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第2讲生态系统和环境保护[考纲要求]1.生态系统的结构(Ⅰ)。2.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。3.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。4.生态系统的稳定性(Ⅱ)。5.人口增长对环境的影响(Ⅱ)。6.全球性的环境问题(Ⅰ)。7.生物多样性保护的意义和措施(Ⅱ)。1．生态系统(1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者)和营养结构(食物链和食物网)。(2)生态系统的三大功能①能量流动：单向流动、逐级递减，范围为食物链各营养级。②物质循环：元素反复利用、循环流动，范围为生物圈。③信息传递：往往具有双向性，范围为“生物与生物”及“生物与无机环境”。(3)生态系统的稳定性是指保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，其基础是生态系统具有一定的自我调节能力，自我调节能力的基础是负反馈调节。2．能量流动的“四三二”(1)4个去向：①呼吸作用消耗以热能形式散失；②流入下一营养级；③流入分解者；④暂时未被利用。(2)3个关系式①摄入量＝同化量＋粪便量。②同化量＝用于生长、发育和繁殖的能量＋呼吸消耗量。③用于生长、发育和繁殖的能量＝分解者分解利用量＋下一营养级同化量＝同化量－呼吸消耗量。(3)2个特点①单向流动：食物链中，相邻两个营养级生物的吃与被吃关系是长期自然选择的结果，不可逆转，因此能量不能循环流动。②逐级递减：各营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当一部分能量(热能)；还有一部分能量未被下一营养级生物所利用；还有少部分能量随着残枝败叶或遗体等直接传递给分解者，相邻两个营养级的能量传递效率为10%～20%。3．可持续发展(1)概念：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要。(2)可持续发展追求的是人与自然协调一致的美好理想。(3)要实现可持续发展就要保护生物多样性，保护环境和资源，建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。1．生态系统的结构只包括食物链和食物网()2．细菌在生态系统中可能是生产者，也可能是消费者或分解者()3．初级消费者粪便中的能量属于生产者同化的能量()4．生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的()5．心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶都属于生态系统的信息传递()6．害虫数量对其天敌数量的变化存在反馈调节()7．落叶阔叶林、针阔叶混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低()8．受到污染的湖泊，鱼类大量死亡，腐生细菌增多，进一步加重污染，这种调节是负反馈调节()9．互花米草原产于美洲，引入江苏沿海等地种植后迅速扩散并改变了滩涂生物多样性，属于生物入侵()10．基因多样性较低的种群适应环境能力强，生物多样性的丰富程度与自然选择无关()答案1.×2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.×9.√10.×1．农业生态系统除草、除虫的意义：调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。2．减缓温室效应的两项主要措施：大力植树造林；减少化石燃料的燃烧(开发新的清洁能源)。3．人工生态系统需要不断有物质投入的原因：人工生态系统不断会有产品输出，根据物质循环原理，需要不断投入物质，才能保持生态系统的稳定。考点一生态系统的结构1．生态系统中的生物成分的判断(1)判断生产者时要注意是否为“自养型”生物，若为自养型生物，则为生产者。(2)判断消费者时要特别注意异养型、寄生、捕食、非腐生等关键词，植物、微生物都有可能成为消费者。(3)判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残骸等转变成无机物，即营腐生生活，如蚯蚓。2．生态系统的营养结构分析(1)某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群，甚至可能不属于同一物种。(2)同一种消费者在不同食物链中，可以占据不同的营养级。(3)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐之间既有捕食关系，又有竞争关系。3．复杂食物网中某种群数量变化的分析技巧(1)生产者相对稳定，即生产者种群数量比消费者种群数量稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需考虑生产者数量的增加或减少。(2)处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链的来源减少或中断，则该种群可通过多捕食其他生物而维持其数量基本不变。例如右图所示的食物网中，若食草鸟的数量减少，则兔的数量将更多地被鹰捕食而减少，绿色植物的数量因捕食者减少而增多。考向一生态系统各成分及相互关系辨析1．下列有关生态系统的叙述，错误的是()A．生态系统的组成成分中含有非生物成分B．生态系统相对稳定时无能量输入和散失C．生态系统维持相对稳定离不开信息传递D．负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定答案B解析生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，A正确；生态系统相对稳定时能量的输入和散失处于动态平衡，B错误；生态系统的信息传递能调节种间关系，有利于生态系统的稳定，C正确；负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，有利于生态系统保持相对稳定，D正确。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答案C解析由于在生态系统中每一种生物与周围的多种生物有着错综复杂的联系，可同时处于不同食物链的不同阶层，故一种生物在生态系统中可处于多个营养级，A错误；动物大多数以其他生物为食，故大多属于消费者，但并非均属于消费者，如蜣螂、蚯蚓等主要进行分解粪便等作用就属于分解者，B错误；自养生物都能将无机物合成有机物，故都是生产者，C正确；营腐生生活的细菌属于分解者，但并非所有细菌都是分解者，如硝化细菌是生产者，根瘤菌是消费者，D错误。考向二食物链(网)中生物数量的变动分析3．(经典高考题)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于树林中。下列叙述正确的是()A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向答案C解析由题意知，鹰迁入后，形成的食物链为植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少、螳螂的数量增加、蝉的数量减少等系列变化，A错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D错误。4．下图表示某一生态系统中各种生物之间的关系，下列相关叙述正确的是()A．腐生细菌和真菌占据了多个营养级B．如果树同化的能量为100kJ，则蛇至少能获得1kJ能量C．图中所示生态系统的结构还缺少非生物的物质和能量D．在此生态系统中，主要成分是腐生细菌和真菌答案C解析腐生细菌和真菌属于分解者，不属于食物链中的任一营养级，A错误；能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%，如果树同化的能量为100kJ，则蛇至少能获得0.1kJ能量，B错误；图中仅包含生产者、消费者和分解者及食物链(网)，若表示生态系统的结构还缺少非生物的物质和能量，C正确；生态系统的主要成分是生产者，D错误。考点二生态系统的功能1．能量在各营养级间的流动过程(1)流经生态系统的总能量：自然生态系统一般是生产者“固定”的太阳能总量，人工生态系统有时候还要考虑人工投放的有机物中的能量。(2)能量传递效率①是相邻两个营养级的传递效率，不是两个个体之间的传递效率。②是相邻两个营养级同化量的比值，不是摄食量的比值。③10%～20%是通常情况下的平均值，某些生态系统的部分营养级之间的能量传递效率可能会高于20%。④能量传递效率≠能量利用率：能量利用率是指能够被人类利用的能量占生产者能量的比值。2．碳循环(1)碳进入生物群落的主要途径：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生产者、消费者的呼吸作用分解者的分解作用实质是呼吸作用化石燃料的燃烧3．生态系统中的信息传递及作用考向一生态系统三大功能的基本内容辨析5．(2019·全国Ⅱ，6)如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是()A．前者为金字塔形，后者为倒金字塔形B．前者为倒金字塔形，后者为金字塔形C．前者为金字塔形，后者为金字塔形D．前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形答案A解析夏季草原生态系统中，作为第一营养级的牧草的数量远多于作为第二营养级的羊的数量，该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形；而在森林生态系统中，作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形，故选A。6．(2019·河北衡水中学高三一调)如图为某人工鱼塘的主要能量流动图解，其中a、b、c、d为相关鱼的能量同化量。下列相关叙述正确的是()A．甲种鱼和乙种鱼间的能量传递效率为(b＋d)/(a＋c)×100%B．乙种鱼中不同个体在鱼塘不同水层觅食不能体现群落的垂直结构C．群落中各种群间不存在地理隔离，因而能进行基因交流D．若除去乙种鱼并增加投放饲料，则甲种鱼的数量会呈现“J”型增长答案B解析据图分析，甲种鱼和乙种鱼间的能量传递效率为b/(a＋c)×100%，A错误；乙种鱼中不同个体在鱼塘不同水层觅食，属于种群的空间特征，不能体现群落的垂直结构，B正确；群落中各种群间不存在地理隔离，但存在生殖隔离，因而不能进行基因交流，C错误；若除去乙种鱼并增加投放饲料，则甲种鱼的食物非常充足，但是生存空间是有限的，因此甲种鱼在鱼塘中将呈现“S”型增长，D错误。7．下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述中，正确的是()A．做肥料的粪便中的能量可以流向植物，从而实现了对能量的多级利用B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%能量流入狼体内C．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的D．食物链中，生物所处的营养级越高，其数量一定越少答案C解析使用粪便做肥料，因为粪便中的无机盐和被分解者分解产生的无机物可被植物吸收利用，从而实现了对物质的循环利用，该过程中植物并没有获得粪便中的能量，A错误；一只狼捕食了一只兔子，这只兔子不能代表一个营养级的所有生物，这只狼也不能代表一个营养级中的所有生物，所以二者的能量传递效率不满足相邻营养级间能量传递效率约为10%～20%，B错误；碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的，C正确；食物链中，生物所处的营养级越高，其获得的能量越少，但其数量不一定越少，如虫吃树叶，但虫的数量多于树，D错误。8．下列关于生态系统信息传递的说法，错误的是()A．“蜘蛛网捕食”体现了物理信息的作用B．生态系统的信息传递只能沿食物链的方向进行C．警犬嗅寻毒品体现了化学信息的作用D．蜜蜂的舞蹈和孔雀开屏都属于动物的行为信息答案B解析生态系统的信息传递既可发生于生物与生物之间，也可发生于生物与无机环境之间。考向二生态系统结构和功能的综合考查9．(2019·全国Ⅱ，31)回答下列与生态系统相关的问题：(1)在森林生态系统中，生产者的能量来自____________，生产者的能量可以直接流向______________________(答出2点即可)。(2)通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入