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第36 讲 生态系统的功能
1.使学生理解能量流动是生态系统的三大功能之一。使学生了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系
统能量流动的过程和特点。使学生体会研究人员研究生态系统能量流动的意义。
2.使学生理解物质循环是生态系统的两大功能之一。了解生态系统物质循环的概念，过程和特点，意义。
3.使学生理解信息传递是生态系统的两大功能之一。了解生态系统信息传递的概念，过程和特点，意义。
4.生态系统稳定性的概念，特点和意义。
考点一 生态系统的能量流动
考点要求
考题统计
考情分析
生态系统的功能
（能量流动、物质循
环、信息传递）
2023，辽宁、江苏、北京、山东、湖南、
湖北、广东、全国，
2023，北京、浙江，填空,
2022，天津、辽宁、北京、山东、湖南、
浙江、广东
2022，天津、江苏、北京、湖北，填空
本专题知识难度较高、基础性强。
考查学生对调节的整体性的认识,或
结合一些情景信息或表格信息设置
题目，考查学生的应变能力、获取
信息和综合分析能力。
生态系统的稳定性
2023，浙江，选择
2023，天津、全国、浙江，填空
2022，江苏、河北，选择
1
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1.能量流动的概念
生态系统中能量的 输入、传递、转化和散失 的过程。
【教材拾遗】
教材隐性知识:
源于选择性必修2 P55“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.第一营养级能量流动
生产者固定的太阳能即第一营养级的同化量，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，即积累有机物中的能量。
3.第二营养级及其后营养级能量流动
(1)由右图分析可知
①输入该营养级的总能量是指图中的b (填字母)。
②粪便中的能量(c)不属于(填“属于”或“不属于”)该营养级同化
的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。
③初级消费者同化的能量(b)＝
呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的
能量(e)。
④生长、发育和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(f－c)＋下一营养级同化的能量(i)＋未被利用的能量
(j)。
(2)总结：①摄入量＝同化量＋粪便量。
2
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其中最高营养级无II。
一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的同化量？为什么？
答案：0；大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量(上一营养级同化量
某营养级“粪便”中能量应属其上一营养级的同化量或上一营养级被分解者分解的能量的一部分，如兔
粪便中的能量不属于兔的同化量，而是草同化量的一部分。
【教材拾遗】
教材隐性知识: 源于选择性必修2 P55“图3－5”：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(填“>”
“＝”或“<”)。
【归纳总结】
总结1：(1)能量流动过程的“一来二去”模型
说明：①A 是初级消费者摄入量；B 是初级消费者同化量；C 是用于自身生长发育繁殖量；D 是次级消费
者摄入量。
②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量。
③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长发育繁殖量。
④生长发育繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。
(2)能量流动过程的“一来三去”模型
说明：①D、E、F 分别代表第一、第二、第三营养级同化量。
②三条去路(最高营养级除外)：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。
(3)能量流动过程的“一来四去”模型
说明：①D、E、F 分别代表第一、第二、第三营养级同化量。
②四条去路(最高营养级除外)：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。
3
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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，最终也将被
分解者利用。
最高营养级的能量流向中不存在“流入下一营养级的能量”
总结2：填空标准：
①流经自然生态系统的总能量是：生产者固定的太阳能
②流经人工生态系统的总能量是：生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能
③自然生态系统的能量来源是：太阳能
④人工生态系统的能量来源是： 太阳能和人工输入的有机物中的化学能
由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量，所以各个生态系统必须要有
太阳能的补充。
能量最后以热能的形式回到无机环境，包括各营养级自身的呼吸消耗和分解者的呼吸作用
4.能量流经生态系统的过程
①能量流动的渠道是食物链和食物网。
②能量散失的途径是各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能 →热能。
5.能量流经生态系统的过程
【教材拾遗】
源教材隐性知识：
于选择性必修2 P55“思考·讨论”：流经某生态系统的能量不能再回到该生态系统，原因是能量流动是
单向的。
1.下图为华北地区某果园生态系统的部分食物网及其中一条食物链上的能量流动关系,其中字母表示能量
数值。相关分析正确的是( )
4
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A.图中属于第三营养级的生物只有黄雀和瓢虫
B.蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为(a-b-c)
C.蚜虫粪便中的能量通过e 途径被分解者利用
D.d 中的部分能量将来可能转变为瓢虫的同化量
答案:D
解析:图中属于第三营养级的生物有黄雀、螳螂和瓢虫,A 项错误;用于生长、发育和繁殖的能量等于同化
量-呼吸消耗的能量,因此蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为a-b,B 项错误;蚜虫粪便中的能量没有流入蚜
虫体内,属于上一营养级的能量,而e 属于蚜虫的能量,C 项错误;d 为未被利用的能量,还有可能被瓢虫利用,d
中的部分能量将来可能转变为瓢虫的同化量,D 项正确。
6.能量流动中的最值计算
技法必备
若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%，则：
(1)在食物链中
(2)在食物网中
例1.不是以个体或种群为单位，而是以营养级为单位。
如图为某生态系统中的食物网简图，若E 种群中的总能量为5.8×109kJ，B 种群的总能量为1.6×108kJ，从
理论上分析，A 种群获得的总能量最多是（ ）
A 2.0×108kJ
B．2.32×108kJ
5
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C．4.2×108kJ
D．2.26×108kJ
答案：A
附1：调查结果显示,E 种群同化的总能量为m kJ/(m2·a),B 种群同化的总能量为n kJ/(m2·a),从理论上分
析,A 种群同化的能量最多有 kJ/(m2·a)来自E 种群,这是因为能量流动具有 的特点。
答案：1/25m-1/5n 逐级递减
附2：调研小组发现,A 种群密度在调查的第3 年显著上升,出现这种结果的决定性因素是A 种群的
。
答案：出生率大于死亡率
例2.食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中按比例获得能量，则按照单独的食物链进行
计算后再合并。
在如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5 来自兔，2/5 来自鼠，1/5 来自蛇，那么，猫头鹰若要增加20 g
体重，最少需要消耗的植物为( )
A．80 g
B．900 g
C．800 g
D．600 g
答案：B
附1：若a 表示海鸟食物中甲壳类食物所占的比例，若要使海鸟的体重增加
x，至少需要生产者的量为y，那么x 与y 的关系式可表示为：____________。
答案：y＝625x－600ax
附2：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲：乙=1：1 调整为2：1，能量传递效
率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的（ ）
A、1.875 倍
B、1.375 倍
C、1.273 倍
D、0.575 倍
答案：B
解析：应该从丙出发，甲：乙为1 ：1 时，丙的能量为x ，需要的甲为（1/2 ）x÷10%+ （1/2 ）
x÷10%÷10%=55x．
设当食物由甲：乙为2：1 时，丙的能量为y，需要的甲为（2/3）y÷10%+（1/3）y÷10%÷10%=40y．由于
6
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两种情况下，生产者的数量是一定的，所以55x=40y，则y=1.375x．
附：丙的数量发生变化的理由是？
答案：根据能量流动的逐级递减的特点,食物链越长,消耗的能量越多,甲的能量流向长的食物链的比例减少,
则丙获取能量增多,丙的数量增多
7.生态金字塔的类型及特点
例4.(2019·全国卷Ⅱ)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( )
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
【归纳总结】
总结：生态系统的能量流动中的几点误区
(1)误区一：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光
合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。
(2)误区二：生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔体现的是营养级与营养级所含总能量的
关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现
象。
7
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(3)误区三：能量传递效率＝能量利用率。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，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就可以提高能量利用率。
8.研究能量流动的实践意义
(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。
(2)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。
(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。
【教材拾遗】
教材隐性知识：
(1)源于选择性必修2 P59“探究·实践”：人们主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
(2)源于选择性必修2 P60“拓展应用2”：溶解在水中的方糖不能变回原来的形状，原因是在一个封闭的
系统中，物质总是由有序朝着无序的方向发展。
例5.《孟子·梁惠王上》提到:“数罟不入湾池,鱼鉴不可胜食也”(数罟:细密的渔网)。已知某池塘中某种鱼
的环境容纳量为K。下列相关说法错误的是( )
A.环境容纳量K 是指该种群在某一环境中的最大种群数量且随着环境条件的改变而改变
B.“数罟不入湾池”的意义是为了保证该种鱼种群的年龄结构为增长型
C.古代的“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用,大大提高了能量的利用率
D.鱼塘中不同的鱼占据不同的水层,出现的分层现象与各种鱼的食性有关
答案:A
解析:根据分析可知,环境容纳量K 不是指该种群在某一环境中的最大种群数量,A 项错误;“数罟不入湾
池”是指密孔的渔网不入池塘,其意义是保证该种鱼种群的年龄结构为增长型,B 项正确;“桑基鱼塘”的生
产模式实现了对能量的多级利用,大大提高了能量的利用率,C 项正确;鱼塘中不同的鱼占据不同的水层,出现
的分层现象与各种鱼的食性有关,D 项正确。
例6.利用“拼图法”解决能量的流动
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，
一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的能
量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)。如下图所示：
流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼
回”第二营养级，则A2＋B2＋C2＋D2 刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第
8
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一营养级，则A1＋B1＋C1＋D1 刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物
的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。
下图为某生态系统的能量流动模型,其中P 代表生产者固定的太阳能,a 代表呼吸作用释放的能量,b 代表未
被利用的能量,c 代表流向分解者的能量。下列相关叙述错误的是( )
A.P 大于a1、a2、a3 之和
B.植食性动物粪便中的能量属于c1
C.图中b1+c1+d1 为生产者用于生长、发育、繁殖的能量
D.生产者到植食性动物的能量传递效率为(b2+c2+d2)/d1×100%
答案:D
解析:P 代表生产者固定的太阳能,是流经该生态系统的总能量,a 代表呼吸作用释放的能量,来自营养级同化
量的一部分,所以P 大于a1、a2、a3 之和,A 项正确;植食性动物粪便中的能量属于上一营养级的能量,这部
分能量最终被分解者利用,属于c1,B 项正确;输入生产者的能量,一部分在生产者的呼吸作用中以热能形式
散失,一部分用于生产者的生长、发育、繁殖等生命活动,储存在植物体的有机物中,根据题图信息分
析,b1+c1+d1 的总能量为生产者储存在植物体中用于生长、发育、繁殖的能量,C 项正确;生态系统中相邻
营养级能量的传递效率等于它们同化量的比值,因此生产者到植食性动物的能量传递效率可表示为d1/
P×100%或 d1/(a1+b1+c1+d1)×100%,D 项错误。
考点二 生态系统的物质循环
1.物质循环概念模型：
2.碳循环
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(1)碳循环及存在形式
①在无机环境中：主要以CO2 和碳酸盐的形式存在。
②在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间：以CO2 的形式循环。
(2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。
(3)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(实质是呼吸作用)和化石燃
料的燃烧。
(4)温室效应
【教材拾遗】
教材隐性知识：
(1)源于选择性必修2 P63“与社会的联系”：温室效应
①成因：世界范围内，化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全
球性的气候变化。
②我国措施：一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，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作用。
③影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物
的生存构成威胁。
(2)源于选择性必修2 P67“练习与应用·拓展应用2”：氮元素在生物群落与非生物环境间 能(填“能”
或“不能”)循环利用。请解释需不断向农田中施加氮肥的原因：农产品源源不断地从农田生态系统输出，
其中的氮元素并不能全部归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3.生物富集
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4.能量流动、物质循环和生物富集的关系
【教材拾遗】
源于选择性必修2 P67“练习与应用·拓展应用1”：生物圈是(填“是”或“不是”)一个在“物质”上自
给自足的系统，不是(填“是”或“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。
【归纳总结】
总结：“三看法”快速确认碳循环的各环节
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图1：先根据双向箭头判断：A 和B 应分别为生产者和大气中CO2 库，再根据A→C 判断：C 为消费者，
D 为分解者。
图2：根据A 与C 之间的双向箭头判断：A 是生产者，C 是大气中CO2 库。根据A、B、D 的箭头都流向
E 可进一步判断：B 是初级消费者，D 是次级消费者，E 是分解者。
2.氮在自然界以多种形式存在,主要有氮气、氮氧化物、铵态氮、硝酸根离子、亚硝酸根离子,以及各种含
氮有机化合物等。生物圈中的氮循环示意图如下,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.硝化细菌能通过硝化作用合成有机物,属于生态系统中的生产者
C.硝酸盐或亚硝酸盐在生物群落与无机环境之间循环往复即为氮循环
D.往农田中适当地施加氮肥与物质循环是不相矛盾的
答案:D
解析:纤维素和某些脂质中不含氮,植物从土壤中吸收含氮类无机盐,不能用来合成纤维素和某些脂质,A 项
错误;硝化细菌是通过化能合成作用将无机物合成有机物,B 项错误;物质循环指的是元素的循环,故氮循环
是指氮元素在生物群落与无机环境之间往复循环,C 项错误;由于农产品源源不断地自农田生态系统输出,其
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中的氮元素部分不能都归还土壤,故往农田中适当地施加氮肥与物质循环是不相矛盾的,D 项正确。
5.探究土壤微生物的分解作用
例8.探究课题：土壤中农药的分解主要是依赖土壤的物理因素的作用，还是土壤中微生物的分解作用。
探究准备：几种有代表性的土壤、较大的容器若干个、灭菌仪器、检测仪器、喷壶、敌草隆(一种除草剂)
等。
探究步骤：
(1)选取几种有代表性的土壤混合均匀，等量地分装在一些相同的容器中。
(2)容器分成两组，编号A、B，将A 组进行高压蒸汽灭菌；B 组________。
(3)分别向A、B 两组容器内的土壤上喷施等量的无菌农药敌草隆，测定A、B 两组土壤中敌草隆的平均含
量(M)，然后把两组容器放入恒温箱中培养。
(4)六周以后，检测A、B 两组容器中敌草隆的剩余量并计算各组农药剩余量的平均值(NA、NB)。
结果预测：
(1)________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________。
(3)________________________________________________________________________。
探究结论：
(1)该实验中________组为实验组，________组为对照组。
(2)把A、B 两组土壤放入温室中培养数周后，测得结果分别为图中的曲线A 和B。
①A 曲线的形成原因是______________________________________________；
②B 曲线的形成原因是____________________________________________；
③由该结果得到的结论是_________________________________________。
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答案：（2）不进行灭菌
结果预测：当M＝NA，M>NB 时，说明农药的分解仅是微生物分解的结果
当M>NA，M>NB，NA＝NB 时，说明农药的分解仅是物理分解的结果
当M>NA，M>NB，NA>NB 时，说明农药的分解是物理分解和微生物分解共同作用的结果
探究结论：A B
高压灭菌杀死了土壤中的微生物，农药分解较慢
没有经过灭菌，土壤中含有微生物，农药分解较快
土壤中农药消失的主要原因是微生物的分解作用
考点三 生态系统的信息传递
1.信息：指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2.信息的种类、特点、来源及实例(连线)
【归纳总结】
信息传递的3 要素
3.信息传递在生态系统中的作用
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答案：生命活动 繁衍 生物的种间关系 稳定
4.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，就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。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。
判断：1.利用人工合成的性引诱剂诱杀雄性害虫以干扰害虫繁殖,该防治方法属化学防治（ × ）
2.利用音响设备发出信号诱捕有害动物属于机械防治（ × ）
【归纳总结】
总结1：巧判生态系统信息传递的类型
(1)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物
光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，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”者均属于行为信息。
(4)若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)若在噪音嘈杂的环境(如洪水、瀑布旁)，生物多以“肢体语言”这种“行为”进行信息交流。
总结2：能量流动、物质循环和信息传递的区别与联系
例8.(多选)中科院对游隼迁徙行为研究发现:冰川消退而带动的繁殖地向北退缩以及越冬地变迁是游隼迁徙
路线变化的主要原因;与记忆能力相关的基因ADCY8 在长距离迁徙的游隼种群中受到了正选择。另有研
究发现游隼等迁徙鸟类眼睛感光细胞中隐花色素Ⅳ蛋白(CRY4)具有光依赖性磁罗盘所需的磁性潜质,使鸟
类完成集群飞行、空间定向和迁徙路线导航。下列说法错误的是( )
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A.迁徙鸟类接受的光、磁等信息属于物理信息
B.动物的行为是由生态因子和遗传物质共同决定的
C.迁徙鸟类集群飞行可减小飞行阻力、降低天敌捕获率,属于互利共生
D.迁徙距离不同的游隼种群的基因库中ADCY8 的基因频率不同,说明它们已经进化为不同物种
答案:CD
解析:迁徙鸟类接受的光、磁等信息属于物理信息,A 项正确;结合题干信息可知,动物的行为是由生态因子
和遗传物质共同决定的,B 项正确;迁徙鸟类集群(一般是同种鸟类集群)飞行可减小飞行阻力、降低天敌捕
获率,但是同种生物互助不属于互利共生,C 项错误;迁徙距离不同的游隼种群的基因库中ADCY8 的基因频
率不同,说明它们发生了进化,但未进化为不同物种,D 项错误。
考点四 生态系统的稳定性
1.生态平衡与生态系统的稳定性
(1)生态平衡
答案：结构和功能 结构 收支 负反馈调节 自我调节能量 达到并保持平衡
(2)生态系统的稳定性
答案：维持或恢复 自我调节能力 限度
生态系统之所以能维持相对稳定,是由于生态系统具有自我调节能力,其基础是生态系统中普遍存在负反馈
调节,它不仅存在于生物群落内部,也存在于生物群落与无机环境之间。
【总结归纳】
总结：生态系统调节中正反馈和负反馈的比较
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(1)抵抗力稳定性强弱的判断
(2)恢复力稳定性强弱的判断：一般与抵抗力稳定性成反比，但是也有例外，如极地苔原生态系统的抵抗
力稳定性和恢复力稳定性都比较弱。
2.生态系统稳定性的类型
判断：①在菌根形成率低的某高寒草甸试验区进行菌根真菌接种,提高了该试验区生态系统的稳定性,其原
因是物种丰富度升高,生态系统营养结构复杂,自我调节能力升高（ √ ）
②冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低（ √ ）
(1)抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
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(2)生态系统稳定性的4 个易混点
①生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定，若食
物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
②生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
③强调“生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性，因为二者一般呈负
相关。
④抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析：某一生态系统在受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复
的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应视为恢复力
稳定性，如火灾后草原的恢复等。
3.提高生态系统的稳定性
思考：既然生态系统中的物质是循环的,为何农田生态系统还需要经常施肥?请说出你的理由
提示:1.物质循环具有全球性,是在生物圈内进行的。2.农田是一个范围相对较小的生态系统,物质在该生态
系统中不一定能实现循环。3.农田中的农作物合成有机物(如蛋白质、磷脂等)时利用了土壤中的氮、磷、
钾等元素,这些元素随着粮食、瓜、果等输出农田生态系统,因此需要不断施入含氮、磷、钾等元素的肥料。
思考：桑基鱼塘生态系统中有生产者桑树等,但是在管理该鱼塘过程中还要定期往水体中投入饲料,从生态
系统的功能分析,其原因是什么?
生产者固定的太阳能不足以满足鱼类的需要,且不断地输出经济鱼类,而其中的元素无法及时返回该生态系
统,故需定期补充物质与能量。
4.设计和制作生态缸
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(1)实验原理：
①生态缸中必须包括生态系统的四种成分,特别需要注意必须有足够的分解者。
②各种生物之间以及生物与无机环境之间,必须能够进行物质循环和能量流动。
③生物之间要有合适的食物链结构,生物的数量不宜过多。
④生态缸必须是透明的,这样可保证生态缸中能获得充足的太阳能。当然,生态缸一定要封闭,防止外界
生物或非生物因素的干扰。
(2)实验流程：
(1)在一定时间范围内,小生态瓶内能不能进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用,原因是什么?
能,该生态瓶内有生产者和分解者,能通过光合作用、呼吸作用、分解作用等生理过程实现各元素的循环利
用。
(2)为什么简易生态瓶的抵抗力稳定性很低?
生物种类少,营养结构简单,自我调节能力很弱
(3)若要在该生态瓶中添加小动物,则应注意各营养级生物之间的合适比例,试从能量流动的角度分析。
能量流动是逐级递减的
5.教材深挖
教材深挖：P80，二、第2 题
10.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。
(1)有机物的变化:在污水注入点有机物达到 ,然后在 的作用下,逐渐减少。
(2)好氧性细菌的变化:随着 迅速增加达到最高值,随着有机物的减少其数量也逐渐下降。
(3)溶解氧的变化:随着 的大量繁殖逐渐减少,随着 的增加而逐渐增多。
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(4)藻类变化:随着 被分解成无机物,数量逐渐增加,随着 的减少其数量下降。
(5)无机物的变化:随着 的分解逐渐增加,随着 的大量繁殖而减少。
答案：最高 细菌
污水的注入
好氧细菌 藻类
有机物 无机物
有机物 藻类
例11.(2021·江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状
态。回答下列相关问题:
(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会 (上升/下降),原
因是 。
(2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是 。
(3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的 能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生
物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。
答案 下降 生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致
细菌大量繁殖,耗氧增多)
生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料(有利于植物繁殖)。(关键词
“无机盐”)
自我调节
1．（2023·江苏·统考高考真题）在江苏沿海湿地生态系统中，生态位重叠的两种动物甲、乙发生生态位
分化，如图所示。甲主要以植物a 为食，乙主要以植物b 为食，两者又共同以植食性动物c 为食。下列相
关叙述错误的是（ ）
A．a、c 分别处于第一、二营养级，其生态位重叠
B．a、b 中的能量沿着食物链单向流动、逐级递减，最终以热能形式散失
C．生物群落中物种的生态位受生物因素影响，也与非生物因素有关
D．生态位分化是经自然选择形成的生物适应性，提高了生物对环境资源的利用率
【答案】A
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【分析】生态位表示生态系统中每种生物生存所必需的生境最小阈值。在自然环境里，每一个特定位置
都有不同的生物，其活动以及与其它生物的关系取决于它的特殊结构、生理和行为，故具有自己的独特
生态位。
【详解】A、根据题意，a 为植物，c 为植食性动物，因此a、c 分别处于第一、二营养级，由于a 为生产
者，b 为消费者，两者生态位并不重叠，A 错误；
B、根据题意，a、b 为植物，因此两者通过光合作用固定的太阳能在被植食性动物取食后，在食物链中单
向流动，逐级递减，当食物链的生物进行呼吸作用等生命活动以及排遗物和尸体被微生物分解时，这些
能量最终都以热能的形式散失，B 正确；
C、生态位表示生态系统中每种生物生存所必需的生境最小阈值。生物群落中物种的生态位既受该生物的
生理和行为等生物因素的影响，也受到该生境中温度、水分等非生物因素的影响，C 正确；
D、生态位分化指两个生态位相同的物种向着占有不同的空间（栖息地分化）、食物不同（食性上的特
化）、活动时间不同（时间分化）或其他生态习性上分化、以降低竞争的程度，有利于自身生存的行为，
是不同生物在长期的自然选择作用下，逐渐形成的生物适应性，既提高了生物对环境各种资源如栖息空
间、各种食物的利用率，D 正确。
故选A。
2．（2023·山东·高考真题）某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以
生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是（ ）
生产者固
定
来自陆地的植物
残体
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
初级消费者呼吸
消耗
能量
［105J/（m2•a）］
90
42
84
13.5
3
A．流经该生态系统的总能量为90×105J/（m2·a）
B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级
C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105J/（m2•a）
D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105J/（m2·a），该能量由初级消费者流向分解者
【答案】C
【分析】生物摄入的能量一部分被同化，另一部分以粪便的形式被分解者利用；被同化的能量一部分被
用于自身生长和繁殖，另一部分通过呼吸作用以热能的形式散出；被用于自身生长和繁殖的能量一部分
以遗体、残骸的形式被分解者利用，另一部分以被下一营养级摄入。
【详解】A、该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，因此可知，流经该生态系
统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即90+42=132×105J/（m2·a），A 错误；
B、表格中没有显示生产者流入到初级消费者的能量，因此无法计算有多少能量流入下一营养级，B 错误；
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C、初级消费者同化量为13.5×105J/（m2•a），初级消费者呼吸消耗能量为3×105J/（m2•a），因此初级消
费者用于生长、发育和繁殖的能量=同化量-呼吸消耗能量=10.5×105J/（m2•a），C 正确；
D、初级消费者摄入量包括粪便量和次级消费者同化量，同化量又包括呼吸作用以热能形式散失的量和用
于生长、发育和繁殖的量，生长、发育和繁殖的量又分为流向下一营养级的量和被分解者利用的量，因
此初级消费者粪便中的能量不会由初级消费者流向分解者，D 错误。
故选C。
3．（2023·全国·统考高考真题）在生态系统中，生产者所固定的能量可以沿着食物链传递，食物链中的
每个环节即为一个营养级。下列关于营养级的叙述，错误的是（ ）
A．同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级
B．作为生产者的绿色植物所固定的能量来源于太阳
C．作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级
D．能量从食物链第一营养级向第二营养级只能单向流动
【答案】C
【分析】生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，沿着食物链和食物网流动；生产者为第一营养级，
初级消费者为第二营养级，次级消费者为第三营养级。
【详解】A、杂食动物既会捕食植物，又会捕食动物，如果捕食植物，就是第二营养级，捕食动物，就是
第三营养级或更高营养级，所以不同食物链中的动物会处于不同的营养级，A 正确；
B、绿色植物进行的是光合作用，能量来源于太阳，B 正确；
C、次级消费者是第三营养级，初级消费者是第二营养级，第一营养级是生产者，C 错误；
D、因为第一营养级是植物，第二营养级是动物，食物链是单向的，能量流动也就是单向的，D 正确。
故选C。
4．（2023·湖北·统考高考真题）胁迫是指一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件。水杨酸可以减
轻胁迫对植物的不利影响。在镉的胁迫下，添加适宜浓度的水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，降低
丙二醛和H2O2含量，有效缓解镉对苦草的氧化胁迫。下列叙述错误的是（ ）
A．水杨酸能缓解H2O2对苦草的氧化作用
B．在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降
C．通过生物富集作用，镉能沿食物链传递到更高营养级
D．在镉的胁迫下，苦草能通过自身的调节作用维持稳态
【答案】D
【分析】由题干信息可知，镉胁迫显著偏离于苦草适宜生活需求的环境条件，会影响其生存，而水杨酸
可激活苦草体内抗氧化酶系统，缓解镉的胁迫。
【详解】A、水杨酸可激活苦草体内抗氧化酶系统，故能缓解H2O2对苦草的氧化作用，A 正确；
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B、环境容纳量取决于生物所生存的环境，在胁迫环境下，苦草种群的环境容纳量下降，B 正确；
C、镉属于重金属，能够通过生物富集作用，沿食物链传递到更高营养级 ，C 正确；
D、胁迫是一种显著偏离于生物适宜生活需求的环境条件，因此在镉的胁迫下，苦草已经不能通过自身的
调节作用维持稳态 ，D 错误。
故选D。
5．（2023·湖北·统考高考真题）2020 年9 月，我国在联合国大会上向国际社会作出了力争在2060 年前实
现“碳中和”的庄严承诺。某湖泊早年受周边农业和城镇稠密人口的影响，常年处于CO2过饱和状态。经
治理后，该湖泊生态系统每年的有机碳分解量低于生产者有机碳的合成量，实现了碳的零排放。下列叙
述错误的是（ ）
A．低碳生活和绿色农业可以减小生态足迹
B．水生消费者对有机碳的利用，缓解了碳排放
C．湖泊沉积物中有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧
D．在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性有助于碳的固定
【答案】B
【分析】碳中和是指通过减少、避免和抵消排放的温室气体，使温室气体净排放量为零的状态。它是应
对全球气候变化的一种手段，旨在达到全球减缓气候变化的目标。
【详解】A、低碳生活和绿色农业可以促进CO2的吸收以及减少CO2的排放，从而减小生态足迹，A 正确；
B、水生消费者对有机碳的利用，其遗体、粪便还会被分解者利用，不会缓解碳排放，B 错误；
C、随着全球气候变暖，酶的活性升高，湖泊沉积物中有机碳的分解会加剧，C 正确；
D、在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性能够充分利用光能，有助于碳的固定，D 正确。
故选B。
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