第3章 生态系统及其稳定性-【必背知识】2021-2022学年高二生物章节知识清单（人教版2019选择性必修2）（填空版）

新人教版生物学选择性必修2《生物与环境》知识梳理
第3章 生态系统及其稳定性
第1节 生态系统的结构
1. 生态系统
（1）概念：由 与它的相互作用而形成的统一整体。
（2）范围：生态系统的空间范围有大有小。 是地球上最大的生态系统，它包括地球上的_____________及其______________________。
（3）类型
自然生态系统：生态系统： 生态系统、淡水生态系统等
生态系统： 生态系统、 生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等
人工生态系统：农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、 生态系统等
2. 生态系统的结构：包括和。
3. 生态系统的组成成分
（1）非生物的物质和能量
①组成： 物质：如 等；能量：如 。
②作用：是生物群落和的最终来源，是赖以生存和发展的基础。
（2）生产者
①营养方式：属于 (自养/异养)生物。
②生物类群：主要是 ，还包括光合细菌(如蓝细菌)、化能合成菌(如 )。
③作用
a.物质方面：。
b.能量方面：(主要)
。
④地位：是生态系统的 。(必备成分)
（3）消费者
①营养方式：属于(自养/异养)生物。
②生物类群：捕食性 、寄生生物(如 )。
③作用：加快生态系统的 ，有利于植物的和的传播。
④地位：是生态系统中的成分。(非必备成分)
（4）分解者
①作用：能将，供生产者重新利用。
②营养方式：属于(自养/异养)生物。
③生物类群：主要是腐生性 (如枯草杆菌)、 (如食用菌)及动物(如 )。
④地位：是生态系统的成分，不可缺少。
、、和四种成分是紧密联系、缺一不可的。正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一整体，具有一定的结构和功能。
思考：联系生物群落与无机环境的桥梁是和两种成分。



4. 生态系统中各种组成成分的关系(字母表示生态系统成分，数字表示生理过程)
A表示： B表示：
C表示： D表示：
①表示： 或
②表示： ③表示：
④表示：







归纳总结：生态系统中生物成分与类群的关系
（1）生产者一定是自养型生物，但不一定是绿色植物，如能进行化能合成作用的硝化细菌。
（2）消费者一定是异养型生物，但不一定都是动物，如寄生生物菟丝子、病毒等。
（3）分解者一定是异养型生物，但不一定都是微生物，如腐生动物蚯蚓、蜣螂等。
（4）植物可作为生产者(绿色植物)和消费者(菟丝子)。
（5）动物可作为消费者(捕食性动物)和分解者(如腐生动物蚯蚓、蜣螂等)。
（6）细菌可作为生产者(化能合成菌，如硝化细菌)、消费者(寄生菌，如结核杆菌、肺炎双球菌、肠道内的大肠杆菌等)和分解者(腐生菌，如枯草杆菌、泥土及粪便中的大肠杆菌等)。
5. 生态系统的营养结构——食物链和食物网
（1）食物链：生态系统中，各种生物之间因 关系而形成的一种联系。
食物链： 植物——————→蝗虫———————→青蛙————————→蛇————————→鹰
生态系统成分： 消费者 消费者 消费者 消费者
营养级别： 营养级 营养级 营养级 营养级 营养级
①食物链中只有和两种成分，不出现和。
②食物链的起点是(营养级)，终点是不被其他动物所食的动物(营养级)。
③第一营养级是；植食性动物是消费者，属于 营养级。
④营养级别和消费者级别相差级，即：营养级别＝消费者级别＋。
⑤在食物链中，箭头相连的两种生物种间关系是。
⑥食物链中箭头表示物质和能量流动的方向，即后一个营养级以前一个营养级为食。
⑦各种动物所处营养级不是固定不变的。上述食物链中，若鹰直接捕食青蛙，则属于营养级。
⑧一条食物链上一般不会超过个营养级。
（2）食物网：生态系统中，许多彼此相互交错，连接成的复杂。
①形成原因：a.一种绿色植物可能是植食性动物的食物；
b.一种植食性动物可能吃 植物，也可能被肉食性动物所食。
②功能：食物链和食物网是生态系统的，是和的渠道，
③食物网相关分析
a.每条食物链的起点都是，终点是不能被其他动物所食的动物，即营养级，中间有任何停顿都不能算完整的实物链。
b.食物网中箭头相连的两种生物种间关系是，具有共同食物的两种生物种间关系是。
c.同一种生物在不同的食物链中可以占有的营养级。
b.一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就。食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物的而不是生物的。
④生物数量的变化情况分析
a.若食物链中第一营养级的生物减少，则相关生物数量都。
b.若“天敌”减少，则被捕食者数量。
c.食物网某种生物大量增加时，一般会导致作为其食物的生物数量，作为其天敌的数量。
d.在食物网中，当某种生物大量减少时，对另一种生物的影响沿不同的实物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。实例分析(右图)：若青蛙突然减少，则以它为食
的蛇也将 ，鹰不只捕食蛇一种生物，因此它可以依靠其他食物来
源维持数量基本不变，故鹰会过多捕食兔和鸟，从而导致兔、鸟 。
练习：右图为某生态系统食物网示意图，据图分析回答：
①图中没有表示出来的生态系统成分是 和。
②该生态系统的“基石”是。能将动植物遗体和动物
粪便分解成无机物的是。
③该食物网中包含条食物链，属于次级消费者的生物是。
④写出图中含营养级最多的食物链： 。
⑤图中猫头鹰同时占有 个营养级，它们是营养级。
⑥青蛙和昆虫的关系是，猫头鹰和蛇的关系是。
⑦此生态系统中各种生物的总和，在生态学上称为。
第2节 生态系统的能量流动
1. 能量流动的含义：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
2. 能量的输入
（1）能量的源头： 。 （2）能量流动的起点： 。
0 作用0
绿色植物、光合细菌
（3）相关生理过程： (主要途径)
0 作用0
硝化细菌

（4）流入生态系统的总能量：。
注：流入人工生态系统的总能量包括：＋。
3. 能量的传递
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
遗体
遗体
遗体
枯枝败叶
(起点)
未固定
……
呼吸作用
呼吸作用
太阳能
生产者
(植物)
初级消费者
(植食动物)
次级消费者
(肉食动物)
三级消费者
(肉食动物)
分解者(细菌、 真菌等微生物)
图5-7 生态系统能量流动示意图（不定时分析）







（1）生产者(第一营养级)能量的来源和去路




（2）各级消费者能量的来源和去路





各级消费者摄入的能量不等于其同化量，它们之间的关系式：同化量＝－。
（3）传递形式：。
（4）传递途径：。
4. 能量的转化和散失



5. 赛达伯格湖的能量流动分析（定时分析）




图例分析：能量流动图解分析（见右上图）
（1）W1表示，W1＝ 。
（2）D1表示，D1＝ 。
（3）A表示，B表示，
（3）C表示，D表示。
（4）由生产者到初级消费者的能量传递效率＝＝。
6. 能量流动的特点
（1）。原因：能量只能从上一营养级流入下一营养级，不可逆转，也不能循环流动。食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果。
（2）。原因：
①各营养级生物 作用以 形式散失大部分能量，无法再利用。
②各营养级的生物中有一部分能量未被下一营养级的生物利用，即 部分。
③少部分能量被 分解利用。
7. 能量传递效率：一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是 。
公式：相邻两营养级间的能量传递效率＝×100%
计算：赛达伯格湖中：流入赛达伯格湖的总能量为 J/(cm2·a)。第一营养级和第二营养级间
的能量传递效率为 ，第二营养级和第三营养级间的能量传递效率为 。
某一湖泊的能量金子塔
第二营养级
第三营养级
第四营养级
第一营养级
8. 能量金字塔
（1）概念：将单位时间内各个 所得到的 ，由
绘制成图，可形成一个能量金字塔。
（2）分析
①金字塔中，每一台阶的大小代表该营养级生物所含的 。
储存能量最多的成分是 ，属于 营养级；储存能量最
少的是金字塔的顶端，属于 营养级。
②在一个生态系统中，营养级越多(食物链越长)，能量流动过程中消耗的能量就 ，最高营养级获得的能量就 。
③生态系统中的能量流动一般不超过 个营养级。
知识拓展：生态金字塔是生态学中表示不同关系的一种形式。不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物个体数量、有机物总量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。

能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状



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
象征含义
能量在沿食物链流动过程
中具有逐级递减的特性
生物个体数目在食物链中
随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链逐级递减
每一阶含义
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
每一营养级生物的有机物总量
特殊形状
无
如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系：

如人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量

9. 能量流动的相关计算规律（重在理解）


（1）正推型：知低营养级(A营养级净重M)，求高营养级(D营养级增重多少)
D营养级最多增重：选最 食物链，按 计算。D＝。
D营养级最少增重：选最 食物链，按 计算。D＝。
（2）逆推型：知高营养级(D营养级增重N)，求低营养级(消耗A营养级多少)
最多消耗A营养级：选最食物链，按 计算。A＝。
最少消耗A营养级：选最食物链，按 计算。A＝。
练习：下图为某生态系统食物网的一部分图解，据图分析回答：




（1）该生态系统中所需的能量来自于 。
（2）流经该生态系统的总能量是 。
（3）猫头鹰获取能量最多的一条食物链是 。
猫头鹰获取能量最少的一条食物链是 。
（4）若猫头鹰的体重增加0.5kg，至少消耗绿色植物 kg，最多消耗绿色植物 kg。
（5）若绿色植物有1000kg，则鹰最多增重 kg，最少增重 kg。
10. 研究能量流动的意义
（1）帮助人们科学规划，设计人工生态系统，实现对能量的 ，从而提高能量的 。
（2）帮助人们合理地，使能量 。
11. 利用能量流动特点确定食物链(网)
（1）据能量流动逐级递减特点：能量含量越多，其营养级别越低；能量含量越少，其营养级别越高。
（2）据能量传递效率为10%～20%，可确定相邻两个营养级能量差别在5～10倍，若能量相差不多，则应列为同一营养级。写出下列各图表中的食物链(网)：


表一

营养级
A
B
C
D

固定的总能量
15.9
870.7
0.9
141.0



表二

生物体
A
B
C
D
E

有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
图1食物链(网)：。
图2食物链(网)： 。
表一食物链(网)：。
表二表示每个营养级生物体内残留的有机汞的浓度，有机汞存在生物富集作用，即随着营养级的增加，
有机汞的浓度增加，可知表2食物链(网)为： 。
拓展：生物富集的原因：。

第3节 生态系统的物质循环
1. 生态系统的物质循环
（1）概念：组成生物体的 ，不断地在 和 之间循环流动的过程。
（2）范围： 。这里所说的生态系统是地球上最大的生态系统—— 。
（3）特点：、。
2. 碳循环
（1）碳的存在形式
①无机环境中：主要以 和 的形式存在。
②生物群落中：以的形式存在。
（2）循环过程图解（填图）
①
②
③
④
⑤






（3）碳进入生物群落
①形式： 。
0 作用0
硝化细菌
0 作用0
绿色植物
②生理过程： (主要途径)

（4）碳返回无机环境（大气中CO2的来源）
①形式： 。
②途径：a.动植物的 ；b.分解者的 (实质仍然是 作用)；
c. 。
（5）碳的循环形式
①在生物群落与无机环境间：主要以 的形式进行。
②在生物群落内：以 的形式进行，渠道为 。
图例分析：右图是生态系统碳循环图解，图中A～D代表生态系统四种成分，
①～⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。
（1）图中A代表 、B代表 、
C代表 、D代表 。
（2）代表光合作用或化能合成作用、呼吸作用和分解作用的序号分别
是 、 、 。
（3）D在生态系统中的作用是 。
（4）在碳循环中，碳元素在①②④⑦中以 形式流动，在③⑤⑥中以 形式流动。
3. 温室效应
（1）形成原因：主要是 短时间内大量燃烧，使大气中 含量迅速增加，打破了生物
圈的平衡。
（2）危害：升高，加快极地和高山的融化，导致 上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
（3）减缓温室效应的措施：①开发 ，减少 燃烧；
②大力 ，增加绿地面积，从而增加对CO2的吸收。
4. 能量流动和物质循环的关系

能量流动
物质循环
形式
→ → (散失)
化学元素(→→)
范围
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
过程
沿单向流动
在 和 间往复循环
特点


联系
①在生物群落中它们的流动渠道都是 ，且二者 进行，相互依存，不可分割
②能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程
③ 作为 的载体，使 沿着 流动
④能量作为 ，使物质能够不断地在 和 之间循环往返
生态系统中的各种组成成分，正是通过 和 ，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体
5.【探究】探究土壤微生物对淀粉的分解作用
（1）实验原理
①土壤中存在种类、数目繁多的等微生物，它们在生态系统中的成分为。
②分解者的作用是将环境中的 分解为 ，其分解速度与环境中的等生态因子相关。
（2）设计案例
项目
案例1
案例2
实验假设
土壤微生物能分解落叶使之腐烂
土壤微生物能分解淀粉
实验设计
实验组
对土壤 处理
A烧杯：30mL 土壤浸出液 ＋淀粉糊
在室温(20℃左右)下放置7天
对照组
对土壤 处理(自然状态)
B烧杯：30mL 蒸馏水 ＋淀粉糊
自变量


实验现象
在相同时间内实验组落叶腐烂程度
(大于/小于)对照组
对照组落叶腐烂所需时间比实验组

A
A1

在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热
A2

B
B1

B2

结论分析
微生物对落叶有作用
土壤浸出液中的微生物能淀粉
注：案例1中实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变(例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1h灭菌)。
6. 富营养化：指水体中等植物必需的矿质元素增多，导致植物等大量繁殖，并引起水
质恶化和鱼群死亡的现象。
原因分析：工业废水、生活污水等的排放，使水体中等矿质元素增多，导致水体中植物和浮游动物大量繁殖，通过 呼吸大量消耗水中溶解氧，它们死后的残渣遗体又被好氧微生物分解，进一步使水体中的 含量降低，导致鱼虾等水生生物死亡，尸体被 微生物分解，释放出H2S、CH4等有毒物质，进一步使水质恶化，造成更多水生生物死亡。在淡水中引起的叫 ，海水中引起的叫 。
7.生物富集：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。

第4节 生态系统的信息传递
1. 生态系统信息的种类
种类
含义
实例
物理信息
生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过传递的信息。物理信息的来源可以是，也可以是
蜘蛛网的振动、动物体温、红外线、萤火虫发光、电磁波、蝙蝠的“回声定位”、昆虫发出的声音、鲜艳的花朵、飞蛾的趋光性等
化学信息
生物在过程中产生的一些可以传递信息的
植物的生物碱、有机酸等化学物质，动物的性外激素，狗利用其小便记路，某种动物以尿液来标记领地，淡淡的花香
行为信息
动物体产生的可以在生物间传递某种信息的特征
蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”(孔雀开屏)、鸟类的报警行为(如危险时急速煽动翅膀)



2. 信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
的正常进行，离不开信息的作用
蝙蝠的“ ”；莴苣、茄、烟草种子的必须接受某种波长的光信息才能萌发生长
种群
生物种群的 ，离不开信息的传递
自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能够开花(进行生殖生长)；昆虫分泌性外激素，引诱同种异性个体前来交尾
生物群落
调节，以维持
食物链中的关系；草原返青时的“绿色”为食草动物提供可采食的信息；狼根据兔留下的气味去猎捕，兔根据狼的气味或行为特征去躲避
3. 信息传递在农业生产中的应用
（1）提高 或 的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的 ，就可以提高果树的传粉率和 。
（2）对 进行控制。如利用音响设备发出 吸引鸟类，使其结群捕食害虫；利用昆虫 诱捕或警示有害动物，降低害虫的 ；利用特殊的 扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物种群的 下降，从而减少有害动物对农作物的破坏。
目前控制动物危害的技术大致有、和等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的。
4. 生态系统的三大功能： 、 和 。它们的区别与联系如下：
项目
能量流动
物质循环
信息传递
区别
来源



途径


特点



范围


生物与生物之间，生物与无机环境之间
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
共同把生态系统各组成成分联系成一个统一的整体，并调节生态系统的稳定性


第5节 生态系统的稳定性
1. 生态系统的稳定性
（1）概念：生态系统所具有的 或 自身 和 相对稳定的能力。
对生态系统稳定性的理解：
①稳定是 的，总处于 变化中。
②结构的相对稳定：生产者、消费者和分解者的 和 相对稳定。
③功能的相对稳定： 与 的输入和输出相对平衡。从能量流动角度分析，若能量的输入 输出，则生态系统处于发展阶段；若能量的输入 输出，则生态系统处于平衡状态；若能量的输入 能量的输出，说生态平衡已被破坏。
（2）原因：生态系统具有一定的 能力。
2. 生态系统的自我调节能力
（1）调节基础： 调节。负反馈调节在生态系统中普遍存在，不仅存在于内部，还存在于生物群落与 之间。
（2）实例分析
生态系统在受到外界干扰时，依靠 能力来维持自身的相对稳定。
实例1：河流受到轻微的污染时，能通过 、 和 ，很快消除污染，河流中的生物不会受到明显的影响。
实例2：在森林中，当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富，数量也会 ，这样，害虫种群的增长就会受到 。
实例3：一场火灾过后，森林中种群密度降低；但由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新植株。
（3）特点：生态系统的自我调节能力不是 。当外界干扰强度超过 时，生态系统的能力会迅速丧失。例如，我国西北的黄土高原，就是原有森林生态系统崩溃的鲜明例子。
3. 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
（1）抵抗力稳定性
①概念：生态系统 并使自身的结构和功能 (不受损害)的能力。
②特点：一般来说，生态系统的 越多，食物网越 ，其 能力就越强，抵抗力稳定性就 ，反之则 。
（2）恢复力稳定性：生态系统受到外界干扰因素的 后 的能力。如“离离原上草，一岁一枯荣。野火烧不尽，春风吹又生。”的原因是生态系统具有 稳定性。
（3）两者关系：一般呈 关系。（在右图中绘出关系曲线）

生物种类越多→食物网 (即营养结构 )→自我调节
能力 →抵抗力稳定性 ，而恢复力稳定性 。
如：热带雨林生态系统系统抵抗力稳定性 ，但恢复力稳定性 ；
草原生态系统抵抗力稳定性 ，但恢复力稳定性 。
但对于一些特殊的生态系统，如极地苔原生态系统，由于物种组分单一，营养结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较 。
4. 提高生态系统的稳定性
（1）一方面，要控制对生态系统 的程度，对生态系统的利用应该，不应超过生态系统的 能力。
（2）另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的 、 投入，保证生态系统内部 的协调。
（3）提高生态系统(抵抗力)稳定性的主要措施是。在生物种类相同的情况下，生物的 也会影响生态系统的稳定性。避免盲目引入，使原有物种的生存受到威胁。
5. 生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系







（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。y值的大小可以作为稳定性强弱的衡量指标，y值越大，说明该生态系统的抵抗力稳定性 ，反之，抵抗力稳定 。如热带雨林生态系统与草原生态系统受到相同干扰，草原生态系统的y值要 热带雨林生态系统的y值。
（3）x表示恢复到原状态所需的时间。x值的大小可以作为稳定性强弱的衡量指标，x值越大，说明该生态系统的恢复力稳定性 ；反之，恢复力稳定性 。
（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可以作为总稳定性的定量指标。TS值越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性 。
6.【制作】设计并制作生态缸，观察其稳定性
（1）实验原理
①在有限空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建人工微生态系统。
②要使人工微生态系统正常运转，设计时要注意系统内不同营养级生物之间的 。
③生态系统的稳定程度，取决于它的组成、结构和因素之间的协调关系。
④观察生态缸中生物的和长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
（2）生态缸的设计要求及分析
设计要求
相关分析
①生态缸必须是的
防止外界 或 非生物 因素的干扰
②生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸中能够进行循环和流动，在一定时期内保持稳定
③生态缸的材料必须透明
为绿色植物作用提供光能，保持生态缸内
，便于观察
④生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
便于操作，缸内储备一定量的
⑤生态缸放置于室内通风、光线良好的地方。采光用较强的，避免强光直射
光照过强会使生态瓶的 升高，不利于生物的生存；光照过低，不足以满足瓶中生物的 需求
⑥选择的动物不宜过多，个体不宜太大
减少对的消耗，防止生产量消耗量