2022年人教版生物高考总复习第一部分考点复习指导第九单元第3课生态系统的结构和能量流动

第3课生态系统的结构和能量流动
【课标要求】
1.阐明生态系统由生产者、消费者、分解者以及阳光、空气、水等非生物的物质与能量组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。

2.讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。

3.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。

4.举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。

5.解释生态金字塔表示了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。

【素养目标】
1.掌握生态系统是由生物群落和非生物环境组成的生命系统，其结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网。

(生命观念)
2.理解生态系统的成分，构建生态系统组成成分之间的关系模型。

(科学思维)
3.使用图示等方式了解生态系统中能量流动的过程和特征，并对相关的生态学实践应用作出合理的分析和判断。

(科学思维、社会责任)
4.结合生态金字塔理解食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。

(科学思维)
5.调查或探讨一个校园、公园、农田、森林、湿地或池塘生态系统中的能量流动。

(科学探究)
【主干·梳理与辨析】
一、生态系统的概述
1．概念：生态系统是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．范围：有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。

3．结构：由组成成分和营养结构(食物链和食物网)构成。

4．功能：进行物质循环、能量流动、信息传递。

二、生态系统的结构
1．生态系统的组成成分：
(1)非生物环境：非生物的物质和能量。

(2)生物群落：
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
作用把无机物合成有机物，
把光能转化为有机物
中的化学能
加快物质循环；帮助植
物传粉和传播种子
将动植物遗体和动物
的排遗物分解成无机
物
地位生态系统的基石，主要
成分
生态系统最活跃的部
分
生态系统物质循环的
关键成分
2．食物链和食物网的概念和特点：(1)食物链：
(2)食物网：
3．食物链和食物网的功能：
是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道。

【思考辨析】
1．一个完整生态系统的结构应包括生物群落及其无机环境。

(×)
分析：生态系统的结构包括两个方面：一是组成成分，包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；二是营养结构，包括食物链和食物网。

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．食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。

(×)
分析：食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类和数量。

5．食物链中某营养级指的是某种生物或种群。

(×)
分析：食物链中的某个营养级指的不是一种生物或一个种群，而是指处于该营养级的所有生物。

6．食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主要渠道。

(√)
三、生态系统的能量流动
1．能量流动的概念：
(1)概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

(2)对概念的理解：
2．能量流动的过程：
(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容：
甲．生产者，乙．初级消费者，丙．次级消费者，丁．呼吸作用，戊．分解者。

(2)据图分析食物链中甲营养级能量的去向：
①通过自身呼吸作用以热能的形式散失。

②被下一营养级同化。

③残枝败叶等被分解者分解。

④未被利用。

3．能量流动的特点及意义：
(1)能量传递效率：指相邻两个营养级之间同化量的比值。

(2)能量流动的特点：单向流动、逐级递减。

(3)研究能量流动的意义：
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帮助人们科学地规划、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。

【思考辨析】
1．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。

(×)
分析：流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量。

2．一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%。

(×)
分析：象粪中的能量不属于大象的同化量，所以蜣螂从大象同化量中获取的能量为0。

3．一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%。

(×)
分析：能量传递效率存在于营养级之间。

4．养鱼塘中生产者固定的能量就是流经生态系统的总能量。

(×)
分析：养鱼塘中生产者固定的能量和添加的有机物(如饲料)中的能量是流经生态系统的总能
量。

5．“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，大大提高了能量的传递效率。

(×)
分析：“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，大大提高了能量的利用效率。

6．能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象。

(×)
分析：生态系统中，能量是单向流动的，因此能量金字塔不会倒置。

【教材·挖掘与延伸】
1．拓展填写(选择性必修2P52)：
错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。

如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。

一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。

2．探究延伸(选择性必修2P57)：
生态系统的能量流动一般不超过5个营养级。

其原因是在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，流经5个营养级后所剩下的能量不足以再维持一个种群生存的最小需要量。

★考点1 生态系统的结构
【核心·归纳与整合】
1．生态系统组成成分的判断：
(1)根据生物的新陈代谢类型判断。

①“自养型生物”一定是“生产者”，包括光能自养生物(如绿色植物和蓝细菌等)和化能自养生物。

②“捕食异养或寄生异养型生物”一定是“消费者”，其不能直接把无机物合成有机物，而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。

③“腐生异养型生物”一定是“分解者”，其是能把动物和植物的遗体、残枝败叶转变成无机物的腐生生物。

(2)根据模型图判断：
2．构建食物链(网)的方法：
(1)根据种群数量变化曲线图构建：
①分析依据：先上升、先下降者为被捕食者。

②食物链：乙→丙→甲(图1)。

(2)根据所含能量(生物量)构建：
①分析依据：根据相邻营养级间能量传递效率约为10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。

②结果：图2可构成一条食物链：丙→甲→乙→丁。

图3生物可构成食物网：
(3)根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网)。

生物体 A B C D E
有机汞浓度/ppm 0.06 7 0.51 68 0.39
①分析依据：生物的富集作用。

重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外，所以此类物质会随着食物链逐级积累，即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多。

②分析结果：
(4)根据提供的捕食方面的信息构建：
①信息：古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物，它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜
鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。

②依据捕食关系绘图如下：
【高考警示钟】判断生态系统成分的三个“不一定”
(1)生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌)，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、蜣螂等以动植物遗体或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、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。

【典题·剖析与精练】
【典题示范】
(2022·十堰模拟)如图为东非某草原蝗灾期间的部分食物网示意图,该食物网中包含了
________条食物链,其中牧鸡位于第________营养级。

若牧鸡的食物40%来自沙漠蝗,40%来自蜘蛛,其余来自蛙,那么牧鸡要增加20 g体重,最多消耗草和水稻①________g。

从生态系统能量流动的角度分析②,有关国家和机构全力合作进行灭蝗减灾的意义是
______________________________________________, 从而缓解可能出现的粮食短缺和人
道主义危机。

【题眼破译】提升信息转化能力
信息转化信息(对接问题)
图形图中共有6条食物链
信息①最多消耗按能量传递效率10%计算
信息②分析角度调整生态系统的能量流动关系
【解析】食物链从生产者开始,图中水稻和草为生产者,图中共有6条食物链,其中牧鸡处于第
三、四营养级。

牧鸡要增加20 g体重,来自沙漠蝗虫的有8 g,来自蜘蛛的有8 g,来自蛙的有
4 g,则“草(水稻)→沙漠蝗虫→牧鸡→狼”食物链最多需要水稻和草800 g,“草(水稻)→沙漠蝗虫→蛙→牧鸡→狼”食物链最多需要水稻和草4 000 g,“草(水稻)→沙漠蝗虫→蜘蛛→牧鸡→狼”食物链最多需要水稻和草8 000 g。

因此最多需要水稻和草12 800 g。

灭蝗调整了生态系统的能量流动关系,使能量更多地流向对人类有益的部分。

答案:6 三、四12 800 调整生态系统的能量流动关系,使能量更多地流向对人类有益的部分
【方法规律】食物链(网)中生物数量变动的分析方法
(1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少，整个食物链中的其他生物数量都会减少，简单记为“一级生物若减少，其他生物跟着跑”。

(2)“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，其数量会先增加后减少，最后趋于稳定，简单记为“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。

(3)若处于中间营养级的生物数量减少，则某种生物数量的变化视具体食物链而定：“中间生物被捕杀，不同情况要分家”。

大体遵循如下思路：
①生产者数量相对稳定原则，即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数量相对稳定原则，即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时，若其中一条食物链中某种生物减少，该种群的数量不会发生较大变化。

③在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。

【对点训练】
1.由于甲鱼的特殊生理习性,使得甲鱼的养殖水体因为大量投放饵料而污染严重。

为了改善甲鱼池水质,有人设计了如图所示的甲鱼养殖废水净化生态系统。

有关叙述正确的是( )
A.蔬菜、浮游植物是该生态系统的主要成分
B.废水净化主要是蔬菜吸收了污水中的物质
C.养殖池中的废水可以为蔬菜提供物质和能量
D.甲鱼属于次级消费者
【解析】选A。

蔬菜、浮游植物属于生产者,是该生态系统的主要成分,A正确;废水净化主要是利用微生物的分解作用,B错误;养殖池中的废水可以为蔬菜提供物质,但不能提供能量,C 错误;甲鱼属于初级消费者,D错误。

2.果树—草菇立体农业是利用果树下微弱的光照、较高的空气湿度和较低的风速等特殊环境条件，在果树下人工栽培草菇。

下列相关叙述正确的是 ( )
A．该生态系统中，草菇和土壤中的蚯蚓都属于分解者
B．该生态系统的营养结构中，可能存在蝉→螳螂→黄雀这样一条食物链
C．生产者都是自养型生物，自养型生物都可以进行光合作用合成有机物
D．果树—草菇立体农业体现了种群的垂直结构，有效地利用了阳光
【解析】选A。

草菇是一种食用真菌，异养生物，在生态系统中属于分解者，故该生态系统中，草菇和土壤中的蚯蚓都属于分解者，A正确；食物链起始端必须是生产者，蝉、螳螂、黄雀中没有生产者，B错误；某些微生物，如硝化细菌，不能进行光合作用，但可以进行化能合成作用合成有机物，也属于自养生物，C错误；果树—草菇立体农业体现了群落的垂直结构，有效地利用了阳光等环境资源，D错误。

【加固训练·拔高】
1．研究小组调查了某地农田中部分生物之间的食物关系，结果如表所示。

据表分析，下列说法错误的是( )
被捕食者
捕食者
田鼠稻螟蝗虫水稻
蛇＋－－－
田鼠－－＋＋
稻螟－－－＋
蝗虫－－－＋
A．田鼠与蝗虫之间既有种间竞争关系又有捕食关系
B．一种生物在一条食物链中可以同时处于不同营养级
C ．田鼠既可以获取蛇和蝗虫传递的信息，又可以向对方传递信息
D ．许多食物链彼此相互交错连接成复杂的营养结构就形成食物网
【解析】选B 。

据表分析，田鼠既可以捕食蝗虫，也可以取食水稻，蝗虫也可以竞争取食水稻，田鼠与蝗虫之间既有种间竞争关系又有捕食关系，A 正确；一条具体食物链上的一种生物只能处于该条食物链的一个环节，说明一种生物在一条食物链中只能处于一个营养级；而在食物网中可以处于不同食物链的不同环节，说明一种生物在食物网中可以同时处于不同营养级，B 错误；生态系统中的信息可沿食物链进行双向传递，在水稻→蝗虫→田鼠→蛇食物链中，田鼠既可以获取蛇和蝗虫传递的信息，又可以向对方传递信息，C 正确；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，而一种植食性动物可以捕食多种植物，也可以被多种肉食性动物捕食，导致许多食物链彼此相互交错，连接成复杂的营养结构，即形成食物网，D 正确。

2．某研究小组最初在垃圾堆中发现了某种放射性元素，后来先在周围的植物体内发现了该元素，接着在附近的动物体内也发现了该元素，放射性强度如图所示。

下列叙述正确的是( )
A ．蚱蜢、蜘蛛和蚯蚓可构成食物链
B ．该放射性元素不属于该生态系统的组成成分
C ．蜘蛛属于该生态系统中的第三营养级
D ．蚯蚓体内最迟出现放射性元素的原因是蚯蚓所处的营养级较高
【解析】选C 。

蚱蜢和蜘蛛均属于消费者，蚯蚓属于分解者，三者不能构成食物链，食物链是从生产者开始的，包括生产者和消费者，A 错误；该放射性元素属于该生态系统中的非生物成分，B 错误；该生态系统中植物属于第一营养级，蚱蜢属于第二营养级，蜘蛛属于该生态系统中的第三营养级，C 正确；食物链中只有生产者和消费者，蚯蚓属于分解者，食物链不包括分解者，D 错误。

3．研究小组从某湖泊中选取了四种不同的生物，并对其消化道内食物组成进行了分析，结果如下表所示。

下列说法正确的是( ) 生物种类
鱼甲
河虾
鱼乙 水蚤 0
消化道内食物组成鱼乙、河虾水蚤、小球
藻
水蚤、河
虾
小球藻
A.鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和种间竞争
B．鱼乙在这四种生物中营养级最高
C．小球藻、水蚤在该生态系统中属于生产者
D．表中生物形成的食物网共有6条食物链
【解析】选A。

根据消化道内食物组成分析，鱼甲可以捕食鱼乙，同时两者都以河虾为食，所以鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和种间竞争，A正确；该湖泊生态系统中处于最高营养级的生物是鱼甲，因为该湖泊生态系统中鱼甲不被其他生物捕食，B错误；小球藻属于低等植物，在该生态系统中属于生产者，水蚤能吃小球藻，因此水蚤属于初级消费者，C错误；由分析可知，表中生物形成的食物网共有5条食物链，D错误。

★考点2 能量流动的过程分析及特点
【核心·归纳与整合】
1．各营养级能量流动分析：
(1)各营养级的同化量。

①第一营养级：同化量＝真光合作用量(真光合作用量＝净光合作用量＋呼吸消耗量)。

②第二营养级及以后营养级：同化量＝摄入量－粪便量。

(2)各营养级同化量去向的不同分析方法。

①两个去向：
同化量(b)＝呼吸作用消耗量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)
②三个去向：
同化量＝呼吸作用消耗量＋分解者分解量＋下一营养级的同化量
③四个去向：
同化量＝自身呼吸作用消耗量(A)＋未利用(B)＋分解者的分解量(C)＋下一营养级的同化量(D)
2．能量流动的特点及原因：
(1)单向流动的原因。

①能量流动是沿食物链进行的，一般来说，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。

(2)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，还有未被下一营养级生物利用的部分。

【典题·剖析与精练】
【典题示范】
(2022·十堰适应性考试)广阔众多的湿地生态系统具有多种生态功能,蕴育着丰富的自然资源,被人们称为“地球之肾”、物种贮存库、气候调节器,在保护生态环境、保持生物多样性以及发展经济社会中,具有不可替代的重要作用。

为加强生态文明建设,保护好湿地生态系统,科研人员对某湿地生态系统每年的能量流动情况进行调查,调查结果如表所示(单位:×103 kJ)。

回答下列问题:
植物植食性动物肉食性动物
同化量465 X Y
呼吸消耗量96 22.8 3.8
未被利用290 33.5 2.6
分解者分解14 2.2 微量
(1)该湿地生态系统食物网中的所有生物________(填“能”或“不能”)构成一个群落①,原因是________________________________________。

(2)调查该生态系统中野鸭的种群密度,常用的方法是________________。

将不同季节的调查结果转换成坐标曲线,这种曲线模型可以直观地反映出______________________________。

(3)该湿地生态系统中野生鲻鱼蛋白质含量丰富且味道鲜美,具有很高的经济价值,人工养殖时以植物青饲料为食。

欲在该湿地生态系统中某区域进行人工养殖,还需每年投放青饲料35 000 kJ,由表中数据可知,第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率②是________。

此时,流经该生态系统的总能量是指__________。

【题眼破译】提升信息转化能力
【解析】(1)该湿地食物网中只含有生产者(植物)和消费者(植食性动物和肉食性动物),群落指该区域所有的生物种群,故食物网中缺乏分解者,因此不能构成一个群落。

(2)野鸭的活动能力强、活动范围大,因此调查该生态系统中野鸭的种群密度常用标记重捕法;坐标曲线图属于数学模型,将不同季节的调查结果转换成坐标曲线,这种曲线模型可以直观地反映出种群数量的变化趋势或波动。

(3)生态系统中第二营养级又叫初级消费者,植食性动物(第二营养级)同化量=植物的同化量-植物的呼吸消耗量-未被利用的能量-分解者分解的能量=(465-96-290-14)×103 kJ=65×103 kJ,肉食性动物(第三营养级)同化量=(65-22.8-33.5-2.2)×103 kJ=6.5×103 kJ,能量由第二营养级向第三营养级传递的效率=(6.5×103 kJ)/(65×103 kJ)×100%=10%。

该生态系统属于人工养殖,总能量既包括生产者光合作用固定的总能量,也包括饲料提供的能量,即流经生态系统的总能量为生产者固定的能量以及饲料中化学能的总和。

答案:(1)不能食物网中的生物不包含分解者(2)标记重捕法种群数量的变化(波动 ) (3)10% 生产者固定的太阳能和投放的饲料所含的化学能
【对点训练】
1.(2022·黄冈模拟)某生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( )
A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型
B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A表示
C.由松毛虫流入分解者的能量可用C+D+F表示
D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”形增长
【解析】选B。

该食物链中的生物在能量上呈正金字塔模型,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔模型,A错误;据题图分析,松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E,二者能量传递效率可用E/A表示,B正确;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便量,属于马尾松的能量,C错误;若迁走全部杜鹃,由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈“S”形曲线增长,D错误。

【拓展延伸】生态金字塔的类型分析
项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔
示意图
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量沿
食物链营养级升高而逐级
递减
特征分析能量流动的过程中总是
有能量的耗散，故能量
流动是逐级递减的
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，所以某一时间内浮游
植物的生物量(用质量来
表示)可能低于浮游动物
的生物量：
【方法规律】食物链(网)中生物数量变动的分析方法
(1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少,整个食物链中的其他生物数量都会减少,简单记为“一级生物若减少,其他生物跟着跑”。

(2)“天敌”一方减少,短时间内被捕食者数量会增加,但从长时间来看,其数量会先增加后减少,最后趋于稳定,简单记为“如果天敌患了病,先增后减再稳定”。

(3)若处于中间营养级的生物数量减少,则某种生物数量的变化视具体食物链而定:“中间生物被捕杀,不同情况要分家”。

大体遵循如下思路:
①生产者数量相对稳定原则,即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数量相对稳定原则,即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时,若其一条食物链中某种生物减少,该种群的数量不会发生较大变化。

③在食物网中,当某种生物因某种原因而数量减少时,对另一种生物数量的影响,沿不同的食物链分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。

【对点训练】
2．下图表示某生态系统中两个营养级能量流动及相关生理过程。

相关叙述正确的是( )
A．能量从生产者到初级消费者递减的原因是b的消耗
B．图中流入空白方框处的能量不可能再进入捕食食物链
C．两个营养级的能量传递效率为d/c×100%
D．流经该生态系统的总能量是a
【解析】选D。

能量从生产者到初级消费者递减的主要原因是b的消耗，还有被分解者利用的能量及未被利用的能量，A错误；未被利用的能量可能流向捕食者，所以此能量可以再进入捕食食物链中，B错误；图中两个营养级的能量传递效率为d/a×100%，C错误；流经该生态系统的总能量为生产者所固定的太阳能a，D正确。

【加固训练·拔高】
1． Cedar Bog湖是一个沼泽湖，湖底有北方泥炭沼泽湖所特有的沉积物——泥炭。

科研人。