次级消费者增加1kg，生产者至少增加100kg

C．生物与生物之间吃与被吃的关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性

D．从能量关系看②≥③＋④

答案　C

解析　①仅仅是流经该生态系统内部总能量的一部分，所以A错误；次级消费者增加1kg，生产者至少增加25kg，所以B错误；从能量关系上看，②＞③＋④，所以D错误。

5．有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。

运用生态学知识对此的合理解释是（　　）

A．多吃肉食会增加心血管病的发病率

B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量

C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多

D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平

解析　从食物链中的能量流动特点来看，营养级越高，在能量流动过程中损失的能量越多。

多吃素食，是将人放在初级消费者的层次上，只经过一次能量传递，这样人获得的能量最多，消耗的粮食总量最少。

答案　C

6.（2014·南京二模）调查研究是进行科学探究的常用方法。

某学校研究性学习小组为了研究生态系统结构和功能的关系，对某野外四个物种在一天中的平均活动时间（活动时间以%表示）进行观察和记录，结果如下表。

休息

与其他物种关系

进食

其他活动

物种甲

20%

15%追逐物种乙

55%吃植物

10%

物种乙

20%

25%被物种甲追逐

45%吃植物

10%

物种丙

75%

15%吃物种甲

10%

物种丁

75%

20%吃物种丙

5%

（1）组成一个典型的生态系统，除表中涉及的成分外，还应有________。

画出该生态系统中可能的食物网____________________。

无机环境中的碳主要是通过________作用进入该食物网的。

（2）下图1是该生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图。

图2中a～d表示物种甲和物种丙在能量流动过程中不同去向能量的相对值。

请据图回答相关问题：

①图1中的A表示物种甲同化的能量，则C、D表示的含义分别为________、________。

②若图2中c1＝a2＋b2＋c2＋d2，则从物种甲到物种丙的能量传递效率为_____________（用字母表示）。

（3）据观察发现近几年该地区的生物种类和数量显著减少。

下表是科学家调查研究该地区哺乳动物和鸟类生存受到威胁的主要原因及其比例。

原因

哺乳动物

鸟类

偷猎

31%

20%

丧失栖息地

32%

60%

生物入侵

17%

12%

其他

20%

8%

①根据这些数据绘制柱状图，横轴表示每类动物受威胁的各种原因，纵轴表示数值。

②根据两类动物生存受到威胁的原因，请提出你的保护建议（至少要答2点）。

__________________________________________________________________________。

解析　

（1）物种甲、物种乙吃植物，因此属于初级消费者；物种丙吃物种甲，物种丁吃物种丙，据此即可写出营养结构。

一个典型的生态系统成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。

碳元素从无机环境进入生物群落是从生产者的光合作用开始的。

（2）图1中的A表示物种甲同化的能量，则C、D表示分解者利用的能量和通过呼吸作用散失的能量。

若图2中c1＝a2＋b2＋c2＋d2，则从物种甲到物种丙的能量传递效率为c1/（a1＋b1＋c1＋d1）×100%。

（3）保护动物可建立健全法律法规；加强法制教育；建立自然保护区；禁止偷猎等措施。

答案　

（1）非生物的物质和能量（非生物成分）、分解者

（2）①分解者利用的能量　通过呼吸作用散失的能量

②c1/（a1＋b1＋c1＋d1）×100%[或a2＋b2＋c2＋d2/（a1＋b1＋c1＋d1）×100%]

（3）①见下图

②建立健全法律法规；加强法制教育；建立自然保护区；禁止偷猎等（答案合理即可）

考点二、物质循环

考点分析：

1．循环特点：

（1）具有全球性；

（2）反复循环。

2．过程图解及解读

（1）大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用（主要途径）或硝化细菌等的化能合成作用完成的。

（2）碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物。

（3）大气中CO2的主要来源

（4）碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分都是单向的。

（判断成分的依据）

3．温室效应

（1）成因

①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。

②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。

（2）危害

加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。

（3）缓解措施

①植树造林，增加绿地面积。

②开发清洁能源，减少化学燃料的燃烧。

4．能量流动与物质循环之间的关系图解

（1）从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。

（2）生产者主要是指绿色植物，它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。

（3）绿色植物同化的CO2等物质，大约90%需经分解者的分解作用返回无机环境，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。

（4）二者同时进行，相互依存，不可分割，主要体现在：

①能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链（网）流动的载体；③能量是物质在

生态系统中往复循环的动力。

典例精析：

1.如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。

甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。

下列有关说法正确的是（　　）

A．大气中的气体X是指CO2和CO

B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的

C．丁经⑤⑥⑦过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的10%～20%

D．丙处在第三营养级

解析　生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中甲为生产者，乙为初级消费者（第二营养级），丙为次级消费者（第三营养级）；完成①过程的能量主要由太阳能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%。

答案　D

2．下图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。

下列叙述不正确的是（　　）

A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流动