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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.P48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?

（2）大豆与其他生物之间存在什么关系?

（3）根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系。

2.P49思考·讨论：分析生态系统的结构
（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。

（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。

（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?

（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?

（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。

3.P51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?

4.P52练习与应用
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。( )

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

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?

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_______。

第2节　生态系统的能量流动
1.P54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。

2.P55思考·讨论：生态系统中的能量流动
（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?

（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?

3.P56思考·讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
（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。

（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?

（4）通过以上分析，你能总结出什么规律?

4.P56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?

5.P57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态系统造成什么影响?

6.P58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?

7.P59探究·实践：调查当地某生态系统中能量流动的情况
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?

（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?

（3）次级消费者有哪些?它们与农作物是什么关系?

（4）养殖动物的饲料来源有哪些?

（5）农民对作物秸秆是如何处理的?

（6）人们通过什么方式来提高光能利用效率?

（7）怎样才能使该生态系统中的能量得到更充分的利用?

8.P59思维训练：分析和处理数据
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2675kg。
（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2045kg。3.1kg葡萄糖储存1.6x 104 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8.5x109kJ。
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?

9.P60练习与应用
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。( )
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
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

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?

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?

第3节　生态系统的物质循环
1.P61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，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?

(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?

2.P62思考·讨论：分析碳循环的过程
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?

（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。

（3）你如何看待人类活动对碳循环的影响。

3.P65探究·实践：
(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.P67练习与应用
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。( )
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
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
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?

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?

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_

第4节　生态系统的信息传递
1.P68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?

（2）你还能举出 生物间传递信息的其他例子吗?

2.P69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完整的信息传递过程?

3.P70思考·讨论：分析发生在身边的生态系统中的信息传递
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。

4.P71思考·讨论:生态系统中信息传递的重要性
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。

（2）信息传递在种群的繁殖过程中起什么作用?

（3）资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来?

（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?

（5）请根据这些资料，总结信息传递对于生物生存的重要性。

5.P72练习与应用
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

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?

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 。

6.P73课外实践：验证昆虫之间是否存在化学信息的传递
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?

第5节　生态系统的稳定性
1.P73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?

（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?

2.P74思考·讨论：分析反馈调节的过程
（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。

3.P75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?

4.P76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，对自然生态系统的利用和保护有什么意义?

5.P77思考·讨论：设计提高某个生态系统稳定性的方案
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?

（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。

6.P78练习与应用
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。( )

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

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
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?

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?

3.可以采取什么措施来改善该地河流水质?

7.P78探究·实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
（1）实验设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些?，

（2）生态缸经过多长时间后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?

（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?

8.P80复习与提高
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

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。

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?

(2)在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么?

(3)水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么?

(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?

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?

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。