【生物】2020届一轮复习人教版生态系统的结构与能量流动学案(1) 24页

‎2020届 一轮复习 人教版 生态系统的结构与能量流动 学案 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过分析生态系统的结构及能量流动的过程，建立结构与功能相统一的观点及生命系统的物质和能量观 科学 思维 ‎①通过构建生态系统组成成分之间的关系模型，培养运用模型分析问题的能力 ‎②通过分析食物链(网)中各营养级生物的数量变动情况及能量流动过程图解，培养运用逻辑思维分析问题的能力 社会 责任 通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的态度 考点一　生态系统的结构[重难深化类]‎ 一、生态系统的概念、范围和类型 ‎1．概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。‎ ‎2．范围：有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。‎ ‎3．类型：可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。‎ 二、生态系统的组成成分 ‎1．非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、无机盐等。‎ ‎2．生物成分 项目 生产者 消费者 分解者 营养方式 自养 异养 异养 实例 主要是绿色植物 主要是动物 主要是营腐生生活的细菌和真菌 作用 将无机物制造成有机物，把光能转化为化学能 加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和传播种子 将动植物的遗体和动物的排遗物分解成无机物 地位 生态系统的基石 生态系统最活跃的成分 生态系统的关键成分 三、生态系统的营养结构 ‎1．食物链 ‎(1)概念：生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。‎ ‎(2)特点：生产者为第一营养级；消费者所处营养级不固定；一般不会超过个营养级。‎ ‎2．食物网 ‎(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。‎ ‎(2)形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。‎ ‎(3)特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。‎ ‎3．食物链和食物网的作用：是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。‎ ‎[基础自测]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)硝化细菌虽不能进行光合作用，但属自养生物(√)‎ ‎(2)自养型生物一定都是生产者；腐生型生物一定都是分解者；生产者一定处于第一营养级(√)‎ ‎(3)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁，其中生产者是生态系统的基石(√)‎ ‎(4)食物网中两种生物间只能有一种种间关系(×)‎ ‎(5)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大(×)‎ ‎(6)食物链纵横交错形成的复杂营养关系就是食物网。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量(×)‎ ‎2．连线生态系统的组成成分及其作用 ‎3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练 ‎ (1)图示食物网中包含____条食物链。‎ ‎(2)写出图中含营养级最多的食物链：________________________________________。‎ ‎(3)图中狐属于________消费者，占第____营养级。‎ ‎(4)猫头鹰同时占有第________________营养级；它获得能量最多的食物链是：________________。‎ ‎(5)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛的种间关系是__________。‎ ‎(6)该图作为生态系统还缺少的成分是________________________________。‎ 答案：(1)8　(2)草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰 ‎(3)次级　三　(4)三、四、五、六　草→鼠→猫头鹰　(5)捕食和竞争　(6)非生物的物质和能量、分解者 ‎1．辨析生态系统组成成分的三类“不一定”和两类“一定”‎ 三类 ‎“不一定”‎ ‎①生产者不一定是植物(如蓝藻、硝化细菌等是原核生物)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)‎ ‎②消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物残体或动物排泄物为食的腐生动物属于分解者)‎ ‎③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)‎ 两类 ‎“一定”‎ ‎①生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者 ‎②营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物 ‎2．食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析 ‎(1)食物链中第一营养级的生物数量减少对其他生物数量变动的影响：‎ 若处于食物链中第一营养级的生物数量减少，直接以其为食物的第二营养级的生物因食物缺乏而数量减少，又会引起连锁反应，整个食物链中的其他生物数量都会减少。‎ ‎(2)“天敌”一方减少对被捕食者数量变动的影响：‎ ‎“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但最终结果比原来数量要大。‎ ‎(3)复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析：‎ ‎①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。‎ ‎②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。‎ ‎③处于最高营养级的生物有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，则该种群可通过多食其他生物来维持其数量基本不变。‎ ‎(4)同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析：‎ ‎①a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。‎ ‎②a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。‎ ‎[对点落实]‎ ‎1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　)‎ A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级 B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型 C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分 D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分 解析：选C　在生态系统中，不是所有动物都是消费者，如蜣螂、蚯蚓为分解者；多数细菌是分解者，但硝化细菌、铁细菌、硫细菌和光合细菌等是生产者，营寄生生活的细菌是消费者；生产者能将无机物合成有机物，属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的成分；一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分，如猪笼草在进行光合作用时是生产者，在捕食虫子时为消费者。‎ ‎2.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图所示。下列叙述错误的是(　　)‎ A．人与兔的种间关系是捕食和竞争 B．若除去鼬，则鹰的数量会增加 C．大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强 D．植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰 解析：选D　兔和人有共同的食物来源，二者存在竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系；鼬和鹰都能捕食兔和鼠，若除去鼬，鹰缺乏竞争，数量会增多；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内斗争会增强；从植物到鹰的食物链有4条。‎ ‎[类题通法] ‎ 明确关于食物链和食物网的六个易误点 ‎(1)每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。‎ ‎(2)食物链由生产者和消费者构成，分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。‎ ‎(3)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1。‎ ‎(4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。‎ ‎(5)同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。‎ ‎(6)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是竞争关系。‎ 生态系统组成成分之间的关系 ‎[典型图示]‎ 依据图1中“箭头”判断生态系统中各组成成分的基本思路：‎ ‎(1)根据双向箭头确定C、D两者分别是非生物的物质和能量、生产者。‎ ‎(2)根据箭头指向判断各成分：‎ ‎①D有三个指出，应为生产者。‎ ‎②C有三个指入，为非生物的物质和能量。‎ ‎③A和B一个为消费者，另一个为分解者。由D(生产者)和A(消费者)均指向B，可判断B为分解者。‎ ‎[问题设计]‎ 依据图2回答问题：‎ ‎(1)图中构成生物群落的成分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中不参与食物网构成。(均填图中序号)‎ ‎(2)被称为“生态系统的基石”的成分是(填图中序号)，它一定是自养型生物。能将有机物分解成无机物供生产者重新利用的是(填图中序号)，它主要是营腐生生活的细菌和真菌。‎ ‎(3)图中A表示的生理过程是光合作用、化能合成作用，B表示的生理过程是细胞呼吸。‎ ‎[对点落实]‎ ‎3.如图表示某生态系统中4种成分之间的关系。以下相关叙述正确的是(　　)‎ A．甲和乙包含的所有种群可以构成群落 B．丙代表的一定是原核生物 C．①代表光合作用，②代表呼吸作用 D．丁可以表示大气中的CO2‎ 解析：选D　甲是生产者，乙是消费者，它们与分解者(丙)一起才能构成群落；丙是分解者，分解者不一定是原核生物，许多真菌、还有部分动物(如蚯蚓)都是分解者，但它们是真核生物；①代表捕食，如果图示表示碳循环，则②代表呼吸作用；在碳循环中丁表示大气中的CO2。‎ ‎4．下图表示生态系统中四种成分(甲、乙和丙、丁、戊所对应方框各代表一种成分)之间的关系，以下相关叙述正确的是(　　)‎ A．甲、乙和丙所包含的所有种群构成群落 B．戊不一定是微生物 C．图中存在竞争关系的只有乙2和丙2‎ D．丁的含量增加将导致臭氧层被破坏 解析：选B　由图可知，甲是生产者，乙和丙是消费者，戊是分解者，丁是非生物的物质和能量。群落包含该区域内所有的生物，即包括生产者、消费者和分解者；戊是分解者，有些动物(如蚯蚓)也属于分解者；图中乙1和丙1有共同的食物来源甲，乙2和丙2有共同的食物来源丙1，都存在竞争关系；由图知丁的含量增加不会导致臭氧层被破坏，导致臭氧层被破坏的主要是含氟的气体。‎ 考点二　生态系统的能量流动[重难深化类]‎ ‎1．能量流动的概念 ‎2．能量流动的过程(以能量流经第二营养级为例)‎ 由流程图看出，流入每一营养级的能量有三个去路 ‎(1)自身呼吸消耗。‎ ‎(2)流向下一营养级(最高营养级除外)。‎ ‎(3)被分解者分解利用。‎ ‎3．能量流动的两个特点 单向流动 ‎(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被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环 逐级递减 ‎(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，包括未被下一营养级生物利用的部分 ‎4．研究能量流动的意义 ‎(1)科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。‎ ‎(2)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。‎ ‎[基础自测]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(×)‎ ‎(2)若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用 (×) ‎ ‎(2016·全国卷Ⅰ，T5B)‎ ‎(3)一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%(×)‎ ‎(4)一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%(×)‎ ‎(5)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象(×)‎ ‎(6)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用(×)‎ ‎(7)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率(×)‎ ‎2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练 ‎(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容：‎ 甲：________，乙：______________，丙：______________，丁：____________，戊：________。‎ ‎(2)据图可知，生态系统中能量流动的渠道是________________，流动过程中能量的转化形式是________________________________。‎ ‎(3)据图分析生态系统中能量流动逐级递减的原因： ______________________________‎ ‎___________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)生产者　初级消费者　次级消费者　呼吸作用　分解者　(2)食物链和食物网　太阳能→有机物中的化学能→热能　(3)流经某一营养级的能量一部分被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，只有一部分流入下一营养级 能量流经第二营养级的过程 ‎[典型图示]‎ ‎[问题设计]‎ ‎(1)消费者的能量来自上一营养级的同化量，而生产者的能量主要来自光合作用固定的太阳能。‎ ‎(2)第二营养级能量的去路有d、i、f(填图中字母)三条。‎ ‎(3)第二营养级的摄入量(a)，同化量(b)及净同化量(e)分别可以如何计算(用图中字母的表达式表示)?‎ 提示：摄入量(a)＝b＋c；同化量(b)＝a－c＝d＋e＝d＋i＋f；净同化量(e)＝b－d＝i＋f。‎ ‎[对点落实]‎ ‎1．(2019·常州一模)大闸蟹是以植物为主的杂食性甲壳类，因其味道鲜美而被大量养殖。如图为养殖大闸蟹的阳澄湖某水域生态系统能量流动的部分图解，其中的英文字母表示能量(单位：kJ)。对该图的分析正确的是(　　)‎ A．流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a B．植物到大闸蟹的能量传递效率为c/(b＋2)×100%‎ C．图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量 D．该区域由于有人工的管理，生态系统稳定性一定比自然区域高 解析：选C　流经阳澄湖该养殖区域的总能量为a与输入的有机物中的能量之和；植物到大闸蟹的能量传递效率为c/a×100%；图中d代表大闸蟹用于生长、发育和繁殖的能量；该区域由于有人工的管理，能提高生态系统的稳定性，但不一定比自然区域高。‎ ‎2．下图为桑基鱼塘农业生态系统的能量流动图解，图中字母代表能量，相关说法正确的是(　　)‎ A．图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是a B．图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量 C．第一、二营养级间的能量传递效率用(e＋f＋g＋h)/a表示 D．桑基鱼塘具有较强的稳定性，不存在负反馈调节 解析：选C　图中用于桑树生长、发育和繁殖的能量是c；图中未利用的能量是指桑树同化的能量减去呼吸消耗的能量、流向蚕的能量及被分解者利用的能量；蚕同化的能量为e＋f＋g＋h，所以第一、二营养级间的能量传递效率＝(e＋f＋g＋h)/a；桑基鱼塘动植物种类少，稳定性较低，但也存在负反馈调节。‎ ‎[归纳拓展]‎ 生态系统中能量流动的分析方法 ‎(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸消耗；②流入下一营养级(最高营养级除外)；③被分解者分解利用。但这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；生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。‎ ‎(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸消耗；②流入下一营养级(最高营养级除外)；③被分解者分解利用；④未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。但从长远来看，“未利用”的能量最终会被自身呼吸消耗、流入下一营养级或被分解者利用。‎ ‎1．辨析能量流动的两个“不等于”‎ ‎(1)动物的同化量不等于摄入量 ‎①同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量。‎ ‎②摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。‎ ‎(2)生态系统的能量传递效率不等于能量利用率 ‎①能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(一个营养级同化量/上一营养级同化量)×100%。‎ ‎②‎ 能量利用率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值。合理调整能量流动，可提高能量的利用率。‎ ‎2．比较三种类型的生态金字塔 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目 每一营养级生物的有机物总量 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质量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变化 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(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量 ‎[对点落实]‎ ‎3．下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是(　　)‎ A．某种动物粪便中含有的能量是其同化量的一部分 B．当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级 C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落 D．生产者接受的太阳能是流经此生态系统的总能量 解析：选C　动物粪便中的能量属上一营养级同化的能量，不是其同化的能量；兔子为第二营养级生物，当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第二营养级流入第三营养级；生产者通过光合作用合成有机物，将非生物环境中的太阳能转化为生物群落中有机物中的化学能；生产者接受的太阳能并没有全部被生产者固定，只有被生产者固定的太阳能才是流经此生态系统的总能量。‎ ‎4.如图表示某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)‎ A．Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分 B．该图所示的食物网只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ C．E1表示的能量主要是通过光合作用固定的 D．据图可知能量可在食物链中循环利用 解析：选C　图中Ⅰ代表生产者，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类很多，各种生物之间会形成错综复杂的食物网；生态系统中能量流动是单向的，进入生物群落的能量主要是通过光合作用固定的太阳能，释放出来的是热能，能量不能循环利用。‎ ‎5．(2019·南通模拟)如图表示某草原生态系统中能量流动图解，①～④表示相关过程的能量流动。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．①②③④之和是流入该生态系统的总能量 B．③和④分别属于草和兔同化量的一部分 C．图中②与①的比值代表“草→兔”的能量传递效率 D．该生态系统中狐的营养级别最高，获得的能量最多 解析：选B　流入该生态系统的总能量是草固定太阳能的总量；③和④分别属于草和兔同化量的一部分；图中②与①的比值代表“兔→狐”的能量传递效率；该生态系统中狐的营养级别最高，获得的能量最少。‎ 研究生态系统能量流动的过程及特点在生产生活中具有重要的指导意义。运用所学知识分析、解决生产生活中实际问题的能力也是高考要求的重点之一。‎ ‎[对点落实]‎ ‎6．关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是(　　)‎ A．除虫除草可以让农田生态系统中的能量流向对人类更有意义的部分 B．多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用 C．根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产 D．“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率 解析：选D　“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，使物质和能量得到多级利用，提高了整体的能量利用率，但不能提高能量传递效率。‎ ‎7．(2019·玉溪模拟)根据生态系统的结构和功能，下列叙述错误的是(　　)‎ A．“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用 B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能 C．水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象 D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少 解析：选C　“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统，实现了能量的多级利用；由于人工鱼塘中高密度饲养鱼，需要投入大量的饲料，因此人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能；能量是单向流动、逐级递减的，所以水产养殖时，为充分利用生产者所固定的太阳能，应缩短食物链，减少能量的浪费，因此应多养殖植食性鱼类；由于食物链的富集作用，营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，由于能量逐级递减，营养级越高的生物从生产者获得的能量越少。‎ ‎[归纳拓展]‎ 研究能量流动的实践意义及实例 考点三　食物链(网)的构建及能量传递效率的计算 一、食物链(网)的构建 ‎1．依据捕食关系曲线构建食物链(网)‎ 根据先上升先下降者为被捕食者，后上升后下降者为捕食者，可以确定下图中食物链为：乙→丙→甲。‎ ‎2．依据所同化能量的多少构建食物链(网)‎ 生态系统中能量流动逐级递减，且相邻营养级之间的传递效率为10%～20%。能量值大者为被捕食者，少者为捕食者。若相邻两能量值相差不大，不足以构成10%～20%的比例，则两者应为同一营养级。可以确定下图1食物链为丙→甲→乙→丁；图2食物网为；下表中的食物链为B→D→A→C。‎ 营养级 A B C D 能量(kJ)‎ ‎15.9‎ ‎870.7‎ ‎0.9‎ ‎141.0‎ ‎3．依据生物体内残留农药的浓度构建食物链(网)‎ 生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内相关农药的浓度越高，两者在数值上呈正相关。可以确定下表中的食物网为。‎ 生物体 A B C D E 有机汞浓度(ppm)‎ ‎0.057‎ ‎7‎ ‎0.51‎ ‎68‎ ‎0.39‎ ‎[例1]　某相对封闭的生态系统中除分解者外共有五个种群(每个种群只占一个营养级)，其能量调查如下表所示：‎ 种群 甲 乙 丙 丁 戊 同化量(102 kJ/m2)‎ ‎7‎ ‎50‎ ‎20‎ ‎0.98‎ ‎500‎ 下列对该表数据作出的分析，正确的是(　　)‎ A．该生态系统的营养结构可表示为戊→乙→丙→甲→丁 B．当甲与丙无捕食关系时，每相邻两营养级之间能量的传递效率都相等 C．该生态系统中甲的数量增加以后，会导致丙的数量减少，乙的数量增加 D．去除甲和丁后，丙增多乙减少 ‎[解析]　由题意可知，每个种群只占一个营养级，则五种生物所构成的营养结构应为：；若甲与丙无捕食关系，则食物网为，则每相邻两个营养级之间的能量传递效率依次为(20＋50)/500、7/50、0.98/7，均为0.14；甲捕食乙、丙，若甲数量增加，则乙、丙的数量减少；除去甲和丁后，则乙、丙的数量先增加、后减少，最后趋于稳定。‎ ‎[答案]　B 二、能量传递效率的相关计算 ＝×100%＝(10%～20%)‎ 在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。‎ 类型(一)　能量传递效率的相关“最值”计算 ‎(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。‎ ‎(2)生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下：‎ 知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级 获能量最多 选最短食物链 按×20%计算 需最多 能量 选最长食物链 按÷10%计算 获能量 最少 选最长食物链 按×10%计算 需最少 能量 选最短食物链 按÷20%计算 ‎[例2]　下图所示的食物网中，若人的体重增加‎1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。‎ ‎[解析]　能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，即水藻→小鱼→人，传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为x，则x×20%×20%＝1，x＝25(kg)；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，即水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1，y＝105(kg)。‎ ‎[答案]　25　105‎ 类型(二)　能量传递效率的有关“定值”计算 ‎(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值法”计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。‎ ‎(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。‎ ‎[例3]　如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加‎20 g，需要消耗植物(　　)‎ A．1 ‎125 g　　　　　　　　　 B．1 ‎‎600 g C．2 ‎000 g D．6 ‎‎500 g ‎[解析]　甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20×1/2＝10(g)，需要乙10×5＝50(g)，需要甲50×10＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丙5×5＝25(g)，需要甲25×10＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丁5×5＝25(g)，需要丙25×5＝125(g)，需要甲125×10＝1 250(g)，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。‎ ‎[答案]　C 类型(三)　具有人工能量输入的能量传递效率计算 人为输入到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。如求第二营养级至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(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。‎ ‎[例4]　如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是(　　)‎ A．图中A代表的生理过程是呼吸作用 B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%‎ C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·a)‎ D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 ‎[解析]　每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解、呼吸作用中以热能形式散失及用于自身生长、发育和繁殖四个途径，因此图中A代表的是各种生物的呼吸作用。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103 [kJ/(m2·a)]，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103 [kJ/(m2·a)]，第二营养级到第三营养级的传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%。该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9.6×104 kJ/(m2·a)＋流入植食性动物的能量。食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性。‎ ‎[答案]　C ‎[题点全练]‎ ‎1．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量(　　)‎ A．550 kJ　 B．500 kJ　　‎ C．400 kJ　　 D．100 kJ 解析：选A　设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。‎ ‎2.(2019·天津模拟)如图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加‎20 g体重，至少需要消耗植物(　　)‎ A．‎900 g　 B．‎500 ‎g　　‎ C．‎200 g　　 D．‎‎600 g 解析：选A　当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×‎ ‎(1/5)÷20%÷20%÷20%＝500(g)，共计消耗植物量为200＋200＋500＝900(g)。‎ ‎3.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．1.375倍 B．1.875倍 C．1.273倍 D．0.575倍 解析：选A　由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为1/‎2a×10×10＋1/‎2a×10；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b×10＋1/3b×10×10，根据题意可得：1/‎2a×10×10＋1/‎2a×10＝2/3b×10＋1/3b×10×10，b/a＝1.375。‎ ‎4.右图所示是某生态系统的食物网，若E种群的总能量为5.8×109 kJ，B种群的总能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是________kJ。‎ 解析：E是第一营养级，而B、C、D都是第二营养级，最多获得能量按最大的传递效率20%计算，E传递给B、C、D的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109(kJ)，C和D获得的能量为1.16×109－1.6×108＝1×109(kJ)，故A最多获得1×109×20%＝2×108(kJ)的能量。‎ 答案：2×108‎ ‎5．(2014·全国卷Ⅱ)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。‎ 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 ‎3.56‎ ‎12.80‎ ‎10.30‎ ‎0.48‎ ‎226.50‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)请画出该生态系统中的食物网。‎ ‎(2)甲和乙的种间关系是________；种群丁是该生态系统生物组分中的________。‎ 解析：(1)根据“营养级之间的能量传递效率为10%～20%”可知，戊中能量最多，处于第一营养级，乙和丙中能量相差不多，都处于第二营养级，甲处于第三营养级，丁处于第四营养级，因此可得出该生态系统中的食物网。(2)根据(1)中的食物网简图可以看出甲和乙之间的关系为捕食，戊是生产者，而甲、乙、丙和丁都为消费者。‎ 答案：(1) 　(2)捕食　消费者(其他合理答案也可)‎ ‎　 　　　　课堂一刻钟 ‎1.(2018·海南高考)某地在建设池塘时，设计，‎ 鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。关于该池塘生态系统的叙述，错误的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ 能力解读——综合分析 本题结合食物网图解，综合考查生态系统的结构和功能，要求考生掌握生态系统的组成成分及能量流动的特点，分析图解准确答题。‎ A．鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者 ‎ B．消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼 C．通气可促进水体中生物残骸分解为无机物 D．藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量 解析：选D　鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者；鳜鱼的营养级比鲢鱼高，消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼；通气有利于水体中分解者的呼吸作用，促进残骸分解为无机物；藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量。‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰。下列叙述正确的是(　　)‎ 解题关键——准确获取信息 由“螳螂捕蝉，黄雀在后”“鹰迁入”这些信息，准确写“生产者→蝉→螳螂→黄雀→鹰”这一食物链是解答本题的关键。‎ A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量 B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者 C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节 D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向 解析：选C　根据文字信息写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等系列变化；细菌一般是生态系统的分解者，分解者从动植物遗体、动物排遗物中获得的能量通过分解(呼吸)作用以热能的形式散失，不会再被生产者利用；鹰的迁入使该生态系统的食物链由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节；鹰的迁入使该生态系统的食物链营养级增加，但食物链还是只有一条，所以能量流动的方向未改变。‎ ‎3．(2015·海南高考)关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)‎ A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程 B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量 C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量 D. ‎　 易错探因——记忆不清 生态系统能量流动的过程中某一营养级能量的来源和去路记忆不清是此类题错答的原因。生产者固定的能量除用于自身呼吸、流入下一营养级外，还流入分解者。　　 　 ‎ 解析：选D　生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程；分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量；由于生物呼吸产生的能量不能再被利用，能量流动逐级递减，因此生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级及分解者。‎ ‎4．(2015·福建高考)下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是(　　)‎ A．该食物网中最高营养级为第六营养级 B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%‎ D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统 易错探因——过程不明 选项C考查能量流动过程分析，图中1 483 J是太阳鱼同化量，126 J是注入下一营养级的能量，呼吸消耗和分解者利用的总共为1 357 J，在解答此类问题时应明确各数据代表的含义，并掌握注入每一营养级能量的来源和去向。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 ‎ 解析：选B　该食物网中最长的食物链为：浮游植物―→浮游动物―→幽蚊幼虫―→太阳鱼―→鲈鱼，食物网中最高营养级鲈鱼属于第五营养级；第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫，二者共有的能量为3 780＋4 200＝7 980(J·m－2·a－1)，因此从第一营养级到第二营养级的能量传递效率为：7 980÷31 920×100%＝25%；一个营养级所含有的能量，一部分流入下一营养级，还有一部分用于自身呼吸消耗和流向分解者等，题目中1 357是1 483(太阳鱼总同化量)减去126(下一营养级摄入量)得到的，因此太阳鱼呼吸作用消耗的能量比1 357 J·m－2·a－1要少；生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和无机环境，而食物网中只有生产者和消费者，无分解者，所以食物网与无机环境不能构成生态系统。‎ ‎5．(2018·全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”‎ 基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究。回答下列问题：‎ 破题障碍——不会迁移 本题引入了“恐惧生态学”的概念，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系并进行迁移应用的能力。‎ ‎(1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是___________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________‎ ‎(答出一点即可)。‎ ‎(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有________________‎ ‎____________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。‎ 解析：(1)生态系统中能量沿食物链的传递特点是单向流动、逐级递减。食物链中生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少，所以一条食物链的营养级数量一般不会太多。(2)根据题中信息可知，顶级肉食性动物对环境中的植食性动物有驱赶作用，这种作用是建立在“威慑”与“恐惧”基础上的。甲的数量优势地位丧失的原因可能是其对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，导致甲逃离该生态系统的数量比乙多。(3)大型肉食性动物捕食野猪或野猪因恐惧减少了采食，从而减轻了野猪对该地区农作物的破坏。‎ 答案：(1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少 ‎(2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多 ‎(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食 ‎6．(2018·江苏高考)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入，水质逐渐恶化。经过治理后，河水又恢复了清澈。图1(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题：‎ 能力解读——综合能力 本题结合图示考查了生态系统的结构与能量流动的相关知识，意在考查考生从题干、图解获取信息，对所学知识进行综合分析解决问题的能力。‎ ‎(1)图1所示食物网中，遗漏了一条能量流动途径，该条途径是__________________。‎ ‎(2)图1所示食物网中，次级消费者是________，丁与丙之间的种间关系是______________。‎ ‎(3)根据图1分析，除了图2中已经标出的能量去向之外，乙的能量去向还有________________________________________________________________________。‎ ‎(4)结合图2分析，图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率________(在“大于”“小于”或“等于”中选择)7.6%。‎ ‎(5)经检测，水体中含有某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的物种是________。‎ ‎(6)从生态学角度解释，污染物排放导致水质恶化的主要原因是_____________________‎ ‎___________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据题中信息可知，甲不摄食藻类，水草、藻类是第一营养级，甲、乙是第二营养级，丁是第三、第四营养级，甲和丁未体现出食物联系，所以还可能有的一条食物链是水草→甲→丁。(2)图1中丙、丁都可以作为第三营养级即次级消费者。丁捕食丙，且丙、丁都捕食乙，所以丁与丙之间的种间关系是捕食和竞争。(3)图1中乙可以被丙和丁捕食，所以乙的能量去向除了流向分解者和丁之外，还可以传递给丙以及通过自身呼吸作用以热能形式散失。(4)根据图2可知，第一营养级到乙的能量传递效率是1 900/25 000×‎ ‎100%＝7.6%，但是因为第二营养级包括乙和其他鱼类，再加上其他鱼类的能量，第一营养级到第二营养级的能量传递效率大于7.6%。(5)有些农药不易被分解，营养级级别越高的生物，其体内积累的农药含量越高，因此体内农药含量最高的物种是丁。(6)生态系统的自我调节能力是有一定限度的，如果污染物排放超过该限度，生态系统的稳态就会遭到破坏。‎ 答案：(1)水草→甲→丁　(2)丙和丁　捕食和竞争　(3)传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失　(4)大于 (5)丁　(6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限 ‎[学情考情·了然于胸]‎ 一、明考情·知能力——找准努力方向 考查知识 ‎1.生态系统组成成分的判断、食物链与食物网的相关分析、能量流动的基本过程与特点是常规考点，难度一般。‎ ‎2.生态系统结构与能量流动的综合分析与应用是高频考点，也是难点、易错点。‎ 考查能力 ‎1.识记能力：主要考查对生态系统四种成分的实例及作用；食物链与食物网的基本原理；能量流动的基本过程、特点及意义等的记忆。‎ ‎2.综合分析与应用能力：如考查生态系统结构与能量流动的综合分析与应用。‎ ‎3.知识迁移能力：如第5题，结合新概念考查了考生的知识迁移能力。‎ 二、记要点·背术语——汇总本节重点 ‎1．生态系统的结构 ‎(1)生态系统是由生物群落及其无机环境相互作用而形成的统一的整体，其结构包括生态系统的成分和营养结构。‎ ‎(2)生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量，其中生产者和分解者是联系生物群落与无机环境的两大“桥梁”。‎ ‎(3)生产者为自养型生物，主要是绿色植物；消费者主要是各种动物；分解者主要是营腐生生活的细菌和真菌。‎ ‎(4)食物链和食物网是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道。‎ ‎(5)食物链的起点是生产者，终点是最高一级的消费者；食物链中无分解者及非生物的物质和能量。‎ ‎(6)食物链相互交错连接成食物网的原因：在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。‎ ‎2．生态系统的能量流动 ‎(1)生态系统的能量主要来自生产者固定的太阳能，在食物链和食物网中以化学能的形式传递，最终以热能的形式散失。‎ ‎(2)某一营养级能量的来源为其同化量，去路有自身呼吸作用散失、流入下一营养级和被分解者分解。‎ ‎(3)生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。‎ ‎(4)生态系统中能量单向流动的原因：①‎ 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，不可逆转；②各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用。‎ ‎(5) 生态系统中能量流动逐级递减的原因：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，包括未被下一营养级生物利用的部分。‎ ‎(6)研究能量流动的意义：帮助人们科学规划、设计人工生态系统，实现对能量的多级利用，从而提高能量利用率；合理地调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。‎