专题18 生态系统及其稳定性-2022年高考生物一轮复习知识点梳理与归纳

专题18 生态系统及其稳定性生态系统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。2．范围：有大有小。地球上最大的生态系统是生物圈。3．结构：组成成分和营养结构(食物链和食物网)。4．类型：自然生态系统和人工生态系统两大类。 　生态系统的结构一 ．生态系统的组成成分(1)非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、无机盐等。(2)生产者：自养生物，主要指绿色植物。(3)消费者：主要指动物。(4)分解者：腐生生活的细菌、真菌等。二．生态系统的营养结构——食物链和食物网1．食物链类型食物链包括三种类型：捕食链、寄生链和腐生链。高中生物所涉及的食物链，实际上是捕食链，是由消费者和生产者之间通过食物关系形成的。2．食物链图示及构成条件(1)模式图：A→B→C→D→E。(2)举例：捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下)：　 草 →　　 鼠　　→　　 蛇　　→　 猫头鹰　成分：生产者　　　初级消费者　　次级消费者　　三级消费者营养级：第一营养级　第二营养级　　第三营养级　　第四营养级3．食物链与食物网作用(1) )食物链和食物网是生态系统的营养结构。(2)食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。观察下面图示，回答相关问题。1．图示食物网中包含8条食物链。2．写出图中含营养级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。3．图中猫头鹰同时占有第三、四、五、六营养级。4．图中哪些生物属于次级消费者？狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。5．写出图示食物网中未包含的生态系统的成分：非生物的物质和能量、分解者。6．从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是：捕食和竞争。7．由图示可看出，食物网的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。三．生态系统中某种生物减少对其他生物数量变化的影响(1) 食物链中，若处于第一营养级的生物数量减少，后面的各营养级生物数量依次减少。(2) 一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。(3) 复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。③处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，则该种群可通过多食其他食物来维持其数量基本不变。(4) 同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析①a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。②a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。③实例：如图所示的食物网中，蚱蜢突然减少，则以它为食的蜥蜴减少，蛇也减少，蛇减少则鹰就更多地吃兔和食草籽的鸟，从而导致兔及食草籽的鸟减少。在这里必须明确蛇并非鹰的唯一食物，所以蛇减少并不会造成鹰的减少，它可依靠其他食物来源而维持数量基本不变。生态系统的能量流动1、能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。1）能量流动源头：太阳能2）流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能；3）生态系统中的能量流动从生产者固定太阳能开始；输入相关生理过程：（光合作用、化能合成作用）4)生态系统中的能量通过食物链和食物网流动的。能量传递形式：有机物能量的散失相关生理过程：细胞呼吸能量的散失形式：热能2、能量流动的过程 (1)能量来源eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a.生产者的能量主要来自太阳能,b.消费者的能量来自于上一营养级,同化的能量))摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：eq \a\vs4\al(①定量不定时,(能量的最终,去路))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a.自身呼吸消耗,b.流入下一营养级,c.被分解者分解利用))②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。3、能量流动的特点：单向流动：生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%-20%；可用能量金字塔表示。在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。能量传递效率的计算公式相邻两个营养级的传递效率＝eq \f(下一营养级同化量,上一营养级同化量)×100%。能量金字塔永远正立数量金字塔有倒立情况3、研究能量流动的意义：（1）可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。（2）可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。如农田生态系统中，必须清除杂草、防治农作物的病虫害。3．能量流动特点及原因分析1．能量流动的计算方法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，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。(1)设食物链为A→B→C→D，分情况讨论如下：①已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3；最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3。②已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。(2)在食物网中分析：如在中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：①食物链越短，最高营养级获得的能量越多。②生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)3。(3)在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。能量传递效率≠能量利用率①能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。②能量利用率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。生态系统的物质循环一．物质循环的概念：在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环。其中的生态系统是指生物圈，所以又称生物地球化学循环。二. 碳循环过程1．碳循环过程在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。(2)碳返回无机环境的途径eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①生产者、消费者的呼吸作用,②分解者的分解作用(实质是,呼吸作用),③化学燃料的燃烧))（3）在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。（4）在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。(3)温室效应的产生原因：①化学燃料的大量燃烧，产生大量CO2。(主要原因)②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。温室效应缓解对策：①保护和增加植被；②开发新能源，减少化石燃料的使用。2．物质循环的特点(1)全球性：物质循环的范围是生物圈。(2)往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。三. 物质循环与能量流动的关系补充：什么是生物富集作用？概念：是指环境中的一些污染物（如重金属、化学农药）通过食物链在生物体内大量累积的过程。富集物的特点：化学性质稳定不易被分解；在生物体内积累而不易排出。富集过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。模型法判断碳循环中的各种成分先据双向箭头“⇌”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再判断两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者　生态系统的信息传递和稳定性一、　生态系统的信息传递1． 概念：是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。2． 种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。3． 作用(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用。(2)生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。(3)信息还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。4． 应用：提高农产品或畜产品的产量、对有害动物进行控制。1． 根据下表中的实例确定信息类别、来源及传递形式3． 能量流动、物质循环与信息传递的区别与联系生态系统的稳定性1． 概念：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。2． 原因：生态系统具有一定的自我调节能力。3． 调节基础：负反馈调节。4． 特点：调节能力有一定的限度。5． 生态系统的稳定性(1)种类①抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。②恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。(2)提高措施①控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，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。3． 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系对于极地苔原(冻原)，由于物种组分单一、结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。(3)x可以表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱；反之，恢复力稳定性越强。(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱。项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式太阳能→化学能→热能无机物、eq \a\vs4\al(有机物)特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行、相互依存，不可分割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实例类别来源传递形式蝙蝠的“回声定位”，植物各种颜色的花物理信息无机环境或生物产生的物理信号物理过程动物的性外激素化学信息生物自身产生的化学物质信息素蜜蜂跳舞、孔雀开屏、乌贼喷墨、豪猪竖刺、雄鸟震动翅膀向雌鸟发出信号等行为行为信息生物的特殊行为特征植物或动物的异常表现及行为项目能量流动物质循环信息传递特点单向流动、逐级递减循环流动、反复利用往往是双向的范围生态系统中各营养级生物圈生物之间，生物与无机环境之间途径食物链和食物网多种地位生态系统的动力生态系统的基础决定能量流动和物质循环的方向和状态联系同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身结构、功能相对稳定恢复自身结构、功能相对稳定核心抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状联系①一般呈相反关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然；②二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定。如图所示：