第15讲生物与环境

第15讲生物与环境【考纲展示】1.生态系统的结构(Ⅰ)2.生态系统的能量流动和物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)3.生态系统的信息传递(Ⅱ)4.生态系统的稳定性(Ⅱ)【热点考向】1.生态系统各成分的功能及与生物类群的关系2.食物链和食物网的分析3.能量流动与物质循环的过程、特点及相互关系4.信息传递的类型及其作用5.抵抗力稳定性与恢复力稳定性及相互关系在一阴湿山洼草丛中，有一堆长满苔藓的腐木，其中聚集着蚂蚁、蚯蚓、蜘蛛、老鼠等动物，它们共同构成一个

。生态系统思考：（一）生态系统的范围1、概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。2、生物圈是地球最大的生态系统——地球上的全部生物及其无机环境的总和。自然生态系统人工生态系统陆地水域:森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统海洋生态系统、河流生态系统农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统（二）生态系统的类型一、生态系统的类型分布主要特点生物特点作用

1、森林生态系统（二）生态系统的类型湿润或较湿润地区动植物种类繁多；群落的结构复杂；种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。植物：以乔木为主动物：营树栖、攀缘上生活的种类多

是人类的资源宝库；是生物圈中能量流动和物质循环的主体；在改善生态环境方面有巨大作用。森林的生态效益:(1)制造氧气(2)净化空气能吸收二氧化硫的植物:美人蕉、月季、丁香、菊花、银杏、洋槐(3)过滤尘埃(4)杀灭细菌某些植物能分泌抗生素(如:橙、柠檬、圆柏、法国梧桐)(5)消除噪声(6)涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候植物松鼠金丝猴树蛙分布主要特点生物特点作用

2、草原生态系统干旱、年降雨量很少的地区动植物种类较少；种群结构较简单；在不同季节和年份，降雨量很不均匀，因此种群密度和群落结构常发生剧烈变化。植物：以草本为主，有少量灌木动物：

奔跑、挖洞穴居的种类多；

是畜牧业的重要生产基地；还能调节气候、防止土地被风沙侵蚀（适度放牧）草场退化甚至遭到破坏的原因是什么？（过度放牧以及鼠害、虫害等）如何合理地利用和保护草原？猎豹（2）特点：

①植物以浮游植物为主。②动物种类很多，从原生动物到蓝鲸。③绝大多数生物分布在水深不超过200米的水层中。

④影响海洋生态系统的非生物因素主要是阳光、温度和盐度，而不是水。（3）海洋生态系统的作用：

①调节全球气候，维持生物圈的稳定②海洋中蕴藏着丰富的资源（4）海洋生物资源的合理开发利用（合理捕捞等）3.海洋生态系统（1）分布：地球上全部的海洋是一个巨大的生态系统（1）湿地一般指沼泽和沿海滩涂等。

（沼泽地、泥炭地、河流、湖泊、红树林、沿海滩涂、水深不超过6米的浅海水域、水库、池塘等）（2）湿地的作用：

①作为生活用水和工农业用水的水源。②能补充地下水。③湿地具有丰富的动植物资源。④调节水流量和控制洪水(生态功能）。⑤净化水质(生态功能）。（3）湿地的破坏和后果

（原因：围湖造田、滥垦沼泽、过渡砍伐湿地植被等；使旱涝灾害频繁发生）（4）湿地的保护和合理利用4.湿地生态系统分布主要特点生物特点

5.农田生态系统农田生态系统中，一旦人的作用消失，将会怎样？农田生态系统就会被破坏，占优势地位的农作物就会被其他植物所取代。人工建立的生态系统人的作用非常突出；动植物种类少；群落结构单一人们种植的农作物是该生态系统的主要成员。

特点：人类活动对其发展起着重要的支配作用；对其他生态系统有高度的依赖性，同时会对其他生态系统造成干扰。城市居民与周围生物和非生物环境相互作用而形成。6.城市生态系统2、海洋占地球表面积的71%。据估计，全球生物生产力32%来自海洋生态系统。海洋中的____________是该生态系统重要的生产者，它能够利用太阳能将CO2转化成有机物并释放氧气，这一过程被称为_____________，其总化学反应式为：___________________________________。海洋中还生活着许多动物，如浮游动物、鱼、虾、海鸟等，从生态系统的成分来看，它们被统称___________。浮游植物光合作用消费者1、下列各项中不属于湿地生态系统的是（）A．沼泽地B．泥炭地 C．红树林D．九寨沟自然保护区DCO2＋H2O———→（CH2O）＋O2光能叶绿体二、生态系统的结构食物链和食物网非生物的物质和能量生产者消费者分解者生态系统的成分(营养结构)比较项目非生物的物质和能量生产者消费者分解者组成内容作用(一)生态系统的成分阳光、热能、空气、水分、无机盐等为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础一切消费者和分解者的有机物和能量的源泉

①绝大多数动物②营寄生生活的植物(如菟丝子)和细菌、病毒等加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播①营腐生生活的细菌、真菌②腐生动物，如蜣螂、蚯蚓等通过分解作用将生物遗体、遗物分解为无机物，供生产者重新利用①进行光合作用的绿色植物、蓝藻等②进行化能合成作用的硝化细菌等比较项目非生物的物质和能量生产者消费者分解者生物同化类型—地位联系自养型异养型异养型基本成分主要成分非基本成分生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”，生产者和各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道重要成分生态系统成分的误区类型与特例误区类型特例细菌都是分解者动物都是消费者生产者都是绿色植物植物都是生产者（x）硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者（x）蚯蚓、蜣螂、秃鹰及某些种类的软体动物是以动植物残体为食的腐生动物，属于分解者（x）蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者包含绿色植物莬丝子等一些寄生植物营寄生生活，属于消费者（x）生态系统各成分间的内在关系[例1]

下图中的圆分别表示：a­生产者、b­分解者、c­原核生物、d­蓝藻、e­腐生细菌。能正确表示它们之间相互关系的是()[课堂笔记]

选原核生物中有生产者(如硝化细菌、蓝藻等)、消费者(如根瘤菌)和分解者(如乳酸菌等)。A[例2]关于生态系统组成成分的叙述，正确的是()

①凡是细菌、真菌都是分解者

②凡是自养型生物都是生产者

③植物都是生产者

④动物都是消费者

⑤异养型生物都是消费者

A．②B．②③

C．③④D．②⑤

A①并不是所有的动物都是消费者，如腐生性动物蚯蚓、蜣螂等属于分解者。②并不是所有的微生物都是分解者，如硝化细菌属于生产者，腐生细菌和霉菌属于分解者，寄生细菌属于消费者。③并不是所有的绿色植物都属于生产者，如寄生植物菟丝子属于消费者。④营自养生活的生物一定是生产者、营腐生生活的生物一定是分解者。

生产者初级消费者次级消费者三级消费者第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级营养级：食物链中的一个个环节称营养级，它是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。(一条食物链中的营养级一般不会超过五个)绿色植物蝗虫青蛙蛇老鹰四级消费者第五营养级1、食物链——各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。（二）食物链和食物网（生态系统的营养结构）植物蝉螳螂黄雀“螳螂捕蝉，黄雀在后”是大家熟悉的成语。你能写出一条完整的食物链吗？注意事项:1、食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，中间任何停顿都不能算完整的食物链。2、生产者总是为第一营养级。3、同种生物所处的营养级可以不同。4、同种生物所属消费者级别和营养级级别一定不同。5、食物链中箭头的方向代表能量流动的方向例3．下表是对某生态系统营养和能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁分别代表不同的营养级，戊为分解者(单位:102KJ/m2/年)。对该生态系统营养关系叙述正确的是（）同化固定的能量体内贮存的能量呼吸消耗的能量甲15.92.813.1乙870.7369.4501.3丙0.90.30.6丁141.061.979.1戊211.520.1191.4A．丁为肉食性动物 B．甲随丙的增加而增加C．乙是能量流动的起点D．戊是丁的前一营养级c三种食物链：由捕食方式获取营养物质而形成的食物链。草兔狐虎特点：能量传递的顺序是由植物传到动物，由小动物传到大动物。捕食链寄生链腐生链以植物为起点，经食草动物到食肉动物以动植物尸体为起点以活的动植物体为起点，经各级寄生物分解者不参与该种食物链的组成；箭头体现捕食与被捕食的关系。①捕食链枯枝落叶→分解者细菌→食菌生物→捕食动物黄鼠→跳蚤→细菌→噬菌体特点：能量传递的顺序是由植物传到动物，由大动物传到小动物，这一点与捕食链相反。②寄生链：以寄生方式获取营养物质而形成的食物链。专以动植物遗体为营养对象而形成的食物链。③腐生链：在食物网中，两种生物之间的种间关系可表现为捕食、竞争，也可表现为互利共生；当某种生物因某种原因数量大量变化时，对其它生物的数量产生影响。绿色植物兔昆虫食虫鸟青蛙蛇老鹰2、食物网——在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂的营养关系。1、下列各项中，包含非生物因素的是（）A．种群B．群落C．生态系统D．物种2、下列有关生态系统结构的叙述，正确的是（）A．每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上B．动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级C．自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分D．细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类

CC3.据图回答，正确的是A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落C．细菌属于消费者D．蛇属于三级消费者A4.右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱依次是A.a＞b＞cBc＞b＞aCc＝b＞aDa＞c＝bA5．如下图表示在某生态系统中，a、b、c三个种群数量变化的相互关系，下列描述正确的是()

A.a肯定是生产者，b肯定是初级消费者

B.a→b→c构成一条食物链

C.a与b、b与c为捕食关系

D.a与c为竞争关系

解析：由图中a、b、c之间的增减关系可以推理存在捕食关系。由a增加、b减少知道a不是生产者；b的增加引起a的增加、c的减少，因此二者不属于竞争关系。

C6.(2010·汕头模拟)最近科学家在水深约3200米的太平洋底部的一副鲸的骨架上，发现了两种新型蠕虫。这些蠕虫没有消化器官，它们通过附肢里的细菌摄取营养。像树根一样的附肢可深入到死鲸的骨髓里“挖掘”营养，其中的细菌可将骨中的脂肪转化为糖供给蠕虫进行生命活动。下列有关叙述错误的是(双选)()A.这些蠕虫与细菌都是生态系统中的分解者B.蠕虫与细菌的关系在生物学上属于寄生C.这种细菌在繁殖时不可能发生有丝分裂D.可创造一个富含有机物和O2的人工环境培养这种细菌BD解析：蠕虫与细菌的关系为互利共生；水深约3200米的太平洋底部是一个无氧的环境，在这种环境中生存的细菌是厌氧型生物，培养时不需要氧气，否则会抑制其生命活动。三.生态系统的功能能量流动物质循环信息传递生态系统能量流动示意图太阳能生产者植食性动物肉食性动物分解者呼吸未利用(一)生态系统的能量流动1.概念:生态系统中能量的输入.传递.转化和散失过程2.生态系统的能量流动能量流动的起点：流经生态系统的总能量：能量流动的途径：消费者能量来源：能量去路：终点：从生产者固定太阳能开始生产者所固定的太阳能总量以食物链为渠道，沿着各个营养级依次流动。太阳能→第一营养级→第二营养级→‥‥‥第五营养级同化上一营养级呼吸消耗，以热能散失；被下一个营养级所同化；分解者所利用；未被利用。通过呼吸以热能的形式散失3.能量流动的特点逐级递减能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的原因生物体本身呼吸消耗不能全部被下一营养级利用动植物尸体.排泄物中的能量被分解者呼吸消耗传递效率10％－20％单向流动低营养级高营养级沿食物链原因不可逆:食物关系不可逆不循环:散失热能不能再被固定转化草昆虫鹰青蛙蛇×100%传递率有关计算设食物链ABCDD营养级增重M至少需要A营养级多少最多需要A营养级多少M/(20%)3M/(10%)3A营养级增重ND营养级最多增重多少D营养级最少增重多少Ｎ×(20%)3Ｎ×(１0%)34.生态金字塔类型类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状每一阶含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数目每一营养级生物的总生物量特点正金字塔形一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般为正金字塔形4.研究的实践意义1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用人粮食蔬菜秸秆燃烧农作物粪便家禽家畜农作物人粮食蔬菜家畜肉类粪便沼气池沼气沼渣秸秆食用菌2)合理地调整生态系统中地能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。6.在一个生态系统中,A种群有50个个体,B种群有500个个体,C种群有5000个个体,D种群有10000个个体,则它们的食物链关系是A．A→B→C→DB．.D→C→B→AC．C→D→B→AD．不能确定D题目中只提供个体的数量，没有提提供个体的大小或个体所拥有的能量，所以仅从个体的数量还不能确定该种群的生物量或能量的多少。

[例3](2009·全国卷Ⅰ)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用。人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答(不考虑空间因素)：(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：(2)牛与鸡之间

(有、无)竞争关系，理由是

。人与鸡的种间关系是

，人与牛的种间关系是

。

无它们所需食物资源不同捕食与竞争捕食(3)流经该农场生态系统的总能量来自

所固定的

，无机环境中的碳以

形式进入该人工群落。(4)假设该农场将生产玉米的1/3作为饲料养鸡，2/3供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为2/3的玉米养鸡，1/3供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将会

(增多、不变、减少)，理由是

。玉米太阳能CO2减少改变用途的1/3玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少7.下图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表相关过程能量流动量。下列有关叙述正确的是()A.①是流入该生态系统的总能量B.分解者获得的能量最少C.图中②/①的比值代表草→兔的能量传递效率D.③和④分别属于草和兔同化量的一部分D解析：流入该生态系统的总能量应该是草同化的总能量。①代表的是兔同化的总能量，图中②代表的是狐同化的总能量。则②/①的比值代表兔→狐的能量传递效率。兔子粪便中的能量并不是兔子同化量的一部分，而是草同化量的一部分；兔子遗体残骸中的能量属于兔子同化量的一部分。答案：D①消费者产生的粪便，不属于该营养级同化的能量，它实际与上一营养级的遗体、残骸一样，属于上一营养级“进入分解者”的部分，但消费者

“尿液”中的能量，应属该营养级同化能量的一部分。②由于能量流动是逐级递减的，能量流经每一营养级时均有损耗，故食物链营养级环节越多，能量损耗越大，欲减少能量损耗应缩短食物链。在生态系统（生物圈）中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。物质循环带有全球性，又称生物地球化学循环。(二)生态系统的物质循环无机环境反复出现、循环流动生物群落组成生物体的各种元素2、碳循环1、物质循环的概念：光合作用呼吸作用分解作用化石燃料燃烧呼吸作用捕食碳循环1)碳的存在形式：无机环境:生物群落:CO2碳酸盐含碳有机物2)碳循环的形式：CO2

碳循环过程大气中的CO2光合作用呼吸作用植物(有机物)摄食呼吸作用动植物的遗体和排出物微生物的分解作用化石燃料动物(有机物)(有机物)燃料3)碳进出生物群落的途径进出光合作用和化能合成作用动植物的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧4)碳在生物体之间传递途径：食物链和食物网3.氮循环工业固氮高能固氮生物固氮有机氮合成氨化作用硝化作用反硝化作用O2不足硝化细菌反硝化细菌亚硝酸盐氮循环的主要环节:固氮作用生物体内有机氮的合成氨化作用硝化作用反硝化作用生物固氮.高能固氮(大气固氮).工业固氮(缺氧条件下)N2NH3动植物遗体NH3NH3NO3-NO3-N2项目能量流动物质循环内容.形式特点范围联系

(三)物质循环与能量流动的关系能量.以有机物形式元素.以无机物形式单向流动、逐级递减反复利用，循环流动、全球性生态系统各营养级

生物圈互为因果，相辅相成，不可分割（物质是能量的载体，能量是推动物质循环的动力）8.分析有关生态系统碳循环、人体体液中物质交换的示意图，以下说法正确的是（）A．乙图中的D是生态系统中的主要成分B．人体O2浓度最高的是甲图中的BC．人体过敏反应时，甲图中的A增加导致组织水肿D．食物链中能量最少的是乙图中的B所处的营养级C例子：光（萤火虫通过闪光识别异性，完成交配；不同日照时间影响植物的开花）磁信息（侯鸟长途迁徙，靠依赖自身的电磁场与地球磁场进行定位和确定方向）声信息（蚊子用声音识别异性；鸟类用声音传递多种信息）1.生态系统信息的种类(1)物理信息：通过物理过程传递的信息。（如光、声、温度、湿度、磁力、形状等）(四)生态系统的信息传递(2)化学信息:可以传递信息的化学物质如代谢产物（有机酸生物碱等）、动物的性外激素、信息素等。(3)行为信息：生物的行为特征（如蜜蜂跳舞、孔雀开屏等）2.信息传递在生态系统中的作用(1)有利于生物个体生命活动正常进行(2)有利于生物种群的繁衍(3)能调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定（如蝙蝠回声定位、光刺激植物开花、动物依据信息猎捕或躲避其它动物等）3.信息传递在农业生产中的应用(1)提高农产品和畜产品的产量(2)对有害动物进行控制如利用动物帮助传粉；利用光信息调节和控制生物的生长发育。如利用昆虫趋光性进行诱杀、消灭害虫；利用人工合成的性引诱剂，扰乱动物的交配行为。生态系统中三个基本功能的地位及特点是怎样？能量流动是生态系统的动力，特点是单向流动、逐级递减的；物质循环是生态系统的基础，特点是循环流动、反复出现的；信息传递决定能量流动和物质循环的进行，特点是使生物体发生生理或行为的变化，传递的方向和状态往往是双向的。9．信息传递是生态系统的重要功能之一。下列现象中，与物理信息传递相关的是A．花香引蝶 B．豪猪遇敌竖起体刺C．候鸟南飞 D．警犬嗅寻毒品【答案】C生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。（一）生态系统稳定性的概念原因：成熟的生态系统具有一定的自我调节能力。（二）生态系统的自我调节能力1、存在基础：负反馈调节四、生态系统的稳定性2、自我调节能力的大小(1)与生态系统结构复杂程度有关(2)自我调节能力有一定限度当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我恢复能力就会丧失。黄土高原水土流失水华或赤潮（三）抵抗力稳定性2、抵抗力稳定性的高低一般来说，生态系统中生物种类数量越多，食物网越复杂，物质循环与能量流动的渠道多，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，反之则低。1、概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。（原因：某种生物大量减少时，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。）生态系统具有抵抗力稳定性的原因是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力，而自我调节能力又取决于生态系统自身的净化能力(抗污染)和完善的营养结构(抗干扰)。净化作用物理沉降化学分解微生物降解

抵抗力稳定性很强抵抗力稳定性较弱（四）恢复力稳定性生物繁殖的速度快，产生后代多，能迅速恢复原有的数量；物种变异能力强，能迅速出现适应新环境的新类型。2、原因1、概念：生态系统在受到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。3、恢复力稳定性的高低一般来说，生物种类较少，各营养级的生物个体较小，繁殖快，生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型的生态系统恢复力稳定性较强，反之则较低。恢复力稳定性较强恢复力稳定性较弱对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性往往存在相反关系。抵抗力稳定性恢复力稳定性稳定性生物量、生态系统复杂程度等（五）抵抗力稳定性与恢复力稳定性高低比较在受到较强程度干扰时，恢复力稳定性与抵抗力稳定性往往成相反的关系，但若受到同等程度干扰时，自我调节能力强的生态系统其恢复力稳定性也往往较高，如同等程度干扰下，草原生态系统比沙漠生态系统恢复原状的能力强。（六）提高生态系统的稳定性人类的生存和发展离不开一个适宜稳定的环境，人类的活动又影响生态系统的稳定性。1、必要性2、措施①控制对生态系统的干扰的程度，对生态系统的利用应适度，不应超过生态系统的自我调节能力。②对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。10．湿地是地球上生物生产力最大的生态系统之一。它是天然的蓄水库，并能过滤和分解水中的污染物进而改善水质，被喻为“地球之肾”。湿地类型众多，如红树林、河流、湖泊和稻田等。(1)湿地由于其特殊的水文及地理特征，具有_____________和________等生态功能。

(2)在红树林等湿地生态系统中，碳元素主要通过________过程被固定在有机物中，并沿着________进行传递。调节水流量(或控制洪水、蓄洪抗旱)净化水质光合作用食物链(网)(3)与生物多样性丰富的湖泊相比，稻田的________稳定性较低。

(4)调查表明，我国相当一部分湖泊已不同程度富营养化，原因是含氮、磷等元素丰富的污染物的排放量超过了湖泊________的限度，使其自我调节能力下降。富营养化水体中造成鱼类大量死亡的原因有________，________等。抵抗力自动净化能力溶氧量下降有