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第 3 章 生态系统及其稳定性
第 1 节 生态系统的结构
1.P 问题探讨：大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗草、简麻、鸭跖草等多种杂草，分
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布着七星瓢虫、大豆蚜等动物，土壤里还有蚯蚓、线虫，以及多种微生物。每公顷大豆与共生根瘤蘭每年
固氮可以超过100 kg。
（1）大豆根系会给土壤帶来哪些变化?
提示：大豆根系的根瘤菌把空气中的N 固定，进而转化成NH、NO，可增加土壤含氮量，同时，大豆根
2
系的生长疏松了土壤。
（2）大豆与其他生物之间存在什么关系?
提示：大豆与根瘤菌之间是互利共生关系，大豆与稗草、苘麻、鸭跖草等之间是种间竞争关系，大豆与七
星瓢虫、大豆蚜之间是捕食关系。
（3）根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系。
提示：生物能适应环境并能影响环境。
2.P 思考·讨论：分析生态系统的结构
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（1）分析上述生态系统中生物之间的食物关系，你能画出多少条食物链?与其他同学画出的食物链进行比
较，分析各自的食物链是否需要修改，共同完善该生态系统的食物链和食物网。
提示：根据生态系统中生物之间的食物关系，画出食物链。注意食物链的起点是生产者，终点是最高级的
消费者。
（2）按照不同种类生物的营养方式，以及它们在生态系统中的作用，将上述生态系统中的生物进行归类。
提示：可以分为生产者，如地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿、水草、栅藻、团藻等；消费者，如
蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂、姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣、鱼、虾、草履虫等；分解者，如细菌、真菌、放线
菌等。
（3）在上述生态系统中，食物链之外还有哪些成分?它们对生态系统来说是不可缺少的吗?为什么?
提示：还有非生物的物质和能量、分解者。物质和能量是生命活动存在的最基本条件，生命活动本质上也
是物质与能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境。分解者能将动植物遗体和动物排遗物分解成
无机物，是生态系统的必需成分。
（4）每个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物是怎样获得物质和能量的?不同种类的生物获取物
质和能量的途径--样吗?提示：绿色植物通过光合作用把无机物转变为有机物，将太阳能转化为化学能。动物通过摄取其他生物获
得物质和能量。各种生物获取物质和能量的途径是不一样的。微生物通过呼吸作用将有机物分解成无机物，
将有机物中的化学能转变成热能。
（5）参照一般系统的结构模式图(下图)，尝试画出生态系统的结构模型。
提示：生态系统的结构模型可以有多种形式。在不考虑物质的输入和输出的情况下，可以表示为下图这样
的简化模型。
3.P 旁栏思考：食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么?
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提示：具体内容将在本章第2节讲解。
4.P 练习与应用
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一、概念检测
1.研究表明，在我国华北地区某苹果园里生活着多种昆虫，害虫主要有卷叶蛾、蚧虫、蚜虫和食心虫等;害
虫的天敌(即天敌昆虫)为草蛉、异色瓢虫、螳螂等;既非害虫又非害虫天敌的中性昆虫有蚊、蝇、蚂蚁等。
在果园中种草，天敌昆虫的种类和数量都有增加。判断下列说法是否正确。
(1)卷叶蛾、蚧虫、蚜虫等植食性动物是初级消费者。()
(2)卷叶蛾→螳螂→黄雀构成一条食物链,其中螳螂位于第二营养级。()
(3)中性昆虫在果园生态系统中是多余的。( )
(4)种草后，果园中的食物网更复杂，有助于果园生态系统抵抗外界干扰。()
(1)√ 解析：植食性动物都是初级消费者。
(2)× 解析：食物链的起点是生产者，卷叶蛾是植食性动物，属于第二营养级，螳螂属于第三营养级。
(3)× 解析：中性昆虫在果园生态系统中也具有调节作用。
(4)√ 解析：种草后，果园中生物的种类更多，食物网更复杂，抵抗外界干扰的能力更强。
2.食物链彼此相互交错形成食物网。以下有关食物网的说法正确的是()
A.每种动物可以吃多种植物 B.每种生物都被多种生物捕食
C.每种生物都只位于一条食物链上 D.一种生物可能属于不同的营养级
D [在食物网中只有某些植食性动物可能吃多种植物，肉食性动物不吃植物，A错误；在食物网中有些生
物可被多种生物捕食(如草)，而位于较高营养级的生物可能只被一种生物捕食，位于最高营养级的生物不被捕食，B错误；在食物网中，一些生物往往不只位于一条食物链上，C错误。]
3.动物园里饲养着各种动物，栽培了多种植物。它们构成一个群落吗?动物园是个生态系统吗?
提示：它们不能构成一个群落，动物园也不是一个生态系统。
解析：动物园中不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，所以，动物园里饲养的各
种动物和栽培的植物不能构成群落。同理，动物园也不是一个生态系统。
二、拓展应用：
下图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能的数量与水深关系的曲线。
请据图回答以下问题。
(1)在远洋水域，从水深30m处开始，随着水深增加，固定太阳能的数量逐渐减少，影响这一变化的非生物
因素主要是_______。
(2)近海水域水深为________时，生产者的数量最多。
(3)生活在水深100m以下的生物，从生态系统的组成成分看，主要是_______。
(1)阳光
解析：在海洋生态系统中，随着海水深度的增加，光照强度减弱，生产者可利用的光能减少，阳光是影响
这一变化的主要非生物因素。
(2)10～15 m
(3)消费者、分解者
提示：(1)在海洋生态系统中，随着海水深度的增加，光照强度减弱，生产者固定的太阳能逐渐减少。(2)从
图中近海水域的曲线变化看，在水深10～15 m处，生产者的数量最多。(3)在100 m深的水域中，生产者
固定太阳能的数量为0，因而此处以及水深100 m以下的生物以消费者和分解者为主。
第 2 节 生态系统的能量流动1.P 问题探讨：假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任
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何食物。你身边尚存的食物只有1只母鸡、15kg玉米。讨论
你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援。
（1）先吃鸡，再吃玉米。
（2）先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
提示：应该先吃鸡，再吃玉米(即选择1)。若选择2，则增加了食物链的长度，能量在流动过程中逐级递减，
最后人获得的能量较少。
2.P 思考·讨论：生态系统中的能量流动
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（1）生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律?为什么?
提示：遵循。生态系统是一个开放的能量耗散系统，太阳能必须不断地输入生态系统中才能满足各营养级
生物对能量的需求。但生态系统从属于“物理系统”，其能量流动和转化遵循能量守恒定律。
（2）流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来?为什么?
提示：不能。当能量沿食物链流动时，每个营养级的生物都要进行呼吸作用，释放一部分热能，这部分热
能一旦散失，就不可恢复，因此能量不能循环流动。
3.P 思考·讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
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（1）用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整
理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
（2）计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
1、2答案见下表：
流出能量[J/
营养级 流入能量[J/(cm2·a)] (cm2·a)] (输入下 出入比
一个营养级)
生产者 464.6 62.8 13.52%
植食性动物 62.8 12.6 20.06%
肉食性动物 12.6 － －
分解者 14.6 － －
（3）流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级?
提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出
物、遗体或残枝败叶不能进入下一个营养级，而被分解者所利用；还有一部分未被利用。所以，流入某一
营养级的能量不可能百分之百地流到下一个营养级。
（4）通过以上分析，你能总结出什么规律?
提示：生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。4.P 旁栏思考：能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗?为什么?
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提示：不矛盾。因为能量在生态系统中流动转化后，一部分储存在生态系统中，而另一部分被利用，散失
到非生物环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等，所以能量在沿食物链流动的过程中，既遵循逐级
递减的规律，又遵循能量守恒定律。
5.P 旁栏思考：人类位于食物链的顶端，从能量合字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生
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态系统造成什么影响?
提示：从能量金字塔来看，人类位于食物链的顶端，生存需要消耗大量能量，随着人口数量的日益增长，
对资源的消耗越来越大，地球的生态环境会越来越恶化，甚至会崩溃。
6.P 旁栏思考：生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下维的倒置形呢?
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提示：在海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间调查到的
浮游植物的生物量可能要低于浮游动物的生物量，这时就出现了上宽下窄的倒金字塔形。
7.P 探究·实践：调查当地某生态系统中能量流动的情况
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调查过程中要注意对以下问题进行分析。
（1）当地农田生态系统中生产者的主体是什么?还有哪些种类的生物是生产者?农民是用什么方法抑制其他
生产者的数量的?
参考调查点：稻田生态系统。组成成分：(1)非生物的物质和能量。(2)生产者：水稻、杂草、浮游植物等。
(3)消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼类、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等。(4)分解者：多种微生物。
提示：生产者的主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂或人工除草的方
法抑制杂草的生长。
（2）初级消费者有哪些?其中哪些是对农业生产有益的?哪些是有害的?对这些初级消费者，农民分别采取
了哪些措施?
提示：初级消费者：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼类、青蛙、鸟类等。一般而言，如青蛙可捕
食害虫，对稻田增产有益；而植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼类数量较多
时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。
（3）次级消费者有哪些?它们与农作物是什么关系?
提示：次级消费者：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼类、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。
农民通过禁捕或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
（4）养殖动物的饲料来源有哪些?
提示：养殖动物的饲料来源于农田的秸秆等和饲料企业的成品饲料。
（5）农民对作物秸秆是如何处理的?提示：农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，如秸秆可作为工业原
材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
（6）人们通过什么方式来提高光能利用效率?
提示：主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
（7）怎样才能使该生态系统中的能量得到更充分的利用?
提示：通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用等。
8.P 思维训练：分析和处理数据
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1926年，美国一位生态学家研究了一 坎玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
（1）这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中
共含碳2675 kg。
（2）据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共 2 045 kg。3.1kg葡萄糖储存
1.6x 10* kJ能量。4.在整个生长季节，人射到这块玉米田的太阳能总量为8.5x10'kJ。
请根据以上数据计算:
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少?这些葡萄糖储存的能量是多少?这些玉米呼吸作用消耗的能量是多
少?
(1)这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是 6 687.5 kJ，计算公式为 ×180，这些葡萄糖储存的能量是
1.07×108 kJ(计算公式为E ＝M ×1.6×104)。
G G
(2)这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×107 kJ(计算公式为ΔE ＝ΔM ×1.6×104)。
呼 G
(3)这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×108kJ(计算公式为E ＝E ＋
固 G
E )，呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能总量的比例是23.4%。
呼
(4)这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%，计算公式为η＝
[(1.397 2×108)/(8.5×109)]×100%。
能量利用情况如下图所示：
9.P 练习与应用
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一、概念检测
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1)太阳能只有通过生产者才能输人到生态系统中。()
(2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少。()
(3)能量沿食物链流动是单向的。()
(1)√ 解析：生产者通过光合作用把太阳能转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中，太阳能才输入
生态系统中。
(2)× 解析：生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多。
(3)√ 解析：由于食物链中捕食者与被捕食者的关系不可逆转，故能量沿食物链流动是单向的。
2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是()
A.该保护区中生产者体内的能量 B.照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能 D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
C [流经某一生态系统的总能量是生产者通过光合作用所固定的太阳能。]
3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者
所获得的能量值为c，则a.b.c之间的关系是()
A.a=btc B.a>btc C.a<btc D.c=atb
B [流入生态系统的总能量为生产者固定的太阳能(a)，生态系统中生产者所固定能量的去向包括呼吸作用、
流向消费者的能量(b)，流向分解者的能量(c)等，B项正确。]
二、拓展应用
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图 a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与
图b相同。(1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用?为什么?
(1)如下图所示。
图a：图b：
(2)图b所示生态系统的能量能够更多地被人类所利用。因为图 b所示生态系统中流向分解者的能量，还有
一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用。因此，该生态系统实现了能量的多级、充
分利用，提高了能量的利用率。
2.将一块方糖放人水中，方糖很快就会溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的
形状吗?为什么?生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中的硅化物制造自已绚丽精致的外壳，而通常情
况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几，这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什
么力量筑造自己的精美小“屋"呢?通过以，上事例，你对能量在生态系统中的作用是否有了进--步的认识?
提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是朝着无序的方向(熵增加)发展。
硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生
命活动。
第 3 节 生态系统的物质循环
1.P 问题探讨:胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，
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一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，
其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。讨论
(1)胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂?
提示：荒漠地区相对干燥，极度炎热的环境很难滋生各种微生物，所以胡杨死亡后，很长时间都没有腐烂。
(2)有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么?
提示：荒漠与草原相比，首先气候干燥，土壤中不容易滋生微生物，其次，胡杨代谢会产生一种叫“胡桃
醌”的产物，进入土壤后对其他植物有很强的杀灭作用，致使胡杨周围没有其他植物生长，由于土壤中没
有植物的残枝败叶和微生物的活动，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原贫瘠。2.P 思考·讨论：分析碳循环的过程
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二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命
系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。
讨论
（1）碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在?
提示：碳在非生物环境中以CO 、碳酸盐等形式存在；在生物体内主要以含碳有机物形式存在。
2
（2）碳是如何进出生产者、消费者、分解者的(以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等) ?
请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。
提示：如下图所示：
（2）你如何看待人类活动对碳循环的影响。
提示：随着社会的发展，人类活动对碳循环的影响越来越大。大量化石燃料的燃烧增加了 CO 的排放量，
2
森林砍伐、草原开垦等活动减少了CO 的吸收，再加上大气CO 增加导致的气候变化反馈过程，进一步影
2 2
响了碳循环，碳循环的平衡很难维持。为维持碳循环的平衡，要控制人类活动，使人类减少碳的排放，增
加碳的吸收，具体措施：大力植树造林，增加植被覆盖率，加大对大气中 CO 的吸收，同时，改进能源结
2
构， 开发新能源，减少化石燃料的使用量，减少CO 的排放量，从而得到大气中CO 平衡。
2 2
3.P 探究·实践：
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(1)一般思路：提出问题→作出假设→设计实验方案→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流
(2)设计实验时应注意以下几点：①找准自变量，确立好实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的组别，
对照组是未接受自变量处理的组别。②控制好无关变量，无关变量的控制应该注意取材的统一性，分组的
随机性，编号的规范性，培养条件的一致性等。③确定好因变量(或观测指标)，观测指标的确定要具有可
行性、可操作性。
4.P 练习与应用
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一、概念检测
1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。
(1)物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。()(2)能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。()
(1)√
(2)× 提示 物质循环和能量流动同时进行，相互依存，不可分割。
2.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中-一小部分纤维素。研究表明，
大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。
(1)大熊猫与它肠道内某种纤维索分解菌的种间关系为。()
A.捕食 B.寄生 C.互利共生 D.原始合作
(2)下列叙述不合理的是()
A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级 B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用
C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环 D.能量流动方向是竹子-大熊猫-纤维素分解菌
(1)C [大熊猫依赖肠道中多种纤维素分解菌分解纤维素；大熊猫肠道中的纤维素是纤维素分解菌的能源物
质和碳源，所以两者的种间关系为互利共生。]
(2)D [纤维素分解菌以纤维素作为碳源和能源物质，不是从大熊猫体内获得能量。]
3.在生态系统中，使二氧化碳进人生物群落的生物主要是()
A.细菌 B.真菌 C.动物 D.绿色植物
D [二氧化碳进入生物群落主要是通过绿色植物的光合作用。]
二、拓展应用
1.生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统?为什么?
提示：是。因为生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，通过物质循环构成一个在物质上自给
自足的系统。
2.同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥
呢?
提示：农田是人工生态系统，以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目
的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮
元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3.下表为生活在某库区水域中层的几种鱼体内重金属的含量(单位: ng"g")。请据表推测，这几种鱼中，草食
性的鱼是______，杂 食性的鱼是_____ _， 肉食性的鱼是_提示：A B、C D、E [因为Hg、Pb、Cd都属于重金属物质，随营养级升高，重金属物质的含
量也会增多。]
第 4 节 生态系统的信息传递
1.P 问题探讨：1967年，荷兰一位生物学家在研究蜜蜂时，发现蜜蜂在找到蜜源后，可以通过跳圆图舞或
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摆尾舞向同伴传递蜜源情况:圆園舞表明蜜源较近，大约在距蜂箱百米以内;摆尾舞的意思是，蜜源在百米
之外的远处，究竞距离多远与摆尾的速度有关。讨论
（1）“100m以内”，对我们来说这几个字的含义就是信息。同样的信息，蜜蜂是怎样传递的?
提示：蜜蜂通过跳圆圈舞来传递这一信息。
（2）你还能举出 生物间传递信息的其他例子吗?
提示：可参照教材中的实例进行举例，如蝙蝠通过“回声定位”捕食；鸟通过叫声报警；狗用小便标记自
己的领地。
2.P 旁栏思考：想一想，生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异?哪些环节构成了一个
69完整的信息传递过程?
信息传递与物质循环、能量流动存在的差异主要体现在以下3个方面：
(1)途径不同。物质循环与能量流动通过食物链(网)进行，信息传递通过多种途径进行。
(2)特点不同。物质循环具有循环性、全球性的特点，能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，信息传递
住往是双向的。
(3)范围不同。物质循环的范围是生物圈内，能量流动的范围是食物链的各营养级，信息传递的范围是生物
与生物之间、生物与无机环境之间。
信息传递过程包括信息源、信道、信息受体三个环节。
3.P 思考·讨论：分析发生在身边的生态系统中的信息传递
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如果留心观察就会发现，身边的猫、狗等动物的生活，就离不开信息的传递，其中既有物理信息，也有化
学信息与行为信息。请就每种信息各举两个例子，并说明这些信息传递的意义。
物理信息。①光信息。夏夜中雌、雄萤火虫通过光信息能相互识别，这有助于种群的繁衍；烟草的种子必
须接受某种波长的光信息，才能萌发生长，这有利于生命活动的正常进行。
②声信息。在生态系统中，声信息的作用更大一些，尤其是对动物而言。动物更多是靠声信息来确定食物
的位置或发现敌害的存在的。鸟类通过声信息发出报警信号，使其同类躲避天敌，这有助于生命活动的正
常进行。植物同样可以接收声信息，含羞草在强烈的声音的刺激下，就会有小叶合拢，叶柄下垂等反应，
这也有助于其生命活动的正常进行。
③电信息。鱼群在洄游过程中的定位，就是利用鱼群本身的生物电场与地球磁场间的相互作用而完成的，
由于植物中的组织与细胞间存在着放电现象，因此植物同样可以感受电信息，这都有助于生物生命活动的
正常进行。
④磁信息。候鸟的长途迁徙、信鸽的千里传书，这些行为都是依赖于自己身上的电磁场与地球磁场的作用，
从而确定方向和方位，这有助于生命活动的正常进行。植物对磁信息也有一定的反应，若在磁场异常的地
方播种，产量就会降低。不同生物对磁信息的感受力是不同的，这有助于种群的繁衍。
(2)化学信息
在动物群落中，可以利用化学信息进行种间、个体间的识别，还可以刺激性成熟和调节出生率。例如，猎
豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息，它们总是仔细观察前兽留下的痕迹，并由此传达时间信息，
避免与栖居在此的对手相遇；雄鼠的气味可使幼鼠的性成熟大大提前。
(3)行为信息动物的许多特殊行为都可以传递某种信息，这种行为通常被称为行为信息，教材中所述，蜜蜂的舞蹈行为
就是一种行为信息，蜜蜂跳舞告诉同伴蜜源；雄孔雀开屏吸引雌孔雀交尾，完成交配；鸟类遇到危险突然
起飞向同伴传递危险信号等。
4.P 思考·讨论:生态系统中信息传递的重要性
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资料1：海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。它们可使用频率超过 100 kHz
的超声波进行“回声定位”。近年来，屡有海豚出现“集体自杀”现象的报道。已有证据表明，人类的舰
船、海洋开采活动、某些通信工具在海洋中产生了巨大的噪声，会直接干扰海豚的“定位系统”。
资料2：有些植物，像莴苣、茄、烟草的种子必须接受某种波长的光信息，才能萌发生长。
资料3：在自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一-定长度时，植物才能开花。许多动物
都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素。经过科学家的研究，已分离和鉴定了上千种昆虫信息索，其
中大部分是用来传递性信号的。
资料4：2001年，科学家在研究植物与植食性昆虫之间的关系时，发现了一个有趣的现象。当烟草植株受
到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌一寄生
虫或捕食者，夜间又能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在植物叶片上停留产卵。讨论
（1）根据资料，分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系。
提示：如果没有信息传递，海豚进行捕食、探路、定位、躲避等行为以及莴苣、茄、烟草种子的萌发等生
命活动将不能正常进行。
（2）信息传递在种群的繁殖过程中起什么作用?
提示：通过信息传递，资料3中植物可正常开花，昆虫的雌、雄个体间能相互识别、交配，保证种群的繁
衍。
（3）资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来?
提示：将烟草、蛾和蛾幼虫的天敌三种生物联系起来，有利于调节种间关系。
（4）烟草释放的化学物质，在白天与夜间是否都使它本身受益?
提示：是。因为烟草释放的化学物质白天能吸引蛾幼虫的天敌——寄生虫或捕食者，夜间又能够驱除夜间
活动的雌蛾。
（5）请根据这些资料，总结信息传递对于生物生存的重要性。
提示：信息传递有利于生物个体生命活动的正常进行，有利于种群的繁衍，还可以调节种间关系。
5.P 练习与应用
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一、概念检测
1.黄鼬(俗称“黄鼠狼”)主要捕食鼠类，它们体内有臭腺，在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人，鼠类闻到臭气时往往选择逃离。以下有关解释不合理的是()
A.释放的臭气是一种化学信息 B.这种气味信息只对黄鼬有利
C.释放臭气有利于黄鼬躲避危险 D.臭气作为信息可调节种间关系
B [根据题干信息可知，黄鼬在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人，鼠类闻到臭气时选择逃离，说明臭气是
一种化学信息，A正确；臭气有利于黄鼬躲避危险，也有利于鼠类逃避黄鼬的捕食，从而调节了鼠类、黄
鼬及其天敌的种间关系，故B错误，C、D正确。]
2.“燕燕于飞，差池其羽”“燕燕于飞，上下其音”(《诗经.国风》)，燕子表达的是哪一类信息?
提示：燕子表达的是行为信息和物理信息。
解析：这两句诗意为：“燕子飞翔天上，参差舒展翅膀；燕子飞翔天上，鸣音呢喃低昂。”燕子通过舒展
翅膀和声音传递信息，分别属于行为信息和物理信息。
二、拓展应用
机场附近的鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。请将以下人工驱鸟的措施按原理进行归
类。
①播放鸟类天敌的鸣叫声，②放置无公害的驱鸟剂，③燃放爆竹，④使用激光，⑤架设煤气炮(模拟猎枪的
响声和火光)，⑥布设鸟类害怕的图案，⑦声光威吓(将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合)，⑧遥
控航模模拟天敌。
上述方法利用物理信息的有 ,利用化学信息的有 ,利用行为信息的有
。
①③④⑤⑥⑦⑧ ② ⑧ [生物通过一定器官对光、声、磁场、温度、湿度等信息的感知属于物理信息，
①③通过声音传递信息，④通过光传递信息，⑤⑦通过声音和光传递信息，
⑥通过形状或颜色传递信息，都属于物理信息。②驱鸟剂属于挥发性的化学物质，属于化学信息。⑧遥控
航模模拟天敌的行为属于行为信息模拟天敌的形状属于物理信息。]
6.P 课外实践：验证昆虫之间是否存在化学信息的传递
73
昆虫之间真的存在化学信息的传递吗?请设计实验，验证昆虫之间是否存在化学信息的传递。如果有化学
信息，我们既看不见，也摸不着，该怎么做呢?
提示:昆虫能通过特殊的腺体分泌信息素，这些信息素可以通过空气传播。通常是雌性分泌信息素引诱雄性，
只有极少数昆虫种类是雄性引诱雌性。纱窗可以关住昆虫，但允许化学物质扩散。
你初中做过探究蚂蚁通讯的活动吗?如果做过，想想，那个活动对你理解昆虫之间的信息传递有什么启发?
（1）实验原理昆虫能通过特殊的腺体分泌信息素，这些信息素可以通过空气传播。通常是雌性分泌信息素引诱雄性，只
有极少数的昆虫种类是雄性引诱雌性。
（2）材料用具
雌性昆虫(如棉铃虫、玉米螟、松毛虫的雌性成熟个体)，铁丝笼3个(大小约为0.5 m×
0.5 m×0.5 m)，窗纱(大约5 m2)，遮光布(大约3 m2)。
（3）方法步骤
①根据生活经验，选择能捕到雌蛾的场所，就地捕获雌蛾，放在通气良好的容器中，留做实验用。
②将窗纱裁成3块，每一块包裹一个笼子，再将其中一个笼子用遮光布包裹，分别编号为A、B、C。
③在夜幕降临后，将上述3个笼子等距放在农田或林地附近的空地上，或者放在其他适宜的场所，距离 30
～50 m，再将捕获的雌蛾分别放入B、C两个笼子中，每个笼子2～3只雌蛾。A笼子什么也不放。等待2
～3 h，观察每一个笼子的情况，记录观察到的现象。
（4）结果和结论
描述观察结果并进行讨论，得出探究结论。
第 5 节 生态系统的稳定性
1.P 问题探讨：紫茎泽兰原产于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四
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川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜
首。讨论
（1）紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延?
提示：首先，入侵地的气候适宜紫茎泽兰的生长；其次，入侵地缺乏天敌，紫茎泽兰种群数量增长不受天
敌制约；再次，脱离原产地后，紫茎泽兰失去与其竞争关系的物种的制约，使得种群数量持续增加，疯长
蔓延。
（2）我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌一泽兰实蝇来防治紫茎泽兰，泽兰实蝇也是一种外来生物，对这
种方法，你怎么看?
提示：引入泽兰实蝇，通过天敌的制约可以达到平衡控制紫茎泽兰疯长蔓延的效果。但泽兰实蝇也是一种
外来生物，也有可能在引入地造成生物入侵，破坏当地生态系统，所以引入泽兰实蝇应该做到谨慎引入，
严密监控、适时防治等工作。
2.P 思考·讨论：分析反馈调节的过程
74
（1）小组合作，尝试用文字、线框、箭头等符号，简要描绘上述两个例子中的负反馈调节过程。（2）利用本章第1节图3-4食物网(第52页)，以图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该种动物数量增长或
减少时，生态系统可能发生的变化，并讨论反馈调节是否发挥了作用。
提示：答案叙述合理即可，如当蛙数量减少时，昆虫、蜘蛛等因天敌减少而数量增加，而这一变化又会影
响蛙的数量，使其增多。该过程中，负反馈调节发挥了作用。
3.P 旁栏思考：想象你每时每刻都在被病菌攻击的情景。平时不得病是由于你的抵抗力，得病后能够恢复
75
健康靠的是恢复力。这对你理解生态系统的稳定性有帮助吗?
提示：有，比如通过免疫系统抵抗外界病原体的入侵，使自身的结构与功能保持稳定，就是个体水平的抵
抗力稳定性；人体受到大量病原体的入侵患病后，内环境稳态被破坏，一段时间后，通过自身的免疫功能
痊愈后，内环境稳态重建，这就是个体水平的恢复力稳定性。
4.P 旁栏思考：想一想，研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生
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态系统的利用和保护有什么意义?
提示：研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，可以指导我们在合理利用自
然生态系统的同时，根据各生态系统稳定性的特点，采取相应的保护措施，以维持生态系统的稳定，促进
人与自然的协调发展。
5.P 思考·讨论：设计提高某个生态系统稳定性的方案
77
在林业生产上，针对当地的气候和土壤的条件，选择适合的树种，并进行多树种的合理搭配和混交，可以
提高人工林的稳定性。在草原上，适度放牧实现“草畜平衡”，也可以维持草原生态系统在气候调节、水
土保持、涵养水源等方面的服务功能。讨论
（1）为什么上述措施可以维持成提高森林生态系统、草原生态系统的稳定性?
提示：人工桉树林是一种经济林，种植时，既要发挥人工林的优势，确保经济利益的最大化，又要确保人工林的稳定性，具体措施是：(l)造林前进行整地，改善土壤条件，促进林木生长，可以适当施肥。(2)造林
后采取除草抚育措施，改善林木的生长环境，加快桉树林生长速度，同时在林下增加植被数量和种类，确
保林中生物多样性，增加营养结构的复杂性，从而提高生态系统的稳定性。
（2）请你结合当地的实际情况，选择一种生态系统，设计提高生态系統稳定性的方案。设计时，一方面
要考虑生态系统受到哪些方面的干扰，控制干扰的强度;另一方面，应考虑提高生态系统多样性、复杂性的!
措施。提示：退耕还林形成森林的方案：首先考虑树种与环境协调问题，种植适宜品种，宜林则林，宜灌
则灌，宜草则草；其次要考虑树种多样性，保证林地体系的稳定性，不同地区还应根据当地情况采取不同
的策略。
6.P 练习与应用
78
一、概念检测
1.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。判断下列相关表述是否正确。
(1)温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。()
(2)不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。()
√ 解析：生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关。热带雨林的营养结构比较复杂，抵抗力
稳定性较高。
(2)√ 解析：不同的生态系统其营养结构的复杂程度不同，所处的环境条件不同，抵抗力稳定性和恢复力
稳定性的强度也不同。
2.封山育林能有效提高生态系统的稳定性，是因为()
A.封山育林控制了物质循环 B.延长了生态系统中的食物链
C.增加了生态系统中消费者数量 D.使生态系统营养结构复杂性增加
D [封山育林后，生态系统的营养结构的复杂性会增加，稳定性会提高。]
3.天然森林很少发生的松毛虫虫害，却经常发生在人工马尾松林中，合理的解释是()
A.马尾松对松毛虫抵抗力差 B.人工林内松毛虫繁殖能力强
C.人工林成分单一，营养结构简单 D.当地气候适于松毛虫的生长和繁殖
C [与天然森林相比，人工林生物成分单一，营养结构简单，抵抗外界干扰的能力弱，更容易发生松毛虫
虫害。]
二、拓展应用
某江南水乡小城，曾经是- -派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上游淘米洗菜，
在下游洗澡洗衣，河水的水质- -直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排人河道,水
质恶化。20世纪90年代，当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流人，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。请基于对生态系统稳定性的认识，回答以
下问题。
1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣，为什么河水仍能保持清澈?
提示：因为生态系统具有一定的自我调节能力。河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生
物的分解来净化污水，从而使生态系统保持原状。
2.大量生活污水和工业废水排人河道以后,为什么会引起水质急剧下降? 20 世纪90年代采取的措施没有明显
效果，可能的原因是什么?
提示：生态系统的自我调节能力是有一定限度的，当外界干扰超过这个限度时，生态系统的自我调节能力
会迅速丧失，生态系统的稳定就会遭到破坏，引起水质急剧下降。虽然当地采取措施但仍没有明显效果，
可能的原因是生态系统遭到破坏后，生物成分大幅度减少，营养结构变得越来越简单，生态系统的恢复力
稳定性丧失。
3.可以采取什么措施来改善该地河流水质?1.(1)
提示：该地河流水质恶化，生态系统的恢复力稳定性遭到破坏，要改善该地河流水质，应该积极推行清洁
生产；建立污水处理体系，污水处理达标后排放；加大政府管理和监测力度，采取扩大水上森林、恢复湿
地生态等措施。
7.P 探究·实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
78
（1）实验设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些?，
提示：生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。
（2）生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态?
提示：大约在一个星期以后，缸内各生物相互适应与依存，生态缸才能达到比较稳定的状态。
（3）达到稳定状态后，生态缸内的生物种类与数量有无变化?如有，是怎样变化的?
提示：有变化。以浮游植物为食的小型水生动物将最先死亡。
（4）在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起什么作用?
提示：生产者能将非生物环境中的无机物通过光合作用合成有机物进入生物群落；分解者能将各种生物的
遗体、残骸中的有机物分解成无机物返回非生物环境。
8.P 复习与提高
80
一、选择题
1.下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是()A.沼气池中的微生物是该生态系统的分解者 B.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用 D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效
率
2.在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是()
A.能量可驱动物质循环 B.物质和能量可循环利用
C.能量只能在食物链中流动 D.能量金字塔和生物数量金字塔均可倒置
3.下列关于生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的叙述，正确的是()
A.物质循环往复意味着任何生态系统物质上都是自给自足的
B.能量流动是指生态系统中能量的输人、传递、转化和散失的过程
C.只有生物才会对信息有反应，因此信息传递只发生在生物群落内部
D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
4.与生态系统白我调节能力大小有关的主要因素是()
A.生态系统的成分 B.生态系统的气候环境 C.生态系统的地理位置 D.生态系统的非生物环境
1.C [农作物秸秆、人、家畜粪便进入沼气池，被沼气池中的微生物分解，微生物属于该生态系统中的分
解者，分解农作物秸秆的过程是把农作物通过光合作用储存的化学能释放出来，A、B正确；沼渣、沼液
作为肥料还田，实现了物质的循环利用，能量不能循环利用，C错误；农作物秸秆、人、家畜粪便进入沼
气池生产沼气，提高了该生态系统的能量利用效率，D正确。]
2.A [能量作为动力，驱动物质在生物群落与无机环境之间循环，A正确；物质是循环的，能量是单向流
动的，B错误；能量沿食物链流动，但也可流向分解者，C错误；生物数量金字塔可倒置，能量金字塔不
可倒置，D错误。]
3.B [物质循环的范围是生物圈内，并不是任何生态系统在物质上都是自给自足的，A错误；信息传递可
发生在生物群落内部，也可发生在生物群落与无机环境之间，C错误；生态系统中的物质循环和能量流动
可沿食物链(网)进行，信息传递在生物群落内部及生物群落与无机环境之间往往双向传递，D错误。]
4.D [混交林与毛竹纯林相比，物种多样性高，食物网复杂，不易发生病虫害，A、B、C正确；能量流动是单向的，任何生态系统都不能实现能量的循环利用，D项错误。]
二、非选择题
1. 将以下概念之间的关系分别用概念图的形式表示出来。
生态系统、食物链、食物网、生产者、消费者、分解者、生物群落、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。
提示
2.下图是河 流生态 系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
请据图回答下列问题。
(1)在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么?
提示：(1)藻类数量减少，需氧细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。
(2)在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么?
提示：(2)有机物分解后形成大量的NH等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖。
(3)水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么?
提示：(3)藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。
(4)若酿造厂“或味精厂^将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果
是什么?2.提示：(4)河流中的生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。
3.某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出了两种方案:一种是喷洒高效农药;另-一种是放养棉铃虫的天敌
一赤眼蜂。 前者可以比较迅速地杀死棉铃虫，但会同时杀死其他动物，包括赤眼蜂，还可能造成环境污
染;后者不能彻底消灭棉铃虫，但是能将棉铃虫的种群数量控制在较低的水平，也不会造成环境污染。请评价哪种方案有利于提高农田生态系统的稳定性?为什么?
提示：放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量棉铃虫的天敌。棉铃虫由于
失去了天敌的控制，就容易再度大量繁殖。在农田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在着相
互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低的水平。从这个角度看，这个方案有利于提高
农田生态系统的稳定性。]
4.有科学家指出:“没有物质，什么都不存在;没有能量，什么都不会发生;没有信息，任何事物都没有意
义。”在生态系统中，物质、能量和信息是这样起作用的吗?在细胞、个体、种群、群落等层次，它们所
起的作用也是这样的吗?试举例谈谈对这句话的理解。
提示：是的。在生态系统中，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。物质是
能量的载体，使能量沿食物链(网)流动，能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循
环往返。生态系统中的各种组分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起的，而信息传
递决定着物质循环和能量流动的方向。在细胞、个体、种群等层次，它们所起的作用也是这样的，例如细
胞与细胞之间，没有物质，不能构成生命，物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放，而信息传递使物
质的合成与分解、能量的储存和释放正常进行。
