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考点39 生态系统的结构
一、生态系统
1. 概念：在一定空间内，由 生物群落 与它的 非生物环境 相互作用而形成的统一整体。
2. 地球上最大的生态系统： 生物圈 。
3. 生态系统的结构：生态系统的 组成成分 及生态系统的 营养结构 （食物链和食物网）。
（1）生态系统的组成成分
①各种组成成分及其功能
成分
各成分的组成
在生态系统中的作用
非生物的物质的能量
光、热、水、空气、无机盐等
生物群落中的物质和能量的 根本 来源
生产者
绿色植物；光合细菌；化能合成型细
菌
合成有机物， 储存能量 ；为消费者提
供 食物和栖息场所
消费者
绝大多数动物；寄生植物、寄生细菌
加快生态系统的 物质循环 ；帮助植物
传粉和传播种子
分解者
腐生生活的细菌和真菌；腐食动物，
如蚯蚓、蜣螂等
把动植物 遗体 和动物 排遗物 中的
有机物分解成无机物
②各种成分之间的关系
1
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（2）生态系统的营养结构：食物链和食物网
食物链
概念
在生态系统中，各种生物之间由于 捕食关系 而形成的一种联系
基本模式
生产者
+ 不同消费者
食物网
概念
在生态系统中，食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系
功能
食物链和食物网是生态系统 物质循环和能量流动的渠道
同一消费者在不同食物链中可以占有不同的营养级，故食物网中两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是
捕食关系，又是种间竞争关系。
消费者级别=营养级级别-1，第一营养级为生产者。
某一营养级的生物是指该营养级的所有生物，不是单个生物体，也可能不只是一个种群。
考法1 生态系统组成成分的关系及判断
1. 有关生态系统组成成分的理解误区与特例分析
误区
特例
细菌都是分解者
光合细菌、硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者
动物都是消费者
蚯蚓、蜣螂、秃鹫及某些种类的软体动物是以动植物残体为食的腐生生物，属于分解
者
生产者都是绿色植物
蓝细菌、硝化细菌等自养型原核生物也是生产者，应该说生产者主要是绿色植物
植物都是生产者
菟丝子等一些寄生植物营寄生生活，属于消费者
2. 关系图中4 种成分的判断方法
先找双向箭头，确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再判断两者中有“3”个指出箭头的为“生产
者”，有“3”个指入箭头的为“非生物的物质和能量”，最后根据指入箭头最多的为“分解者”，剩余的
为“消费者”
【典例1】 （2022 秋•洛阳期末）下列关于生态系统结构的叙述，正确的是（ ）
A．动物都属于消费者，它对于植物的传粉和种子的传播具有重要作用
B．自养生物都是生产者，只能通过绿色植物的光合作用固定太阳能
C．细菌都属于分解者，能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
2
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D．生态系统中的生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不可的
【分析】生态系统的组成包括非生物部分和生物部分。非生物部分有阳光.空气、水.温度、土壤（泥
沙）等；生物部分包括生产者（绿色植物）.消费者（动物）.分解者（细菌和真菌）。
【解答】解：A、动物不都属于消费者，如蜣螂、秃鹫为分解者，A 错误；
B、生产者不是只能通过绿色植物的光合作用固定太阳能，如硝化细菌能通过硝化作用合成有机物，B
错误；
C、只有营腐生生活的细菌在生态系统中担当分解者，有些为生产者，如硝化细菌，C 错误；
D、生产者制造有机物，为自身和生物圈中的其他生物提供物质和能量：消费者促进生物圈中的物质循
环起重要作用；分解者能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境，促进了物质的循环。生
态系统的各种成分之间是相互依存的、相互制约，缺一不可，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查了生态系统的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能
力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【典例2】 （2023•乐清市校级模拟）“零落成泥碾作尘，只有香如故”，体现了生态系统中的分解作用，
下列叙述错误的是（ ）
A．分解者的分解作用有助于生态系统的能量和物质的循环
B．沼泽淤泥因缺氧导致分解作用弱，可用于开发有机肥料
C．若没有细菌、真菌等分解者的分解作用，生态系统就会崩溃
D．温带落叶林气温较高，故其分解者的分解作用强于北方针叶林
【分析】分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。分解者是生态系统的组成成分之一，主
要是细菌和真菌，还包括营腐生生活的动物，例如蚯蚓、蜣螂等。
【解答】解：A、分解作用是通过分解者的代谢将有机物分解为无机物，有助于生态系统的物质的循环，
能量不能循环，A 错误；
B、受水浸泡的沼泽土壤中缺氧，抑制微生物的有氧呼吸，减少分解有机物，有机物质积累量很大，可
用于开发有机肥料，B 正确；
C、若没有细菌、真菌等分解者的分解作用，动植物遗体和动物排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩
溃，C 正确；
D、与北方针叶林相比，温带落叶林气温较高有利于其分解作用，因此分解作用较强，D 正确。
故选：A。
【点评】本题主要考查生态系统的组成成分，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和所
学知识进行分析应用。
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【典例3】 （2023 春•云南月考）如图为某亚热带生态系统的结构模式图，其中①②③④表示相关生理
过程，a～d 表示生态系统的组成成分。下列有关说法错误的是（ ）
A．流经该生态系统的能量主要来自生理过程①光合作用
B．②③④过程都进行细胞呼吸，但细胞呼吸的场所可能存在差异
C．能够保证此生态系统物质循环正常进行的关键成分是a 和b
D．由种群a、b、c、d 构成的食物链和食物网可能较为复杂
【分析】据图分析：a 表示生产者，b 表示分解者，c 表示杂食性动物，d 表示植食性动物，e 表示无机
环境。①表示光合作用，②③表示呼吸作用，④为分解者的分解作用。
【解答】解：A、流经生态系统的能量主要来自生理过程①光合作用固定的太阳能，A 正确；
B、②③④表示的生理过程都是细胞呼吸，但有些生物是原核生物，细胞呼吸的场所在细胞质基质，
有些生物是真核生物，细胞呼吸的场所在细胞质基质和线粒体，B 正确；
C、a 表示生产者，b 表示分解者，c 表示杂食性动物，d 表示植食性动物，能够保证生态系统物质循环
正常进行的关键成分是a 生产者和b 分解者，C 正确；
D、a、d、c、b 分别为生产者、初级消费者、次级消费者、分解者，不能构成食物链和食物网，D 错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查生态系统的结构和功能，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知
识间内在联系的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【变式1】 （2023 春•泸县校级期末）生态系统中的生物成分按其在生态系统中的作用可划分为三种：生
产者、消费者和分解者。下列叙述正确的是（ ）
A．生产者是生态系统的基石，其都能将光能转化成化学能
B．分解者主要是细菌和真菌，但也可能是某些动物
C．植食性动物称为初级消费者，肉食性动物称为次级消费者
D．大多数动物属于消费者，而寄生动物属于分解者
【分析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分又包括非生物的物质和能量，
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生产者、消费者和分解者，营养结构就是指食物链和食物网。生产者主要指绿色植物和化能合成作用的
生物，消费者主要指动物，分解者指营腐生生活的微生物和动物。
【解答】解：A、硝化细菌是生产者，属于自养型生物，能将无机物转化成有机物，但不能将光能转化
为化学能，A 错误；
B、分解者能将动植物遗体残骸中的有机物分解成为无机物（二氧化碳、无机盐），从而获得所需的物
质和能量，同时产生的无机物又回归环境中，主要是细菌和真菌，但也可能是某些动物，如秃鹫等，B
正确；
C、植食性动物称为初级消费者，以植食性动物为食的肉食动物称为次级消费者，C 错误；
D、消费者直接或间接以生产者制造的有机物为食，大多数动物属于消费者，寄生动物也属于消费者，
D 错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查生态系统的组成成分，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记和
理解层次的考查。
【变式2】 （2023 春•仓山区校级期末）关于生态系统中分解者的叙述，正确的是（ ）
A．专门营腐生生活的细菌也不一定是分解者，而有可能是生产者或消费者
B．分解者将动植物遗体中的有机物分解成无机物，可以供生产者再利用
C．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用
D．微生物不一定都是分解者，分解者一定都是微生物
【分析】生态系统的组成成分：
（1）非生物的物质和能量（无机环境）。
（2）生产者（自养型）：主要是绿色植物，还有少数化能合成型生物。
（3）消费者（异养型）：主要是动物，还有营寄生生活的微生物。
（4）分解者（异养型）：主要是指营腐生生活细菌和真菌，还有少数动物。
【解答】解：A、专门营腐生生活的细菌一定是分解者，A 错误；
B、分解者将动植物遗体中的有机物分解成无机物，可以供硝化细菌进行化能合成作用时再利用，B 正
确；
C、能量不能循环利用，因此分解者分解动植物遗体释放出来的能量，不能供绿色植物同化作用再利用，
C 错误；
D、微生物不一定都是分解者，如硝化细菌是生产者，分解者一定是微生物，如少数动物也是分解者，
D 错误。
故选：B。
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【点评】本题考查生态系统的结构，要求考生识记生态系统的组成成分，尤其是各种生物成分的类别和
功能，能结合所学的知识准确答题。
考法2 有关生态系统营养结构的分析
1. 食物链（网）中生物的种群数量的变动分析
（1）食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。
（2）“天敌”减少，被捕食者数量将增加，随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度将会下降，直
到趋于稳定，但最终种群数量比原来要多。
（3）“中间”营养级生物减少的情况
①生产者相对稳定的原则：消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。
②最高营养级的生物种群相对稳定原则：当处于最高营养级的生物有多种食物来源时，若其中一条食物链
中生物减少，该最高营养级的生物种群的数量一般不会发生较大变化。
③在食物网中，分析某种生物因某种原因数量减少对另一种生物数量造成的影响时，若沿不同食物链分析
结果不同，则应以中间环节少的食物链作为分析依据。
2. 构建食物链（网）的几种题型分析
（1）图形形式
图1 图2 图3 图4
图1 和图2 以每个营养级中有机物的多少为依据，图1 中的食物链可能是丙→甲→乙→丁；图2 中的食物
链可能是丙→甲→乙→丁。
图3 是依据“先升先降为被捕食者”，所以食物链可能是乙→丙→甲。
图4 是生态系统的物质循环图解，D 是生产者，C 是非生物环境，A 是消费者，B 是分解者，其中食物链
是D→A。
（2）以表格数据形式直接呈现
①数据为能量值（能量单位相同）
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量
3.56
12.80
10.30
0.48
226.5
根据各种群能量多少和传递效率10%~20%（若两种生物能量差距过小，则很可能位于同一营养级）可以确
定食物链（网）：
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②数据为重金属含量
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(mg·L－1)
0.05
7
0.51
68
0.39
重金属存在生物富集现象，即随着营养级的增加，重金属含量升高，故食物链（网）为：
【典例1】 （2023 春•龙岩期末）“营养级联”是指在具有3 个或更多营养级的生态系统中，一个营养级
受压制后，会通过食物链的传递，间接引起其他非相邻营养级物种种群明显变化的现象。某海底海藻森林
生态系统存在“海獭—海胆—海藻”营养级联。海獭消失与存在对鱼类丰富度和白头海雕的食物组成的影
响如图。据图分析，下列推断错误的是（ ）
A．海藻森林中，某营养级的变化可影响到其他多个营养级
B．海獭以海胆和海藻为食，为该区域的初级、次级消费者
C．海獭消失区域，白头海雕主要以鸟类为食可能是因鱼类减少
D．该海藻森林中可能还存在“白头海雕—鱼类—海藻”营养级联
【分析】1、生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，组成成分又包括非生物的物质和能
量，生产者、消费者和分解者，营养结构就是指食物链和食物网。生产者主要指绿色植物和化能合成作
用的生物，消费者主要指动物，分解者指营腐生生活的微生物和动物。
2、分析题图：海獭活动区的鱼类丰富度明显高于海獭消失区，且对于白头海雕的食物组成有明显影响。
丁
甲
丙
乙
戊
7
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【解答】解：A、据图可知，海獭活动区的鱼类丰富度明显高于海獭消失区，且对于白头海雕的食物组
成有明显影响，说明海藻森林中，某营养级的变化可影响到其他多个营养级，A 正确；
B、分析题意，海底海藻森林生态系统存在“海獭—海胆—海藻”营养级联，而“营养级联”是指一个
营养级受压制后，间接引起其他非相邻营养级物种种群明显变化的现象，据此推测海獭、海胆、海藻属
于非相邻营养级，则海獭不是该区域的初级、次级消费者，B 错误；
C、结合图示可知，海獭消失区域的鱼类丰富度明显降低，据此推测海獭消失区域的白头海雕主要以鸟
类为食可能是因鱼类减少，C 正确；
D、“营养级联”是指在具有3 个或更多营养级的生态系统中，一个营养级受压制后，会通过食物链的
传递，间接引起其他非相邻营养级物种种群明显变化的现象，结合图1 和图2 可知，该海藻森林中可能
还存在“白头海雕—鱼类—海藻”营养级联，D 正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查的是生物的种间关系、食物链和食物网，意在考查学生对基础知识的理解掌握，
难度适中。
【典例2】 （2023 春•龙陵县校级期末）单向性集团内捕食作用是指不同天敌共享同一猎物，其中一种天
敌捕食共同猎物的同时还捕食另一种天敌，被称为集团内捕食者，另一种天敌被称为集团内猎物。某生态
系统中瓢虫与寄生蜂、蚜虫三者之间存在单向性集团内捕食作用，其中寄生蜂既是猎物又是捕食者。下列
有关分析正确的是（ ）
A．瓢虫属于集团内猎物，寄生蜂属于集团内捕食者
B．瓢虫在该生态系统中占据第二、第三营养级
C．若移走寄生蜂，瓢虫获得的能量可能会增加
D．瓢虫通过寄生蜂获得的能量要比通过蚜虫获得的多
【分析】分析题文：由题干信息可知瓢虫、寄生蜂和蚜虫的种间关系是：①蚜虫→寄生蜂；②蚜虫→
寄生蜂→瓢虫；③蚜虫→瓢虫。
【解答】解：A、瓢虫和寄生蜂都以蚜虫为食，同时寄生蜂被瓢虫捕食，所以瓢虫属于集团内捕食者，
寄生蜂属于集团内猎物，A 错误；
B、生产者是第一营养级，再结合以上分析可知，瓢虫在该生态系统中占据第三、四营养级，B 错误；
C、由以上分析可知，若移走寄生蜂，食物链缩短，瓢虫获得的能量可能会增加，C 正确；
D、能量延沿着食物链流动，逐级递减，在食物链植物→蚜虫→寄生蜂→瓢虫中，瓢虫处于第四营养级，
在食物链植物→蚜虫→瓢虫中，瓢虫处于第三营养级，瓢虫通过寄生蜂获得的能量要比通过蚜虫获得的
少，D 错误。
故选：C。
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【点评】本题考查种间关系、估算种群密度的方法、生态系统的结构和功能，解答本题的关键是根据题
干信息推断瓢虫、寄生蜂和蚜虫的种间关系，再结合生态系统的营养结构和能量流动过程准确判断各选
项，属于考纲理解和应用层次的考查。
【典例3】 （2023 春•茂名期末）某小组调查某河流的食物链和生物体内的汞（Hg）含量，选取某一河段，
获取数据如表所示。下列相关叙述正确的是（ ）
生物种类
消化道内的食物
Hg 含量（mg/kg 体重）
鱼A
鱼B
70
鱼B
水蚕
40
河蚌
水蚕、小球藻
20
水蚕
小球藻
5
小球藻
2
A．根据表中生物摄食关系，可组成4 条食物链
B．据表分析，鱼B 与河蚌种间关系是捕食和种间竞争
C．一般生物所处营养级越低，体内汞的含量越高
D．根据调查结果分析，河蚌占据第二、第三营养级
【分析】生态系统中的物质和能量就是沿着食物链和食物网流动的，在食物链中，营养级别越高的生物，
体内积累的有毒物质就越多，因为环境中有些污染物（如重金属、化学农药等）具有化学性质稳定、不
易分解的特点，会在生物体内积累而不易排出。
【解答】解：A、组成的食物链有3 条，即小球藻→河蚌，小球藻→水蚕→河蚌，小球藻→水蚕→鱼
B→鱼A，A 错误；
B、鱼B 与河蚌都以水蚕为食，故鱼B 与河蚌种间关系是种间竞争，B 错误；
C、重金属会沿食物链和食物网在生物体内富集，一般生物所处营养级越高，体内汞的含量越高，C 错
误；
D、河蚌所在的食物链有小球藻→河蚌、小球藻→水蚕→河蚌，因此河蚌占据第二、第三营养级，D 正
确。
故选：D。
【点评】本题主要考查生态系统的结构和功能，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记
和理解层次的考查。
【变式1】 （2023•济宁二模）稻虾共作生态系统是在传统稻田生态系统中放养小龙虾，小龙虾以稻田的稻
飞虱、杂草及某些生物的遗体残骸等为食，同时排便给稻田增肥。下列关于稻虾共作生态系统的叙述，正
确的是（ ）
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A．小龙虾的粪便能为水稻提供物质和能量
B．小龙虾属于分解者和消费者，可处于二、三营养级
C．放养小龙虾后，该稻田稻飞虱的环境容纳量增加
D．输出的有机物高于传统稻田，且不需要施用肥料
【分析】生态系统的结构包括生态系统的组成成分以及食物链和食物网。捕食关系的食物链中只包含生
产者和各级消费者。生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。
【解答】解：A、植物不能直接利用有机物，且能量流动是单向、不循环的，小龙虾的粪便被分解者分
解成无机物可为水稻提供无机盐，但不能提供能量，A 错误；
B、小龙虾以稻田的稻虱、杂草及为食，可处于二、三营养级，属于消费者，同时还可以某些生物的遗
体残骸等为食，属于分解者，B 正确；
C、小龙虾以稻田的稻飞虱为食，放养小龙虾后，增加了天敌的数量，该稻田稻飞虱的环境容纳量降低，
C 错误；
D、水稻田间的杂草以及虫卵可以为养殖虾提供天然饵料，而养殖虾的排泄物则能为水稻提供天然肥料，
因此稻虾共作种养生态模式具有一定的循环性和生态性，减少了农药及化肥的经济投入，不是不需要使
用肥料，D 错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查生态系统的相关知识，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和所
学知识进行分析应用。
【变式2】 （2023 春•重庆期末）如图表示某生态系统的食物网，下列有关说法正确的是（ ）
A．图中共有8 条食物链，其中鹰为第三、四、五营养级
B．生态系统的物质循环、能量流动和信息传递都是经食物链和食物网进行的
C．处于食物链某一环节上的全部生物的总和称为营养级
D．图中只体现生态系统的生物成分，未体现的成分是非生物的物质和能量
【分析】分析题图：图示为某生态系统的食物网，其中食草昆虫属于生产者，其余动物均为消费者，还
缺少分解者、非生物的物质和能量。图中共有植物→食草昆虫→食虫鸟→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆
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虫→食虫鸟→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰、植物→食草昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇
→鹰、植物→食草昆虫→蛙→蛇→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→蛇→鹰。
【解答】解：A、由分析可知，图中共有7 条食物链，鹰为第三、四、五、六营养级，A 错误；
B、生态系统的物质循环、能量流动是经食物链和食物网进行的，而信息传递往往是双向的，不一定是
经食物链和食物网进行的，如孔雀开屏传递的行为信息，影响种群的繁衍，B 错误；
C、营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物的总和，C 正确；
D、该生态系统图只体现了生产者和消费者，并没有体现非生物的物质和能量以及分解者，D 错误；
故选：C。
【点评】本题主要考查食物链与食物网的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在
联系的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【变式3】 （2023 春•五华区校级期中）如图曲线a、b、c 分别表示某生态系统中三种生物的CO2释放量
变化，下列说法错误的是（ ）
A．a 曲线代表的生物可以是消费者或分解者
B．曲线a、b、c 都可以代表细菌的CO2释放量变化
C．b、c 曲线代表的生物可以说是生态系统的基石
D．c 曲线代表的生物对植物的传粉和种子的传播具有重要作用
【分析】分析题图曲线：曲线a 二氧化碳的释放量为正值，且不随光照强度和温度的变化而变化，可能
属于异养生物；曲线b 二氧化碳的释放量随光照强度的变化而变化，属于光能自养生物；曲线c 二氧化
碳的释放量为负值，说明该生物进行同化作用利用二氧化碳合成有机物，但是光照不影响二氧化碳的消
耗，说明该生物不是光能自养生物。
【解答】解：A、a 曲线代表的生物在有光无光条件下二氧化碳释放量为定值，并不进行光合作用或化
能合成作用，所以代表的生物可以是消费者或分解者，A 正确；
B、根据各曲线CO2的释放量可知，曲线a 可以代表寄生细菌或腐生细菌，b 可以代表蓝细菌（蓝藻）
（CO2的释放量随光照强度的变化而变化，属于光能自养生物），c 可以代表硝化细菌（该生物进行同
化作用利用CO2合成有机物），B 正确；
C、b、c 曲线代表的生物是可以利用CO2的生产者，可以说是生态系统的基石，C 正确；
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D、c 曲线代表的生物是进行化能合成作用的生产者，对植物的传粉和种子的传播具有重要作用的是消
费者，D 错误。
故选：D。
【点评】本题主要考查生态系统的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的
能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
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考点40 生态系统的功能
一、生态系统的功能
1. 能量流动
是生态系统的动力。
2. 物质循环
是生态系统的基础。
3. 信息传递
决定能量流动和物质循环的方向和状态。
二、能量流动
1. 生态系统的能量流动包括生态系统的能量的输入、传递、转化和散失。
输入
源头
太阳能
流经生态系统的总能量
生产者固定的太阳能总量
生理过程
光合作用 和 化能合成 作用
传递
途径
食物链和食物网
形式
有机物中的化学能→热能
转化
太阳能 → 有机物中的化学能 → 热能
散失
形式
最终以 热能 形式散失
过程
自身 呼吸 作用
流经人工生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总量+人工投入的有机物中的能量。
2. 能量流动的过程
（1）各营养级的能量来源
①生产者的能量几乎都来自 太阳能 。
②其余各营养级的能量来自 上一营养级所同化的能量 。
（2）各营养级能量去路
图中流入某一营养级的能量，在足够长的时间内的去路有三条： 自身呼吸消耗 ； 流入下一营养级 ；
被分解者分解 。
图中最高营养级的能量去路只有两条，没有“流入下一营养级”这一去路。
流入每一个营养级的一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失；只有生产者源源不断地固定
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太阳能，才能保证生态系统中能量单向流动的正常进行。
生产者的能量来自太阳能，分解者的能量来自生产者和消费者。
（3）特点
① 单向流动 ：在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营
养级，不可逆转，也不能循环流动。
原因：食物链中生物间的 捕食关系 不可逆；能量以热能形式散失后， 不可重复 利用。
② 逐级递减 ：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%~20%。
原因：能量除流入下一营养级外，还包括 自身呼吸作用消耗 、 分解者利用 、 未被利用 。
能量在流经各个营养级时，上一营养级的能量只有10%~20%传到下一营养级，因此食物链越长，能量损失越多；营养
级越高，生物获得的能量越少。
（4）生态金字塔
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
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量
每一营养级生物所含的有机物总
量
象征含
义
能量沿食物链流动过程
中具有逐级递减的特点
一般情况下，生物个体数量在食
物链中随营养级升高而逐级递减
一般情况下，生物体内有机物的
总量随营养级升高而逐级递减
特征
正金字塔形
一般为正金字塔形，但可能出现
“倒置”
一般为正金字塔形
分析
能量流动的过程中总是
有能量的耗散，故能量
流动逐级递减
成千上万只昆虫生活在一棵大树
上时，该数量金字塔的塔形发生
变化，如树→昆虫→鸟
浮游植物的个体小，寿命短，又
不断被浮游动物吃掉，所以某一
时间浮游植物的生物量可能低于
浮游动物的生物量
（5）研究能量流动的实践意义
实践意义
实例
①帮助人们将生物在 时间、空间 上进行合理配置， 增大
流入某个生态系统的总能量。
间种套作、多层育苗等立体农业
②帮助人们科学地 规划和设计 人工生态系统，使能量得到
最有效 的利用。（即实现了对能量的多级利用，从而大大提
高能量的利用率）
用秸秆饲养牲畜，牲畜粪便生产沼气，
沼渣作肥料还田；桑基鱼塘
③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。
合理确定草场的载畜量
三、物质循环
1. 概念辨析
（1）循环的对象：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，而不是具体化合物。
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（2）循环的过程：从 非生物环境 到 生物群落 ，又从 生物群落 到 非生物环境 。
（3）循环的范围： 生物圈 。
2. 特点： 全球性 ； 循环流动 、反复利用。
3. 实例——碳循环
（1）碳进入生态群落的途径： 光合作用或化能合成 作用。
（2）碳返回非生物环境的途径：生产者、消费者的 呼吸 作用；分解者的 分解 作用；化石燃料的
燃烧 。
（3）碳的存在形式：非生物环境中碳可以
CO
2、碳酸盐 形式存在；生物群落中碳主要以 含碳有机物
形式存在。
（4）碳的循环或传递形式：在生物群落与非生物环境间的循环主要是以
CO
2 的形式进行的；在生物群
落内部的传递形式主要是 含碳有机物 。
分解者分解作用主要指呼吸作用，但实际为包含碎化、讲解和淋溶在内的复杂过程。分析能量流动时一般用分解者的
呼吸作用，分析物质循环时一般用分解者的分解作用。
4. 碳循环的失衡——温室效应加剧
原因
①化石燃料的大量燃烧，排放过量CO2
②植被破坏，降低了绿色植物对CO2含量的调节能力
危害
气候变暖，冰川、雪山融化，海平面上升，对人类等的生存构成威胁
防治
①减少化石燃料燃烧，开花新能源
②大力推进植树种草，提高森林覆盖率；提倡秸秆还田
3. 生物富集
（1）概念：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。
（2）特点
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① 全球性 ：有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。
②沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的 顶端 。
（3）发生富集的物质
①元素：铅、镉、汞等重金属；
②人工合成的有机化合物：DDT、六六六等；
③一些放射性物质。
四、信息传递
1. 信息
（1）概念：日常生活中可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
（2）信息流：生态系统中的 生物种群 之间，以及它们 内部 都有信息的产生与交换，能够形成信
息传递。
（3）传递过程：① 信息源 为产生信息的部位；② 信道 为信息传播的媒介；③ 信息受体 为信
息接收的生物或其部位。
2. 信息的种类
物理信息
化学信息
行为信息
定义
自然界中的光、声、温度、湿
度、磁场等，通过 物理过程
传递的信息
生物产生的可以传递
信息的 化学物质
动物的特殊行为，主要指 各种动作
，这些动作也能够向同种或异种生物
传递某种信息，即动物的行为特征可
以体现为行为信息
实例
蜘蛛网的振动频率、狼的呼叫声
等
植物的生物碱、有机
酸等代谢产物，以及
动物的性外激素等信
息素
孔雀开屏、蜜蜂跳舞等
3. 信息传递的范围：同种生物之间、异种生物之间和生物与非生物环境之间。
4. 信息传递的方向：往往是 双向 的。
5. 信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
生命活动的正常进行 ，离不开信息
的作用
①海豚、蝙蝠的回声定位
②莴苣、茄、烟草的种子必须接收某种波长的光信
息，才能萌发生长
种群
生物种群的繁衍 ，离不开信息的传
递
①植物开花需光信息刺激
②昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
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群落和生
态系统
调节生物种间关系，进而维持生态系统
的平衡与稳定
在森林中，狼能够依据兔留下的气味或声音去猎捕
兔，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕
考法1 能量流动的过程、计算与应用
1. 能量流动某一营养级的图示分析（以初级消费者为例）
①消费者摄入量(a)＝消费者同化量(b)＋粪便量(c)，即动物粪便中能量不属于该营养级同化能量，应为上一
个营养级固定或同化能量。
②消费者同化量(b)＝呼吸消耗(d)＋用于自身生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者利用(f)＋下一营养级同化(h)＋未被利用(g)。
④未被利用的能量包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量。
流入某一营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
对生产者而言，强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言，强调关键词“同化”而不能说“摄入”。
某一营养级流入分解者的能量包括该营养级的遗体残骸和下一营养级的粪便中的能量。
（1）小总结
（2）“拼图法”分析能量流动过程
2. 有关能量传递效率的计算与应用
未被利用
流入分解者
流入下一营养级
用于生长、发育和繁殖
呼吸作用以热量形式散失
粪便量
同化量
摄入量
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（1）能量传递效率=
（2）在食物网中，某一营养级的生物同时从上一营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则计算能量
传递效率时按照各条食物链分别进行计算后再合并。
（3）由于能量流动是逐级递减的，食物链越长，能量损失越多，所以营养级越高的生物，所获得的的能
量越少。有关食物链中各营养级能量“最值”的计算方法，总结如下：
生产者
最少消耗
选最短食物链
获得最多
消费者
选最大传递效率20%
最大消耗
选最长食物链
获得最少
选最小传递效率10%
同一食物链各营养级之间的能量传递效率往往不完全相同，若各营养级所固定的能量数据已知，则不能按10%或20%
计算，而需按具体数值计算。
（4）能量传递效率与能量利用率的辨析
能量传
递效率
能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的，能量在两个营养级之间的传递效率为10%~20%
能量利
用率
一般是指流入人类（最高营养级）的能量占生产者所固定的总能量的比值。由于能量沿食物链流
动的过程中是逐级递减的，所以食物链越短，能量利用率越高。有时需考虑分解者的参与，使营
养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
【典例1】 （2023 春•龙岩期末）某同学在研究能量流动时，构建了如图所示的简易概念图。下列相关叙
述正确的是（ ）
A．若A 代表个体，则其粪便中的能量包含在c 中
B．若A 代表种群，则不同种群获得a 的方式相同
C．若A 代表营养级，则b 占a 中能量总量的10%～20%
D．若A 代表生态系统，可通过负反馈调节使a 与c 趋于平衡
【分析】分析题图：a 是输入A 的能量，输入的能量分为（b）散失的能量和（c）储存的能量。
【解答】解：A、粪便的能量不属于自身同化的能量，是上一营养级同化的能量，所以粪便的能量没有
包括在c 中，A 错误；
B、A 表示种群，植物获得的能量是通过光合作用，而消费者是通过捕食其他生物获得能量，B 错误；
C、b 是储存的能量，占同化的能量的比例是未知的，C 错误；
D、生态系统通过负反馈调节是输入和散失的能量维持平衡，维持生态系统的稳定，D 正确。
故选：D。
【点评】本题通过图解考查了能量流动的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的
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内在联系的能力，从题目所给的图形中获取有效信息的能力。
【典例2】 （2023 春•福建期末）组织生长效率是指生物的净生产量（生物体可被其他生物利用的有机物
量）与同化量的比值，下列叙述错误的是（ ）
A．通过提高肉牛的组织生长效率可以提高牛肉的产量
B．组织生长效率同能量流动一样具有逐级递减的特点
C．净生产量相当于生物体生长、发育和繁殖的有机物量
D．植物的净生产量相当于植物净光合作用的有机物总量
【分析】流入某一营养级的能量（同化量）＝呼吸作用散失的能量+用于生长发育、繁殖的能量（以有
机物形式储存起来）＝呼吸作用散失的能量+（被同化）流向下一营养级的能量+流向分解者的能量+
（未利用的能量）。
【解答】解：A、组织生长效率是生物净生产量与同化量的比值，提高组织生长效率，增加了生物净生
产量，提供牛肉的产量，A 正确；
B、组织生长效率是生物净生产量和同化量的比值，没有逐级递减的特点，B 错误；
C、净生产量是生物体可被其他生物利用的有机物量，等于同化量减去呼吸作用消耗的，所以相当于生
物体生长、发育和繁殖的有机物量，C 正确；
D、植物净生产量等于同化量（总光合作用）减去呼吸作用消耗的，相当于茎光合作用的有机物总量，
D 正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查的是生态系统的能量流动的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难
度适中。
【典例3】 （2023 春•荆门期末）初级生产力是生态系统中自养生物在单位时间、单位面积上所固定有机
物质的总量，净初级生产力是自养生物在单位时间、单位面积上所固定有机物质的总量减去自养生物细胞
呼吸损耗有机物的总量。如图是温带地区7 种栖息地中初级生产力及鸟类平均物种数，下列说法不正确的
是（ ）
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A．草原和沼泽栖息地的鸟类多样性低可能是因为其结构相对较为简单
B．森林栖息地结构最复杂，鸟类多样性最大
C．初级生产力是自养生物用于自身生长、发育、繁殖的能量
D．净初级生产力的能量沿着食物链和食物网进行流动
【分析】生态系统中的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。能量流动是生
态系统的重要功能，在生态系统中，生物与环境、生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现。
【解答】解：A、分析题图信息可知：草原和沼泽栖息地的鸟类多样性低可能与其结构相对较为简单有
关，A 正确；
B、森林栖息地结构最复杂，鸟类的物种数目多，多样性最大，B 正确；
C、初级生产力是生态系统中自养生物在单位时间、单位面积上所固定有机物质的总量，包括自养生物
用于自身生长、发育、繁殖的能量与自养生物通过细胞呼吸损耗有机物的总量，C 错误；
D、食物链和食物网是生态系统中能量流动的渠道，净初级生产力的能量沿着食物链和食物网进行流动，
D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查生态系统中与物质和能量有关的知识，要求学生运用所学知识，通过比较、分析对某
些生物学问题进行解释、推理，准确作答。
【典例4】 （2023•武汉模拟）生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔。下列叙述错误的
是（ ）
A．由于生态系统中能量流动是逐级递减的，故能量金字塔为上窄下宽型
B．浮游植物个体小寿命短且不断被浮游动物捕食，生物量金字塔可能倒置
C．如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上宽下窄型
D．如果生物量金字塔或数量金字塔倒置，则对应的能量金字塔也会倒置
【分析】生态系统各生物之间通过一系列的取食与被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种
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单方向的营养关系，叫做食物链。营养级是指处于食物链同一环节的全部生物的总和。各营养级之间的
某种数量关系可用金字塔来表示，如能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。
【解答】解：A、生态系统中能量流动是逐级递减的，所以生产者的能量最多，最高营养级的能量最少，
所以能量金字塔为上窄下宽型，A 正确；
B、浮游植物个体小寿命短且不断被浮游动物捕食，如果短时间内测定生物量，则消费者的生物量可以
高于浮游植物，所以生物量金字塔可能倒置，B 正确；
C、如果消费者的个体小而生产者的个体大，数量金字塔可能为上宽下窄型。例如树→虫，虫的数量多
于树，C 正确；
D、稳定的自然生态系统中，能量金字塔是不可能倒置的，如果倒置，则该生态系统不稳定，因此即使
生物量金字塔或数量金字塔倒置，则对应的能量金字塔也不会倒置，D 错误。
故选：D。
【点评】本题考查生态金字塔的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分
析问题的能力是解答本题的关键。
【典例5】 （2023 春•兴庆区校级期末）假如一杂食海鱼的食物有
来自植物，
来自草食性鱼类，
来
自以草食性鱼类为食的肉食性鱼类。能量传递效率按20%计算，该杂食性鱼干重增加4kg，共需海洋植物
干重（ ）
A．28kg
B．280kg
C．16kg
D．160kg
【分析】根据题干信息写出食物链，然后依照能量沿着食物网或食物链单向传递，逐级递减的特点，计
算所需海洋植物干重。
【解答】解：海洋鱼重4kg，其食物需4÷20%＝20kg，其中来自植物20×
＝10kg，来自草食鱼类20×
＝5kg，来自小型肉食鱼类20×
＝5kg，5kg 小型肉食鱼类需要草食鱼类5÷20%＝25kg，草食鱼类需
要（25+5）÷20%＝150kg 植物，所以共需海洋植物10+150＝160kg。
故选：D。
【点评】本题考查生态系统的能量流动等知识，掌握根据食物链计算生产者的消耗量，意在考查考生对
所学生物学知识的理解能力和灵活运用能力。
【典例6】 （2023 春•福建期末）某农场建立了秧藕养鱼的池塘立体生态种养模式：水体的上层主要是以
浮游植物为食物的鲢鱼，中层主要是以水生植物为食的草鱼，底层主要是以软体动物为食的青鱼。除此之
外，该农场还采取了玉米秸秆还田替代传统秸秆焚烧的措施，以减少环境污染。该农场地池塘生态系统能
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量流动如右图，图中的英文字母表示能量（单位：kJ）。回答下列问题：
（
1
）
据
图
可
知
，
输
入
该
池
塘
生
态
系
统
的
能
量
来
自
。植食性鱼类同化的总能量为 ，植食性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为
。
（2）鱼塘的人工管理十分重要，若种植的莲藕数量过多，会造成鲢鱼减产，从种间关系的角度分析，
原因是 。
（3）玉米秸秆中的碳元素主要来源于 。与燃烧相比，将秸秆还田可以在一
定程度上减缓温室效应并增加农田的储碳量，原因是
。
（4）用玉米秸秆加工成易消化的精饲料喂牛，可提高 与摄入饲料中所含能量的比值，从而提
高产肉量。牛排出的粪便作为沼气池发酵的原料，沼渣再作为肥料还田，从生态系统功能角度分析这样
做的意义是 。
【分析】分析题图：图中e 为植物呼吸消耗的能量，f 为植食性鱼类呼吸消耗的能量，g 为肉食性鱼类呼
吸消耗的能量，d 为三个营养级生物流向分解者的能量。
【解答】解：（1）据图可知，输入该池塘生态系统的能量来自植物光合作用固定的太阳能和有机物中
的化学能，植食性鱼类同化的总能量＝从上一个营养级同化的能量+消化吸收的有机物（饲料）中的能
量＝（b+m）KJ。图中植食性鱼类传到肉食性鱼类的能量为c，植食性鱼类的同化量为b+m，因此植食
性鱼类到肉食性鱼类的能量传递效率可表示为
×100%。
（2）若种植的莲藕数量过多，会造成鲢鱼减产，从种间关系的角度分析，原因是由于莲藕的竞争使浮
游植物数量下降，鲢鱼的食物减少。
（3）玉米秸秆中的碳元素主要来源于光合作用吸收的大气中的CO2，与燃烧相比，将秸秆还田可以在
一定程度上减缓温室效应并增加农田的储碳量，原因是秸秆在土壤中被微生物分解是一个缓慢的过程，
二氧化碳释放减缓，部分含碳有机物没有被分解留在土壤中，土壤中碳含量增加。
（4）用玉米秸秆加工成易消化的精饲料喂牛，有利于牛的消化吸收，可提高同化量与摄入饲料中所含
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能量的比值，从而提高产肉量。牛排出的粪便作为沼气池发酵的原料，沼渣再作为肥料还田，从生态系
统功能角度分析这样做的意义是实现了对能量的多级利用，提高能量的利用率。
故答案为：
（1）植物光合作用固定的太阳能和有机物中的化学能 （b+m）KJ
×100%
（2）由于莲藕的竞争使浮游植物数量下降，鲢鱼的食物减少
（3）大气中的CO2 秸秆在土壤中被微生物分解是一个缓慢的过程，二氧化碳释放减缓，部分
含碳有机物没有被分解留在土壤中，土壤中碳含量增加
（4）同化量 实现了对能量的多级利用，提高能量的利用率
【点评】本题结合图解，考查生态系统的功能，要求考生识记生态系统中能量流动的具体过程，掌握能
量传递效率的相关计算，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。
【变式1】 （2023 春•驻马店期末）研究人员对宿鸭湖生态系统的营养关系进行了初步分析，结果如表所
示（单位：t•km
2
﹣•a
1
﹣）。下列说法错误的是（ ）
营养级
同化量
未利用
分解者分解
呼吸量
Ⅳ
1.42
0.42
0.19
0.81
Ⅲ
？
15.00
11.94
39.31
Ⅱ
3825.37
1986.70
547.00
1224.00
Ⅰ
23804.42
3252.00
2877.00
13850.05
A．该生态系统生产者固定的太阳能的总量为23804.42t•km
2
﹣•a
1
﹣
B．从第一营养级到第二营养级的能量传递效率大约为16%
C．第三营养级的同化量为66.25t•km
2
﹣•a
1
﹣
D．该生态系统需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持该生态系统的正常功能
【分析】能量的传递：（1）传递的渠道：食物链和食物网。（2）传递的形式：以有机物的形式传递。
可以认为，一个营养级所同化的能量＝呼吸散失的能量+被下一营养级同化的能量+分解者释放的能量
+未被利用部分。但对于最高营养级的情况有所不同，它所同化的能量＝呼吸散失的能量+分解者分解
释放的能量+未被利用部分。
【解答】解：A、生产者固定的太阳能的总量是输入该生态系统的总能量，即该生态系统第一营养级生
物的同化量，即为23804.42t•km
2
﹣•a
1
﹣，A 正确；
B 、传递效率等于同化量之比，从第一营养级到第二营养级的能量传递效率＝
3825.37÷23804.42×100%≈16%，B 正确；
C、第三营养级同化的能量＝第四营养级同化的能量+呼吸散失的能量+分解者分解释放的能量+未被利
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用部分，故第三营养级的同化量＝1.42+15+11.94+39.31＝67.67t•km
2
﹣•a
1
﹣，C 错误；
D、能量流动是逐级递减的，据此可推测生态系统的正常功能的维持需要源源不断的来自系统外的能量
补充，D 正确。
故选：C。
【点评】本题主要考查生态系统的能量流动，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记和
理解层次的考查。
【变式2】 （2023 春•靖远县校级期末）稻一蟹共作是以水稻为主体，适量放养蟹的生态种养模式，同时
可使用灯光诱虫、杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气；蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，且其粪便可作为水
稻的肥料。下列叙述正确的是（ ）
A．该生态系统不需要外界能量的输入
B．蟹的粪便作为水稻的肥料可实现物质和能量的循环利用
C．该种养模式提高了各营养级间的能量传递效率
D．采用灯光诱虫、杀虫利用了物理信息的传递
【分析】能量传递效率指的是相邻两个营养级之间同化量的比值；物质可以循环利用，能量不能循环利
用。
【解答】解：A、任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能，
A 错误；
B、食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不能逆转；生产者不能再利用散失的热能，因此生态
系统中的能量不能循环利用，B 错误；
C、能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，该模式提高了能量的利用率，但不能提高能
量的传递效率，C 错误；
D、灯光属于物理信息，因此采用灯光诱虫、杀虫利用了物理信息的传递，D 正确。
故选：D。
【点评】本题考查能量流动的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【变式3】 （2023•江西模拟）图1 为某生态系统的物质循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组
成成分，A、B、C、D 是丙中关系密切的四种生物。图2 为某生态系统的能量金字塔简图，其中
①②③④分别代表不同的营养级。图3 为能量流经图2 所示生态系统第二营养级的变化示意图，能量的
单位为kJ，下列说法不正确的是（ ）
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A．若图1 表示碳循环，图中一共有3 条食物链
B．若图2 中营养级①所固定的太阳能总量为3125kJ，则营养级①②之间的能量传递效率是16%
C．分析图3 中能量关系可知，代表第二营养级用于生长发育繁殖的能量的是乙
D．第二营养级流入分解者的能量包括第二营养级的遗体残骸和第三营养级的粪便中的能量
【分析】分析图一可知，图中甲是非生物的物质和能量、乙是生产者、丙代表各级消费者，丁代表分解
者。①为生产者的呼吸作用，②为生产者的残枝败叶被分解者分解，③为分解者的分解作用。
分析图二可知，表示某生态系统的能量金字塔简图，①表示生产者，为第一营养级，②③④表示消
费者，②为第二营养级，③为第三营养级，④为第四营养级。
分析图三可知，表示能量流经图二所示生态系统第二营养级的变化示意图，甲表示第二营养级生物的同
化量，乙表示用于生长发育和繁殖的能量，丙表示在细胞呼吸中以热能的形式散失，丁表示分解者分解
释放的能量。
【解答】解：A、图1 为某生态系统的碳循环示意图，其中甲是非生物的物质和能量，乙是生产者，丙
是分解者，丁是分解者，食物链中只有生产者和消费者，图中一共有3 条食物链，乙→A→B→D；乙
→A→D；乙→A→C，A 正确；
B、若图2 中营养级①所固定的太阳能总量为3125kJ，第二营养级的同化量＝摄入量﹣粪便量＝500﹣
100＝400kJ，则营养级①②之间的能量传递效率是400÷3125×100%＝12.8%，B 错误；
C、分析图3 中能量关系可知，甲为同化量，丙为呼吸作用消耗的能量，甲＝乙+丙，故乙表示第二营
养级生物用于生长、发育、繁殖的能量，C 正确；
D、第三营养级粪便中的能量属于第二营养级的同化量，所以第二营养级流入分解者的能量包括第二营
养级的遗体残骸和第三营养级的粪便中的能量，D 正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查生态系统的结构和功能，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和
所学知识进行分析应用。
【变式4】 （2023 春•琼山区校级期中）某渔民远洋捕捞时捕获一条6kg 重的杂食性海洋鱼，假如该杂食
性海洋鱼的食物有
来自植物，
来自食草鱼类，
来自以食草鱼类为食的小型肉食鱼类，那么按能量传
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递效率20%来计算，理论上该杂食性鱼从出生到被捕获共需要海洋植物（ ）
A．300kg
B．310kg
C．340kg
D．360kg
【分析】能量流动特点为单向，逐级递减．能量传递效率为10%～20%．在此形成食物链有：海洋植物
→食草鱼类→小型肉食鱼类→海洋鱼；海洋植物→海洋鱼；海洋植物→食草鱼类→海洋鱼。
【解答】解：由题意可知，题干中存在3 条食物链：①海洋植物→杂食性鱼，②海洋植物→食草鱼→
杂食性鱼，③海洋植物→食草鱼→小型肉食鱼→杂食性鱼；杂食性鱼的食物
来自食物链①，
来自
食物链②，
来自食物链③。该杂食性鱼从食物链①消耗的海洋植物为6×
÷20%＝10kg，从食物链
②消耗的海洋植物为6×
÷20%÷20%＝50kg，从食物链③消耗的海洋植物为6×
÷20%÷20%÷20%＝
250kg，因此共需要海洋植物10+50+250＝310kg，B 正确。
故选：B。
【点评】本题考查生态系统的能量流动等知识，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和
所学知识进行分析应用。
【变式5】 （2023•大同三模）明代归安县《沈氏农书》记载：“池畜鱼，其肥土可上竹地，余可雍桑、鱼，
岁终可以易米，畜羊五六头，以为树桑之本。”由此说明我国传统的“桑基鱼塘”养鱼模式在明代已基本
成型。如图为某地“桑基鱼塘”农业生态系统的局部能量流动过程，图中字母代表相应能量。回答下列问
题：
（1）图中B 表示 ，蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量是 （用
图中字母表示），代表未利用能量的是 （填字母）。
（2）若对蚕进行一定能量投入，假设投入能量为M，则桑树到蚕的能量传递效率为 （用
图中字母表示）×100%。从能量流动的角度分析，建立“桑基鱼塘”的意义是
。
（3）“池畜鱼，其肥土可上竹地，余可雍桑”，有人认为该模式下桑树长得好是由于肥土时鱼粪便中
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的能量流入了桑树，你对此的评价是
。
【分析】1、某一营养级的同化量有三个去向：呼吸作用以热能的形式散失、流向下一个营养级和流向
分解者。
2、能量传递效率是指相邻两个营养级的同化量比值，并非某两种生物的能量比值。
3、研究能量流动的作用：
（1）研究生态系统的能量流动，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。例如，在农业生态系统中，如果把作物秸秆当燃料烧掉，人类就不能充分利用秸秆中的能量；如果
将秸秆做饲料喂牲畜，让牲畜粪便进入沼气池，将发酵产生的沼气做燃料，将沼气池中的沼渣做肥料，
就能实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。“桑基鱼塘”也基本体现了这个原理。
（2）研究生态系统的能量流动，还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。例如，在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所
提供的能量；如果放养的牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量
流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
【解答】解：（1）分析图可知，图中A 为桑树的同化量，B 为桑树通过呼吸作用散失的能量，C 为桑
树用于生长，发育和繁殖的能量。D 为第二营养级（蚕）同化的能量，F 为未利用的能量，G 为流入分
解者的能量，K 为流入下一营养级的能量，因此，蚕用于自身生长，发育和繁殖的能量可用F+G+K 或
D
E
﹣
来表示。
（2）能量传递效率是指相邻两个营养级的同化量比值，由小问（1）可知，若对蚕投入能量M，则此时
桑树到蚕的能量传递效率仍然为
（
），建立“桑基鱼塘”的意义是实现对物质和能量的多
级利用，提高能量利用率。
（3）能量流动是单向的，所以该观点是错误的，鱼粪便可以增加土壤肥力是由于粪便被土壤中分解者
分解后转化为无机盐，使土壤中无机盐含量增加，无机盐可以被桑树吸收利用，而并非鱼粪便中的能量
流入了桑树。
故答案为：
（1）桑树呼吸作用散失的热能 F+G+K（或D
E
﹣） F
（2）
（
） 实现对物质和能量的多级利用，提高能量利用率
（3）该观点是错误的，鱼粪便可以增加土壤肥力是由于粪便被土壤中分解者分解后转化为无机盐，使
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土壤中无机盐含量增加，无机盐可以被桑树吸收利用，而并非鱼粪便中的能量流入了桑树
【点评】本题主要考查生态系统对的能量流动，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系
的能力，能够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
考法2 物质循环的特点和应用
1. 辨析碳循环过程中生态系统的各成分
（1）图中双向箭头两端代表生产者、非生物的物质和能量，其中其他所有成分都指向的为非生物的物质
和能量；除非生物的物质和能量外，有最多指入箭头的为分解者，剩余的为消费者。
（2）图形分析
生产者
非生物的物质和能量
消费者
分解者
图甲
A
B
C
D
图乙
A
C
B、D
E
图丙
B
A
D、E、F
C
2. 能量流动和物质循环的关系
能量流动
物质循环
形式
以有机物为载体
以化学元素形式流动
特点
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复运动
范围
生态系统各营养级
生物圈
联系
物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，二
者同时进行、相互依存、不可分割
物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。
物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具
有全球性。
【典例1】 （2023 春•绍兴期末）生态系统中的物质循环包括水循环、碳循环和氮循环等类型，下列有关
叙述正确的是（ ）
A．生产者固定的CO2多于其呼吸作用释放的CO2，是碳循环持续进行的保证
B．碳元素在生产者与分解者之间以含碳有机物的形式双向传递
C．氮循环是指氮气在生物群落和无机环境之间的循环过程
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D．生物成分在三类物质循环中的作用都很大
【分析】碳在无机环境和生物群落之间是以二氧化碳形式进行循环的。碳在生物群落中，以含碳有机物
形式存在。大气中的碳主要通过植物光合作用进入生物群落。生物群落中的碳通过动植物的呼吸作用、
微生物的分解作用、化石燃料的燃烧等方式可以回到大气中。
【解答】解：A、生产者固定的 CO2 多于其呼吸作用释放的 CO2，有利于生产者的正常生长，是碳循
环持续进行的保证，A 正确；
B、碳元素在生产者与分解者之间以含碳有机物的形式单向传递，B 错误；
C、生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S 等元素，都不断进行着从无机环境到生
物群落，有从生物群落到无机环境的循环过程，氮循环是指氮元素在生物群落和无机环境之间的循环过
程，C 错误；
D、生产者和分解者是链接生物群落和无机环境之间物质循环的重要成分，在物质循环中的作用较大，
D 错误。
故选：A。
【点评】本题考查物质循环的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【典例2】 （2023 春•蚌埠期末）中国政府在第七十五届联合国大会上提出，将通过植树造林、节能减排
等形式，努力争取2060 年前实现碳中和，即二氧化碳“零排放”。图中甲、乙、丙代表生态系统不同的生
物成分，①﹣⑤代表碳循环中的5 个基本过程，下列叙述错误的是（ ）
A．碳中和主要依靠有效减少①②③途径来实现
B．可以通过植树造林等方式增强④途径的作用
C．“零排放”不等于“不排放”，简单来说就是“人为碳排放”≤“人为碳移除”
D．化石燃料的燃烧是CO2的排放主要来源之一，这一过程也属于生态系统碳循环
【分析】据图可知，丙是生产者，乙是消费者，甲是分解者，④是光合作用或化能合成作用，
①②③是呼吸作用，据此分析作答。
【解答】解：A、④是光合作用或化能合成作用，①②③是呼吸作用，碳中和是指通过节能减排、植
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树造林等形式，抵消二氧化碳或温室气体排放，达到相对“零排放”，故途径包括减少图中的①②③
并增加④途径来实现，A 错误；
B、④是生产者的光合作用，可以通过植树造林等方式增强④途径的作用，以增加CO2的吸收量，B
正确；
C、“零排放”不等于“不排放”，简单来说就是“人为碳排放”≤“人为碳移除”，保持二氧化碳的
相对较低值，C 正确；
D、生态系统碳循环是指组成生物体的碳元素在生物群落和无机环境之间循环往复的过程，化石燃料的
燃烧是CO2的排放主要来源之一，这一过程也属于生态系统碳循环，D 正确。
故选：A。
【点评】本题主要考查碳循环过程，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力，能
够运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。
【典例3】 （2023•长沙二模）我国古诗词中蕴含着丰富的生物学原理。下列相关理解错误的是（ ）
A．“离离原上草，一岁一枯荣”体现了群落的季节性更替
B．“天苍苍，野茫茫。风吹草低见牛羊”体现了种群的水平结构
C．“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统的循环原理
D．“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”体现了生态系统的信息传递
【分析】1、群落的季节性由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有
规律的变化。所以从夏天到冬天湖泊的生物种类和数量有差异，这体现了群落的季节性。
2、生态系统的物质循环（生物地球化学循环）：在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S 等
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。
【解答】解：A、“离离原上草，一岁一枯荣”这种草地外貌的季节性变化体现了群落的季节性更替，
A 正确；
B、“风吹草低见牛羊”体现了群落的垂直结构，B 错误；
C、落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统中物质循环的原理，物质循环中的“物质”指
的是组成生物体的基本元素，C 正确；
D、“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，光照属于物理信息，体现了生态系统信息传递的功能，D
正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查生态系统的相关知识，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和所
学知识进行分析应用。
【典例4】 （2023•广东二模）CO2等温室气体排放导致的全球气候变暖及相应的气候灾难日益严重，海洋
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在调节全球气候变化，特别是吸收二氧化碳等温室效应气体方面具有巨大作用，利用海藻制取的生物柴油
被认为是一种CO2零排放的能源而成为全球可再生能源的研究热点。如图为有关的碳循环的示意图。回答
下列问题：
（1）碳循环具有全球性、 的特点。
（2）从生态系统的组成成分看，图中的异养微生物属于 。珊瑚礁有“海底热带雨林”之称，
珊瑚虫以海藻为食，从生态系统的营养结构来看，它处于 营养级。珊瑚虫分泌的石灰质骨骼聚结
而成珊瑚。
（3）研究发现，气候变暖会加快海洋中异养微生物的分解作用，将进一步加剧温室效应，这是一种
调节机制一科研人员在海底采集了大量中新世中期（约1500 万年前）岩芯，发现有机碳的含量
非常高，据此作出当时全球气候变冷的结论，其理由是
。
（4）请你结合图中信息，提出两条缓解温室效应的措施：
。
【分析】碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。由于二氧化碳能够随
着大气环流在全球范围内进行，因此，碳循环具有全球性。物质在生态系统中循环往复运动的特点。
【解答】解：（1）由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内进行，因此，碳循环具有全球性，物
质在生态系统中循环往复运动的特点。
（2）图中的异养微生物将海藻遗体沉积的有机碳转化为无机碳，属于分解者；珊瑚虫以海藻为食，属
于初级消费者，处于第二营养级。
（3）气候变暖加快异养微生物的分解作，又进一步加剧气候变暖，属于正反馈调节机制；有机碳的去
向有被异养微生物分解和保存在地层中，地层中有机碳的含量非常高说明当时异养微生物分解较弱，可
推测当时全球气温变冷。
（4）缓解温室效应的措施一方面采取积极措施，如开发新能源，减少化石燃料的燃烧来减少二氧化碳
排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要的作用，进
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而缓解温室效应。
故答案为：
（1）循环往复运动
（2）分解者 第二
（3）正反馈 有机碳的去向有被异养微生物分解和保存在地层中，地层中有机碳的含量非常高说明
当时异养微生物分解较弱，可推测全球气温变冷
（4）开发新能源，减少化石燃料的燃烧来减少二氧化碳排放；大力植树种草，提高森林覆盖率
【点评】本题考查生态环境的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【变式1】 （2023 春•兴庆区校级期末）关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是（ ）
A．所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈
B．物质循环过程中，物质是可反复出现循环流动的
C．物质在生物群落内部也可循环
D．这里的物质指的是构成生物体的C、H、O、N、P、S 等元素
【分析】生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S 等元素，都不断进行着从无机环
境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
【解答】解：A、所说的生态系统是指地球上最大的生态系统，即生物圈，因此也称为生物地球化学循
环，A 正确；
B、物质循环过程中，物质是可反复出现循环流动的，B 正确；
C、物质循环指的是组成生物体的元素在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动，物质在生物群
落内部不能循环，C 错误；
D、物质循环中的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S 等一些基本化学元素，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查物质循环的相关知识，要求考生识记物质循环的概念，掌握其中“生态系统”、“物
质”和“循环”的含义，再结合所学的知识准确答题。
【变式2】 （2023 春•北海期末）如图为某生态系统的部分碳循环简图，下列相关叙述错误的是（ ）
A．M 表示大气中的CO2
B．碳元素在图中④过程中主要以有机物的形式沿着食物链和食物网传递
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C．碳元素可在生物群落中反复循环利用
D．图中少画了消费者指向M 的箭头
【分析】碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿
食物链和食物网进行，传递形式为有机物；大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用（主
要途径）或硝化细菌等的化能合成作用完成的；大气中CO2的主要来源：分解者的分解作用、动植物的
细胞呼吸。
【解答】解：A、生产者从M 中获得碳，所以M 是大气中的CO2库，A 正确；
B、④过程是消费者从生产者获得碳，是通过捕食的方式获得，主要以有机物的形式沿着食物链和食物
网传递，B 正确；
C、碳循环是全球性的，而不是在一个生物群落内进行的，C 错误；
D、图中少画了消费者指向M 的箭头，表示消费者通过呼吸作用释放CO2至无机环境，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查学生碳循环的识记和理解能力，以及获取信息、分析问题的能力，要求学生熟记相关
知识。
【变式3】 （2023 春•荆门期末）氮在自然界中以多种形式存在，它们在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈
之间不断迁移变化。氮元素是蛋白质的基本成分，是一切生命结构的重要原料，氮循环对人类和其他生物
都具有重要意义，如图是氮循环示意图。下列说法正确的是（ ）
A．植物从土壤中吸收含氮类无机盐，可用来合成蛋白质、脂质、纤维素等物质
B．往农田中适当地施加氮肥违背了生态系统的物质循环
C．硝化细菌能通过化能合成作用合成有机物，属于生态系统中的生产者
D．氮循环是指氮气在生物群落和非生物环境之间的循环过程
【分析】生态系统是指在一定空间范围内，生物与环境所形成的统一整体。一个完整的生态系统包括生
物部分和非生物部分，非生物部分包括阳光、空气、水、温度等，生物部分包括生产者（主要是绿色植
物）、消费者（绝大多数动物）和分解者（主要是细菌和真菌）。
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【解答】解：A、纤维素的元素组成是C、H、O，不含N 元素，故植物从土壤中吸收含氮类无机盐不
能用于合成纤维素，A 错误；
B、由于N 元素不断随着食物链由植物（生产者）流动到消费者，田地中的N 元素在不断减少，故需要
往农田中适当地施加氮肥，B 错误；
C、硝化细菌能通过化能合成作用合成有机物，属于生态系统中的生产者，是生态系统的基石，C 正确；
D、组成生物体的C、H、O、N、P、S 等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到
无机环境的循环过程。氮循环是指氮元素在生物群落和无机环境之间的循环过程，D 错误。
故选：C。
【点评】本题考查生态系统中物质循环，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
【变式4】 （2023 春•钦北区校级期中）我国古诗词博大精深，许多诗歌里面蕴含了丰富的生物学知识，
下列有关叙述错误的是（ ）
A．“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了微生物的分解作用，以及物质的循环再生
B．“野火烧不尽，春风吹又生”，体现了草原生态系统的抵抗力稳定性
C．“燕燕于飞，差池其羽”，燕子表达的是行为信息
D．“睹一蝉，方得美荫而忘其身，螳螂执翳而搏之，见得而忘其形；异雀从而利之，见利而忘其真”，
体现的是生物之间的捕食关系
【分析】生态系统的基本功能包括能量流动，物质循环和信息传递三个方面。
1、能量流动：
能量流动指生态系统中能量输入、传递、转化和散失的过程。能量流动是生态系统的重要功能，在生态
系统中，生物与环境，生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现。能量流动两大特点：单向
流动，逐级递减。
2、物质循环：
生态系统的能量流动推动着各种物质在生物群落与无机环境间循环。这里的物质包括组成生物体的基础
元素：碳、氮、硫、磷，以及以DDT 为代表的能长时间稳定存在的有毒物质。
3、信息传递：
包括物理信息、化学信息和行为信息。
生态系统中生物的活动离不开信息的作用，信息在生态系统中的作用主要表现在：
①生命活动的正常进行。
②种群的繁衍。
③调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
【解答】解：A、“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了微生物的分解作用，以及物质的循环再
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生，A 正确；
B、“野火烧不尽，春风吹又生”，体现了草原生态系统的恢复力稳定性，B 错误；
C、“燕燕于飞，差池其羽”，燕子表达的是行为信息，C 正确；
D、“睹一蝉，方得美荫而忘其身，螳螂执翳而搏之，见得而忘其形；异雀从而利之，见利而忘其真” ，
体现的是生物之间的捕食关系，D 正确。
故选：B。
【点评】本题考查种间关系、群落的演替、生态系统的功能和生物多样性的价值，意在考查学生的识记
能力和判断能力，难度不大。
【变式5】 （2023 春•湖北期中）森林碳汇是指森林植物通过光合作用将大气中的CO2固定在植被与土壤
中，从而减少大气中CO2浓度的过程。碳汇造林是实现“碳中和”的重要举措，推进“碳中和”对全球气
候治理具有极其重要的意义。
（1）碳汇造林一定程度上可以“抵消”全球的碳排放，实现“碳中和”，这体现出物质循环具有
特点。森林植物光合作用固定的能量，一部分通过自身呼吸作用以热能形式散失，另外一部分用于
等生命活动。
（2）“碳中和”的最终目标是实现二氧化碳的“零排放”，实现“碳中和”的两个决定因素是碳减排
（减少二氧化碳排放）和碳增汇，碳减排的核心是 ；而在碳增汇的方面，可
以采取的措施有 。
（3）碳在生物群落中以 形式传递，生物体内的碳返回无机环境的途径有
（写出3 点即可）。
（4）若管理不善发生森林火灾，森林也可能成为一种碳排放源。轻度林火干扰对植被碳密度影响差异
不显著，但是林火干扰能提高草本植物的碳密度，其主要原因是
。
【分析】1、物质循环的特点有全球性、往复循环、反复利用等。物质循环是指生态系统的能量流动推
动着各种物质在生物群落与无机环境间循环。
2、同化量＝自身呼吸作用以热能形式散失+自身的生长、发育和繁殖等生命活动。
3、生态系统的自我调节能力：生态系统保持自身稳定的能力被称为生态系统的自我调节能力。生态系
统自我调节能力的强弱是多方因素共同作用体现的。一般地：成分多样、能量流动和物质循环途径复杂
的生态系统自我调节能力强；反之，结构与成分单一的生态系统自我调节能力就相对更弱。
【解答】解：（1）物质循环的特点有全球性、往复循环、反复利用等；根据题干“碳汇造林一定程度
上可以抵消全球的碳排放”可知，这体现出物质循环具有全球性的特点。同化量＝自身呼吸作用以热能
形式散失+自身的生长、发育和繁殖等生命活动，森林植物光合作用固定的能量，一部分通过自身呼吸
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作用以热能形式散失，另外一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动。
（2）“碳中和”的最终目标是实现二氧化碳的“零排放”，实现“碳中和”的两个决定因素是碳减排
（减少二氧化碳排放）和碳增汇，碳减排的核心是减少化石燃料燃烧、节约能源、发展清洁能源；而在
碳增汇的方面，可以采取的措施有植树造林、加强生态保护、生态建设和生态管理。
（3）碳在生物群落中以含碳有机物 形式传递，生物体内的碳返回无机环境的途径有呼吸作用、分解者
的分解作用、化石燃料的燃烧。
（4）轻度林火干扰对植被碳密度影响差异不显著，但是林火干扰能提高草本植物的碳密度，其主要原
因是火灾后草本植物接受的光照更加充足，土壤中无机养料增多。
故答案为：
（1）全球性 自身的生长、发育和繁殖
（2）减少化石燃料燃烧 植树造林
（3）含碳有机物 呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧
（4）火灾后草本植物接受的光照更加充足，土壤中无机养料增多
【点评】本题考查生态系统的物质循环、能量流动和稳定性的相关知识，解答本题的关键在于充分利用
题目信息结合所学的生态学知识，综合考虑，准确答题。
考法3 生态系统信息传递的作用及应用
1. 判断生态系统信息的类型
（1）涉及声音、颜色、植物性状、磁场、温度、湿度等信号，通过动物感觉器官（皮肤、耳朵、眼）或
植物光敏色素、叶、芽等感知上述信息，则判断为物理信息。
（2）若涉及化学物质挥发性（如性外激素等）这一特点，则判断为化学信息。
（3）凡涉及“肢体语言”，均属于行为信息。
（4）在影响视线的环境中（如深山密林），生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。
（5）在嘈杂的环境中（如瀑布旁），生物多以“肢体语言”这种行为进行信息交流。
2. 信息传递在农业生产中的应用
（1）提高农畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结
实率。
（2）对有害动物进行控制。目前控制动物危害的技术方法大致有3 中：化学防治、生物防治、机械防治。
如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
生物防治的优点：不污染环境，能长期将害虫控制在较低水平。
3. 能量流动、物质循环与信息传递的关系
项目
能量流动
物质循环
信息传递
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来源
太阳能或化学能
生态系统
生物或非生物环境
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
生态系统各营养级
生物圈
生物之间，生物与非生物环境之间
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
【典例1】 （2023 春•汉中期末）下列诗句中蕴含的生态系统的信息种类与其他三项不同的是（ ）
A．遥知不是雪，为有暗香来
B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无
C．春色满园关不住，一枝红杏出墙来
D．人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开
【分析】生态系统的信息包括：物理信息（物理过程）、化学信息（传递信息的化学物质）、行为信息
（动物的特殊行为）。
【解答】解：A、遥知不是雪，为有暗香来，暗香为化学信息，A 错误；
B、天街小雨润如酥，草色遥看近却无，草色（绿色）为物理信息，B 正确；
C、春色满园关不住，一枝红杏出墙来，红杏为物理信息，C 正确；
D、人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开，桃花（红色）为物理信息，D 正确。
故选：A。
【点评】本题考查了生态系统的信息传递，掌握信息的种类和作用是解题的关键。
【典例2】 （2023 春•绍兴期末）某种短日照植物开花的临界日长是10 小时，在下列甲～丁四个光周期处
理中，此短日照植物能正常开花的处理有（ ）
A．1 个
B．2 个
C．3 个
D．4 个
【分析】植物开花受光周期影响，故可把植物分为长日照植物、短日照植物。光周期之所以影响植物开
花，是因为光周期诱导植物开花激素的产生，开花激素调节植物开花。
【解答】解：因为某种短日照植物开花的临界日长是10 小时，据图分析只有图甲超过临界日长，因此
短日照植物能正常开花的处理只有图甲，A 正确。
故选：A。
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【点评】本题主要考查光照对植物生长的调节，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记
和理解层次的考查。
【典例3】 （2023 春•福建期末）生态系统中信息的传递方式多种多样。例如，蝉在夏天鸣唱，萤火虫通
过闪光来识别同伴；地甫鸟的雄鸟在发现天敌后急速起飞，扇动翅膀向雌鸟发出信号；森林中野兔根据狼
留下的气味躲避猎捕。下列相关叙述错误的是（ ）
A．以上实例中传递的信息分别属于物理信息、行为信息和化学信息
B．生态系统中的信息是由生物发出并通过相互传递而发挥其作用的
C．在农业生产中可以利用模拟的动物信息吸引昆虫传粉，提高产量
D．信息传递可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
【分析】1、生态系统中信息的类型：
（1）物理信息：生态系统中的光、声、颜色、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息。
（2）化学信息：生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物质。
（3）行为信息：是指某些动物通过某些特殊行为，在同种或异种生物间传递的某种信息。
2、信息传递在生态系统中的作用：
（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的传递。
（2）种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。
（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
【解答】解：A、蝉在夏天鸣唱，萤火虫通过闪光—属于物理信息；地甫鸟的雄鸟在发现天敌后急速起
飞，扇动翅膀向雌鸟发出信号—行为信息；森林中野兔根据狼留下的气味躲避猎捕—化学信息，A 正确；
B、生态系统中用于传递的信息可以来自生物，也可以来自无机环境，B 错误；
C、在农业生产中可以利用模拟的动物信息吸引昆虫传粉，提高了授粉率，进而使产量提高，C 正确；
D、信息传递可以调节种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定，D 正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查生态系统的结构和功能，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记
和理解层次的考查。
【典例4】 （2023 春•福州期末）自开启农耕文明以来，农田成为人类从自然界获取食物的重要来源。人
类不断探索，利用自然规律解决农田危机。回答下列问题：
（1）《汉书》中记载“种谷必杂五种，以备灾害。”其中“杂五种”利用了 （填“遗传”
“物种”或“生态系统”）多样性，以降低病原菌的变异速度，保证谷类的产量。书中又建议“田中不
得有树，用妨五谷”，请从能量流动的角度解释其原因：
。
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（2）阴生植物三七的根部是一种常用的中药材。科研人员开展了思茅松林下三七有机种植试验研究，
提高了三七的品质。
①思茅松林下为三七提供了适宜的环境。一方面，松针掉落于土壤，经微生物的分解作用增加了
（至少答两种物质）的含量，有利于三七光合速率的提高；另一方面，思茅松分
泌的某些化感物质对病原菌有较强的抑制作用，说明信息传递在生态系统中的作用是
。
【分析】信息传递在生态系统中的作用：
（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
（2）种群：生物种群的繁衍，离不开信息传递。
（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
【解答】解：（1）杂五种是多种农作物，体现了物种多样性；田中不得有树，用妨五谷，是指如果田
中有树，会遮挡五谷的阳光，造成减产，从能量流动的角度来说是指避免大树遮光，使能量更多的流向
谷物，提高产量或调整能量流动关系，使能量持续高效流向对人类最有益的部分，保证五谷的产量。
（2）①针掉落于土壤，土壤中的微生物可以将其中的有机物分解为无机盐和CO2，有利于三七光合速
率的提高；思茅松分泌的某些化感物质对病原菌有较强的抑制作用，说明信息传递具有调节生物的种间
关系，进而维持生态系统的平衡与稳定的作用。
故答案为：
（1）物种 避免大树遮光，使能量更多的流向谷物，提高产量。/调整能量流动关系，使能量持续
高效流向对人类最有益的部分，保证五谷的产量。
（2）①二氧化碳和无机盐 调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
【点评】本题考查光合作用的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析
问题的能力是解答本题的关键。
【典例5】 （2023•万州区校级模拟）蝗灾对农牧业和经济构成严重威胁。蝗虫从低密度的散居型向高密度
的群居型的转变是蝗灾暴发的重要生物学基础，群聚信息素是蝗虫聚集的最关键因素。我国科学家对可能
是群聚信息素的几种气味化合物进行了相关研究。
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（1）是否为群聚信息素，首先要判断该气味化合物对蝗虫有无吸引性。蝗虫从初始位点进入矩形活动
空间后，会自由选择在该空间内的活动范围。持续输送的空气会将挥发出来的气味化合物带进矩形活动
空间的右侧，而装置左侧只有持续输送进来的空气。据图1 结果推测，BA、4VA 这两种气味化合物中
可能是群聚信息素的物质是 ，依据为
。
（2）科研工作者用相同方法对上述可能为群聚信息素的物质（以下称其为X）做了进一步实验，结果
如图2：
图2 结果 （填“支持”或“不支持”）物质X 是群聚信息素，理由是
。
（3）研究发现，群居型蝗虫可以释放物质X，而散居型蝗虫聚集至大于一定数量后，才会释放物质
X。请根据提供的材料设计实验，探究散居型蝗虫释放物质X 所需要的最小聚集数量（已知该数量小于
或等于6 只）。
材料：散居型蝗虫若干只、可饲养蝗虫并能测定物质X 的小笼子若干。
实验设计思路：
。
（4）除了人工合成物质X 诱捕蝗虫以外，根据物质X 的作用，请再提出一种防治蝗虫的措施：
。
【分析】据图分析，两组实验中都在左侧通入新鲜空气，而在右侧分别通入含BA 和含4VA 的新鲜空气，
图示两组实验中蝗虫在左右两侧的停留时间不同，据此分析作答。
【解答】解：（1）据图可知，4VA 组中的蝗虫在4VA 侧的活动更多且停留时间更长，表明4VA 对蝗虫
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有吸引性，而BA 组中的蝗虫在左右两侧的活动分布和停留时间差别不大，表明BA 对蝗虫无吸引性，
故BA、4VA 这两种气味化合物中可能是群聚信息素的物质是4VA。
（2）分析题图，图2 结果表明，物质X 对不同发育期的群居型和散居型蝗虫都有吸引力，故图2 结果
支持物质X 是群聚信息素。
（3）分析题意，本实验目的是探究散居型蝗虫释放物质X 所需要的最小聚集数量，且已知该数量小于
或等于6 只，故实验的自变量是蝗虫数量，因变量是物质X 的含量，实验设计应遵循对照与单一变量原
则，故可设计实验如下：将散居型蝗虫分为6 组，这6 组的蝗虫数量依次为1 只、2 只、3 只、4 只、5
只、6 只，分别饲养在小笼子中，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别测定各组蝗虫是否释放物质
X，并重复多次实验。
（4）生物间的信息识别需要借助信息分子，故根据物质X 的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫聚集，将物质
X 的受体突变体蝗虫释放到野外，建立不能群聚的蝗虫种群，可防治蝗虫。
故答案为：
（1）4VA；4VA 组中的蝗虫在4VA 侧的活动更多且停留时间更长，表明4VA 对蝗虫有吸引性，而BA
组中的蝗虫在左右两侧的活动分布和停留时间差别不大，表明BA 对蝗虫无吸引性
（2）支持；图2 结果表明，物质X 对不同发育期的群居型和散居型蝗虫都有吸引力
（3）将散居型蝗虫分为6 组，这6 组的蝗虫数量依次为1 只、2 只、3 只、4 只、5 只、6 只，分别饲养
在小笼子中，其他条件相同且适宜，一段时间后，分别测定各组蝗虫是否释放物质X，并重复多次实验
（4）根据物质X 的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫聚集，将物质X 的受体突变体蝗虫释放到野外，建立不
能群聚的蝗虫种群
【点评】考查了生态系统的信息传递，要求学生要能从题干中获取有效信息，结合所学知识准确作答。
【变式1】 （2023 春•中山市期末）小龙虾又名克氏原鳌虾，繁殖能力非常强，广泛分布于淡水水域。雌
虾求偶期间，会将尿液射向雄虾，雌虾尿中含有性激素，尿的“味道”越大，越能吸引配偶。小龙虾求偶
过程传递的信息属于（ ）
A．物理信息
B．化学信息
C．行为信息
D．生物信息
【分析】生态系统中信息的类型：①物理信息：生态系统中的光、声、颜色、温度、湿度、磁力等，
通过物理过程传递的信息。②化学信息：生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物
质。③行为信息：是指某些动物通过某些特殊行为，在同种或异种生物间传递的某种信息。
【解答】解：化学信息是指生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物质，小龙虾在求
偶期间，雌虾将含有“味道”的尿液射向雄虾，通过“味道”吸引配偶，其中“味道”是由化学物质形
成的，属于生态系统中的化学信息。
故选：B。
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【点评】本题主要考查生态系统的信息传递，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记和
理解层次的考查。
【变式2】 （2023 春•龙陵县校级期末）下列关于生态系统信息传递的说法中，不正确的是（ ）
A．任何生命形式，如果没有接受信息、处理信息和利用信息的能力，就谈不上对环境的适应，就不可
避免地要被自然所淘汰
B．信息传递在农业生产中的应用可提高农产品或畜产品的产量，也可对有害动物进行控制
C．利用农药消灭蝗虫属于运用生态系统的信息传递原理
D．信息传递的作用与能量流动、物质循环一样，把生态系统各组分联系成一个整体，并且有调节生态
系统稳定性的作用
【分析】信息传递的作用
1、信息传递在生态系统中的作用：
（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）信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2、信息传递在农业生产中的应用：
（1）提高农产品和畜产品的产量；
（2）对有害动物进行控制。
【解答】解：A、生物对环境的适应过程是生物不断地接收信息、处理信息和利用信息的过程，没有信
息的传递就谈不上对环境的适应，A 正确；
B、信息传递在农业生产中的应用包括两个方面，一是提高农产品或畜产品的产量，二是对有害动物进
行控制，B 正确；
C、利用农药消灭蝗虫属于化学防治，并没有运用生态系统的信息传递原理，C 错误；
D、生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递，三者缺一不可，信息传递的作用与能量流动、
物质循环一样，把生态系统各组分联系成一个整体，并且有调节系统稳定性的作用，D 正确。
故选：C。
【点评】本题考查生态系统中信息传递的相关知识，要求考生识记生态系统中的信息传递的种类、作用
及在生产实践中的应用，能结合所学的知识准确判断各选项，属于考纲识记层次的考查。
【变式3】 （2023 春•宁蒗县校级期末）如图是生态系统中各成分之间的关系，下列有关叙述正确的是（
）
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A．图中可表示信息传递往往是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．分解者所获得的能量是各种动植物总能量的10%～20%
C．信息传递与物质循环、能量流动同时进行，相互依存、不可分割
D．生态农业利用了能量多级利用的原理，提高了能量在各营养级间的传递效率
【分析】信息传递、能量流动和物质循环三者的关系：
项目
区别
联系
来源
途径
特点
范围
能量
流动
太阳能
食物链或
食物网
单向流动、逐级递
减
食物链各营养级生
物间
共同把生态系统
各组分联系成一
个统一整体，并
调节生态系统的
稳定性
物质
循环
生态系统
反复出现，循环流
动
群落与无机环境之
间
信息
传递
生物或无
机环境
多种
发生生理或行为的
变化（单向或双
向）
生物与生物之间或
生物与环境之间
【解答】解：A、图中只能表示信息传递往往是双向的，不能表示能量流动和物质循环的特点，且物质
循环发生在生物群落和无机环境之间，能量也只能单向流动，A 错误；
B、10%
20%
﹣
是指在两个相邻营养级间的能量传递效率，与分解者无关，因为分解者不参与食物链的
组成，B 错误；
C、信息传递与物质循环、能量流动同时进行，相互依存、不可分割，C 正确；
D、生态农业只能提高能量利用率，不能提高能量传递效率，D 错误。
故选：C。
【点评】本题考查生态系统的功能，要求考生识记生态系统的功能，掌握物质循环、能量流动及信息传
递的特点及三者之间的关系，能结合所学的知识准确判断各选项．
【变式4】 （2023•海南模拟）生态学家W.C．Allee 提出，群聚性生活的动物种群通常都有一个最适的种
群密度，在最适的种群密度时群体存活力最高，种群密度过低或过高时都会对种群数量产生抑制作用，这
一现象被称为阿利氏规律。种群的群体存活力及其部分影响因素如图所示，请回答下列问题：
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（1）野鸽、蜜蜂均属于群聚性生活的动物种群，这些种群中有明确的分工。如当“站哨”的野鸽发现
鹰时，会发出有规律的叫声提醒同伴躲避鹰的捕食；蜜蜂发现“蜜源”时，会通过“跳舞”动作“告
诉”同伴去采蜜。野鸽的“叫声”、蜜蜂“跳舞”分别属于 信息；“站哨”的野鸽
发
出
叫
声
提
醒
同
伴
躲
避
鹰
的
捕
食
体
现
了
信
息
传
递
具
有
功能。
（2）当种群密度过低时，群体存活力较低，种群灭绝风险大大增加，据图分析，导致群体存活力较低
的原因是 。结合所学知识分析，种群密度过高会导致
，使种内竞争加剧，群体存活力迅速下降。
（3）研究和应用阿利氏规律具有重要的现实意义，例如，将某动物种群引入其他地区时，需要保证
；在规划、建设和发展城市时，对城市人口密度的要求是
，过疏或过密都会产生不良后果。
（4）天敌作为捕食者会影响被捕食者的种群数量，但捕食者的存在客观上可促进被捕食者种群的发展，
原因是
。
【分析】1、生态系统中信息的种类
（1）物理信息：生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，如蜘蛛网的
振动频率。
（2）化学信息：生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸，
动物的性外激素等。
（3）行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
2、信息传递在生态系统中的作用：
（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的传递。
（2）种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。
（3）群落和生态系统：能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
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【解答】解：（1）野鸽的“叫声”属于物理信息，蜜蜂“跳舞”属于行为信息，通过叫声提醒同伴躲
避鹰的捕食，体现了信息传递具有调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
（2）由图可知，当种群密度过低时，天敌捕食概率增加，个体交配概率较低，导致群体存活力较低。
当种群密度过高时，食物和栖息空间等环境资源不足，使种内竞争加剧，群体存活力迅速下降。
（3）种群密度过低或过高时都会对种群数量产生抑制作用，将某动物种群引入其他地区，需要保证引
入的动物种群有一定的密度（或引入的动物种群密度不能太低）。群聚性生活的动物种群通常都有一个
最适的种群密度，在最适的种群密度时群体存活力最高，在规划、建设和发展城市时，城市人口密度要
适宜，过疏或过密都会产生不良后果。
（4）捕食者吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，因此客观上捕食者的存在客观上促进
了被捕食者种群的发展。
故答案为：
（1）物理信息、行为 调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
（2）天敌捕食概率增加，个体交配概率较低 食物和栖息空间等环境资源不足
（3）引入的动物种群有一定的密度（或引入的动物种群密度不能太低） 人口密度要适宜
（4）捕食者吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进被捕食者种群发展的
作用
【点评】本题主要考查了生态系统的信息传递及在生态系统中的作用，要求考生掌握影响种群数量变化
的因素，生态系统的信息传递，意在考查考生理解分析的能力。
【变式5】 （2023•辽宁一模）菜粉蝶嗜食十字花科植物，尤其偏嗜叶面光滑的甘蓝、花椰菜，球茎甘蓝等，
是一种常见的蔬菜害虫。
（1）人们发现植物产生的某些化学物质可以影响昆虫的繁殖，欲验证从番茄中提取的某种挥发性次生
代谢物对菜粉蝶成虫具有驱避作用，使其不能在叶片上产卵。请完善下列实验内容：
①以新鲜番茄植株为材料获得挥发性次生代谢物，用50%丙酮溶液配制成质量浓度为1000mg/mL 的溶
液；
②将生长状态良好的若干甘蓝苗随机均分为A、B 两组，在A 组的叶片上涂抹适量的上述提取物溶液，
B 组的处理为 。
③向A、B 两组甘蓝苗中接种等量的待产卵的雌虫若干，一段时间后，分别统计菜粉蝶在植物上的产卵
量；
④预期结果： 。
（2）研究发现，甘蓝与番茄的间作比例会影响对菜粉蝶的防治效果，为探究甘蓝、番茄的最佳间作比
例，科研人员在某试验田进行了相关实验并得出如图结果，据此回答问题：
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①分析上述结果，在甘蓝生产时人们选择甘蓝：番茄＝4：1 的间作比例进行种植，请说出选择的依据：
。
②甘蓝与番茄间作控制菜粉蝶危害的技术属于 防治；可见信息能够 ，
进而维持生态系统的平衡与稳定。
【分析】控制有害动物的技术方法有：化学防治，生物防治和机械防治。目前人们越来越倾向于利用对
人类生存环境无污染的、有效的生物防治。
【解答】解：（1）本实验验证从番茄中提取的某种挥发性次生代谢物对菜粉蝶成虫是否具有驱避作用，
因此自变量是是否施用次生代谢物，由于次生代谢物用50%丙酮溶液配制成质量浓度为1000mg/mL 的
溶液；因此对照组的处理方法是在叶片上涂抹等量的50%丙酮溶液，排除丙酮的实验的干扰。若次生代
谢物对菜粉蝶成虫具有驱避作用，则成虫在A 组植物上的产卵量明显低于B 组。
（2）①由图可知，甘蓝单作和甘蓝：番茄＝6：1 的间作菜粉蝶的数量比其它两组高，不利于甘蓝的生
长，甘蓝：番茄＝2：1 的间作粉蝶的数量低，但与甘蓝单作，其产量降低，所以在甘蓝生产时人们选
择甘蓝：番茄＝4：1 的间作比例进行种植，能同时兼顾高防治率和高收益的需求（甘蓝产量高且害虫
少）。
②利用番茄产生的某种挥发性次生代谢物控制菜粉蝶属于生物防治；可见信息传递能够调节生物的种
间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
故答案为：
（1）在叶片上涂抹等量的50%丙酮溶液 成虫在A 组植物上的产卵量明显低于B 组
（2）能同时兼顾高防治率和高收益的需求 生物 调节生物的种间关系
【点评】本题考查种群数量变化和种间关系的相关知识，意在考查学生能运用所学知识与观点，通过比
较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断的能力。
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