2024届高考生物一轮总复习第九单元生物与环境第29讲生态系统的结构和能量流动课件

这是一份2024届高考生物一轮总复习第九单元生物与环境第29讲生态系统的结构和能量流动课件，共54页。PPT课件主要包含了生态系统的概述，续上表，2相互关系，2食物网，②食物网如图所示，答案B，答案C，答案A等内容，欢迎下载使用。
第29讲　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。6.活动：调查或探讨一个校园、公园、农田、森林或湿地生态系统中的能量流动。
考点一　生态系统的结构
提醒：生态系统的判断标准：①是否包含所有的生物种群；②是否包含非生物环境。
2．生态系统的组成成分(1)各成分的作用及地位。
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”。
3．营养结构——食物链和食物网(1)食物链。
提醒：某一营养级生物的含义是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个生物种群。
提醒：食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而非取决于生物数量。
(3)食物链和食物网的功能：是生态系统的营养结构，是生态系统能量流动和物质循环的渠道。
1．辨析生态系统成分认识的误区
2.生态系统各成分的判断方法
3．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：根据相邻两营养级间能量传递效率为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，食物网主要由甲、乙、丙、丁、戊5个种群构成，各种群生物体内某重金属的含量如下表所示。已知水中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、一些难以降解的物质)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。
(4)根据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；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。②依据捕食关系直接绘图如下：
4．食物网中生物数量变化的分析与判断(1)食物链的第一营养级生物数量减少，相关生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。(2)“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定。(3)“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰通过增加捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。
考向1　结合生态系统的结构，考查生命观念1．(2022·广东韶关)下图是某同学构建的生态系统结构模型，有关分析合理的是(　　)
A．图中的CO2缺了一个来源，生态系统是A、B、C相互作用而形成的统一整体B．碳元素以CO2的形式进入A，B能加快碳元素在生态系统中的循环流动C．B1、B2、B3同化的能量中有一部分以自身的遗体或粪便的形式被C分解利用D．适当增加A、B、C中生物的种类和数量能提高生态系统的恢复力稳定性
解析：图中生产者自身呼吸以及化石燃料等燃烧均可释放CO2，生态系统是各组分相互作用而形成的统一整体，A项错误；在该生态系统中，碳元素主要通过光合作用以CO2的形式进入A生产者中，B消费者能促进物质循环，因而可加快碳元素在生态系统中的循环流动，B项正确；B1、B2同化的能量中有一部分以自身的遗体或下一营养级的粪便的形式被C分解者分解利用，而B3是最高营养级，其同化的能量中有一部分以自身遗体的形式被C分解利用，不能通过粪便的形式被分解者利用，C项错误；适当增加A、B、C中生物的种类和数量能增加营养结构的复杂程度，提高自我调节能力，从而提高生态系统的抵抗力稳定性，D项错误。
考向2　结合食物链和食物网的分析，考查科学思维2．(2022·山西运城高三)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
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种间竞争关系，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(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．第一营养级能量流动
提醒：①图中第一营养级生产者固定的太阳能中，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，即积累的能量。②未被利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。
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)＋次级消费者同化的能量(i)＋未被利用的能量(j)。
(2)总结：①摄入量＝同化量＋粪便量。
4．能量流动的特点及意义
提醒：任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
5．生态金字塔的类型及特点
提醒：能量金字塔中每一塔级应代表一个营养级环节，由塔底到塔顶依次为生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者……每一塔级所包含的生物可为多个物种，如初级消费者环节中可包含所有植食性动物。故能量金字塔中各环节可形成复杂的食物网，而不是只形成一条食物链。
1．两种能量流动模型的分析(1)第二营养级的能量流动过程模型。(2)“拼图法”分析能量流动过程。
①W1、D1指相应营养级的同化量，B1、B2指相应营养级中未利用的能量。②各营养级用于生长、发育和繁殖的能量为B1＋C1＋D1或B2＋C2＋D2。③能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，相邻两个营养级的传递效率等于D1/W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。④利用“拼图法”可得关系式：
2．能量流动的相关计算(1)能量传递效率的计算公式：
b.已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，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食物网能量的“最值”计算。在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率为10%～20%，一般从两个方面考虑：
(3)食物来源调整类题。若在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中获得能量，计算某一生物获得的能量或需要某一生物提供的能量时，首先，要注意某一生物“从不同食物链中获得能量的比例”，或某一生物“给不同生物提供能量的比例”，然后按照各个单独的食物链分别计算后合并。在具体计算时务必先弄清分流比例在求解中应“顺推(用乘法)”还是“逆推(用除法)”，以下图为例。
3．能量传递效率与能量利用率的区别(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%。(2)能量利用率。①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。③有时考虑分解者的参与，使营养结构更加复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。
4．两个易错点分析(1)摄入量≠同化量。摄入量－粪便中能量＝同化量。动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于其同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔同化量。(2)粪便中能量≠尿液中能量。粪便中能量不属于动物同化量，但尿液中所含能量应属于动物同化量的一部分。
考向1　结合能量流动的过程和特点，考查科学思维1．(2022·浙江温州)下图是某湖泊生态系统内能量流动的情况，字母表示相应的能量值。据图分析，下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲表示各个营养级用于生长、繁殖的能量B．流入该生态系统的总能量为a1＋b1＋c1＋d1
考向2　结合能量流动的有关计算，考查科学思维2．(2022·广东揭阳普宁二中)生物入侵是当今世界面临的主要环境问题之一，外来入侵物种“加拿大一枝黄花”具有较强的适应能力和繁殖能力，近年来对我国某些地方的生物多样性和农业生产造成了严重危害。回答下列问题：(1)刚刚引入时，“加拿大一枝黄花”种群数量呈现____________增长，从环境因素考虑，其原因有________________________________________________________________________________________________________________ (答两点)。(2)“加拿大一枝黄花”入侵后，第一年可能只有零星几棵，但第二年开始会爆发，这将导致入侵地物种丰富度________。为清除“加拿大一枝黄花”，通常采用人工收割并使之腐烂的方法，收割的适宜时机应在__________(填“开花前”或“开花后”)。上述处理方法加快了“加拿大一枝黄花”中的能量以化学能的形式流向________。
(3)某研究机构对“加拿大一枝黄花”轻度入侵区域能量流动进行了研究，如图所示。从图中分析，初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为__________J/(hm2·a)，从第二营养级到第三营养级的能量传递效率为________________。
答案：(1)“J”形　生存资源、空间充裕，气候适宜，没有敌害(2)降低　开花前　分解者(3)1.5×108　12%
高考真题体验1.(2022·广东卷)下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
解析：分析题图，a、b是生产者，c和f是最高营养级。a在食物链的起点，是生产者，c能捕食b等，属于消费者，A项错误；b在食物链的起点，是生产者，B项错误；c和f都能捕食生产者a、b，也都能捕食消费者e，所以c和f属于杂食动物，C项正确；d是植食动物，但由C项解析可知，f属于杂食动物，D项错误。
2．(2022·山东卷)某地长期稳定运行稻田养鸭模式，运行过程中不投放鸭饲料，鸭取食水稻老黄叶、害虫和杂草等，鸭粪可作为有机肥料还田。该稻田的水稻产量显著高于普通稻田，且养鸭还会产生额外的经济效益。若该稻田与普通稻田的秸秆均还田且其他影响因素相同，下列说法正确的是(　　)A．与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料B．与普通稻田相比，该稻田需要使用更多的农药C．该稻田的群落空间结构与普通稻田完全相同D．该稻田的能量利用率比普通稻田低
解析：该稻田生态系统的营养结构比普通稻田更复杂，其水稻产量显著高于普通稻田，而运行过程中不投放鸭饲料，因此与普通稻田相比，该稻田需要施加更多的肥料，A项正确；鸭取食害虫和杂草等，可以减少农药的使用，B项错误；该稻田增加了鸭，使得群落的物种组成与普通稻田不同，因此该稻田与普通稻田的群落空间结构不完全相同，C项错误；与普通稻田相比，该稻田的能量利用率高，D项错误。
3．(2022·浙江卷)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，使每个个体都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下列哪一项？________________________。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。
解析：(1)栽培的玉米个体生长基本同步，但达到某一年龄后，短期内几乎全部死亡，种群存活曲线更接近类型Ⅰ(凸形)。(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初级消费者可同化的能量，B项正确，A、C、D项错误。(3)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)玉米秸秆自然分解，所含的能量最终流向大气圈，我们可以通过改变能量流动的途径获得人类需要的物质和能量。
答案：(1)均匀分布　凸形(2)传递效率　B(3)辨别玉米和杂草　缺少光照(4)途径
4．(2022·湖北卷)下图为生态系统结构的一般模型，据图回答下列问题：
(1)图中A代表_________；肉食动物1的数量__________(填“一定”或“不一定”) 少于植食性动物的数量。(2)如果②③④代表能量流动过程，④代表的能量大约是②的__________。
(3)如果图中生产者是农作物棉花，为了提高棉花产量，从物质或能量的角度分析，针对②的调控措施及理由分别是：________________________________________________________________________________________________________________。针对⑦的调控措施及理由分别是：________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)据题意可知，A能将遗体、粪便、碎屑等中的有机物分解形成无机物，返还回非生物环境，因此A表示分解者。能量金字塔呈正金字塔形，而生物量金字塔和数量金字塔则可能倒置或部分倒置，数量金字塔有时会出现高营养级的生物数量多于低营养级的生物数量，因此肉食动物1的数量不一定少于植食性动物的数量。(2)能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，②表示植食性动物的同化量，③表示肉食动物1的同化量，是②的10%～20%，④表示肉食动物2的同化量，是③