32 2022年高考生物一轮复习（新高考版2(鲁辽)适用） 第9单元 第32讲 生态系统的结构与能量流动

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考点一 生态系统的结构
1．生态系统的概述
2．生态系统的组成成分
(1)各成分的作用及地位
(2)相互关系
生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。
教材中的隐性知识 源于选择性必修2 P50“概念图内容”：判断以下生物属于生态系统的什么成分？
①菟丝子 ②硝化细菌 ③玉米 ④噬菌体 ⑤秃鹫
⑥蜣螂 ⑦蓝细菌 ⑧结核杆菌 ⑨蘑菇
生产者：②③⑦；消费者：①④⑧；分解者：⑤⑥⑨。
3．生态系统的营养结构
(1)食物链
(2)食物网
教材中的隐性知识 (1)源于选择性必修2 P51：食物链一般不超过五个营养级的原因是能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。
(2)源于选择性必修2 P52“概念检测”：一般来说，一个生态系统的食物链越多，食物网越复杂，这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力越强。农田和果园等人工生态系统可以通过增加或延长食物链，提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。例如，水田养鱼、果园养鸡等。
(1)生态系统的结构应包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者( × )
(2)生产者都是自养生物，但未必都是植物；消费者营异养生活，但未必都是动物( √ )
(3)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌( × )
(4)自养生物一定都是生产者；腐生生物一定都是分解者；生产者一定处于第一营养级( √ )
(5)在生态系统的营养结构中，食物网中的每种生物都限定在同一营养级上( × )
(6)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大( × )
(7)食物链纵横交错形成的复杂营养结构就是食物网，食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量( × )
如图表示生态系统中各成分之间的联系，试分析回答下列问题：
(1)指出图中生态系统的四种组成成分：E为生产者，B、D、F为消费者，C为分解者，A为非生物的物质和能量。
(2)图中构成群落的是B、C、D、E、F(填字母)。
(3)在生态系统中F的作用是加快生态系统物质循环；对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用；调节种间关系；维持群落和生态系统的稳定性(答出两点即可)。
(4)生产者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的，三者在生态系统的地位分别是生产者是生态系统的基石、主要成分；消费者是生态系统最活跃的成分；分解者是生态系统的关键成分、必要成分。
1．生态系统组成成分的判断方法
(1)根据生物的新陈代谢类型判断
(2)根据模型图判断
如图所示，先根据双向箭头确定D、C为非生物的物质和能量或生产者，则A、B为消费者或分解者；再根据出入箭头数量的多少进一步判断，在D、C中指出箭头多的D为生产者，指入箭头多的C为非生物的物质和能量；最后根据D→A→B确定A为消费者，B为分解者。
2．构建食物链(网)的方法
(1)根据种群数量变化曲线图构建
图1
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：根据相邻两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可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁；
图3生物可形成食物网：。
(3)根据重金属、农药的含量构建食物网
某相对稳定的水域生态系统中食物网主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如表所示。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
①信息：重金属(农药、一些难于降解的物质)随着食物链富集，营养级越高，含量越高，甲、乙中重金属含量差别不大，所以处于同一营养级，同理，丙、丁处于同一营养级。
②食物网如图所示：。
3．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。
考向一 生态系统组成成分的判定及相互关系的分析
1．关于生态系统成分中生物部分的叙述，正确的是(不定项)( )
A．生产者可以是真核生物，也可以是原核生物，但都是自养生物
B．动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级
C．细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类
D．在一条食物链中，生产者的数量不一定大于消费者的数量
答案 AD
解析 生产者属于自养生物，但不一定是真核生物，有些原核生物如蓝细菌、硝化细菌也是生产者，A正确；绝大多数动物属于消费者，少数动物属于分解者，如蚯蚓，B错误；细菌的种类多，可属于生产者(如光合细菌)、消费者或分解者，C错误；在一条食物链中，生产者的能量一定大于消费者的能量，但生产者的数量不一定大于消费者的数量，D正确。
2．(2020·山西孝义摸底)下图表示生态系统中四种成分(甲、乙、丙、丁和戊所对应方框各代表一种成分)之间的关系，下列相关叙述正确的是( )
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
答案 B
解析 由题图可知，甲、丁为双箭头关系，且乙、丙、甲均指向戊，由此推断甲为生产者，乙、丙为消费者，丁为非生物的物质和能量，戊为分解者，甲、乙、丙和戊包含的所有种群构成群落，A错误；分解者也可以是营腐生生活的蚯蚓、蜣螂等，B正确；乙1、丙1间也存在竞争关系，C错误；大量的氟利昂会导致臭氧层的破坏，D错误。
考向二 食物链(网)的有关图文分析
3．(2020·江苏南京六校联考)下图表示某生态系统中构成一条食物链的甲、乙、丙、丁4个种群的数量变化，下列说法错误的是( )
A．甲种群在该食物链中是次级消费者，第三营养级
B．ab段甲种群数量下降的原因是乙减少，丙增多
C．甲、乙、丙、丁4个种群占据不同的位置，体现了群落的空间结构
D．由于丁种群在4个种群中相对数量最多，所以其丰富度最大
答案 D
解析 甲、乙、丙、丁4个种群之间是捕食关系，被捕食者先增加先减少，捕食者后增加后减少，所以由这4个种群构成的食物链为丁→乙→甲→丙。甲种群在该食物链中是次级消费者，第三营养级，A正确；ab段乙种群数量减少、丙种群数量增多，导致甲种群数量下降，B正确；丰富度是指群落中物种数目的多少，D错误。
4．下图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系，下列叙述错误的是( )
A．细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物
B．第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺
C．若大米草死亡，将导致藻类数量增加，沼蟹数量增加
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
答案 B
解析 食物链的起点是生产者，海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食，故三者应为第二营养级；大米草与藻类之间存在竞争关系，大米草死亡会导致藻类数量增多，藻类数量增多会导致线虫数量增多，进而导致以线虫为食的沼蟹数量增多；杀虫剂杀死食草虫，会导致蜘蛛的食物减少，进而导致蜘蛛数量减少。
考点二 生态系统的能量流动
1．能量流动的概念理解
教材中的隐性知识 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无机环境中，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
注：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)由上图分析可知：
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。
其中最高营养级无b(填字母序号)。
教材中的隐性知识 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“＜”)。
4．能量流动的特点
教材中的隐性知识 源于选择性必修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。
5．生态金字塔的类型及特点
6．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。
教材中的隐性知识 (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。
(1)生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程( × )
(2)一只狼捕食了一只兔子，就完成了能量流动( × )
(3)相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%( × )
(4)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%( × )
(5)营养级越高的生物获得的能量越少，体型也越小( × )
(6)“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( × )
(7)生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高了能量的利用率( × )
(源于选择性必修2 P56“思考·讨论”)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·y)]，据图分析：
(1)该生态系统中流入生物群落的总能量来源有一个是生产者通过光合作用固定的太阳能，另一个是输入的有机物中的化学能。
(2)流入某一营养级的能量不会百分之百地流入到下一个营养级的原因是：一部分通过该营养级的呼吸作用以热能形式散失了；一部分被分解者分解利用了；还有一部分未被利用；其他的才是流入下一个营养级的能量。
各营养级能量流动分析
(1)植物光合作用与同化量之间的关系：真光合作用量＝同化量，净光合作用量＝用于生长、发育和繁殖的能量(因为：真光合作用量＝净光合作用量＋呼吸消耗量；同化量＝呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量)。
(2)动物摄入量与同化量之间的关系：摄入量＝动物的同化量＋粪便量，即摄入的食物只有一部分被同化。
(3)流入一个营养级的能量是指这个营养级的同化量。
(4)某营养级同化量的“2个”“3个”“4个”去路
①“2个”去路：同化量＝呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
②“3个”去路(定量不定时，在足够长的时间内能量的最终去路)：同化量＝呼吸消耗量＋流向分解者的能量＋下一营养级的同化量。
③“4个”去路(定量定时，即流入某营养级的一定量的能量在一定时间内的去路)：同化量＝呼吸消耗量＋流向分解者的能量＋下一营养级的同化量＋未利用的能量。
注：最高营养级的生物去掉下一营养级的同化量。
(5)未利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
考向一 能量流动的过程
5．(2021·山东聊城模拟)如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是( )
A．能量流动是伴随着物质利用进行的
B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量
C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量
D．乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
答案 D
解析 在生态系统的能量流动过程中，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，能量流动是伴随着物质利用而进行的，A正确；因为该图表示能量流经第二营养级示意图，所以甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量，B正确；该图不够完善，没有标出甲中因呼吸作用散失的能量，C正确；乙比甲的能量少的原因是呼吸作用消耗了很多的能量，D错误。
6．(2020·湖南岳阳一模)下图为生态系统中能量流动部分示意图(字母表示能量)，下列叙述正确的是( )
A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f
B．缩短食物链可以提高能量传递效率
C．“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
D．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100%
答案 C
解析 题图中b＝h＋c，A错误；缩短食物链可以减少能量的损耗，但无法提高能量传递效率，B错误；“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于上一个营养级(兔)的同化量中用于生长、发育和繁殖的能量d，C正确；生产者与初级消费者之间的能量传递效率为初级消费者同化的能量/生产者固定的能量＝(b－h)/a×100%，D错误。
考向二 能量流动的特点及应用
7．如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是( )
A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1 250 kJ
B．从乙到丙的能量传递效率为15%
C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率
D．食物链的营养关系一般不可逆转，这决定了能量流动的单向性
答案 C
解析 能量流动是从甲(生产者)固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为175＋200＋875＝1 250(kJ)，A项正确；从乙到丙的能量传递效率＝eq \f(30,200)×100%＝15%，B项正确；将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，C项错误。
8．设计人工生态系统的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，据图判断下列有关叙述正确的是( )
A．用残渣来培育食用菌和蛆，提高了能量的传递效率
B．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益
C．用蛆的排泄物作为有机肥还田，使能量能够循环利用
D．离开人的管理，该生态系统仍可以正常运转
答案 B
考向三 能量流动的有关计算
9．如图为某生态系统食物网简图，若E生物种群的总能量为7.1×109 kJ，B生物种群的总能量为2.3×108 kJ。从理论上计算，A储存的总能量最少为( )
A．7.1×108 kJ B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ D．2.3×107 kJ
答案 B
10．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
答案 C
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)。
题后归纳 (1)能量的传递以营养级为单位
在食物网中，能量传递效率不是以个体或种群为单位的，而是以营养级为单位的。如对于食物网，由第一营养级到第二营养级的能量传递效率是指B和C同化的总能量占A同化的总能量的比例。
(2)能量传递效率的计算方法
相邻两个营养级之间的能量传递效率＝eq \f(某一个营养级的同化量,上一个营养级的同化量)×100%
(3)能量流动中的最值计算
(4)能量流动中的定值计算
①已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算。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的多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则需按照各单独的食物链进行计算后合并。
1．核心概念
(1)(选择性必修2 P48)生态系统：在一定空间内，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)(选择性必修2 P51)食物网：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。
(3)(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2．教材结论性语句
(1)(选择性必修2 P50)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
(2)(选择性必修2 P50)生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
(3)(选择性必修2 P56)生态系统的能量单向流动的原因：食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量。
(4)(选择性必修2 P56)能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
(5)(选择性必修2 P57)任何生态系统都需要不断来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
(6)(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。
(7)(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析建设“沼气池”的意义是：实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。
(8)(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析，合理确定草场载畜量的目的是：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。
1．(2019·全国Ⅱ，6)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是( )
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
解析 夏季草原生态系统中，作为第一营养级的牧草的个体数量远多于作为第二营养级的羊的个体数量，该生态系统数量金字塔的形状最可能是金字塔形；而在森林生态系统中，作为第一营养级的乔木的一个个体上生活着大量的作为第二营养级的昆虫个体，该生态系统数量金字塔的形状最可能为倒金字塔形，故选A。
2．(2018·海南，20)某地在建设池塘时，设计了如图所示的食物网，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( )
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
答案 D
解析 由图可知，鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者，A正确；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，B正确；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，C正确；藻类固定的能量大于流入次级消费者的能量，D错误。
3．(2016·全国Ⅲ，5)我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( )
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
答案 C
解析 鹰迁入后，形成了食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少、螳螂的数量增加、蝉的数量减少等系列变化，A错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D错误。
4．(2020·全国Ⅲ，31)假设某种蓝细菌(A)是某湖泊中唯一的生产者，其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。回答下列问题：
(1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是______________________________________
_______________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。
(3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后，C种群能够迅速壮大，则C和B的种间关系是________。
答案 (1)水体富营养化；没有其他生产者的竞争
(2)如图所示
(3)种间竞争
解析 (1)若水体中N、P等元素含量高，则蓝细菌会大量繁殖，即水体富营养化，又因为没有其他生产者与其竞争，所以该种蓝细菌种群密度极大，使湖水能见度降低。(2)生态系统的能量流动示意图需体现能量的来源、各营养级能量的去向(见答案)。(3)因该湖泊中B以A为食，在引入仅以A为食的动物C后，C与B之间是种间竞争的关系，且C的竞争力较强，使C种群能够迅速壮大。
5．(2020·山东，24)与常规农业相比，有机农业、无公害农业通过禁止或减少化肥、农药的使用，加大有机肥的应用，对土壤生物产生了积极的影响。某土壤中部分生物类群及食物关系如图所示，三种农业模式土壤生物情况如表所示。
(1)土壤中的线虫类群丰富，是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫为该土壤中的最高营养级，与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化能量的去向不包括________________________。 某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统，其判断依据是_____________________
_____________________________________________________________________________。
(2)取样深度不同，土壤中生物种类不同，这体现了群落的________结构。 由表中数据可知，土壤生态系统稳定性最高的农业模式为________________，依据是_____________________
_____________________________________________________________________________。
(3)经测定该土壤中捕食性线虫体内的镉含量远远大于其他生物类群，从土壤生物食物关系的角度分析，捕食性线虫体内镉含量高的原因是_____________________________________。
(4)植食性线虫主要危害植物根系，研究表明，长期施用有机肥后土壤中植食性线虫的数量减少，依据图中信息分析，主要原因是________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)流入下一个营养级 土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和无机环境相互作用而形成的统一整体
(2)垂直 有机农业 生物组分多，食物网复杂程度高
(3)镉随着食物链的延长逐渐积累
(4)长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加，从而引起捕食性线虫增加，植食性线虫因被大量捕食而减少，其减少量多于其因植物根系增长而增加的量
解析 (1)捕食性线虫处于最高营养级，其捕食食细菌线虫，根据能量流动的过程分析，捕食性线虫与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化的能量不会流入下一营养级。生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。土壤中各种生物组成的生物群落及其生活的无机环境组成一个统一整体，所以土壤是一个生态系统。(2)取样深度不同，土壤中生物种类不同，这体现了群落的垂直结构，土壤中生物种类和食物网的复杂程度决定了生态系统的稳定性，生物组分越多，食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性越高，表中数据说明有机农业的生物组分多、食物网复杂，其稳定性最高。(3)生态系统中，一些有害物质如铅、汞、铜等重金属和某些杀虫剂，可以通过食物链在生物体内不断积累，使其浓度随着营养级级别的升高而逐渐增加，这种现象叫生物富集。镉等有害物质随食物链延长逐渐积累，处于最高营养级的生物中镉含量最多。(4)长期施用有机肥后，土壤中的腐生细菌大量增加，导致食细菌线虫数量增加，引起捕食性线虫大量增加，从而使植食性线虫因被大量捕食而数量减少，其减少量多于其因植物根系增长而增加的量。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．(2020·辽宁锦州期末)下列有关生态系统成分的叙述，正确的是( )
A．自养生物都属于生产者，都可以进行光合作用，把无机物转变成有机物
B．寄生在人体内的各种细菌都属于分解者
C．分解者都是腐生生物，是生态系统不可缺少的成分
D．非生物的物质和能量是指光、水分、空气、细菌等
答案 C
解析 自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌不能进行光合作用，但能进行化能合成作用；寄生在人体内的细菌属于消费者；非生物的物质和能量主要包括光、热、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。
2．(2021·山西省实验中学质检)在美国西海岸的一个基岩质海岸的潮间带栖息着藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等几种动物，这些动物被海星所捕食。科学家将海星从实验小区中移除一段时间后，调查该小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种，同时发现藤壶和贻贝种群数量明显增加。下列相关叙述错误的是( )
A．小区中藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等动物构成一个生物群落
B．海星可以位于第三营养级
C．海星移除后，该小区物种数量下降的原因是被捕食者之间竞争加剧
D．实验结果说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性
答案 A
解析 生物群落是指相同时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，包括动物、植物和微生物，A错误；海星以藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等几种动物为食，可以是第三营养级，B正确；海星移除后，“该小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种，同时发现藤壶和贻贝种群数量明显增加”，说明被捕食者之间竞争加剧，而藤壶和贻贝在竞争中获胜，还说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性，C、D正确。
3．(2020·山西高三一模)科学家研究发现深海热泉生态系统中，硫细菌通过氧化硫化物利用CO2制造有机物，管蠕虫吞入硫细菌形成细菌囊，并不断将从海水中吸收的硫化氢等物质输送给囊中硫细菌，同时也从硫细菌获取能量。下列说法不正确的是( )
A．硫细菌与管蠕虫的种间关系为寄生
B．研究深海热泉生态系统，有助于了解生命的起源
C．该生态系统的能量源头主要是硫化物氧化释放的化学能
D．硫细菌属于深海热泉生态系统中的生产者
答案 A
解析 管蠕虫为硫细菌提供硫化氢和二氧化碳等无机物，硫细菌可以为管蠕虫提供有机物，两者关系为互利共生，A错误；热泉口的环境与原始地球环境有一定的相似性，所以研究热泉生态系统有助于研究生命的起源，B正确；硫细菌属于化能自养型生物，能利用氧化硫化物释放的化学能将二氧化碳合成有机物，属于深海热泉生态系统中的生产者，C、D正确。
4．下表是某农田生态系统中田鼠种群摄食植物后能量流动情况，下列有关叙述错误的是( )
A.田鼠同化的能量中约有35%用于其生长、发育和繁殖
B．田鼠粪便量不属于其同化能量中流向分解者能量的一部分
C．以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为1.4×109 J/(hm2·a)
D．田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.0×1010 J/(hm2·a)
答案 D
解析 田鼠用于其生长、发育和繁殖的能量比例为(1.05×1010－3.5×109－4.55×109)÷(1.05×1010－3.5×109)×100%＝35%，A项正确；田鼠粪便量属于生产者同化能量中流向分解者能量的一部分，不属于田鼠同化能量中流向分解者能量的一部分，B项正确；以田鼠为食的天敌最多可获得的能量为(1.05×1010－3.5×109)×20%＝1.4×109 J/(hm2·a)，C项正确；田鼠的同化量为1.05×1010－3.5×109＝7.0×109 J/(hm2·a)，故田鼠的上一营养级同化的能量至少为7.0×109÷20%＝3.5×1010 J/(hm2·a)，D项错误。
5．(2020·四川眉山二模)某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( )
A.小球藻、水蚤在生态系统中属于生产者
B．表中生物形成的食物网共有4条食物链
C．鱼乙在该湖泊生态系统中的营养级最高
D．河虾与水蚤二者间的关系是捕食和竞争
答案 D
解析 小球藻在生态系统中属于生产者，但水蚤属于初级消费者，A错误；表中生物形成的食物网共有5条食物链，B错误；鱼乙在该湖泊生态系统中处于3、4两个营养级，鱼甲处于3、4、5三个营养级，因此处于最高营养级的生物是鱼甲，C错误。
6．(2020·北京东城高二上期末改编)如图是一个生态系统的能量流动简图，甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落。下列有关说法正确的是( )
A．流入该生态系统的总能量为8.5×108 J/(m2·a)
B．能量在第二营养级和第三营养级之间的传递效率为20%
C．图示表明生态系统能量逐级递减的原因之一是每营养级中有部分能量流入丁
D．图示仅展现了能量沿食物链(网)传递这一路径
答案 C
解析 图示甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，则甲为生产者，乙、丙为消费者，丁为分解者。流入该生态系统的总能量是甲(生产者)固定的太阳能，即7.5×106 J/(m2·a)，A错误；能量在第二营养级(乙)和第三营养级(丙)之间的传递效率是(2.7×105)/(1.5×106)×100%＝18%，B错误；图示表明各营养级都有一部分能量流向丁(分解者)，这是能量逐级递减的原因之一，C正确；图示不仅展示了能量沿食物链(网)传递(即甲→乙→丙)，也展示了能量以遗体残骸等形式流向分解者(丁)，D错误。
7．(2020·湘赣皖十五校联考)如图表示某生态农业的模式图，下列关于该生态系统的叙述正确的是( )
A．“水稻→鸡→猪”是该生态系统的一条食物链
B．沼渣、塘泥可以为水稻、大豆提供物质和能量
C．鸡粪中的能量不属于鸡同化的能量
D．该生态系统提高了各营养级之间的能量传递效率
答案 C
详解 猪并未捕食鸡，“水稻→鸡→猪”不是该生态系统的一条食物链，A错误；沼渣、塘泥作为肥料还田，水稻、大豆利用的是微生物分解时产生的无机盐及CO2，并未直接从沼渣、塘泥中获取能量，B错误；鸡粪中的能量不属于鸡的同化量，属于鸡的上一营养级水稻和大豆的同化量，C正确；在生态农业中只能提高能量的利用率，而不能提高各营养级之间的能量传递效率，D错误。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
8．(2020·郑州一模)茶树菇味道鲜美，常野生于油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是( )
A．生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者
B．茶树菇利用的油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量
C．套种技术可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率
D．该林场的做法实现了能量的多级利用，提高了能量的传递效率
答案 A
解析 生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者，A正确；茶树菇利用的油茶树枯朽树桩中的能量属于油茶树的同化量中流向分解者的部分，B错误；茶树菇属于分解者，不能直接利用阳光，C错误；该林场的做法实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率而不是传递效率，D错误。
9．如图为某生态系统的能量流动情况，箭头表示能量的流动方向，单位为kcal/(m2·年)。下列叙述正确的是( )
A．分解者可利用来自各营养级转移到A中的所有能量
B．该生态系统各营养级间的平均能量传递效率约为13.7%
C．生产者与各级消费者的能量输出均为三条途径
D．消费者的营养级级别越高，可利用的总能量越少
答案 BD
解析 A中包括各营养级的呼吸，呼吸所产生的能量有一部分以热能形式散失，不会被分解者利用，A错误；图中各营养级之间的能量传递效率分别为1 800÷16 000＝11.25%、250÷1 800＝13.9%、40÷250＝16%，平均值约为13.7%，B正确；生产者与各级消费者的能量输出途径有呼吸作用散失的能量、流入下一营养级(最高级消费者不含此项)、流向分解者的能量，C错误；消费者的营养级级别越高，可利用的总能量越少，D正确。
10．关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，正确的是( )
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益的部分
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
答案 ABC
解析 “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。
三、非选择题
11．科学家发现一生态系统遭到某外来物种入侵，随即开展了轻度、中度、重度入侵区的群落植物多样性调查，结果如图甲；同时对轻度入侵区的能量流动进行了研究，结果如图乙[注：图中数字为能量数值，单位是：J/(hm2·a)]请回答：
(1)丰富度是指__________________________________，其随入侵程度的增加而________。植物物种数变化较小的是________入侵区。
(2)该入侵物种能分泌化学物质抑制其他植物生长发育，同时能引起昆虫和动物拒食。入侵物种与本地植物之间构成________关系。
(3)研究发现：黑麦草能抑制该入侵物种的生长。为了解其抑制机制，进行了如下实验：
①用完全营养液培养黑麦草幼苗一段时间。
②取一定量培养过黑麦草的营养液，加入用于培养该入侵物种幼苗的完全营养液中作为实验组，对照组加入等量的培养该入侵物种幼苗的完全营养液。
③在适宜条件下培养一段时间，观察并比较两组入侵物种幼苗的生长情况。
由以上实验步骤可知，该实验目的是探究______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在研究能量流动时，可通过__________________法调查田鼠的种群密度。图乙中初级消费者到次级消费者的能量传递效率是________。
答案 (1)一个群落中物种数目的多少 减小 重度 (2)种间竞争 (3)黑麦草是否分泌某种物质抑制该入侵物种的生长 (4)标记重捕 3%
解析 (1)一个群落中物种数目的多少称为丰富度，其随入侵程度的增加而减小。在重度入侵区植物物种数变化较小。(3)实验利用培养过黑麦草的营养液进行研究，并由以上实验步骤可知，该实验目的是探究黑麦草是否分泌某种物质抑制该入侵物种的生长。(4)田鼠的活动能力较强，可通过标记重捕法调查初级消费者田鼠的种群密度。同化量＝摄入量－粪便量，所以初级消费者同化量为1.05×109－3×108＝7.5×108 J/(hm2·a)，次级消费者同化量为2.44×107－1.9×106＝2.25×107 J/(hm2·a)，初级消费者到次级消费者的能量传递效率是2.25×107÷(7.5×108)＝3%。
12．(2020·湖北黄冈中学三模)研究小组对某人工鱼塘中部分生物的种群数量进行了调查，并对其消化道内的食物组成分析后获得如图所示的食物网。研究发现，适当提高光能利用率、增加饲料投放量，均可使鱼产量大幅度提高。回答下列问题：
(1)流经该鱼塘生态系统的能量来自________________________________________________，“青草鲢鳙”四大家鱼混合放养，影响其分布的主要因素是______________________。
(2)小龙虾属于杂食性动物，可取食浮游植物和其他水生植物，也捕食鱼塘中的B，小龙虾与B的种间关系是______________，在小龙虾入侵该鱼塘后，如果放弃对该鱼塘的管理，预期小龙虾的种群数量将出现的变化是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)假设A的同化量以相同的比例来自各条食物链(相邻营养级之间的能量传递效率均以20%计算)，当A同化129 kJ的能量时，则共需浮游植物和其他水生植物同化的能量为________ kJ。
(4)在混合放养的鱼塘加入肉食性的乌鱼，从能量流动的角度分析是否有利，并简要说明原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的能量 食物条件和栖息空间 (2)捕食和种间竞争 先快速增加，后减少，最后趋于稳定 (3)2 365 (4)不利，乌鱼捕食其他鱼类，增加了营养级，使流向人类的能量减少
解析 (1)该鱼塘生态系统属于人工生态系统，故流经该鱼塘生态系统的能量来自生产者(浮游植物和其他水生植物)固定的太阳能和人工输入的有机物(饲料)。影响动物垂直分层的主要因素是食物条件和栖息空间。
(2)小龙虾属于杂食性动物，既可取食水生植物，也对鱼塘中的B进行捕食，因而小龙虾与B的种间关系是捕食和种间竞争。在小龙虾入侵该鱼塘后，如果放弃对该鱼塘的管理，小龙虾的种群数量将出现的变化是先快速增加，然后减少，最后趋于稳定。
(3)A同化129 kJ的能量，1/3来自浮游植物→B→A；1/3来自其他水生植物→C→A；1/3来自其他水生植物→A，能量传递效率为20%，则共需浮游植物和其他水生植物同化的能量为129×1/3÷20%＋129×1/3÷20%÷20%＋129×1/3÷20%÷20%＝2 365(kJ)。
13．如图为某人工鱼塘生态系统的能量流动过程中部分环节涉及的能量[单位为×103 kJ/(m2·a)]，其中有机物输入是指人工饲喂过程中各营养级同化的能量，请回答有关问题：
(1)图中①代表的生理过程是________，图中②代表的物质中的能量主要以________________的形式储存。
(2)该生态系统生产者固定的总能量为________kJ/(m2·a)，能量从第二营养级到第三营养级的传递效率约为________。
(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量为8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为________尾时可获得最大持续捕捞量。
答案 (1)呼吸作用 有机物中化学能 (2)110×103 15.6% (3)4 000
解析 (1)由图可以看出，各营养级生物和分解者都有①过程，并且此过程的能量流出该生态系统，所以①过程应是呼吸作用，图中的②是人从鱼塘得到的各种产品，其能量主要以有机物中化学能的形式储存。(2)因为图中生产者流向初级消费者、初级消费者流向次级消费者的能量均没有给出，所以应先分析并计算次级消费者的总能量：2.1＋5.1＋0.05＋0.25＝7.5×103 kJ/(m2·a)，但是这些能量中有5×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以肉食性动物从植食性动物中获得的能量是7.5－5＝2.5×103 kJ/(m2·a)，则植食性动物的总能量为4＋9＋0.5＋2.5＝16×103 kJ/(m2·a)，同理这些能量中有2×103 kJ/(m2·a)是人工输入的，所以植食性动物从生产者中获得的能量是16－2＝14×103 kJ/(m2·a)，最后可以算出生产者固定的能量为14＋23＋70＋3＝110×103 kJ/(m2·a)。第二营养级是植食性动物，第三营养级是肉食性动物，所以从第二营养级到第三营养级的能量传递效率是2.5÷16×100%≈15.6%。(3)若该鱼塘对某类鱼的容纳量K＝8 000尾，则捕捞后这种鱼的数量为K/2＝4 000尾时可获得最大持续捕捞量。项目
非生物的物
质和能量
生产者
消费者
分解者
营
养
方
式
－
自养
异养
异养
实例
光、热、水、空气、无机盐等
光合自养生物：绿色植物和蓝细菌等；
化能合成生物：硝化细菌等
大多数动物、寄生植物、寄生细菌、病毒等
营腐生生活的细菌和真菌、腐食动物等
作用
生物群落中物质和能量的根本来源
将无机物转化为有机物，并将能量储存在有机物中
加速生态系统的物质循环；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
生态系统的基础，必要成分
生态系统的基石、主要成分
生态系统最活跃的成分、非必要成分
生态系统的关键成分、必要成分
三类
“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动物排遗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)
两类
“一定”
①生产者一定是自养生物，自养生物一定是生产者
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
种群
甲
乙
丙
丁
戊
重金属含量
(μg/kg鲜重)
0.003 7
0.003 6
0.035
0.036
0.34
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量
每一营养级生物所含的有机物总量
象征
含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特点
一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减
一般情况下，生物体内有机物的总量随营养级升高而逐级递减
特征
上窄下宽的正金字塔形
一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟”
一般为正金字塔形
取样深度
(cm)
农业模式
生物组分
(类)
食物网复杂程度
(相对值)
0～10
常规农业
15
1.06
有机农业
19
1.23
无公害农业
17
1.10
10～20
常规农业
13
1.00
有机农业
18
1.11
无公害农业
16
1.07
项目
摄食量
粪便量
呼吸作用散失量
能量[J/(hm2·a)]
1.05×1010
3.50×109
4.55×109
生物种类
鱼甲
河虾
鱼乙
水蚤
消化道内
食物组成
鱼乙、河虾
水蚤、
小球藻
水蚤、河虾
小球藻