2023届高考生物一轮专题复习课件：生态系统的功能

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考法三　能量流动的过程、计算与应用
1．能量流经某一营养级的图示分析(以初级消费者为例)流入某一营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。对生产者而言，强调关键词“固定”而不能说“照射”，对各级消费者而言，强调关键词“同化”而不能说“摄入”。摄入的食物中所含的能量只有部分被同化。动物粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。
①初级消费者的摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)。②初级消费者的同化量(b)＝呼吸作用散失的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。③初级消费者的净同化量(e)＝流入分解者的能量(f－c)＋下一营养级的摄入量(i)＋未被利用的能量(j)。
①某一营养级用于生长、发育和繁殖的能量也可称为净同化量。②初级消费者同化的能量若为两部分之和，则是b＝d＋e；若为四部分之和，则是b＝d＋(f－c)＋i＋j。总结：图1中各部分能量的含义可概括如图2所示(不考虑未利用的能量)。
2．能量流动的过程如图3，各营养级能量的来源和去路的定量分析。
(1)各营养级能量来源①生产者的能量主要来自太阳能。②其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。(2)各营养级能量去路图3中，流入某一营养级的能量，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；③被分解者分解。
①图3中最高营养级的能量去路只有两条，没有“传递给下一营养级”这一去路。②流入每个营养级的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；只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统中能量单向流动的正常进行。③生产者(植物)的能量来自太阳能，分解者的能量来自生产者和消费者。无论是哪一种形式的图形分析，除第一营养级(生产者)外，自然生态系统中流入各营养级的能量等于本营养级从上一营养级同化的能量。人工生态系统中可能存在能量的额外输入。
3．有关能量传递效率的计算与应用(1)递效率(能量传)＝上一营养级的同化量(某营养级的同化量)×100%(2)在食物网中，某一营养级的生物同时从上一营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则计算能量传递效率时按照各条食物链分别进行计算后再合并。(3)由于能量流动是逐级递减的，食物链越长，能量损失越多，所以营养级越高的生物，所获得的能量越少。有关食物链中各营养级能量“最值”的计算方法，总结如下：最少(获得)
同一食物链各营养级之间的能量传递效率往往不完全相同，若各营养级所固定的能量数据已知，则不能按10%或20%计算，而需按具体数值计算。(4)能量传递效率与能量利用率的辨析①能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的，能量在两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。②能量利用率：一般是指流入人类(最高营养级)的能量占生产者所固定的总能量的比值。由于能量沿食物链逐级递减，所以食物链越短，能量利用率越高。有时需考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
3 [山东2021·24节选]海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下，M、N表示营养级。 (1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是______________________________________。(2)图中M用于生长、发育和繁殖的能量为________kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为________%(保留一位小数)，该生态系统中的能量________(填：“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。
【答案】(1)海参活动能力弱，活动范围小(2)2 488　6.3　不能【解析】(1)海水立体养殖中，海参处于底层，以底栖微藻、生物遗体残骸等为食，活动能力弱，活动范围小，所以估算海参种群密度时常用样方法。(2)题图中M从生产者和遗体残骸那里同化的能量为(3 281＋2 826)＝6 107[kJ/(m2·a)]，M呼吸作用消耗的能量为3 619 kJ/(m2·a)，则M用于生长、发育和繁殖的能量为6 107－3 619＝2 488[kJ/(m2·a)]。由M到N的能量传递效率为二者的同化量之比，即386÷(3 281＋2 826)×100%≈ 6.3%。生态系统中的能量具有单向流动的特点，因此生态系统中的能量不能在M和遗体残骸间循环流动。
题型三 能量流动的过程、计算与应用
4．[江西临川一中2022届月考]如图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列叙述正确的是(　　)
A．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同B．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，且所占比例基本相符C．生产者到初级消费者的能量传递效率为D．消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量储存在有机物中
【答案】D　【解析】在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如生产者是通过光合作用或化能合成作用利用光能或化学能将无机物转变为有机物，而消费者是通过捕食从而从上一营养级中获取有机物，通过同化作用得到能量，A错误；生物同化的能量大部分通过呼吸作用消耗，图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸散失的量，但所占比例不同，B错误；b1为消费者的摄入量，生态系统中生产者到初级消费者的能量传递效率为 ， C错误；消费者从生产者摄取的能量数值(a2＋b2＋c2＋d2＋粪便量)，可用b1表示，且此部分能量储存在有机物中，D正确。
5．某草原生态系统的一条食物链“A→B→C”中，各种群在一年时间内对能量的同化、利用和传递等的部分数据统计(单位：百万千焦/年)如表所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.种群A、种群B和种群C构成了该生态系统的生物群落B．生态系统中种群B呼吸消耗的能量值为5.0百万千焦/年C．能量从种群B到种群C的传递效率介于10%～12%之间D．种群A用于生长、发育和繁殖的能量为59.5百万千焦/年
【答案】D　【解析】种群A、B、C构成了食物链“A→B→C”，则A表示生产者，B、C表示消费者，群落是在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，种群A、B、C不包含该生态系统中的分解者，故不能构成生物群落，A错误；种群B呼吸消耗的能量＝输入B的总能量－用于生长、发育和繁殖的能量＝15.0－5.0＝10.0(百万千焦/年)，B错误；相邻两营养级的能量传递效率等于相邻两营养级的同化量之比，所以能量从种群B到种群C的传递效率为2.0÷15.0×100%＝13.3%，C错误；种群A的净同化量＝传递给分解者的能量＋传递给下一营养级的能量＋未被利用的能量＝3.0＋15.0＋41.5＝59.5(百万千焦/年)，D正确。
考法四　物质循环的特点和应用
1．辨析碳循环过程中生态系统的各成分
(1)图中双向箭头两端代表生产者、非生物的物质和能量，其中其他所有成分都指向非生物的物质和能量，即C为非生物的物质和能量，A是生产者。(2)除了C之外，有最多指入箭头的为分解者，即B为分解者。(3)三个图的模式相同，不同的地方在于消费者的划分：图甲中消费者只有D，图乙中消费者有D、E，图丙中消费者有D、E、F。
2．能量流动和物质循环的关系图分析
(1)生物群落中的物质和能量最终来自非生物环境。(2)连接生物群落和非生物环境的两大成分——生产者和分解者；图示中未标出生产者利用化学能进行化能合成作用。
(3)能量流动和物质循环均开始于生产者，通过光合作用固定太阳能、合成有机物，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。(4)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。(5)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动。(6)能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。(7)生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
①物质循环流动，能量单向流动不循环，所以不能说能量伴随着物质循环而循环。②物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
4 [广东2021·17节选]为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰(CO2排放量达到峰值)，力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)，这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：(1)生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是________________________________________________________________________，消费者通过食物网(链)取食利用。(2)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少________和增加________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
【答案】(1)生产者通过光合作用或化能合成作用利用、分解者分解利用生产者的残枝败叶和消费者的粪便、遗体残骸等(2)CO2的排放量　CO2的消耗量【解析】本题结合时事热点碳达峰和碳中和，考查生态系统物质循环中的碳循环。(1)生态系统中的生产者获取碳元素的方式是通过光合作用或化能合成作用将无机碳转化为含碳化合物；消费者通过食物网(链)取食利用；而分解者从生产者的残枝败叶和消费者的粪便、遗体残骸中获取碳元素。(2)从碳循环的过程来看，要实现碳达峰和碳中和，就要使CO2排放量和消耗(减少)量大致相等。一方面，可以减少CO2的排放量，例如减少化石燃料的燃烧；另一方面，可以增加CO2的消耗(吸收)量，例如植树造林。
题型四 物质循环的特点和应用
6．低碳生活已成为许多人的共同选择，如图甲是农业生态系统模式图，图乙为碳循环示意图。以下说法错误的是(　　)
A．图乙中过程③主要发生在细胞的线粒体中B．图甲沼气池中的微生物是该生态系统中的分解者C．图甲是农业生态系统模式图，多途径利用农作物，使能量能够循环利用，提高了该系统的能量利用率D．要减少温室效应，应调整图乙中的过程①⑤
【答案】C　【解析】题图乙中过程③表示细胞通过呼吸作用产生CO2和H2O的过程，主要发生在细胞的线粒体中，A正确；题图甲沼气池中的微生物属于该生态系统的分解者，B正确；能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，不能循环利用，C错误；要减少温室效应，应主要增加生产者对CO2的吸收，并减少化石燃料的燃烧，即应调整题图乙中的过程①和⑤，D正确。
考法五　生态系统信息传递的作用及应用
(1)信息传递在生态系统中的作用(分别从个体、种群、群落和生态系统三个层次上进行归纳)①个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。②种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。③群落和生态系统：信息能调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。(2)信息传递在农业生产中的应用①提高农畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。②对有害动物进行控制。目前控制动物危害的技术方法大致有3种：化学防治、生物防治、机械防治。如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
5 [全国Ⅰ2019·31节选]某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫；使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题。性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于________________________________________________________________________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的________，导致________降低，从而减轻B的危害。
【答案】化学信息　性别比例　种群密度【解析】性引诱剂是化学物质，属于化学信息；诱杀B的雄性个体，会导致该种群性别比例失调，从而影响种群的出生率，导致种群密度降低。
题型五 生态系统信息传递的作用及应用
7．如图为生态系统成分的模式图，下列叙述不正确的是(　　)
A．图中的各成分之间均可以传递信息B．生产者和消费者之间的信息传递可以调节种间关系C．非生物环境发出的信息只能是物理信息D．能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能
【答案】C　【解析】从题图中可以看出，生态系统的每种成分均能发出信息，也能接受信息，因此生态系统的信息传递在生态系统的各成分间均能进行，A正确；信息传递的主要功能之一是调节生物的种间关系，B正确；非生物环境发出的信息可以是物理信息，也可以是一些化学信息，C错误；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能，D正确。
1．[广东2022·6，2分]图示某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物，箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　　)
A．a、c是生产者 B．b、e是肉食动物C．c、f是杂食动物 D．d、f是植食动物
【答案】C　【解析】本题考查根据能量关系辨析生态系统的组成成分。图中a和b都是指向其他成分，说明a和b都是生产者，A、B错误；图中d只以生产者为食，所以d是植食动物，c、f既能以生产者为食，也能以植食动物为食，故c、f是杂食动物，C正确，D错误。
2．[浙江2022年6月·20，2分]生态系统的营养结构是物质循环和能量流动的主要途径。下列叙述错误的是(　　)A．调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系，可构建食物链 B．整合调查所得的全部食物链，可构建营养关系更为复杂的食物网 C．归类各食物链中处于相同环节的所有物种，可构建相应的营养级 D．测算主要食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔
【答案】D　【解析】本题考查食物链、食物网及能量金字塔。一种生物以另一种生物为食物，这两种生物之间存在捕食关系，若调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系，可构建食物链，A正确；许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系，就是食物网，B正确；处于食物链某一环节上的全部生物的总和称为营养级，C正确；将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积或体积绘制成图，可形成一个金字塔形，称为能量金字塔，D错误。
9．[海南2021·24，8分]海南坡鹿是海南特有的国家级保护动物，曾濒临灭绝。经过多年的严格保护，海南坡鹿的种群及其栖息地得到有效恢复。回答下列问题。(1)海南坡鹿是植食性动物，在食物链中处于第________营养级，坡鹿同化的能量主要通过________以热能的形式散失。(2)雄鹿常通过吼叫、嗅闻等方式获得繁殖机会，其中嗅闻利用的信息种类属于________。(3)为严格保护海南坡鹿，有效增加种群数量，保护区将300公顷土地加上围栏作为坡鹿驯化区。若该围栏内最多可容纳426只坡鹿，则最好将围栏内坡鹿数量维持在______只左右，超出该数量的坡鹿可进行易地保护。将围栏内的坡鹿维持在该数量的依据是____________________________。(4)海南坡鹿的主要食物包括林下的草本植物和低矮灌木，保护区人员通过选择性砍伐林中的一些高大植株可增加坡鹿的食物资源，主要依据是________________________________________________________________________。
【答案】(1)二　呼吸作用(2)化学信息(3)213　该数量有利于海南坡鹿数量的快速增加(4)提高草本植物和低矮灌木对光照的利用率，为海南坡鹿提供食物资源
【解析】本题考查生态系统的结构及功能。(1)海南坡鹿是植食性动物，以植物为食，故海南坡鹿在食物链中处于第二营养级；坡鹿同化的能量主要通过呼吸作用以热能的形式散失。(2)嗅闻的对象是能产生气味的物质，故该信息种类属于化学信息。(3)结合题意可知，海南坡鹿是海南特有、曾濒临灭绝的国家级保护动物，故建立自然保护区的目的是能让其增长速率最大，因此若该围栏内最多可容纳426只坡鹿(K值)，则最好将围栏内坡鹿数量维持在213只左右，在该数量下种群增长速率最大，有利于海南坡鹿数量的快速增加。(4)影响植物分布和生长的主要因素是光照，由于高大植株在光照资源的竞争中占优势，导致林下的草本植物和低矮灌木获得阳光较少，长势差，海南坡鹿的主要食物来源减少，故保护区人员通过选择性砍伐林中的一些高大植株来增加坡鹿的食物资源。
10．[浙江2022年1月·26，7分]玉米是我国广泛栽培的禾本科农作物，其生长过程常伴生多种杂草(其中有些是禾本科植物)，杂草与玉米竞争水、肥和生长空间。回答下列问题：(1)从种群分布型的角度考虑，栽培玉米时应遵循________________、合理密植的原则，使每个个体能得到充分的太阳光照。栽培的玉米个体生长基本同步，种群存活曲线更接近________。(2)某个以玉米为主要农作物的农田生态系统中，有两条食物链：①玉米→野猪→豺；②玉米→玉米蝗→乌鸫→蝮蛇→鹰。从能量流动角度分析，由于能量____________的不同导致两条食物链的营养级数量不同。食物链乃至食物网能否形成取决于哪一项？________(A.可利用太阳能　B．初级消费者可同化的能量　C．总初级生产量　D．净初级生产量)(3)玉米栽培过程需除草，常用除草方法有物理除草、化学除草和生物除草等。实际操作时，幼苗期一般不优先采用生物除草，其理由是抑(食)草生物不能____________。当玉米植株长到足够高时，很多杂草因________被淘汰。(4)玉米秸秆自然分解，所含的能量最终流向大气圈，我们可以改变能量流动________获得人类需要的物质和能量，如生产沼气等，客观上减少温室气体的排放，有助于我国提前达成“碳达峰”和“碳中和”的目标。
【答案】(1)均匀分布　凸型(2)传递效率　B(3)辨别玉米和杂草　缺少光照(4)途径
【解析】本题考查种群的特征、种群的存活曲线、生态系统中的能量流动。(1)为使每个个体都能得到充分的太阳光照，某一个体的存在不影响其他个体的分布，栽培玉米时应遵循均匀分布、合理密植原则，栽培的玉米个体生长基本同步，但达到某一年龄后短期内大量死亡，种群存活曲线更接近凸型(Ⅰ型)。(2)从能量流动角度分析，由于能量传递效率的不同导致两条食物链的营养级数量不同。食物链乃至食物网能否形成取决于初级消费者可同化的能量，B符合题意。(3)生物除草，即利用昆虫、病原微生物和竞争力强的置换植物及其代谢产物除草，幼苗期一般不优先采用生物除草，其理由是抑(食)草生物不能辨别玉米和杂草。当玉米植株长到足够高时，很多杂草因缺少光照被淘汰。(4)研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整能量流动关系，使能量更多流向对人类最有益的部分。玉米秸秆自然分解，所含的能量最终流向大气圈，我们可以改变能量流动途径获得人类需要的物质和能量。
19．[湖南2022·8，2分]稻—蟹共作是以水稻为主体、适量放养蟹的生态种养模式，常使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气，蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，其粪便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是(　　)A．该种养模式提高了营养级间的能量传递效率B．采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递C硬壳蟹(非蜕壳)摄食软壳蟹(蜕壳)为捕食关系D．该种养模式可实现物质和能量的循环利用
【答案】B　【解析】本题考查种群、群落和生态系统的相关知识。稻—蟹共作模式可以提高生态系统中能量的利用率，而不能提高能量在营养级之间的传递效率，A错误；采用灯光诱虫是利用了害虫的趋光性，光为物理信息，B正确；蟹蜕壳为软壳蟹，会被硬壳蟹(非蜕壳)摄食，为种内关系，而非种间的捕食关系，C错误；稻—蟹共作模式在一定程度上可以实现物质的循环利用，但是在生态系统中能量流动是单向传递的，不能循环利用，D错误。
21．[福建2021·18，10分]一般情况下，植物开花时间与传粉动物的活跃期会相互重叠和匹配。全球气候变化可能对植物开花时间或传粉动物活跃期产生影响，导致原本时间上匹配关系发生改变，称为物候错配。物候错配会影响植物的传粉和结实，可引起粮食减产，甚至发生生态安全问题。生产上为了减轻物候错配造成的影响，常通过人工授粉提高产量。回答下列问题：(1)光和温度属于生态系统信息传递中的________信息。(2)延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物。全球气温升高会使延胡索提前开花，测定延胡索开花起始时间并统计结实率(如图)，监测数据表明__________________。从物候错配的角度分析延胡索结实率降低的原因是________________________________________________________________________。
(3)为进一步验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实。科研人员在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地。其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行__________，分别统计两样地延胡索的结实率。支持“物候错配会造成延胡索自然结实率降低”观点的实验结果为________________________________________________________________________。
【答案】(1)物理(2)时间越早，结实率越低　延胡索提前开花，导致开花时间与熊蜂活跃期重叠时间减少，传粉受影响，结实率降低(3)人工授粉　 A样地结实率低于B样地
【解析】本题考查生态系统的相关知识。(1)自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息，因此光和温度属于生态系统信息传递中的物理信息。(2)由题中曲线图可知，延胡索开花起始时间越早，结实率越低，从物候错配的角度分析，可能是因为延胡索是一种依赖熊蜂传粉的早春短命植物，其提前开花，导致开花时间与熊蜂活跃期重叠时间减少，传粉受到影响，故结实率降低。(3)根据题意，本实验的目的是验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实，实验自变量是是否通过人工授粉，因变量是结实率，因此A样地中的延胡索保持自然状态生长(作为对照组)，B样地中的延胡索进行人工授粉处理(作为实验组)，然后分别统计两样地延胡索的结实率，实验结果若为A样地结实率低于B样地，则说明物候错配会造成延胡索自然结实率降低。