第四單元生態系統與環境保護第一講生態系統的結構與能量流動知識體系——定內容核心素養——定能力生命觀念通過分析生態系統的結構及能量流動的過程，建立結構與功能相統一的觀點及生命系統的物質和能量觀理性思維①通過構建生態系統組成成分之間的關系模型，培養運用模型分析問題的能力②通過分析食物鏈(網)中各營養級生物的數量變動情況及能量流動過程圖解，培養運用邏輯思維分析問題的能力社會責任通過總結研究能量流動的實踐意義，形成學以致用，關注生產生活的態度[基礎知識·系統化]知識點一生態系統的結構1．生態系統的概念及組成成分2．生態系統的營養結構知識點二生態系統的能量流動1．能量流動的概念、特點及研究意義2．能量流動的過程(以能量流經第二營養級為例)[基本技能·問題化]1．連線生態系統的組成成分及其作用2．分析圖中的食物鏈，回答相關問題(1)食物鏈的起點一定是生產者，后面的營養級都是消費者。(2)蛇在食物鏈中屬于次級消費者，第三營養級。(3)食物鏈中體現的種間關系是捕食。(4)由于一種生物的食物來源可能來自多種生物，且某種生物可能為多種生物所食，所以一個生態系統的營養結構往往由多條食物鏈交錯而成，從而構成食物網。3．據圖回答有關食物鏈和食物網的問題(1)圖示食物網中包含__8__條食物鏈。(2)寫出圖中含營養級最多的食物鏈：草→食草昆蟲→蜘蛛→青蛙→蛇→貓頭鷹。(3)貓頭鷹同時占有第三、四、五、六營養級；它獲得能量最多的食物鏈是：草→鼠→貓頭鷹。(4)從圖中可以看出，青蛙和蜘蛛的種間關系是捕食和競爭。(5)該圖作為生態系統還缺少的成分是非生物的物質和能量、分解者。4．據生態系統中能量流動的過程示意圖回答相關問題(1)寫出圖中甲、乙、丙、丁、戊代表的內容：甲：生產者，乙：初級消費者，丙：次級消費者，丁：呼吸作用，戊：分解者。(2)據圖可知，生態系統中能量流動的渠道是食物鏈和食物網，流動過程中能量的轉化形式是：太陽能→有機物中的化學能→熱能。(3)圖中甲營養級能量的去向有：①通過自身呼吸作用以熱能的形式散失。②流入下一營養級。③殘枝敗葉等被分解者分解。考點一生態系統的結構1．牢記生態系統組成成分的三類“不一定”和兩類“一定”(1)三類“不一定”：①生產者不一定是植物(如藍藻、硝化細菌)，植物不一定是生產者(如菟絲子營寄生生活，屬于消費者)。②消費者不一定是動物(如營寄生生活的微生物等)，動物不一定是消費者(如禿鷲、蚯蚓、蜣螂等以動植物殘體或排泄物為食的腐生動物屬于分解者)。③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等動物)，微生物不一定是分解者(如硝化細菌、藍藻屬于生產者，寄生細菌屬于消費者)。(2)兩類“一定”：①生產者一定是自養型生物，自養型生物一定是生產者。②營腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是營腐生生活的生物。2．明辨關于食物鏈和食物網的六個易誤點(1)每條食物鏈的起點都是生產者，終點是不被其他動物所食的動物，即最高營養級，中間有任何間斷都不算完整的食物鏈。(2)分解者及非生物的物質和能量不屬于食物鏈的成分，不出現在食物鏈(網)中。(3)由于第一營養級一定是生產者，因此一種動物在某一食物鏈中的營養級＝消費者級別＋1。(4)某一營養級的生物代表的是處于該營養級的所有生物，不代表單個生物個體，也不一定是一個種群。(5)同一種消費者在不同食物鏈中，可以占有不同的營養級。(6)在食物網中，兩種生物之間的種間關系可出現多種，如青蛙和蜘蛛既是捕食關系，又是競爭關系。[對點落實]1．判斷下列敘述的正誤(1)一個完整生態系統應包括生物群落及其無機環境(√)(2)自養型生物一定都是生產者；腐生型生物一定都是分解者；生產者一定處于第一營養級(√)(3)生產者、分解者是聯系非生物的物質和能量與生物群落的橋梁，其中生產者是生態系統的基石(√)(4)食物網中兩種生物間只能有一種種間關系(×)(5)生態系統的食物鏈中營養級越高的生物，其體型必然越大(×)(6)食物鏈縱橫交錯形成的復雜營養關系就是食物網。食物網的復雜程度取決于該生態系統中生物的數量(×)2．生態系統的組成成分包括生產者、消費者、分解者及非生物的物質和能量。下列關于生態系統組成成分的敘述，正確的是()A．動物都屬于消費者，其中食草動物屬于第二營養級B．細菌都屬于分解者，其異化作用類型主要是需氧型和厭氧型C．生產者屬于自養型生物，是生態系統中最基本、最關鍵的生物成分D．一種生物只能屬于生態系統中的一種生物成分解析：選C在生態系統中，不是所有動物都是消費者，如蜣螂、蚯蚓為分解者；多數細菌是分解者，但硝化細菌、鐵細菌、硫細菌和光合細菌等是生產者；生產者能將無機物合成有機物，屬于自養型生物，是生態系統中最基本、最關鍵的成分；一種生物可能屬于生態系統中的不同生物成分，如豬籠草在進行光合作用時是生產者，在捕食蟲子時為消費者。3．(2018·貴陽質檢)根據圖示判斷，下列敘述正確的是()A．圖示的各種成分在生態學上可以構成一個生態系統B．圖示生物可以形成的食物鏈：綠色植物→蟬→螳螂→黃雀→蛇→細菌C．細菌與蟬之間的關系屬于競爭D．蛇屬于三級消費者解析：選A圖示中既有生產者、消費者和分解者，又有非生物的物質和能量，能構成一個生態系統；細菌屬于分解者，不占據營養級，與蟬不是競爭關系；蛇屬于四級消費者，位于第五營養級。[典型圖示]生態系統組成成分之間的關系據圖(1)中“箭頭”判斷生態系統中成分基本思路：(1)根據雙向箭頭CD確定兩者肯定是非生物的物質和能量、生產者。(2)根據箭頭指向判斷各成分：①D有三個指出，應為生產者。②C有三個指入，為非生物的物質和能量。③A和B一個為消費者，另一個為分解者，D(生產者)和A(消費者)均指向B，則B為分解者。[問題設計]依據圖2回答問題(1)圖中構成生物群落的成分有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中Ⅲ不參與食物網構成。(填圖中序號)(2)被稱為“生態系統的基石”的成分是Ⅰ(填圖中序號)，它一定是自養型生物。能將有機物分解成無機物供生產者重新利用的是Ⅲ(填圖中序號)，它主要是營腐生生活的細菌和真菌。(3)圖中A表示的生理過程是光合作用、化能合成作用，B表示的生理過程是細胞呼吸。[對點落實]4.如圖表示某生態系統中4種成分之間的關系。以下相關敘述正確的是()A．甲和乙包含的所有種群可以構成群落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．丁可以表示大氣中的CO2解析：選D甲是生產者，乙是消費者，它們與分解者(丙)一起才能構成群落；丙是分解者，分解者不一定是原核生物，許多真菌，還有部分動物(如蚯蚓)都是分解者，但它們是真核生物；①代表捕食，如果圖示表示碳循環，則②代表呼吸作用；在碳循環中丁表示大氣中的CO2。5．下圖表示生態系統中四種成分(甲、乙和丙、丁、戊所對應方框各代表一種成分)之間的關系，以下相關敘述正確的是()A．甲、乙和丙所包含的所有種群構成群落B．戊不一定是微生物C．圖中存在競爭關系的只有乙2和丙2D．丁的含量增加將導致臭氧層被破壞解析：選B由圖可知，甲是生產者，乙和丙是消費者，戊是分解者，丁是非生物的物質和能量。群落包含該區域內所有的生物，即包括生產者、消費者和分解者；戊是分解者，有些動物(如蚯蚓)也是分解者；圖中乙1和丙1，有共同的食物來源甲，乙2和丙2有共同的食物資源丙1，都存在競爭關系；由圖知丁不會導致臭氧層破壞，導致臭氧層被破壞的主要是含氟的氣體。食物鏈(網)中各營養級生物數量變動情況分析(1)食物鏈中第一營養級的生物數量減少對其他生物數量變動的影響：若處于食物鏈中第一營養級的生物數量減少，直接以其為食物的第二營養級的生物因食物缺乏而數量減少，又會引起連鎖反應，整個食物鏈中的其他生物數量都會減少。(2)“天敵”一方減少對被捕食者數量變動的影響：“天敵”一方減少，短時間內被捕食者數量會增加，但隨著其數量的增加，種內斗爭加劇，種群密度下降，直到趨于穩定，但最終結果比原來數量要大。(3)復雜食物網中某種群數量變化引起的連鎖反應分析：①以中間環節少的作為分析依據，考慮方向和順序為：從高營養級依次到低營養級。②生產者相對穩定，即生產者比消費者穩定得多，所以當某一種群數量發生變化時，一般不需要考慮生產者數量的增加或減少。③處于最高營養級的生物有多種食物來源時，若其中一條食物鏈被中斷，則該種群可通過多食其他生物來維持其數量基本不變。(4)同時占有兩個營養級的種群數量變化的連鎖反應分析：①a種群的數量變化導致b種群的營養級降低時，則b種群的數量將增加。②a種群的數量變化導致b種群的營養級升高時，則b種群的數量將減少。[對點落實]6.(2013·廣東高考)如圖所示某湖泊的食物網，其中魚a、魚b為兩種小型土著魚，若引入一種以中小型魚類為食的鱸魚，將出現的情況是()A．鱸魚的產量不能彌補土著魚的減少量B．土著魚在與鱸魚的競爭中處于劣勢C．浮游動物總量銳減后再急升D．浮游植物總量急升后再銳減解析：選A鱸魚與土著魚之間是捕食關系，B項錯誤；引入以中小型魚類為食的鱸魚后，土著魚a、b的數量都下降，短期內浮游動物總量先急升后下降再趨于穩定，相應地浮游植物銳減后再急升最后近于穩定，C、D項錯誤；鱸魚以土著魚為食，按能量傳遞逐級遞減的特點，可知A項正確。7.某島嶼居民與該島上的植物、兔、鼠、鼬和鷹構成的食物網如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．人與兔的種間關系是捕食和競爭B．若除去鼬，則鷹的數量會增加C．大量捕殺鼬會導致鼠種內斗爭增強D．植物中的能量能通過5條食物鏈傳遞給鷹解析：選D兔和人有共同的食物來源，二者存在競爭關系，同時兔也能被人捕食，二者存在捕食關系；鼬和鷹都能捕食兔和鼠，若鼬減少，鷹缺乏競爭，數量會增多；大量捕殺鼬時，鼠的數量會增多，種內斗爭會增強；從植物到鷹的食物鏈有4條。考點二生態系統的能量流動1．熟記能量流動的“四、三、二”(1)四個環節：(2)三個去路：①自身呼吸消耗；②流向下一營養級(最高營養級除外)；③被分解者分解利用。(3)兩個特點：單向流動a.能量流動是沿食物鏈進行的，食物鏈中各營養級之間的捕食關系是長期自然選擇的結果，是不可逆轉的b.各營養級通過呼吸作用所產生的熱能不能被生物群落重復利用，因此能量流動無法循環逐級遞減a.各營養級生物都會因呼吸作用消耗大部分能量b.各營養級的能量都會有一部分流入分解者，包括未被下一營養級生物利用的部分2．明辨能量流動的兩個“不等于”(1)動物的同化量不等于攝入量：①同化量為每一營養級通過攝食并轉化成自身有機物的能量。②攝入量是消費者攝入的能量，同化量＝攝入量－糞便量。(2)生態系統的能量傳遞效率不等于能量利用率：①能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級減少，若以“營養級”為單位，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率為10%～20%。其計算公式為能量傳遞效率＝(一個營養級同化量/上一營養級同化量)×100%。②能量利用效率：通常考慮的是流入人體中的能量占生產者能量的比值，或流入最高營養級的能量占生產者能量的比值。合理調整能量流動，可提高能量的利用效率。3．正確區分三種類型的生態金字塔項目能量金字塔數量金字塔生物量金字塔形狀每一階含義每一營養級生物所含能量的多少每一營養級生物個體的數目每一營養級生物的有機物總量象征含義能量沿食物鏈流動過程中具有逐級遞減的特性一般生物個體數目在食物鏈中隨營養級升高而逐步遞減一般生物有機物的總質量沿食物鏈升高逐級遞減特點正金字塔形一般為正金字塔形一般為正金字塔形分析能量流動的過程中總是有能量的耗散，故能量流動逐級遞減成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上時，該數量金字塔的塔形也會發生變化浮游植物的個體小，壽命短，又不斷被浮游動物吃掉，所以某一時間浮游植物的生物量(用質量來表示)可能低于浮游動物的生物量[對點落實]1．判斷下列敘述的正誤(1)流經生態系統的總能量是照射在生產者上的太陽能(×)(2)一種蜣螂專以象糞為食，則該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20%(×)(3)一只狼捕食了一只兔子，則該狼就獲得了這只兔子能量的10%～20%(×)(4)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用(×)(5)能量金字塔和生物量金字塔可以出現倒置現象(×)(6)拔去田地中的雜草是人為地調整能量流動的方向，提高生態系統的能量傳遞效率(×)2．(2014·海南高考)用各營養級生物的能量、數量構建的金字塔分別稱為能量金字塔、數量金字塔。在某一櫟林中，第一營養級生物為櫟樹，第二營養級生物為昆蟲，第三營養級生物為蛙、蜥蜴和鳥，第四營養級生物為蛇。該櫟林數量金字塔的示意圖是()解析：選B在數量金字塔中昆蟲的數量遠遠大于櫟樹的數量，第三營養級生物的數量小于昆蟲的數量，第四營養級生物的數量小于第三營養級生物的數量。3.(2018·聊城模擬)如圖為某生態系統中能量傳遞示意圖，以下敘述錯誤的是()A．能量流動是從甲固定的太陽能開始的，流入該生態系統的總能量為1250kJB．從乙到丙的能量傳遞效率為15%C．將乙和丙的糞便作為有機肥還田，可以提高能量傳遞效率D．食物鏈的營養關系一般不可逆，這決定了能量流動的單向性解析：選C由圖分析可知，甲為生產者，乙為初級消費者，丙為次級消費者，丁為分解者。將乙和丙的糞便作為有機肥還田，經分解者的分解作用后能為植物提供無機鹽，但不能提高能量傳遞效率；能量流動從生產者固定的太陽能開始，流入該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能＝175＋200＋875＝1250(kJ)；從乙到丙的能量傳遞效率為30÷200×100%＝15%；食物鏈的營養關系一般不可逆，這決定了能量流動的單向性。[典型圖示]運用能量流經第二營養級示意圖分析能量流動的過程[問題設計](1)消費者的能量來自上一營養級的同化量，而生產者的能量主要來自光合作用固定的太陽能。(2)第二營養級能量的去路有d、i、f(填圖中字母)三條。(3)第二營養級的攝入量(a)，同化量(b)及凈同化量(e)分別可以如何計算(用圖中字母的表達式表示)?提示：攝入量(a)＝b＋c；同化量(b)＝a－c＝d＋e＝d＋i＋f；凈同化量(e)＝b－d＝i＋f。[對點落實]4．如圖為生態系統中能量流動圖解部分示意圖(字母表示能量的多少)，下列選項正確的是()A．圖中b＝h＋c＋d＋e＋f＋iB．生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為(b/a)×100%C．“草→兔→狼”這一關系中，狼糞便中的能量屬于dD．縮短食物鏈可以提高能量傳遞效率解析：選C圖中b＝h＋c；生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為(b－h)/a×100%；“草→兔→狼”這一關系中，狼糞便中的能量未被狼同化，仍屬于其上一個營養級的能量，即屬于兔同化的能量的一部分，屬于d；縮短食物鏈可以減少能量的損耗，但不能提高能量傳遞效率。5．(2017·長沙二模)下圖為桑基魚塘農業生態系統的能量流動圖解，圖中字母代表能量，相關說法正確的是()A．圖中用于桑樹生長發育繁殖的能量是aB．圖中未利用的能量是指蠶糞便中的能量C．第一、二營養級間的能量傳遞效率用(e＋f＋g＋h)/a表示D．桑基魚塘具有較強的穩定性，不存在負反饋調節解析：選C圖中用于桑樹生長、發育和繁殖的能量是c；圖中未利用的能量是指桑樹同化的能量減去呼吸消耗的能量、流向蠶的能量及被分解者利用的能量；蠶同化的能量為e＋f＋g＋h，所以第一、二營養級間的能量傳遞效率＝(e＋f＋g＋h)/a；桑基魚塘動植物種類少，穩定性較低，但也存在負反饋調節。[歸納拓展]生態系統中能量流動的分析方法(1)定量不定時分析：流入某一營養級的一定量的能量在足夠長的時間內的去路有三條：①自身呼吸消耗；②流入下一營養級(最高營養級除外)；③被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞，最終都以熱能形式從生物群落中散失；生產者源源不斷地固定太陽能，才能保證生態系統能量流動的正常進行。(2)定量定時分析：流入某一營養級的一定量的能量在一定時間內的去路可有四條：①自身呼吸消耗；②流入下一營養級(最高營養級除外)；③被分解者分解利用；④未利用，即未被自身呼吸消耗，也未被下一營養級和分解者利用，如果是以年為單位研究，這部分的能量將保留到下一年。但從長遠來看，“未利用”的能量最終會被自身呼吸消耗、流入下一營養級或被分解者利用。研究生態系統能量流動的過程及特點在生產生活中具有重要的指導意義。運用所學知識分析、解決生產生活中實際問題的能力也是高考要求的重點之一。[對點落實]6.稻田里，農民要拔掉稗草；人工魚塘里，養殖工人要定期消除肉食性魚類。用生態學的觀點看，這是為了()A．調整能量流動關系，使之流向對人類最有益的部分B．增強生態系統恢復力穩定性C．通過人為方式，保持自然生態系統平衡D．科學規劃，實現能量的多級利用解析：選A農民拔掉稗草是為了人為地排除水稻的競爭者，使能量盡可能多地流向水稻；養殖工人要定期清除肉食性魚，是為了使能量盡可能多地流向人工養殖的魚類。用生態學的觀點看，這是為了調整能量流動關系，使之流向對人類最有益的部分。7．關于生態系統能量流動的原理在實踐中的應用的敘述，錯誤的是()A．除蟲除草可以讓農田生態系統中的能量流向對人類更有意義的部分B．多途徑利用農作物可以實現對生態系統中能量的多級利用C．根據草場能量流動的特點，可以合理確定草場的載畜量，從而保持畜產品的持續高產D．“桑基魚塘”的生產方式，在桑、蠶、魚之間形成良性循環，將提高能量傳遞效率解析：選D“桑基魚塘”的生產方式，在桑、蠶、魚之間形成良性循環，使物質和能量得到多級利用，提高了整體的能量利用率，但不能提高能量傳遞效率。8．(2018·福州質檢)我國人均耕地面積遠低于世界平均水平，但勞動人民在有限的土地上精耕細作，創造出多種高效的生產方式，回答下列問題：(1)“桑基魚塘”生產方式中桑葉養蠶、蠶糞養魚、塘泥肥桑，流經該生態系統的總能量主要來自桑樹和浮游植物________________________。與單一養魚或養蠶相比，“桑基魚塘”提高了能量利用率，是因為桑葉中的能量可以分別被________利用。從能量流動角度分析，塘泥中所積累的有機物屬于未利用能量，即未被自身呼吸消耗、也未被______和________利用的能量。塘泥能為桑樹生長提供的營養物質是________，與沉積于水底相比，“塘泥肥桑”過程中塘泥釋放CO2速度加快，原因是______________________________________________________________________________________________________________。(2)我國農民最早使用間作、套種等生產方式，它根據不同農作物對光照條件不同需求合理配置，提高了作物群體對________的利用率。解析：(1)流經“桑基魚塘”生態系統的總能量主要是來自生產者(桑樹和浮游植物)固定的太陽能。桑葉養蠶、蠶糞養魚，說明與單一養魚或養蠶相比，桑葉中的能量可以分別被蠶和魚利用，因此“桑基魚塘”提高了能量利用率。未利用能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營養級和分解者利用的能量。塘泥可為桑樹生長提供無機鹽。與沉積于水底相比，由于土壤中的O2濃度高于水體，塘泥中微生物有氧呼吸加快，導致塘泥釋放CO2的速度加快。(2)根據不同農作物對光照條件的不同需求，使用間作、套種等生產方式，可以提高作物群體對光能的利用率。答案：(1)光合作用固定的太陽能蠶和魚下一營養級分解者無機鹽土壤中的氧氣濃度高于水體，塘泥中微生物有氧呼吸加快(2)光能[歸納拓展]研究能量流動的實踐意義及實例微專題12eq\a\vs4\al(食物鏈網的構建及能量傳遞效率的計算)食物鏈(網)的構建1.依據捕食關系曲線構建食物鏈(網)根據先上升先下降者為被捕食者，后上升后下降者為捕食者，可以確定下圖中食物鏈為：乙→丙→甲。2．依據所同化能量的多少構建食物鏈(網)生態系統中能量流動逐級遞減，且相鄰營養級之間的傳遞效率為10%～20%。能量值大者為被捕食者，少者為捕食者。若相鄰兩能量值相差不大，不足以構成10%～20%的比例，則兩者應為同一營養級。可以確定下圖1食物鏈為；圖2食物網為甲eq\a\vs4\al(乙)eq\a\vs4\al(丙)eq\a\vs4\al(丁)；下表中的食物鏈為B→D→A→C。營養級ABCD能量(kJ)15.9870.70.9141.03.依據生物體內殘留農藥的濃度構建食物鏈(網)生態系統中存在生物富集現象，即營養級越高，體內相關農藥的濃度越高，兩者在數值上呈正相關。可以確定下表中的食物網為。生物體ABCDE有機汞濃度(ppm)0.05770.51680.39[例1]某相對封閉的生態系統中除分解者外共有五個種群(每個種群只占一個營養級)，其能量調查如下表所示：種群甲乙丙丁戊同化量(102kJ/m2)750200.98500下列對該表數據作出的分析，正確的是()A．該生態系統的營養結構可表示為戊→乙→丙→甲→丁B．當甲與丙無捕食關系時，每相鄰兩營養級之間能量的傳遞效率都相等C．該生態系統中甲的數量增加以后，會導致丙的數量減少，乙的數量增加D．去除甲和丁后，丙增多乙減少[解析]由題意可知，每個種群只占一個營養級，則五種生物所構成的營養結構應為：；若甲與丙無捕食關系，則食物網為，則相鄰兩個營養級之間的能量傳遞效率依次為eq\f(20＋50,500)＝eq\f(7,50)＝eq\f(0.98,7)＝0.14；甲捕食乙、丙，若甲數量增加，則乙、丙的數量減少；除去甲和丁后，則乙、丙的數量先增加、后減少，最后趨于穩定。[答案]B能量傳遞效率的相關計算eq\o(\s\up7(能量傳),\s\do5(遞效率))＝eq\f(下一營養級的同化量,本營養級的同化量)×100%＝(10%～20%)在解決有關能量傳遞的計算問題時，首先要確定相關的食物鏈，理清生物在營養級上的差別，能量傳遞效率為10%～20%，解題時注意題目中是否有“最多”“最少”“至少”等特殊的字眼，從而確定使用10%或20%來解題。類型(一)能量傳遞效率的相關“最值”計算(1)食物鏈越短，最高營養級獲得的能量越多。(2)生物間的取食關系越簡單，生態系統的能量流動過程中消耗的能量越少。具體計算方法如下：知低營養級求高營養級知高營養級求低營養級獲能量最多選最短食物鏈按×20%計算需最多能量選最長食物鏈按÷10%計算獲能量最少選最長食物鏈按×10%計算需最少能量選最短食物鏈按÷20%計算[例2]下圖所示的食物網中，若人的體重增加1kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。[解析]能量在相鄰兩個營養級間的傳遞效率是10%～20%。求最少消耗水藻時，選最短的食物鏈，如水藻→小魚→人，傳遞效率按20%計算，設最少消耗水藻為x，則x×20%×20%＝1kg，x＝25kg；求最多消耗水藻時，選最長的食物鏈，如水藻→水蚤→蝦→小魚→大魚→人，傳遞效率按10%計算，設最多消耗水藻為y，則y×10%×10%×10%×10%×10%＝1kg，y＝100000kg。[答案]25100000類型(二)能量傳遞效率的有關“定值”計算(1)已確定營養級間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計算，而需按具體數值計數。例如，在食物鏈A→B→C→D中，能量傳遞效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M，則D獲得的能量為M×a%×b%×c%。(2)如果是在食物網中，某一營養級同時從上一營養級多種生物獲得能量，且各途徑所獲得的生物量比例確定，則按照各單獨的食物鏈進行計算后合并。[例3]如圖所示的食物網中，戊的食物有1/2來自乙，1/4來自丙，1/4來自丁，且能量從生產者到消費者的傳遞效率為10%，從消費者到消費者的能量傳遞效率為20%。若戊體重增加20g，需要消耗植物()A．1125g B．1600gC．2000g D．6500g[解析]甲為生產者，戊共有以下食物鏈：①甲→乙→戊，戊增加20g×1/2＝10g，需要乙10×5＝50g，需要甲50×10＝500g；②甲→丙→戊，戊增加20g×1/4＝5g，需要丙5×5＝25g，需要甲25×10＝250g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20g×1/4＝5g，需要丁5×5＝25g，需要丙25×5＝125g，需要甲125×10＝1250g，故共需要甲500＋250＋1250＝2000g。[答案]C類型(三)具有人工能量輸入的能量傳遞效率計算人為輸入到某一營養級的能量是該營養級同化量的一部分，但卻不是從上一營養級流入的能量。如求第二營養級至第三營養級傳遞效率時，應為第三營養級從第二營養級同化的能量(不包括人工輸入到第三營養級的能量)/第二營養級的同化量(包括人工輸入到第二營養級的能量)×100%。[例4]如圖是某人工魚塘生態系統能量流動過程中部分環節涉及的能量值[單位為103kJ/(m2·a)]，下列說法錯誤的是()A．圖中A代表的生理過程是呼吸作用B．第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率約為15.6%C．該生態系統中生產者固定的總能量是9.6×104kJ/(m2·a)D．捕食關系一般不可逆轉，所以能量流動具有單向性[解析]每一營養級的能量去向包括流向下一營養級、被分解者分解和呼吸作用中以熱能形式散失及用于自身生長、發育和繁殖四個途徑。因此，圖中A代表的是各種生物的呼吸作用。肉食性動物從植食性動物獲得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103[kJ/(m2·a)]，植食性動物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103[kJ/(m2·a)]，傳遞效率＝2.5/16×100%＝15.625%。該生態系統中能量的來源有兩個，生產者固定的能量和有機物輸入，生產者固定的總能量＝9.6×104kJ/(m2·a)＋流入植食性動物的能量。食物鏈是以食物關系形成的聯系，捕食關系的單向性決定了能量流動的單向性。[答案]C[題點突破]1．有一食物網如下圖所示。如果能量傳遞效率為10%，各條食物鏈傳遞到庚的能量相等，則庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量()A．550kJ B．500kJC．400kJ D．100kJ解析：選A設丙的能量為x，經丙→丁→己→庚傳遞到庚的能量為0.5kJ，則需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，經丙→戊→庚傳遞到庚的能量為0.5kJ，則需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。2.(2018·天津和平區模擬)如圖是一個食物網，假如鷹的食物有2/5來自兔，2/5來自鼠，1/5來自蛇，那么鷹若要增加20g體重，至少需要消耗植物()A．900g B．500gC．200g D．600g解析：選A當能量傳遞效率為最大值即20%時，消耗的植物量最少。鷹經兔途徑消耗的植物量為20×(2/5)÷20%÷20%＝200g；鷹經鼠途徑消耗的植物量為20×(2/5)÷20%÷20%＝200g；鷹經蛇、鼠途徑消耗的植物量為20×(1/5)÷20%÷20%÷20%＝500g，共計消耗植物量為200＋200＋500＝900g。3.某生態系統中存在如圖所示的食物網，如將丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1調整為2∶1，能量傳遞效率按10%計算，該生態系統能承載丙的數量是原來的()A．1.375倍 B．1.875倍C．1.273倍 D．0.575倍解析：選A由于生產者沒有改變所以流向該生態系統的總能量沒有變化，設丙原來的能量為a，則需要甲提供的能量為1/2a×10×10＋1/2a×10；改變食物比例后的丙的能量設為b，則需要甲提供的能量為2/3b×10＋1/3b×10×10，根據題意可得：1/2a×10×10＋1/2a×10＝2/3b×10＋1/3b×10×10，b/a＝1.375。4．(2014·全國卷Ⅱ)某陸地生態系統中，除分解者外，僅有甲、乙、丙、丁、戊5個種群。調查得知，該生態系統有4個營養級，營養級之間的能量傳遞效率為10%～20%，且每個種群只處于一個營養級。一年內輸入各種群的能量數值如下表所示，表中能量數值的單位相同。種群甲乙丙丁戊能量3.5612.8010.300.48226.50回答下列問題：(1)請畫出該生態系統中的食物網。(2)甲和乙的種間關系是________；種群丁是該生態系統生物組分中的________。解析：(1)根據“營養級之間的能量傳遞效率為10%～20%”可知，戊中能量最多，處于第一營養級，乙和丙中能量相差不多，都處于第二營養級，甲處于第三營養級，丁處于第四營養級，因此可得出該生態系統中的食物網。(2)根據(1)中的食物網簡圖可以看出甲和乙之間的關系為捕食，戊是生產者，而甲、乙、丙和丁都為消費者。答案：(1)(2)捕食消費者(其他合理答案也可)5．如圖是某草原生態系統中部分營養結構。請據圖回答：(1)若草固定的總能量為6.8×109kJ，食草昆蟲和鼠同化的總能量是1.3×108kJ，則人最多能獲得能量________kJ。(2)若蛇取食鼠的比例由1/4調整到3/4，從理論上分析，改變取食比例后蛇體重增加1kg，人能比原來多增重________kg(能量傳遞效率按20%計算)。解析：(1)求最多獲得的能量，能量傳遞效率按20%計算，則人最多獲得的能量為：(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108kJ。(2)改變前：1kg蛇消耗草為3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100kg；改變后：1kg蛇消耗草為1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50kg，所以改變后與改變前相比節余的50kg草可流向人。故人比原來增重了50×20%×20%＝2kg。答案：(1)2.46×108(2)2[真題集訓——驗能力]1．(2015·天津高考)右圖表示生態系統、群落、種群和個體的從屬關系。據圖分析，下列敘述正確的是()A．甲是生物進化的基本單位B．乙數量達到環境容納量后不再發生波動C．丙是由生產者和消費者構成的D．丁多樣性的形成受無機環境影響解析：選D由圖分析可知，甲表示個體，乙表示種群，丙表示群落，丁表示生態系統。生物進化的基本單位應該是種群(乙)。種群數量達到環境容納量(K值)后，種群數量會在K值附近上下波動。群落應包括生態系統中所有的生物成分，即生產者、消費者和分解者。生態系統多樣性的形成是生物與生物之間、生物與無機環境之間共同進化的結果。2．(2015·海南高考)關于草原生態系統能量流動的敘述，錯誤的是()A．能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程B．分解者所需的能量可來自各營養級生物所儲存的能量C．生態系統維持正常功能需要不斷得到來自系統外的能量D．生產者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營養級解析：選D生態系統的能量流動包括能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程；分解者所需的能量可來自各營養級生物所儲存的能量；能量流動逐漸遞減，生態系統維持正常功能需要不斷得到來自系統外的能量；生產者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一營養級及分解者。3．(2016·全國卷Ⅲ)我國諺語中的“螳螂捕蟬，黃雀在后”體現了食物鏈的原理。若鷹遷入了蟬、螳螂和黃雀所在的樹林中，捕食黃雀并棲息于林中。下列敘述正確的是()A．鷹的遷入增加了該樹林中蟬及其天敵的數量B．該生態系統中細菌產生的能量可流向生產者C．鷹的遷入增加了該生態系統能量消耗的環節D．鷹的遷入改變了該生態系統能量流動的方向解析：選C根據文字信息寫出食物鏈：植物→蟬→螳螂→黃雀→鷹，鷹的遷入會導致黃雀減少、螳螂增加、蟬減少等系列變化。細菌一般是生態系統的分解者，分解者從動植物遺體、遺物中獲得的能量通過分解作用以熱能的形式散失，不會再被生產者利用。鷹的遷入使該生態系統的食物鏈由4個營養級變為5個營養級，增加了該生態系統能量消耗的環節。鷹的遷入使該生態系統的食物鏈營養級增加，但食物鏈還是只有一條，所以能量流動的方向未改變。4．(2015·福建高考)下面為某人工魚塘食物網及其能量傳遞示意圖(圖中數字為能量數值，單位是J·m－2·a－1)。下列敘述正確的是()A．該食物網中最高營養級為第六營養級B．該食物網中第一到第二營養級的能量傳遞效率為25%C．太陽魚呼吸作用消耗的能量為1357J·m－2·a－1D．該食物網中的生物與無機環境共同構成一個生態系統解析：選B該食物網中最長的食物鏈為：浮游植物→浮游動物→幽蚊幼蟲→太陽魚→鱸魚，食物網中最高營養級鱸魚屬于第五營養級；第二營養級包括浮游動物和搖蚊幼蟲，二者共有的能量為3780＋4200＝7980J·m－2·a－1，因此從第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為：7980÷31920×100%＝25%；一個營養級所同化的能量，一部分流入下一個營養級，還有一部分用于自身呼吸消耗和流向分解者等，題目中1357是1483(太陽魚總同化量)減去126(下一營養級同化量)得到的，因此太陽魚呼吸作用消耗的能量比1357J·m－2·a－1要少；生態系統的組成成分包括生產者、消費者、分解者和無機環境，而食物網中只有生產者和消費者，不能構成生態系統。5．(2015·全國卷Ⅱ)某生態系統總面積為250km2，假設該生態系統的食物鏈為甲種植物→乙種動物→丙種動物，乙種動物種群的K值為1000頭。回答下列問題：(1)某次調查發現該生態系統中乙種動物種群數量為550頭，則該生態系統中乙種動物的種群密度為____________；當乙種動物的種群密度為______________時，其種群增長速度最快。(2)若丙種動物的數量增加，則一段時間后，甲種植物數量也增加，其原因是________________________________________________________________________。(3)在甲種植物→乙種動物→丙種動物這一食物鏈中，乙種動物同化的能量________(填“大于”“等于”或“小于”)丙種動物同化的能量。解析：(1)該生態系統中，乙種動物種群數量為550頭，該生態系統的總面積為250km2，則乙種動物的種群密度為550÷250＝2.2頭·km－2。乙種動物種群的K值為1000頭，當種群數量為K/2時，種群的增長速度最快，此時乙種動物的種群密度為500÷250＝2頭·km－2。(2)若丙種動物的數量增加，則乙種動物被丙種動物捕食的概率增加，導致乙種動物數量減少，而乙種動物數量減少將導致被捕食者甲種植物的數量增加。(3)在甲種植物→乙種動物→丙種動物這一食物鏈中，乙種動物同化的能量主要有三個去路：被下一營養級(丙種動物)同化、自身呼吸消耗和被分解者利用。因此，乙種動物同化的能量要大于丙種動物同化的能量。答案：(1)2.2頭·km－22頭·km－2(2)由于乙種動物以甲種植物為食，丙種動物的數量增加導致乙種動物的數量減少，從而導致甲種植物數量的增加(其他合理答案也可)(3)大于6．(2017·江蘇高考)某地因采礦導致地表下沉，成為無法利用的荒地。為了改變這種狀況，有關部門因地制宜，通過引水等措施，將該地改造成濕地生態公園，一些生物陸續遷入，并逐漸形成相對穩定的生物群落。如圖是該公園生態系統食物網的一部分，請回答下列問題：(1)該公園生物群落的變化屬于________演替。(2)圖中昆蟲與雜食性魚類之間的種間關系有________________________。(3)在黑斑蛙的繁殖季節，雄蛙通過叫聲這種________信息求偶；雌蛙通常在近岸水深10～30cm的草叢間產卵，可采用________________法了解該蛙卵塊的密度。(4)因該水域有些滲漏，補水時曾不慎引入含除草劑的水，導致一些水草死亡。水草腐爛后，圖中所示的生物類群中最先快速增殖的是____________。(5)圖中既含有初級消費者，又含有次級消費者的生物類群有____________________。若蛙類與猛禽之間還存在1個營養級，請寫出該營養級中2類不同綱的生物：____________________________。解析：(1)荒地改造成濕地生態公園屬于次生演替。(2)雜食性魚類捕食昆蟲，昆蟲和雜食性魚類都以水草為食，故昆蟲和雜食性魚類之間的種間關系為捕食和競爭。(3)叫聲是通過物理形式來傳遞信息的，屬于物理信息。因“雌蛙通常在近岸水深10～30cm的草叢間產卵”，故可用等距取樣法調查雌蛙的卵塊密度。(4)水草腐爛產生的無機物可被浮游生(植)物利用，故與其具有競爭關系的浮游生物類最先快速增殖。(5)由題圖可知，雜食性魚類既是初級消費者(第二營養級)又是次級消費者(第三營養級)。浮游生物包括浮游植物和浮游動物，則底棲動物類和濾食性魚類也是既含初級消費者又含次級消費者。以蛙為食的不同綱的生物有蛇、肉食性魚類、鼠類等。答案：(1)次生(2)捕食和競爭(3)物理等距取樣(4)浮游生物類(5)底棲動物類、雜食性魚類、濾食性魚類蛇類、肉食性魚類、鼠類(任寫其中兩類)[課下檢測——查缺漏]一、選擇題1．下列關于生態系統結構的敘述，正確的是()A．綠色植物是生態系統中唯一的生產者，所以它是生態系統的基石B．消費者的存在可以加快生態系統的物質循環C．分解者是生態系統中唯一能把有機物分解成無機物的成分D．生態系統結構包括非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者解析：選B生產者是生態系統的基石，除了綠色植物，還有化能合成細菌、光合細菌等自養型生物；消費者通過自身新陳代謝將有機物轉化為無機物，這些無機物又可以被生產者利用，所以加快了生態系統的物質循環；分解者、消費者、生產者都可以將有機物分解成無機物；生態系統的結構包括生態系統的成分和食物鏈、食物網。2．下列關于生態系統中分解者的敘述，正確的是()A．營腐生生活的細菌不一定是分解者，而有可能是生產者或消費者B．分解者將動植物遺體中的有機物分解成無機物，可以供綠色植物再利用C．分解者分解動植物遺體釋放出來的能量，可供綠色植物同化作用再利用D．分解者一定都是微生物，微生物不一定都是分解者解析：選B營腐生生活的細菌屬于分解者，營寄生生活的細菌屬于消費者，自養型的細菌屬于生產者；分解者將動植物遺體中的有機物分解成無機物，可以供綠色植物利用，但是釋放出來的能量，只能供給分解者自身生命活動需要或散失；分解者不一定都是微生物，如營腐生生活的蜣螂、禿鷲也是分解者。3．下列有關生態系統能量流動的敘述，正確的是()A．一種蜣螂專以大象糞便為食，則該種蜣螂最多能獲取大象所同化能量的20%B．當狼捕食兔子并同化為自身的有機物時，能量就從第一營養級流入第二營養級C．生產者通過光合作用合成有機物，能量就從非生物環境流入生物群落D．生產者接受的太陽能是流經此生態系統的總能量解析：選C大象糞便中的能量不是大象同化的能量，因此，蜣螂以大象糞便為食，并沒有獲得大象同化的能量；兔子為第二營養級生物，當狼捕食兔子并同化為自身的有機物時，能量就從第二營養級流入第三營養級；生產者通過光合作用合成有機物，將非生物環境中的太陽能轉化為生物群落中有機物中的化學能；生產者接受的太陽能并沒有全部被生產者固定，只有被生產者固定的太陽能才是流經此生態系統的總能量。4.如圖是生態系統成分的關系圖，下列對a、b、c所代表的成分的說法，正確的是()A．b中有真核生物，也有原核生物，但都是自養型生物B．a中全是異養型真核生物C．c只包括腐生細菌和真菌D．a是該生態系統的基石，一旦遇到破壞，會影響整個生態系統的穩定解析：選A生態系統包括生物群落和無機環境，生物群落包括生產者、消費者和分解者。從箭頭的方向上分析，a的物質和能量來自b，并可傳遞給c，所以b是生產者，a是消費者，c是分解者。生產者多數是光能自養型的真核生物——綠色植物，但也有化能自養型的原核生物——硝化細菌等。消費者都是異養型的，但并不都是真核生物，如根瘤菌也是消費者，但屬于原核生物；細菌中有很多屬于寄生菌類，屬于消費者。分解者除了有腐生細菌和真菌外，還有腐生動物，如蚯蚓、蟑螂等。生態系統的基石是b(生產者)。5.(2018·江西五市一模)如圖表示某一生態系統中各種生物之間的關系，下列相關敘述正確的是()A．腐生細菌和真菌占據了多個營養級B．如果樹同化的能量為100kJ，則蛇至少能獲得1kJ能量C．圖中所示生態系統的結構還缺少非生物的物質和能量D．在此生態系統中，主要成分是腐生細菌、真菌解析：選C腐生細菌和真菌屬于分解者，不屬于食物鏈中的任一營養級；能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率為10%～20%，如果樹同化的能量為100kJ，則蛇至少能獲得0.1kJ能量；圖中僅包含生產者、消費者和分解者及食物鏈(網)，若表示生態系統的結構還缺少非生物的物質和能量；生態系統的主要成分是生產者。6．(2018·開封一模)如圖為某一魚塘生態系統的生物關系(a～d示能量數值)，下列各項敘述正確的是()A．初級消費者流向次級消費者的能量傳遞效率為(c＋d)/bB．圖中d表示第二營養級所排糞便中的能量C．生產者的能量最多，個體內積累的難分解殺蟲劑也最多D．在高密度魚塘中眾多的植食性魚所獲得的總能量往往大于a解析：選D初級消費者、次級消費者分別位于第二、三營養級，初級消費者同化的能量為b，次級消費者同化的能量為c，則初級消費者流向次級消費者的能量傳遞效率為c/b；第二營養級所排糞便中的能量屬于第一營養級同化能量中的一部分，d表示第二營養級以遺體殘骸、第三營養級以糞便等形式流向分解者的能量；營養級越高，個體內積累的難分解的殺蟲劑越多，故生產者體內積累的難分解殺蟲劑最少；在高密度魚塘中眾多的植食性魚(處于第二營養級)僅僅依靠生產者流向的能量b不能維持生存，需要通過人工提供餌料，故在高密度魚塘中眾多的植食性魚所獲得的總能量包括b與餌料中有機物所含有的能量，該能量值一般大于a。7.某草原生態系統的食物網如圖所示，請據圖判斷下列說法正確的是()A．屬于次級消費者的是食草鳥、蜘蛛、蟾蜍、貓頭鷹B．貓頭鷹占有第三、四、五、六共四個營養級C．蜘蛛和蟾蜍只是捕食關系D．如果昆蟲突然減少，食草鳥的數目將不發生變化解析：選B在食物網中，食草鳥屬于初級消費者；貓頭鷹分別占有第三、四、五、六共四個營養級；蜘蛛和蟾蜍之間既存在捕食關系，又存在競爭關系；如果昆蟲突然減少，食草鳥從草中獲取的能量變多，所以數目會增多。8.(2018·長沙模擬)某草原生態系統中能量金字塔由最下面一層到最上面一層共四層，分別為甲、乙、丙、丁(如圖)，若有外來生物戊入侵，且會與丙競爭食物，但不會被丁所捕食。下列有關說法錯誤的是()A．甲可能為綠色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和B．甲、乙、丙、丁構成該生態系統的生物群落C．丁生物的種群數量很可能會逐漸減少D．戊在生態系統中處于第三營養級解析：選B處于能量金字塔底層的是生產者，所以甲可能為綠色植物，生產者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生產者和消費者，不包含分解者，而生物群落應該包含該生態系統中的所有生物，可見甲、乙、丙、丁尚不能構成該生態系統的生物群落；由于生物戊入侵，與丙(丁的食物)競爭食物，所以丙的數量會下降，又由于戊不會被丁所捕食，所以丁生物的種群數量很可能會因食物減少而逐漸減少；戊與丙競爭食物，所以在生態系統中處于第三營養級。9．(2018·合肥模擬)下面為能量流經某生態系統第二營養級的示意圖[單位J/(cm2·a)]，據圖分析，有關說法正確的是()A．該生態系統第一營養級同化的能量至少為400J/(cm2·a)B．第二營養級用于生長、發育和繁殖的能量是100J/(cm2·a)C．能量由第二營養級到第三營養級的傳遞效率是20%D．該生態系統第三營養級同化的能量是15J/(cm2·a)解析：選A題圖為能量流經某生態系統第二營養級的示意圖，其中a表示該營養級攝入的能量，b表示該營養級同化的能量，c表示該營養級用于生長、發育和繁殖的能量，d表示呼吸作用中以熱能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量；第二營養級同化的能量為100(攝入量)－20(糞便中的能量)＝80，根據能量傳遞效率倒推出第一營養級同化的能量至少為400J/(cm2·a)；題圖僅表示能量流經第二營養級的過程，并不能得出第三營養級的同化量，因此無法計算由第二營養級到第三營養級的能量傳遞效率；次級消費者攝入的能量并不等同于第三營養級同化的能量。10．兩圖中的a、b、c分別表示某食物鏈中的第一、二、三營養級，每個營養級不同物種個體數量如甲圖所示(圖中每一柱條代表一個物種)。經過一段時間后，各營養級生物的數量變化如乙圖所示。有關敘述正確的是()A．圖中的a、b、c代表的所有生物，共同組成一個生物群落B．圖中a營養級各種生物之間緊密聯系，不具有競爭關系C．圖中所示各營養級生物的數量發生變化，但物種的豐富度基本未變D．圖中b營養級獲得的能量最多，c營養級獲得的能量最少解析：選C食物鏈中的生物不包括分解者，不能組成生物群落；第一營養級主要是植物，它們共同競爭陽光、空氣、水等；從圖中可以看出，各營養級的數量雖然發生了變化，但種類未變，因此物種豐富度基本未變；根據能量流動逐級遞減的規律可知，a營養級獲得的能量最多，c營養級獲得的能量最少。11．下表是某生態系統中能量流動情況的調查結果，表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表構成該生態系統食物網的主要種群[表中數據單位：102kJ/(m2·a)]。下列說法錯誤的是()種群甲乙丙丁戊同化固定的能量16.747093069.51.674體內貯存的能量4.5415.8229200.4呼吸消耗的能量12.254.270149.51.274A．表中的丙為生產者B．表中的種群構成2條食物鏈C．當某種原因導致乙減少時，戊的數量仍能保持相對穩定D．第一營養級和第二營養級之間的能量傳遞效率約為18%解析：選D根據各種群的同化量可判斷甲、乙、丙、丁、戊能形成食物網為，其中丙為生產者；當乙減少時，戊可以通過丙→丁→甲→戊食物鏈獲得能量，進而保持數量相對穩定；乙和丁處于第二營養級，同化的能量是139.5×102kJ/(m2·a)，丙處于第一營養級，同化的能量是930×102kJ/(m2·a)，則能量由第一營養級到第二營養級的傳遞效率是(139.5×102)/(930×102)×100%＝15%。12．某同學繪制了如圖所示的能量流動圖解(其中W1為生產者固定的太陽能)，下列敘述錯誤的是()A．生產者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)B．由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為D1/W1C．流入初級消費者體內的能量可表示為(A2＋B2＋C2)D．圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減解析：選C生產者固定的總能量可表示為(A1＋B1＋C1＋D1)，A1表示呼吸作用消耗，B1表示未被利用，C1表示流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2，是流入下一營養級的能量；由第一營養級到第二營養級的能量傳遞效率為D1/(A1＋B1＋C1＋D1)＝D1/W1；流入初級消費者的能量為D1＝(A2＋B2＋C2＋D2)；圖解表明能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，單向流動表示沿著食物鏈向高營養級傳遞，而不能倒過來傳遞；逐級遞減表示前一營養級生物所包含的能量只有10%～20%能夠傳給下一營養級生物。二、非選擇題13．下表是某池塘生態系統的一個食物網中6個種群同化能量的相對值，其中只有種群A是生產者。請回答下列問題：種群ABCDEF同化能量的相對值500039011029215(1)該池塘中的這6個種群________(填“能”或“不能”)構成一個群落。研究該池塘中這6個種群之間的相互關系屬于從________水平上研究的問題。(2)若能量傳遞效率按10%計算，請畫出這6個種群構成的食物網。F同化的能量最終的去向包括通過自身的呼吸作用散失和________________。(3)如果向該池塘引入以種群F為專一食物的水生動物，則A、B、C、D、E5個種群中密度首先下降的是________。(4)一般情況下，該池塘生態系統的結構和功能能夠維持相對穩定，這是由于該池塘生態系統具有一定的________能力。解析：(1)群落包括生產者、消費者和分解者，而食物網中沒有分解者，故這6個種群不能構成一個群落。研究種群之間的相互關系屬于從群落水平上研究的問題。(2)若能量傳遞效率按10%計算，根據表中各種群同化能量的相對值可得，種群A屬于第一營養級，種群B、C屬于第二營養級，種群D、E屬于第三營養級，且種群D、E均從B和C兩種群處獲得能量，種群F屬于第四營養級，據此可繪出相應的食物網。最高營養級同化的能量包括通過自身的呼吸作用散失和被分解者利用兩個去向。(3)當引入專食種群F的水生動物后，種群D、E的數量增加，導致種群B、C的數量減少。(4)生態系統之所以能維持相對穩定，是由于生態系統具有一定的自我調節能力。答案：(1)不能群落(2)如圖被分解者利用(3)B和C(4)自我調節14.如圖是某草原生態系統中各成分之間的關系模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態系統的成分。請回答下列問題：(1)圖中丙屬于該生態系統組成成分中的________。圖中鷹處于第________營養級。(2)若鷹的捕食對象為其提供的能量均等，則鷹同化1kJ的能量至少需要生產者同化________kJ的能量。(3)發生火災后的草原通過群落演替能夠再次形成草原，這體現了生態系統具有________穩定性。(4)下表所示為該草原生態系統某年中流經鷹種群的能量分配情況：項目攝入的能量呼吸消耗的能量用于生長發育和繁殖的能量能量(×103kJ)32128這一年中鷹種群的同化量為________，其中用于生長發育和繁殖的能量可以流向________，也可以____________。解析：(1)根據圖中箭頭的指向可以判斷，甲是生產者，乙是無機環境(大氣中的CO2庫)，丙是分解者。從食物網來判斷，鷹處于第三、四營養級。(2)鷹的捕食對象有鼠和蛇，若鷹的捕食對象為其提供的能量均等，則鷹同化1kJ的能量至少需要生產者同化的能量為1/2÷20%÷20%＋1/2÷20%÷20%÷20%＝75(kJ)。(3)生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力叫做恢復力穩定性。(4)同化量＝呼吸消耗的能量＋用于生長發育和繁殖的能量＝12×103＋8×103＝2×104(kJ)。一年中鷹種群用于生長發育和繁殖的能量可以流向分解者，也可以暫時不被利用。答案：(1)分解者三、四(2)75(3)恢復力(4)2×104kJ分解者暫時不被利用15．圖1為某湖泊生態系統的能量金字塔簡圖，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養級，m1、m2代表不同的能量形式。圖2為能量流經該生態系統某一營養級的變化示意圖，其中a～g表示能量值的多少。回答下列問題：(1)圖1中，m1、m2表示的能量形式分別為________、________。位于營養級Ⅳ的生物個體數量一般遠遠少于營養級Ⅲ，主要原因是__________________________________。(2)圖2中，若A表示圖1中營養級Ⅱ所攝入的全部能量，則B表示____________________，C表示________________________。若圖1中營養級Ⅰ所固定的太陽能總量為y，營養級Ⅰ、Ⅱ間的能量傳遞效率是________________(用圖中所給字母的表達式表示)。(3)右圖為該生態系統的食物網，若戊種群的總能量為5.8×109kJ，乙種群的總能量為1.6×108kJ，從理論上分析，甲種群獲得的總能量最多是________kJ。解析：(1)m1是輸入到生態系統中的能量，是太陽能。m2是系統散失的能量，是熱能。在能量傳遞中由于大量能量以熱能形式散失，故最高營養級獲得的能量最少，位于營養級Ⅳ的生物個體數量一般遠遠少于營養級Ⅲ。(2)圖2中，若A表示圖1中營養級Ⅱ所攝入的全部能量，攝入的能量中有一部分(c)未被同化，B表示被同化的能量，同化的能量去掉呼吸散失的，即是用于生長、發育和繁殖的能量(C)。能量傳遞效率＝下一營養級的同化量/本營養級的同化量，營養級Ⅰ、Ⅱ間能量傳遞效率＝(b/y)×100%。(3)戊是第一營養級，而乙、丙、丁都是第二營養級，最多獲得能量按最大的傳遞效率20%計算，戊傳遞給乙、丙、丁的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109kJ，丙和丁獲得的能量為1.16×109－1.6×108＝1×109kJ，故甲最多獲得1×109×20%＝2×108kJ的能量。答案：(1)太陽能(或同化固定的能量)熱能(或呼吸作用散失的熱量)營養級越高，可利用的能量越少(或營養級高的物種，往往體型較大)(2)營養級Ⅱ同化的能量營養級Ⅱ用于生長、發育和繁殖的能量(b/y)×100%(3)2×108第二講生態系統的物質循環、信息傳遞與穩定性知識體系——定內容核心素養——定能力生命觀念通過比較物質循環、能量流動與信息傳遞的區別與聯系，建立普遍聯系的觀點及生命系統的物質和能量觀；通過分析生態系統的穩定性，建立生命系統的穩態觀理性思維通過分析生態系統物質循環的模式圖及抵抗力穩定性、恢復力穩定性與總穩定性的關系曲線，培養運用理性思維分析問題、解決問題的能力科學探究通過“設計并制作生態缸，觀察其穩定性”的實驗，提高實驗設計、動手操作及觀察、分析能力[基礎知識·系統化]知識點一生態系統的物質循環1．碳循環的過程(將“”中的內容補充完整)2．生態系統的物質循環知識點二生態系統的信息傳遞知識點三生態系統的穩定性[基本技能·問題化]1．據碳循環模式圖回答相關問題(1)請寫出圖中標號的名稱：①呼吸作用，②光合作用，③攝食，④呼吸作用，⑤燃燒，⑥分解作用。(2)循環形式：CO2(CO2含碳有機物)。(3)碳在無機環境和生物群落之間的傳遞只有生產者與無機環境之間是雙向的，而其他各成分之間均是單向的。2．連線生態系統中信息的種類及實例3．分析信息傳遞模型，回答下列問題(1)從圖中可以看出，信息傳遞可發生在生物與生物之間，以及生物與環境之間。(2)從信息傳遞的方向分析，生態系統的信息傳遞往往是雙向傳遞。4．連線生態系統穩定性的類型與營養結構的關系5．據生態系統兩種穩定性之間的關系圖回答問題(1)圖中的曲線①②分別代表的是抵抗力穩定性、恢復力穩定性，二者的關系一般呈負相關。(2)生態系統之所以能維持相對穩定，是由于生態系統具有自我調節能力，其基礎是生態系統中普遍存在負反饋調節，它不僅存在于生物群落內部，也存在于生物群落與無機環境之間。考點一生態系統的物質循環1．熟記有關碳循環的四點內容(1)存在形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無機環境中：CO2和碳酸鹽,生物群落內部：含碳有機物))(2)流動形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生物群落與無機環境之間：CO2,生物群落內部：含碳有機物))(3)進入生物群落的途徑eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光合作用,化能合成作用))(4)eq\a\vs4\al(返回無機環,境的途徑)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生產者、消費者的呼吸作用,②分解者的分解作用,③化石燃料的燃燒))2．明辨物質循環的三個易誤點(1)生態系統的物質循環中所說的“生態系統”并不是一般的生態系統，而是指地球上最大的生態系統——生物圈，因此物質循環具有全球性。(2)生態系統的物質循環中所說的“物質”并不是指組成生物體的化合物，而是指組成生物體的化學元素，如C、H、O、N、P、S等。(3)碳在生態系統各成分之間傳遞并不都是雙向的，只有生產者與無機環境之間的傳遞是雙向的，其他各成分間的傳遞均是單向的。3．正確區分物質循環與能量流動的關系項目能量流動物質循環(以碳循環為例)形式太陽能→化學能→熱能過程沿食物鏈(網)單向流動在無機環境和生物群落間往復循環范圍生態系統各營養級生物圈(全球性)特點單向流動、逐級遞減全球性、循環性 聯系同時進行、相互依存，不可分割①能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解②物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體③能量是物質在生態系統中往復循環的動力[對點落實]1．判斷下列敘述的正誤(1)生態系統的物質循環指的是各種化合物在生物群落與無機環境之間往復循環(×)(2)物質循環和能量流動是兩個獨立的過程(×)(3)生態系統的物質循環和能量流動的渠道都是食物鏈和食物網，所以物質和能量都是循環往復的(×)(4)只有在光照的條件下，生態系統的能量流動和物質循環才是同時進行的(×)2．(2018·濰坊統考)下列關于物質循環和能量流動的說法，錯誤的是()A．物質是能量流動的載體，能量是物質循環的動力B．無機環境中的物質可以通過多種途徑被生物群落反復利用C．通過綠色植物的光合作用，可完成生態系統碳循環D．食物鏈和食物網是能量流動和物質循環的渠道解析：選C生態系統的主要功能是能量流動和物質循環，物質是能量流動的載體，能量是物質循環的動力；無機環境中的物質可被生物群落反復利用；綠色植物的光合作用能將CO2中的碳轉化為有機物中的碳，只是碳循環的一部分，并沒有完成生態系統的碳循環；食物鏈和食物網是生態系統的能量流動和物質循環的渠道。3.現在所倡導的低碳生活獲得普遍認同。根據如圖所示碳循環的部分過程進行的有關分析，正確的是()A．生物群落內部進行碳循環的物質形式是CO2B．參與②過程的生物只有生產者、消費者C．③過程增強后②過程隨之增強，不能通過增強③減少大氣中CO2D．開發太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對①過程的依賴解析：選D生物群落內部進行碳循環的物質形式是含碳有機物；②過程是生物群落通過生產者、消費者的呼吸作用和分解者的分解作用以CO2的形式向大氣中釋放碳元素；可以通過植樹造林、退耕還林(草)等來增加植物光合作用固定CO2的量，減少生物群落排放到大氣中的CO2；開發太陽能、水能、核能等新能源，可以減少化石燃料的使用。[典型圖示]運用單、雙箭頭判斷生態系統碳循環圖中的成分在碳循環中，只有生產者與大氣中的CO2(非生物的物質和能量)之間是雙向箭頭。生產者、消費者、分解者都有箭頭指向大氣中的CO2。除大氣中的CO2外，生產者、消費者都有箭頭指向分解者。[問題設計](1)圖甲中A～D代表的成分依次是生產者、大氣中的CO2、消費者、分解者。(2)圖乙中代表生產者的是__A__，代表消費者的是B、D，代表分解者的是__E__，代表大氣中CO2的是__C__。(3)圖丙中，代表生產者的是__E__，代表消費者的是B、D、F，代表分解者的是__C__，代表大氣中CO2的是__A__。[對點落實]4．下列有關生態系統中的碳循環和人體體液中物質交換的模式圖的描述中，正確的是()A．圖1中的丁是生態系統中的主要成分B．在因捕食關系建立的食物鏈中，能量最少的是圖1中的乙所處的營養級C．人體內氧氣濃度最高的是圖2中的乙D．人體產生過敏反應時，圖2中的甲增加導致組織水腫解析：選D圖1中甲為生產者，乙為分解者，丙為消費者，丁為大氣中CO2庫，其中甲是生態系統中的主要成分，乙不參與食物鏈的構成。圖2中甲為組織液，乙為淋巴，丙為血漿，丁為細胞內液，其中氧氣濃度最高的是血漿。5．(2015·海南高考)回答下列關于紅樹林生態系統的問題：(1)紅樹林具有調節氣候、保護海岸的作用。從生物多樣性價值的角度分析，這種作用所具有的價值屬于________(填“間接”或“潛在”)價值。(2)某紅樹林生態系統的碳循環如圖所示。圖中A是一種氣體，B、C、D、E和F表示生物成分，箭頭表示碳流動的方向。圖中A表示________，生物成分E表示________。生物成分F表示____________，________表示初級消費者。解析：(1)紅樹林具有調節氣候、保護海岸的作用，屬于生物多樣性的間接價值，也叫生態功能。(2)分析圖形可知，圖中A是大氣中CO2庫，E與A之間為雙向箭頭，說明E是生產者；C以E為食是初級消費者，B是次級消費者，D是三級消費者；各種生物的能量均流向F，且F能將生物群落的有機碳分解為CO2釋放到大氣中，所以F是分解者。答案：(1)間接(也叫生態功能)(2)大氣中CO2庫生產者分解者C考點二生態系統的信息傳遞和穩定性1．熟記生態系統三大功能的區別與聯系項目能量流動物質循環信息傳遞特點單向流動，逐級遞減循環運動，反復利用往往是雙向的范圍生態系統中各營養級及分解者生物圈生物之間，生物與無機環境之間途徑食物鏈和食物網多種地位生態系統的動力生態系統的基礎決定能量流動和物質循環的方向和狀態聯系同時進行，相互依存，不可分割，形成一個統一整體2．明辨生態系統穩定性的兩個易誤點(1)抵抗力穩定性和恢復力穩定性的關系并不一定都是相反的，如苔原生態系統，由于物種組成成分單一、結構簡單，它的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都較低。(2)某一生態系統在受到外界干擾，遭到一定程度的破壞而恢復的過程，應視為抵抗力穩定性，如河流輕度污染的凈化；若遭到徹底破壞，則其恢復過程應視為恢復力穩定性，如火災后草原的恢復等。3．正確區分正反饋調節與負反饋調節項目正反饋負反饋調節方式加速最初發生變化的那種成分所發生的變化抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化結果常使生態系統遠離穩態有利于生態系統保持相對穩定實例分析已污染的湖泊污染加劇草原上食草動物與植物的平衡[對點落實]1．判斷下列敘述的正誤(1)信息可來源于無機環境或生物，傳遞方向均是雙向的(×)(2)生態系統中組成成分越多，食物網越復雜，生態系統的恢復力穩定性就越強(×)(3)落葉闊葉林遭到嚴重破壞時，往往不易在短時間內恢復到原來的狀態，原因是其抵抗力穩定性較低(×)(4)極地苔原由于物種組成單一，結構簡單，它的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都很低(√)2．下列有關生態系統的結構和功能的敘述，錯誤的是()A．沒有分解者的參與，生態系統中的某些物質也可以在生產者和消費者之間循環B．人工魚塘生態系統中消費者同化的能量往往大于生產者固定的太陽能C．生態系統中的信息不僅可以來自生產者和消費者，還可以來自無機環境D．食物鏈僅由生產者和消費者構成，說明生物群落中的能量僅在這兩種成分之間流動解析：選D沒有分解者的參與，生態系統中的某些物質也可以在生產者和消費者之間循環，如生產者中的含碳有機物可以流向消費者，消費者釋放的CO2可以流向生產者。人工魚塘生態系統中由于需要大量投放餌料，消費者同化的能量往往大于生產者固定的太陽能。生態系統中的信息不僅可以來自生物群落中的各種生物，還可以來自無機環境。生物群落中的能量也可以由生產者和消費者流向分解者。3．圖1為某草原生態系統中的反饋調節示意圖，圖2為某湖泊生態系統中發生的某種調節活動，下列分析錯誤的是()A．一個完整的生態系統，除了圖1中所示的成分外，還應該包括分解者以及非生物的物質和能量B．甲、乙、丙三者之間的食物聯系是乙→甲→丙C．圖2所示調節導致的最終結果是維持該生態系統原有的穩態D．圖1所示的調節機制，也是生命系統中非常普遍的調節機制，它對于機體維持穩態具有重要意義解析：選C生態系統成分包括生產者、消費者、分解者和非生物的物質和能量，因此圖1中缺少分解者、非生物的物質和能量；由圖1中種群數量的變化，可得出甲、乙、丙三者之間的捕食關系是乙→甲→丙；圖2所示調節導致的最終結果是破壞該生態系統原有的穩態；圖1通過調節維持相對穩定屬于負反饋調節，負反饋調節是生命系統中非常普遍的調節機制。[典型圖示]抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性的關系[問題設計](1)在受到干擾之前，曲線在正常范圍內波動是由于該生態系統具有自我調節能力。(2)雨林生態系統與草原生態系統相比，受到相同干擾，草原生態系統的y值要大于(填“大于”或“小于”)熱帶雨林的y值。(3)x的大小可作為恢復力穩定性強弱的指標，x值越大說明恢復力穩定性越弱。(4)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，TS值越大說明生態系統的總穩定性越低。[對點落實]4．兩個不同的生態系統在同時受到同等強度的干擾(a)后，其結構和功能的曲線變化情況如下圖所示，由圖不能得出的結論是()A．同等強度的干擾下，乙生態系統的抵抗力穩定性比甲高B．同等強度的干擾下，若乙生態系統干擾提前，則B點左移C．若甲生態系統的干擾強度增大，則C點右移D．乙生態系統B點后一定有新的物種產生解析：選D從圖中可看出，甲、乙兩個生態系統受到干擾后，與乙相比，甲生態系統的結構和功能恢復原狀所需要的時間長，波動范圍大，說明甲的抵抗力穩定性低，乙的抵抗力穩定性高；若乙生態系統干擾提前，其結構和功能恢復至正常運行范圍的時間也會提前，即B點左移；若甲的干擾強度增大，則恢復原狀所需要的時間延