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第35 讲 生态系统的功能及其稳定性（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 生态系统的能量流动★★★★☆
考点2 生态系统的物质循环★★★★☆
考点3 生态系统的信息传递★★★☆☆
考点4 生态系统的稳定性★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（4 大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
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2
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考点1 生态系统的能量流动★★★★☆
1.能量流动的概念解析
（1）概念：生态系统的能量流动是指生态系统中能量的 的过程。
（2）能量流动的过程
起点
生产者
源头
光能
能量
输入
相关生理过程
、化能合成作用
总能量
等
能量的
传递
传递形式
有机物
传递渠道
能量的
散失
相关生理过程
呼吸作用
形式
[教材隐性知识]源于选择性必修2P55“思考·讨论”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定
律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体有机物中，而另一部分通过生物的呼吸作用以热能的形式散
失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量相等（填“相等”或“不相等”）。
2.能量流经生态系统的过程
（1）第一营养级能量流动
特别提醒
1.图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁
殖，即积累的能量。
2.未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。
（2）第二营养级能量流动过程分析
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①输入该营养级的总能量是指图中的 。
②粪便中的能量（c） （填“属于”或“不属于” ）该营养级同化的能量，应为
。
③初级消费者同化的能量（b）＝ + 。
④用于生长、发育和繁殖的能量（e ）＝ + +
。
特别提醒
1.摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于
同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。
2.粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同
化量的一部分。
3.一个营养级所同化的能量的“2 个”“3 个”“4 个”去路：
“2 个”去路：同化能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
“3 个”去路（无时间单位）：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一个营养级的能
量。
“4 个”去路（以年为单位）：同化能量＝呼吸消耗的能量＋分解者利用的能量＋流入下一个营养级的能
量＋未被利用的能量。
注意：最高营养级的生物没有流入下一个营养级的能量。
3.能量流动的特点
（1）单向流动。原因：①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选
择的结果，是不可逆转的；②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能（填“能”或“不能”）被生物群
落重复利用，因此能量无法循环。
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（2）逐级递减（每个营养级传入下一营养级的能量仅有10%～20%）。原因：①各营养级生物都会因呼吸
作用消耗大部分能量；②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，以及未被下一营养级生物利用的部
分。
特别提醒
能量传递效率≠能量利用率
能量传递效率指由一个营养级流入下一个营养级的能量比例，大约是10%～20%，不能随意改变；但能量
利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆生产沼气就可以提高能量利用率。
4.研究能量流动的实践意义
（1）帮助人们将生物在 上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
（2）帮助人们科学地规划和设计 ，使能量得到 的利用。
（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 的部
分。
【教材拾遗】（选择性必修2P58 正文）从能量流动角度分析，将秸秆作饲料喂牲畜，牲畜的粪便用来
制沼气，沼渣再作为肥料还田的目的是实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
5.生态金字塔的类型、含义比较
项目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
概念
将单位时间内各营养级所得到的
转换为相应面积（或体
积）的图形，并将图形按照营养
级的次序排列形成的一个金字塔
图形
如果金字塔中表示的是
各个营养级的
关系，就形成数量金字
塔
如果金字塔中表示的是各个营
养级 （每个营养级所
容纳的有机物的总干重）之间
的关系，就形成生物量金字塔
形状
象征
含义
能量沿食物链流动过程中具有逐
级递减的特性
一般生物个体数目在食
物链中随营养级升高而
逐级递减
一般生物有机物的总干重沿食
物链升高而逐级递减
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
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
一株大树上时，该数量
金字塔的塔形也会发生
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
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变化
（用总干重来表示）可能低于
浮游动物的生物量
考点2 生态系统的物质循环★★★★☆
1.概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等 ，都在不断进行着从 到生物群
落，又从生物群落到 的循环过程，又叫生物地球化学循环。
2.特点： 性、 运动。
3.碳循环
（1）碳循环及存在形式
①在生物群落和无机环境间：以 形式循环。
②在生物群落内部：以 形式传递。
③在无机环境中：主要以 形式存在。
（2）消耗CO2的过程：主要是 作用。
（3）产生CO2的过程： 作用、微生物的分解作用、 。
特别提醒
1.生态系统的物质循环中所说的“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。
2.生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，
如C、H、O、N、P、S 等。
3.碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各
成分间的传递均是单向的。
4.CO2不仅存在于大气中，在海洋等水环境中也大量存在，并且，大气中的CO2和水圈中的CO2可以相互
流动。
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4.生物富集
（1）概念：生物体从周围环境吸收、积蓄 或 ，使其在机体内浓度
环境浓度的现象。
（2）物质种类
① ：如铅、镉、汞等。
②人工合成的 ：如DDT、六六六等。
③某些放射性物质。
（3）途径：食物链（网）。
（4）特点
①逐级聚集。
②营养级越高，该物质浓度越 。
③全球性。
5.物质循环与能量流动的关系
项目
能量流动
物质循环
形式
光能→ →热能
化学元素（无机物有机物）
过程
沿 单向流动
在非生物环境和生物群落间往复循环
特点
联系
同时进行，彼此相互依存，不可分割。①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；② 作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；③
作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
特别提醒
【教材拾遗】（选择性必修2P67 拓展应用）生物圈是一个在“物质”上自给自足的系统，不是一个在
“能量”上自给自足的系统，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用，它必须由生物圈
外的太阳能源源不断地输入，方可维持正常运转。
6.实验：探究土壤微生物的分解作用
（1）原理
①土壤中存在的绝大多数细菌、真菌等微生物是 （生态系统成分）。
②分解者的作用是将环境中的 分解为无机物，分解速度与环境中的 等因素相关。
（2）实验方案及结论
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
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实验设计
自变量
土壤中
是否加土壤浸出液
实验组
对土壤进行 处理1h
A 烧杯中加入30mL 土壤浸出液＋淀粉
糊
对照组
对土壤不做处理
B 烧杯中加入 +与A 等量的淀
粉糊
实验结论
土壤微生物能分解落叶使之腐烂，假
设成立
土壤微生物能分解淀粉，假设成立
考点3 生态系统的信息传递★★★☆☆
1.生态系统中信息的种类
种类
概念
来源
举例
物理信息
自然界中的光、声、温度、湿度、
磁场等，通过 过程传递的信
息
、生
物个体或群体
蜘蛛网的振动频率、狼的呼叫声
在生命活动中，生物产生的可以传
递信息的化学物质
生物的代谢活动
植物有机酸、 等代谢
产物，动物的 等
行为信息
动物的特殊行为，主要指
，这些动作能够向 生物
传递某种信息
蜜蜂跳舞、鸟类的“求偶炫耀”
2.信息传递的过程
信息源（信源）――→发信器官→ →接收器官――→信息受体（信宿）
3.信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
，离不
开信息的作用
（1）海豚的回声定位；
（2）莴苣种子必须接收某种波长的光才萌发
种群
，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，吸引异性个体
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群落和生
态系统
，进而
维持生态系统的平衡与稳定
在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵听
到的声音作出反应，以追捕猎物；兔同样也能依据狼的
气味或行为特征躲避猎捕
4.信息传递在农业生产中的应用
（1）提高 的产量。
（2）对 进行控制。
（3）控制动物危害的技术方法比较
种类
项目
化学防治
机械防治
生物防治
措施
喷施化学药剂等
人工捕捉等
引入天敌、寄生虫或使
用信息素等
优点
①作用迅速；
②短期效果明显
①无污染；
②见效快，效果好
①效果好且持久；
②成本低，无污染
缺点
①使害虫抗药性增强；
②杀灭害虫天敌，破坏生态平
衡；
③污染环境
①费时费力；
②对体型很小的害虫无
法实施
天敌数量不确定，甚至
可能会引发生态危机
考点4 生态系统的稳定性★★★☆☆
1.生态平衡
（1）概念：生态系统的 处于相对稳定的一种状态。
（2）特征
①结构平衡：生态系统的 保持相对稳定。
②功能平衡： 的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持
续发展和更新。
③收支平衡：例如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比
较稳定的状态。
（3）调节机制——负反馈调节
①概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为 调节该系统的工作，并且使系统工作
的效果 ，它可使系统保持 。
②作用：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备 的基础。
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2.生态系统的稳定性
（1）概念：生态系统 自身结构与功能处于相对平衡状态的 。
（2）原因：生态系统具有一定的 。
（3）特点
生态系统的自我调节能力是 。当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧
下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。
（4）类型
类型
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区别
含义
生态系统 外界干扰并使自身
的结构与功能 的能力
生态系统在受到外界干扰因素的
后 的能力
实质
自身结构与功能相对稳定
到原来的结构与功能
核心
抵抗干扰、 原状
遭到破坏， 原状
特点
一般来说，生态系统中的生物种类越
多，食物网越 ，其自我调节能力
就 ，抵抗力稳定性就越高
生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，
其恢复速度与恢复时间是不一样的
联系
①不同生态系统在这两种稳定性的表现上有着一定的差别；
②两者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的能力，它们相互作用共同
维持生态系统的稳定
（5）提高生态系统稳定性的措施
①控制对生态系统的 强度，在不超过生态系统 的范围内，合理适度地利用生态系统。
②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的 的投入，保证生态系统内部结构与功能的协
调。
【知识拓展】
3.实验：设计制作生态缸，观察其稳定性
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（1）实验目的：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。
（2）基本原理
①在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的 进行组织，构建成一个人工微生态系统
是可能的。
②在设计时，还要考虑系统内组分及营养级之间的 。
③（人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。
（3）实验流程
①制作生态缸框架：用玻璃板和粘胶制作。
②缸底部的铺垫：从底部向上层依次铺石块（缸底一侧）、细沙土（厚5-15cm）、含较多 （厚
5-10cm），整体呈 。
③放有孔的假山石：可作为小动物栖息的场所。
④注入自来水：水位高5-10cm，在水中放几块 。
⑤放入动、植物：在土坡上种植苔藓、铁线蕨等植物，放入鼠妇、蚯蚓等小动物；在水中放入浮萍等水生
植物，放入虾、小鱼等 。
⑥密封生态缸：封上生态缸盖。
⑦移置生态缸：将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。
⑧观察记录：观察记录生态缸内生物种类与数量的变化，每周至少一次。
（4）结果分析
生态缸中虽然成分齐全，但由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力 ，所以抵抗力稳
定性 ，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
（5）设计要求及相关分析
设计要求
相关分析
生态缸必须是 的
防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活
力，种类齐全（具有生产者、消费者和分解者）
使生态缸中的生态系统能够进行 和
，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须
为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观
察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出
一定的
便于操作，且使缸内储备一定量的空气
生态缸的采光应用较强的 光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择的动物不宜过多，个体不宜太大
减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
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陷阱1 生态系统的能量流动的几点易错点
易错表现
正确理解
认为人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流
动方向和提高能量传递效率
人为操纵生态系统的营养结构可调整能量流动方
向，但不能改变能量传递效率
认为生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，
其中的每个营养级的生物均属于同一食物链
生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，但其
中同一营养级的生物可能属于不同的食物链
认为能量的循环利用
能量不能循环利用
陷阱2 生态系统的物质循环的几点易错点
易错表现
正确理解
认为生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物
群落与非生物环境之间往复循环
生态系统的物质循环指的是组成生物体的碳、氢、
氧、氮、磷、硫等元素在生物群落与非生物环境之
间往复循环
认为碳在生物群落和非生物环境之间主要以有机物
形式循环
碳在生物群落和非生物环境之间主要以CO2形式循
环
认为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
物质循环是循环往复的，但能量流动是单向流动、
逐级递减的
陷阱3 生态系统的信息传递的几点易错点
易错表现
正确理解
认为在繁殖季节，白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行
为信息
鸣叫声属于物理信息
认为两只雄孔雀为吸引异性争相开屏，说明行为信
息能够影响种间关系
说明生物种群的繁衍离不开信息的传递
认为避役变化体色，主要是向同类传递行为信息
避役变化体色传递的是物理信息，通过避役的眼来
接受颜色这一信息
陷阱4 生态系统的稳定性的几点易错点
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易错表现
正确理解
认为湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
负反馈调节是自我调节能力的基础
认为珊瑚生态系统具有抵抗不良环境并保持原状的
能力，这是恢复力稳定性的表现
这种能力是抵抗力稳定性的表现
认为我国生物多样性较低的西部沙漠地区的自我调
节能力较强，恢复力稳定性较高
沙漠地区气候条件恶劣，自我调节能力较低，恢复
力稳定性也较低
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能量流动的过程分析
1.“拼图法”分析能量流动过程
2.能量流动的相关“最值”计算
（1）在食物网中
（2）具有人工能量输入的能量传递效率计算
人工输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营
养级到第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入第三营养级的
能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入第二营养级的能量）×100%。
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考点预测：
1.基础概念与过程辨析类
（1）考向特点：以选择题或填空题形式，考查能量流动的基本概念和过程细节，要求准确理解能量输
入、传递、转化和散失的各个环节。
（2）预测角度：
①能量输入的源头与总能量计算，如区分生产者固定的太阳能与人工输入能量，判断流经生态系统的总能
量是否包含有机物输入的能量。
②各营养级能量的去向分析，特别是最高营养级与其他营养级的去路差异，以及粪便能量所属的营养级判
断。
③能量转化形式的辨析，如太阳能转化为化学能、化学能转化为热能的具体生理过程（光合作用、呼吸作
用）。
2.模型分析与图解解读类
（1）考向特点：以能量流动模型图、过程图解或表格数据为载体，考查对能量流动过程的综合分析能
力，要求结合图解推导能量传递效率、判断各部分能量的含义。
（2）预测角度：
①第一营养级与消费者能量流动模型的对比分析，如生产者未被利用能量的界定，消费者同化量与摄入量
的关系计算。
②能量流动图解中未知数据的推导，例如根据某营养级的呼吸消耗量、流入下一营养级的能量，计算其同
化量或未被利用的能量。
③结合生态金字塔（能量金字塔、数量金字塔）分析能量流动特点，判断金字塔形状异常的原因（如倒金
字塔形的形成条件）。
3.定量计算类
（1）考向特点：以食物链或食物网为背景，通过设定不同条件（如传递效率已知或未知、能量分配比例
确定或不确定）考查能量流动的定量计算，要求掌握“正推”“逆推”及综合计算方法。
（2）预测角度：
①最值计算：已知低营养级能量求高营养级获得的最多/最少能量（选择最短/最长食物链、20%/10%传递
效率）；已知高营养级能量求低营养级需要的最多/最少能量（反向应用传递效率）。
②定值计算：明确各营养级间传递效率及能量分配比例时的精确计算，如某消费者从多个上一营养级获取
能量时，分食物链计算后求和。
③人工能量输入场景下的计算：如人工向某营养级输入有机物时，区分该营养级同化量中来自上一营养级
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与人工输入的部分，准确计算相邻营养级的传递效率。
4.实际应用与综合类
（1）考向特点：结合生态农业、环境治理等实际情境，综合考查能量流动规律的应用，常与物质循环、
生态系统稳定性等知识结合命题，要求运用能量流动原理解决实际问题。
（2）预测角度：
①生态农业中的能量利用：分析秸秆还田、立体养殖等模式如何提高能量利用率（如实现能量多级利
用），判断相关措施是否改变能量流动的单向性和逐级递减特点。
②结合全球环境问题（如气候变暖）分析能量流动变化，例如温度升高对生物呼吸耗能、生长发育能量分
配的影响。
③多知识点综合考查：以某一生态系统为背景，同时考查能量流动过程、物质循环路径（如碳循环）及生
态系统稳定性的关系，要求构建知识间的逻辑联系。
1．模型建构是生物学研究中的常用方法。下列过程或关系符合下图所示模型的是（ ）
A．光合作用的暗反应过程
B．生物圈中的碳循环过程
C．组织液、血浆和淋巴液的物质交换关系
D．细胞膜、内质网膜和核膜成分的转换关系
2．某种植物生长在灰色背景的自然环境中，有灰色叶片植株和绿色叶片植株，是某蝴蝶幼虫的主要食物。
在两种颜色叶片中间，放置幼虫并统计叶片被取食的比例。另放置两种颜色的假叶片，一段时间后统计附
近有蝴蝶卵的假叶片比例。结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
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A．幼虫能区分两种颜色的叶片并有选择地取食
B．叶片颜色可影响自然环境中该植物被取食的概率
C．蝴蝶在寻找叶片并产卵的过程中利用了化学信息
D．即使环境背景颜色发生变化，两个实验结果也不变
3．正确认识与理解生态系统的能量流动规律、对合理保护与利用生态系统有重要意义。下列叙述正确的
是（ ）
A．提高传递效率就能增加营养级的数量
B．呼吸作用越大，能量的传递效率就越大
C．生物量金字塔也可以出现上宽下窄的情形
D．能流的单向性决定了人类不能调整能流关系
4．稻蛙综合种养技术通过构建稻蛙共养系统，促进水稻种植与蛙类养殖的协同发展，提升了生态和经济
效益。黑斑蛙主要摄取动物性食物，也摄取少量植物性食物，排泄的含氮废物主要是尿素。经营者在移栽
水稻一段时间后，投放黑斑蛙幼蛙且定期投喂。回答下列问题：
(1)稻田引入黑斑蛙进行养殖，提高食物网的复杂性，使稻田生态系统抵抗外界干扰的能力变 。
蛙能捕食稻飞虱等水稻害虫，因此可利用这种关系进行 ，实现水稻的绿色生产。
(2)稻蛙共养系统的能量来源为 。能量可以沿着“水稻→稻飞虱→黑斑蛙→蛇”流动，体现了
能量流动的 特点。去除该食物链中的 ，可在一定程度上增加蛙的产量。
(3)生态系统中 的缺失都会导致物质循环停滞，造成系统崩溃。合理投喂饲料可促进蛙的生长，从物质循
环角度考虑，这种系统外的物质输入促进水稻生长，原因是 。
(4)经营者发现，幼蛙投放量过多，反而导致水稻亩产量减少，可能的原因有哪几项___________。
A．蛙会争夺水稻所需的矿质营养
B．食物资源不足，蛙会取食幼嫩稻苗
C．空间资源不足，蛙的频繁活动会影响水稻生长
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D．蛙排泄物过多会改变土壤pH，不利于水稻生长
5．云南某地苹果糖度高、香味浓，果农为打造高原生态苹果，可在生态苹果林中种植大豆，并在果树侧
枝悬挂黄色粘虫板引诱捕杀害虫。回答下列问题：
(1)种植大豆后，可以降低含 （填“氮”“磷”或“钾”）化肥的使用，原因是
。
(2)悬挂黄色粘虫板是利用 信息引诱捕杀害虫，从而减少害虫数量；与化学防治相比，其优点是
（答出2 点即可）；从能量流动的角度分析，防治害虫的意义是 。
(3)生物多样性的间接价值在该生态果林中的体现有 （答出2 点即可）。
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