【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】
一、生態(tài)系統(tǒng)的功能：能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)
（一）能量流動(dòng)
1．起點(diǎn)：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。
2．?dāng)?shù)量：生產(chǎn)者所固定的全部太陽能是流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
3．渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。
4．能量流動(dòng)特點(diǎn)：?jiǎn)蜗�、逐�?jí)遞減
5．能量傳遞效率(約10－20% )的表示方法：
能量金字塔，如右圖所示：圖中ＡＢＣ代表從低到高不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)，各自的體積代表所具有的能量，體積比代表能量傳遞效率（如：VA/VB或VC/VB）
6．研究能量流動(dòng)的目的：調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的方向，使能量更多地流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠�，從而提高生態(tài)中能量的利用率。
（二）物質(zhì)循環(huán)
1．概念：組成生物體的C、H、O、N等基本元素在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落和無機(jī)環(huán)境之間所形成的反復(fù)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈，所以物質(zhì)循環(huán)帶有全球性，稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。
2．特點(diǎn)：全球性、循環(huán)性、生化性
3．物質(zhì)循環(huán)(以碳循環(huán)為例)
特點(diǎn)：以光合作用為主、化能合成作用為輔合成有機(jī)物構(gòu)成全球的基礎(chǔ)生產(chǎn)；在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)，在生物群落內(nèi)部以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行循環(huán)； CO2是最重要的溫室氣體，不同的生態(tài)系統(tǒng)固定CO2的速率差別很大；大氣中CO2的濃度有日變化和年變化的特征。具體情況如下圖所示：
（三）能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系
物質(zhì)作為能量的載體，使能量隨著物質(zhì)循環(huán)而進(jìn)行；能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)。二者互為因果、相輔相成，具有不可分割的聯(lián)系。通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)使生態(tài)系統(tǒng)的各成分緊密聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。
二、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
（一）概念： 生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定的能力。
1．抵抗力穩(wěn)定性
（1）概念：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。
（2）原因：生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力。
（3）特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，自動(dòng)調(diào)節(jié)能力越小，抵抗力穩(wěn)定性越低。反之則越高。不同生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力不同，抵抗力性穩(wěn)定性也不同。
2．恢復(fù)力穩(wěn)定性
（1）概念：生態(tài)系統(tǒng)在遭到外界干擾因素的破壞以后恢復(fù)到原狀的能力。
（2）特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，自動(dòng)調(diào)節(jié)能力越小，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高。反之則越低。不同生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力不同，恢復(fù)力性穩(wěn)定性也不同。
3．抵抗力和恢復(fù)力之間存在著的關(guān)系：相反（如下圖所示）
4．提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
適當(dāng)提高生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度（如增加種群數(shù)量），提高生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，有助于提高生態(tài)系統(tǒng)的的抵抗力性。
【考點(diǎn)透視】
一、考綱指要
1．理解生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過程、特點(diǎn)和意義；掌握能量流動(dòng)規(guī)律。
2．掌握物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)；重點(diǎn)掌握碳循環(huán)的特點(diǎn)及其與光合作用、細(xì)胞呼吸、等知識(shí)的關(guān)系。
3．理解物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系及利用
4．理解生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的實(shí)質(zhì)及其原因，合理利用生態(tài)學(xué)原理為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和建立和諧社會(huì)提供幫助。
二、命題落點(diǎn)
1．能量流動(dòng)的過程、特點(diǎn)和意義，尤其是能量傳遞效率的相關(guān)計(jì)算及應(yīng)用
2．物質(zhì)循環(huán)的意義，碳循環(huán)的特點(diǎn)
3．生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的實(shí)質(zhì)及其原因、利用。
【典例精析】
例1：根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，要使能量流經(jīng)食物鏈的總耗量最少，人們應(yīng)采取下列哪一種食物結(jié)構(gòu)（ ）
A．以禽類、蛋類為主 B．以淡水養(yǎng)殖的魚蝦為主
C．以谷物和植物蛋白為主 D．以豬肉等家畜的肉類為主
解析：在能量流動(dòng)過程中，食物鏈越短、營(yíng)養(yǎng)級(jí)越少，損失的能量越少，傳遞給人的能量越多，其中直接利用生產(chǎn)者的物質(zhì)（谷物、植物蛋白）是得到能量最多的食物結(jié)構(gòu)。
答案：C。
例2： 在草→食草的昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹這條食物鏈，設(shè)流經(jīng)這條食物鏈的總能量為100％，按最高傳遞率計(jì)算，蟾蜍和貓頭鷹所得能量最多分別為（ ）
A．20％和2％ B．0.8％和0.032％ C．4％和0.8％ D．0.4％和0.016％
解析：在生態(tài)系統(tǒng)中，能量最高傳遞效率為20％，按此計(jì)算，蟾蜍為第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其所得能量為20％*20%*20%*100%=0.8％; 貓頭鷹為第六營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其所得能量為20％*20%*20%*20％*20％*100%=0.032％。
答案：B。
例3：自然界中，動(dòng)植物的有機(jī)物被蒼蠅舔食，而植物中的捕蠅草也能捕到蒼蠅，即蒼蠅→捕蠅草。這一事實(shí)說明（ �。�
①捕蠅草只能是異養(yǎng)型生物
②捕蠅草既屬自養(yǎng)型，也可屬異養(yǎng)型生物
③綠色植物在自然界的食物鏈中，只有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)
④有些植物在自然界的食物鏈中，不只有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)
⑤食蟲植物的原產(chǎn)地生長(zhǎng)環(huán)境中往往嚴(yán)重缺乏氮元素，其根系不發(fā)達(dá)，甚至退化，葉肉雖有葉綠體，但制造的養(yǎng)料不足，必須捕捉小蟲以攝取有機(jī)物
A．①③⑤B．②④⑤C．③④⑤D．②③④
解析：在生態(tài)系統(tǒng)中，生物屬于哪一種成分或哪一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，與其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來源密切相關(guān)，不可死記硬背，要根據(jù)具體情況來分析。本題中，捕蠅草能捕到蒼蠅，即蒼蠅→捕蠅草的事實(shí)說明，某些植物在特定環(huán)境中也是可以作為消費(fèi)者的，即營(yíng)養(yǎng)級(jí)發(fā)生了改變。捕蠅草能捕捉蒼蠅的目的是為了補(bǔ)充體內(nèi)氮元素的不足，是一種適應(yīng)現(xiàn)象。
答案：B。
例4：與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器是（ ）
A．線粒體和染色體 B．葉綠體和線粒體
C．葉綠體和核糖體 D．線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
解析：自然界的碳循環(huán)中，通過光合作用使大氣中的碳素（二氧化碳）進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，光合作用與葉綠體密切相關(guān)的；而通過生物的有氧呼吸使生物中的碳素（有機(jī)物中的碳）回到自然界中，線粒體是有氧呼吸的主要的細(xì)胞器，因此與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器是葉綠體和線粒體。
答案：B。
例5：下圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的簡(jiǎn)明示意圖，請(qǐng)根據(jù)圖回答下列問題：
（1）A過程是 的 作用，具體包括 和 兩種類型。
（2）圖中缺少的一個(gè)重要箭頭是 。
（3）與A過程本質(zhì)相同的有 過程（用圖中字母代號(hào)填寫）。
（4）碳在無機(jī)環(huán)境中以 形式存在，而在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間。以 形式進(jìn)行循環(huán)。碳循環(huán)始終與 結(jié)合在一起進(jìn)行。
（5）生態(tài)系統(tǒng)的四種成分是通過 和 緊密聯(lián)系在一起而形成的一個(gè)統(tǒng)一整體的。
解析：本題要考查學(xué)生有關(guān)碳循環(huán)過程的理解程度。讀圖可知，本圖少了一個(gè)箭頭，即從大氣中CO2庫(kù)到綠色植物的箭頭，這是大氣中的CO2通過自養(yǎng)生物進(jìn)入生物群落的途徑，如果沒有這一途徑，碳元素就不能在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間返復(fù)循環(huán)；圖中的字母A表示分解者的呼吸作用，分解者將有機(jī)物氧化分解，釋放出能量，同時(shí)產(chǎn)生CO2，這一過程的本質(zhì)是這些生物的呼吸作用，與圖中的字母B和C是相同的；而圖中字母D表示的是燃燒釋放CO2的過程，不屬于生物的呼吸作用；本題的最后兩問主要考查生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系的。
答案：（1）分解者/分解/有氧呼吸/無氧呼吸；（2）從大氣中的CO2庫(kù)到綠色植物；（3）B、C；（4）CO2或碳酸鹽/CO2/能量流動(dòng)；（5）物質(zhì)循環(huán)/能量流動(dòng)。
【常見誤區(qū)】
1．誤以為動(dòng)物從外界所攝取的能量就是其同化的能量，其實(shí)動(dòng)物攝取的能量中只有一部分被動(dòng)物所同化，還有一部分存在于糞便中，未被同化。
2．誤以為能量流動(dòng)獨(dú)立于物質(zhì)循環(huán)之外，其實(shí)物質(zhì)是能量的載體，能量流動(dòng)離不開物質(zhì)循環(huán)，二者相輔相成，不可分割。
3．誤以為能量流動(dòng)也是可以循環(huán)的，其實(shí)能量流動(dòng)是單向的，各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都趨向于通過細(xì)胞呼吸以熱能的形式散失到無機(jī)環(huán)境，而散失的熱能不可能再被轉(zhuǎn)變成生物可以利用的能量。
4．誤以為物質(zhì)循環(huán)指的是化合物一成不變的循環(huán)，其實(shí)是組成生物體的基本元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境間的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
5．誤以為任何生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是一開始就有的，其實(shí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段后逐步形成的，是生態(tài)系統(tǒng)自我發(fā)展的結(jié)果。
【基礎(chǔ)演練】
1．生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的原因是（ ）
A．各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物因呼吸而消耗相當(dāng)大的一部分能量
B．各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物中總有一部分未被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物所利用
C．下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物比上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物少
D．A和B的敘述都正確
2．“一山不存二虎”這一諺語，用生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)可以理解為（ ）
A．虎所需要的生活空間大
B．虎性情孤獨(dú)，不群居
C．營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高的生物，則得到的能量越少，個(gè)體數(shù)量也越少
D．身體強(qiáng)壯的虎以身體弱小的虎為食
3．某一生態(tài)系統(tǒng)中，已知一只鷹增重2 kg要吃l0 kg小鳥；小鳥增重0.25 kg要吃2 kg昆蟲；而昆蟲增重100 kg要吃1000 kg綠色植物。在此食物鏈中這只鷹對(duì)綠色植物的能量利用百分率為（ ）
A．0.05％B．0.5％C．0.25％D．0.025％
4．在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，已知初級(jí)消費(fèi)者與次級(jí)消費(fèi)者的個(gè)體數(shù)分別為N1、 N2，個(gè)體平均重量分別為M1、M2，則下列4項(xiàng)中正確的是（ ）
A．N1?M1＞N2?M2 B．N1?M1＝N2?M2
C．N1?M1＜N2?M2 D．N1?M1≥N2?M2
5．某地區(qū)初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者的總能量分別為W1和W2，當(dāng)下列哪種情況發(fā)生時(shí)，就可能使生態(tài)平衡遭到破（ ）
A．W1>10W2 B．W1>5W2
C．5W2
A．熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)B．沙漠生態(tài)系統(tǒng)
C．池塘生態(tài)系統(tǒng)D．草原生態(tài)系統(tǒng)
7．與自然界碳循環(huán)無直接關(guān)系的是（ ）
A．光合作用B．呼吸作用 C．分解作用 D．蒸騰作用
8．在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中，切斷下列哪個(gè)過程，碳循環(huán)就基本停止（ ）
A．工廠等使用煤和石油 B．動(dòng)物的呼吸作用
C．植物的光合作用 D．微生物的分解作用
PgPnR
A15.92.813.1
B870.7369.4501.3
C0.90.30.6
D141.061.979.1
E211.520.1191.4
9．下表是對(duì)某水生生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果，表中A、B、C、D分別表示不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能
量的總量，Pn表示生物體貯存能量（Pn=Pg－R），R表示生
物呼吸消耗的能量。分析回答：
（1）能量流動(dòng)是從A、B、C、D中的哪個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)開始的？
為什么？ 。
（2）該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的效
率是多少？ 。
（3）從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？為什么？ 。
10．如果人的食物有1/2來自綠色植物，1/4來自小型肉食動(dòng)物，1/4來自羊肉。
（1）畫出其食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖 。
（2）人每增加１千克體重，消耗植物約在 至 千克之間。
第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性（參考答案）
1D；2C；3C；4A；5D；6A；7D；8C。
9．（1）B，因?yàn)锽營(yíng)養(yǎng)級(jí)含能量最多，是生產(chǎn)者 （2）5.7% （3）增加，因?yàn)樵撋鷳B(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗能量之和
10．（1）
（2）35 280。
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