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2025届高考生物一轮总复习选择性必修2第九单元生物与环境第43讲生态系统的结构与能量流动课件
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这是一份2025届高考生物一轮总复习选择性必修2第九单元生物与环境第43讲生态系统的结构与能量流动课件，共60页。PPT课件主要包含了生物群落，生物圈，组成成分，营养结构，遗体和动物的排遗物，生产者，自然选择，2食物网，营养关系，营养级等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】 1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，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.解释生态金字塔表征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。5.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。
考点一 生态系统的结构 1．生态系统的概念
物质循环、能量流动、信息传递
2．生态系统的组成成分
加快生态系统的物质循环
[易错提醒] 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．生态系统的营养结构(1)食物链。
[易错提醒] 食物链中只包括生产者和消费者，不存在非生物的物质和能量及分解者。
[易错提醒] 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。
1．根据各类信息构建食物链(网)的方法(1)根据种群数量变化曲线图构建。
(2)根据所含能量(生物量)构建。
①分析依据：根据相邻两个营养级间的能量传递效率为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中生物可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁图3中生物可形成食物网：表格中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，可以确定食物链为B→D→A→C。
(3)根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网)。
①分析依据：生物富集现象。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结果：
2．食物网中生物数量的变化分析(1)食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。(2)“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着其数量增加，种内竞争加剧，种群密度下降，直至趋于相对稳定。(3)“中间”营养级生物减少的情况，举例如下图所示。
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，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来维持数量基本不变。
考向1 生态系统的成分及作用1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是( )A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本的生物成分D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
解析：食草动物属于第二营养级，多数动物属于消费者，但少数动物如蚯蚓能够分解动植物的遗体等，属于分解者，A项错误；细菌的异化作用类型有需氧型和厌氧型，部分细菌属于分解者，少数细菌如化能合成型细菌属于生产者，B项错误；生产者属于自养型生物，能够通过光合作用等制造有机物，是生态系统中最基本的生物成分，C项正确；多数生物只属于生态系统中的一种生物成分，但有些生物如猪笼草等既是生产者，也是消费者，D项错误。
2.(2022·广东选择考)右图为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：观察题图字母和箭头起点，可知起点对应的字母有a和b，所以a和b是生产者，A项、B项错误；c和f既可以植物(a和b)为食，又可以动物(e)为食，所以是杂食动物，C项正确，D项错误。
考向2 食物链和食物网及数量变化分析3．研究小组从某湖泊中选取了4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。下列说法错误的是( )
A.鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和种间竞争B．鱼甲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5条食物链
解析：鱼甲以鱼乙为食，二者是捕食关系，鱼甲与鱼乙都以河虾为食，二者又有种间竞争关系，A项正确；根据捕食关系可判断，鱼甲在这4种生物中营养级最高，B项正确；小球藻在该生态系统中属于生产者，水蚤是异养生物，属于初级消费者，C项错误；生态系统中，生产者和消费者之间吃与被吃的关系构成食物链，题表中生物形成的食物网共有5条食物链，D项正确。
4．(经典高考题)如图所示为某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是( )A．鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量B．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势C．浮游动物总量锐减后再急升D．浮游植物总量急升后再锐减
解析：鲈鱼以土著鱼为食，由于能量流动是逐级递减的，故鲈鱼产量不能弥补土著鱼的减少量，A项符合题意；鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系，B项不符合题意；引入以中小型鱼类为食的鲈鱼后，土著鱼a、b的数量都下降，短期内浮游动物总量先上升后下降再趋于稳定，相应的浮游植物总量锐减后再上升最后趋于稳定，C项、D项不符合题意。
考点二 生态系统的能量流动 1．能量流动的概念
生产者固定的太阳能总量
光合作用和化能合成作用
2．能量流动的过程(1)能量流经第二营养级的过程。
[易错提醒] 摄入量≠同化量。摄入量－粪便中的能量才是同化量。动物的粪便无法被动物消化吸收，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。
(2)能量流经生态系统的过程。
①能量流动的渠道是_________________。②能量散失的途径是各种生物的__________(代谢过程)。
3．能量流动的两个特点
[易错提醒] 若能量传递效率大于20%，生态系统的稳定性降低，甚至崩溃。
5．研究能量流动的实践意义(1)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行________，增大流入某个生态系统的________。(2)可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使__________________的利用。例如，沼气池的使用实现了对______________，从而大大提高_____________。(3)可以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____________________。
[教材命题点思考]1．在生态系统中，能量不断沿着太阳→______→植食动物→肉食动物→__________________的方向流动。提示：植物 顶级肉食动物
2．在所有的生态系统中，流入生态系统的总能量是不是都等于该生态系统中生产者同化的能量？为什么？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：不是。一般来讲，流入生态系统的总能量等于生态系统中生产者同化的能量。但是对于养鱼塘、有生活污水流入的生态系统来说，除了生产者同化的能量之外，还有饲料、有机污染物中的化学能。
[模型命题点思考]3．图甲表示某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙为能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析并回答下列问题：
(1)图甲中m1输入该生态系统的途径是什么？______________________________________________________________提示：生产者的光合作用或化能合成作用。 (2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ的生物摄入量，营养级Ⅱ的生物同化量可用图乙中哪个字母表示？其能量值如何表示？(用图乙中字母表示)______________________________________________________________提示：B；b(或d＋e)。
(3)从图乙中能计算能量传递效率吗？请说明原因。______________________________________________________________提示：不能。图乙仅表示能量流经该生态系统某一营养级能量的变化，计算能量传递效率需知道相邻两营养级生物的同化量。
1．常考的几种能量流动模型(1)第二营养级的能量流动过程模型。
(2)“等量关系”分析第二营养级的能量流动过程。
①同化量＝摄入量－粪便量。②同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量[包括流入下一营养级的能量(最高营养级除外)、分解者利用的能量、未利用的能量(定时定量研究时)]。③某营养级(除最高营养级)流向分解者的能量＝该营养级遗传残骸中的能量＋下一营养级粪便中的能量。
(3)“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、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：W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
2．能量流动过程中的相关计算(1)能量流动过程中相关“最值”计算。在食物链(网)中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
(2)人工能量输入计算。对一些特殊状态下有人工能量输入的生态系统的能量流动计算时，要注意输入能量的正确处理。如对某生态系统的第二营养级人工补充能量，则计算第一营养级到第二营养级能量传递效率时，不能考虑人工补充能量，而进行第二营养级到第三营养级能量传递效率计算时，需考虑人工补充能量，因第二营养级同化的能量由第一营养级和人工补充的能量两部分组成，这两部分都参与传向第三营养级的过程。
考向1 能量流动的过程及特点1．(2023·深圳高三二模)科学家对一个结构相对简单的天然湖泊的能量流动进行了一年的定量分析，能量流动过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．一年中生产者的凋落物有一部分可能属于未利用的能量B．一年中第二营养级的同化量大部分被自身呼吸作用消耗C．图中只存在一条食物链D．因多数能量未利用所以无法体现能量流动逐级递减的特点
解析：一年中生产者的凋落物有一部分没有被利用，可能属于未利用的能量，A项正确；一年中第二营养级(植食性动物)的同化量大部分未被利用，B项错误；图中有三个营养级，但每个营养级的生物可能不止一种，所以图中至少存在一条食物链，C项错误；虽然大多数能量均未利用，但每一个营养级可利用的能量中总有一部分用于自身的呼吸作用，总有一部分流向分解者，剩下的总会流向下一个营养级(除最高营养级外)，故能量逐级递减，D项错误。
2．下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)。下列有关叙述错误的是( )
A．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符B．生态系统中能量传递效率为[(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)]×100%C．消费者从生产者中摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中D．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
解析：各营养级同化的能量大部分用于呼吸作用，a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但a1所占比例偏小；能量传递效率为相邻两个营养级生物的同化量之比，题图中能量传递效率为[(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)]×100%；b1表示消费者从生产者中摄取的能量，存在于生产者光合作用制造的有机物中；在食物链中，第一营养级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储存能量的有机物，其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物，最高营养级生物的能量不会再流向下一营养级，即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不一定相同。
考向2 生态金字塔的识别与分析3．(2021·浙江6月选考)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是( )A．生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B．生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C．生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D．生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
解析：生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系，A项正确；生态金字塔中每个营养级的所有生物处于各自食物链的同一环节，但不一定属于同一食物链，B项错误；生物量金字塔存在倒置情况，如在湖泊和开阔海洋的生态系统中的浮游植物和浮游动物的生物量关系，C项错误；生态金字塔可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制，D项错误。
4．下图是某研究性学习小组调查某水域生态系统后绘制的能量金字塔，其中P表示生产者，C表示消费者，D表示分解者，数字表示能量值；下表为C1营养级4种生物现存的生物量，每种生物仅占一个营养级。下列说法正确的是( )
A.该生态系统的结构在图中还缺少非生物的物质和能量B．图中涉及的营养级共4个，其中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为10.7%C．从表可知，该生态系统的优势种可能为ⅡD．表中的4种生物的种间关系可能为种间竞争，也可能为捕食
考向3 能量流动的相关计算5．(2023·山东等级考)某浅水泉微型生态系统中能量情况如下表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是( )
A.流经该生态系统的总能量为90×105J/(m2·a)B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a)D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a)，该能量由初级消费者流向分解者
解析：该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，因此流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即(90＋42)×105＝132×105 J/(m2·a)，A项错误；题表中没有显示由生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级，B项错误；初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝(13.5－3)×105＝10.5×105 J/(m2·a)，C项正确；初级消费者粪便中的能量＝摄入量－同化量＝(84－13.5)×105＝70.5×105 J/(m2·a)，该能量由第一营养级流向分解者，D项错误。
6．地震是严重威胁人类安全的恐怖的自然灾害。在人为干预下，地震毁损的某自然保护区恢复过程中的能量流动关系如下图所示[单位为103 kJ/(m2·y)]。请据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A．在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较小B．能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率约为15.6%C．肉食性动物需补偿输入的能量为5×103 kJ/(m2·y)D．流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量
解析：地震后营养级越高的生物需要补偿的能量越多，所以在这场地震中，营养级较低的生物受到的影响较小，A项错误；由题图可知，第二营养级(植食性动物)同化的能量为(14＋2)×103＝16×103 kJ/(m2·y)，第二营养级传递给第三营养级(肉食性动物)的能量为(16－0.5－4－9)×103＝2.5×103 kJ/(m2·y)，因此，第二营养级到第三营养级的能量传递效率为[2.5×103÷(16×103)]×100%≈15.6%，B项正确；根据生态系统中输入能量＝输出能量，可得出肉食性动物需补偿输入的能量为(2.1＋5.1＋0.05＋0.25－2.5)×103＝5×103 kJ/(m2·y)，C项正确；由题图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量，D项正确。
考向4 能量流动原理的应用7．右图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述，错误的是( )A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
解析：该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，也能分解人和家畜的粪便，属于分解者，A项、B项正确；在生态系统中，能量是单向流动的，不能循环利用，C项错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量利用率，D项正确。
创设情境 长句特训[事实概述类]1．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______________________________________________。提示：土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体
2．下图表示甲、乙、丙三个种群的环境容纳量和某时刻三个种群的实际数量。若上述三个物种可形成一条食物链，判断该食物链可能是___________________________________________________。
3．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(其可捕食食细菌线虫)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____________________________________。提示：流入下一营养级
4．生态鱼塘水体内存在如下食物链：浮游植物→浮游动物→鳙鱼→黑鱼，其中，鳙鱼流向分解者的能量储存在________________________。提示：鳙鱼的遗体残骸和黑鱼粪便中5．在果园内设置一些鸟巢，招引更多的鸟类防治害虫，从能量流动的角度分析，这样做的目的是_________________________。提示：调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
[原因分析类]6．假设某生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物。若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是_______________________________。提示：丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少，乙种动物以甲种植物为食，从而导致甲种植物数量的增加
7．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____________________________________________________。
提示：长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加，引起捕食性线虫增加，植食性线虫因被大量捕食而减少，减少量多于其因植物根系增长而增加的量
8．当某种大型肉食性动物迁入一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，但生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_________________________________________________。提示：生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少
9．下图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。
牧民通过养羊获取该生态系统的能量，经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10，其原因可能是_________________________________________。提示：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，羊属于第二营养级，该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群
高考真题体验1．(2021·广东选择考)“葛(葛藤)之覃兮，施与中谷(山谷)，维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个( )A．黄鸟种群 B．生物群落C．自然生态系统 D．农业生态系统
解析：根据题干可知，诗句中描述了一个山谷中的葛藤、黄鸟、灌木等生物和非生物环境，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叫作生态系统，故诗句描写的美丽景象构成了一个自然生态系统，C项符合题意。
2．(2022·湖南选择考)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
解析：该种养模式实现了物质的循环利用，提高了能量利用率，但不能提高营养级间的能量传递效率，A项错误；光属于物理信息，B项正确；捕食属于种间关系，硬壳蟹(非蜕壳)和软壳蟹(蜕壳)为同一物种，硬壳蟹(非蜕壳)摄食软壳蟹(蜕壳)不是捕食关系，C项错误；生态系统的能量是单向流动、逐级递减的，不能循环利用，D项错误。
3．(2021·山东等级考)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。解析：M用于生长、发育和繁殖的能量为同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 kJ/(m2·a)；由M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环
海参活动能力弱、活动范围小
(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是_______________________________________________________________。解析：牡蛎以浮游植物为食，由于海带的种间竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。
由于海带的种间竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是_____________________________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是___________________________________________________________________________________。
维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
【课标要求】 1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，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.解释生态金字塔表征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。5.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。
考点一 生态系统的结构 1．生态系统的概念
物质循环、能量流动、信息传递
2．生态系统的组成成分
加快生态系统的物质循环
[易错提醒] 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．生态系统的营养结构(1)食物链。
[易错提醒] 食物链中只包括生产者和消费者，不存在非生物的物质和能量及分解者。
[易错提醒] 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。
1．根据各类信息构建食物链(网)的方法(1)根据种群数量变化曲线图构建。
(2)根据所含能量(生物量)构建。
①分析依据：根据相邻两个营养级间的能量传递效率为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中生物可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁图3中生物可形成食物网：表格中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，可以确定食物链为B→D→A→C。
(3)根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网)。
①分析依据：生物富集现象。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结果：
2．食物网中生物数量的变化分析(1)食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。(2)“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着其数量增加，种内竞争加剧，种群密度下降，直至趋于相对稳定。(3)“中间”营养级生物减少的情况，举例如下图所示。
若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，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来维持数量基本不变。
考向1 生态系统的成分及作用1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是( )A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本的生物成分D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
解析：食草动物属于第二营养级，多数动物属于消费者，但少数动物如蚯蚓能够分解动植物的遗体等，属于分解者，A项错误；细菌的异化作用类型有需氧型和厌氧型，部分细菌属于分解者，少数细菌如化能合成型细菌属于生产者，B项错误；生产者属于自养型生物，能够通过光合作用等制造有机物，是生态系统中最基本的生物成分，C项正确；多数生物只属于生态系统中的一种生物成分，但有些生物如猪笼草等既是生产者，也是消费者，D项错误。
2.(2022·广东选择考)右图为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：观察题图字母和箭头起点，可知起点对应的字母有a和b，所以a和b是生产者，A项、B项错误；c和f既可以植物(a和b)为食，又可以动物(e)为食，所以是杂食动物，C项正确，D项错误。
考向2 食物链和食物网及数量变化分析3．研究小组从某湖泊中选取了4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。下列说法错误的是( )
A.鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和种间竞争B．鱼甲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5条食物链
解析：鱼甲以鱼乙为食，二者是捕食关系，鱼甲与鱼乙都以河虾为食，二者又有种间竞争关系，A项正确；根据捕食关系可判断，鱼甲在这4种生物中营养级最高，B项正确；小球藻在该生态系统中属于生产者，水蚤是异养生物，属于初级消费者，C项错误；生态系统中，生产者和消费者之间吃与被吃的关系构成食物链，题表中生物形成的食物网共有5条食物链，D项正确。
4．(经典高考题)如图所示为某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是( )A．鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量B．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势C．浮游动物总量锐减后再急升D．浮游植物总量急升后再锐减
解析：鲈鱼以土著鱼为食，由于能量流动是逐级递减的，故鲈鱼产量不能弥补土著鱼的减少量，A项符合题意；鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系，B项不符合题意；引入以中小型鱼类为食的鲈鱼后，土著鱼a、b的数量都下降，短期内浮游动物总量先上升后下降再趋于稳定，相应的浮游植物总量锐减后再上升最后趋于稳定，C项、D项不符合题意。
考点二 生态系统的能量流动 1．能量流动的概念
生产者固定的太阳能总量
光合作用和化能合成作用
2．能量流动的过程(1)能量流经第二营养级的过程。
[易错提醒] 摄入量≠同化量。摄入量－粪便中的能量才是同化量。动物的粪便无法被动物消化吸收，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。
(2)能量流经生态系统的过程。
①能量流动的渠道是_________________。②能量散失的途径是各种生物的__________(代谢过程)。
3．能量流动的两个特点
[易错提醒] 若能量传递效率大于20%，生态系统的稳定性降低，甚至崩溃。
5．研究能量流动的实践意义(1)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行________，增大流入某个生态系统的________。(2)可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使__________________的利用。例如，沼气池的使用实现了对______________，从而大大提高_____________。(3)可以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____________________。
[教材命题点思考]1．在生态系统中，能量不断沿着太阳→______→植食动物→肉食动物→__________________的方向流动。提示：植物 顶级肉食动物
2．在所有的生态系统中，流入生态系统的总能量是不是都等于该生态系统中生产者同化的能量？为什么？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：不是。一般来讲，流入生态系统的总能量等于生态系统中生产者同化的能量。但是对于养鱼塘、有生活污水流入的生态系统来说，除了生产者同化的能量之外，还有饲料、有机污染物中的化学能。
[模型命题点思考]3．图甲表示某自然生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙为能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图分析并回答下列问题：
(1)图甲中m1输入该生态系统的途径是什么？______________________________________________________________提示：生产者的光合作用或化能合成作用。 (2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ的生物摄入量，营养级Ⅱ的生物同化量可用图乙中哪个字母表示？其能量值如何表示？(用图乙中字母表示)______________________________________________________________提示：B；b(或d＋e)。
(3)从图乙中能计算能量传递效率吗？请说明原因。______________________________________________________________提示：不能。图乙仅表示能量流经该生态系统某一营养级能量的变化，计算能量传递效率需知道相邻两营养级生物的同化量。
1．常考的几种能量流动模型(1)第二营养级的能量流动过程模型。
(2)“等量关系”分析第二营养级的能量流动过程。
①同化量＝摄入量－粪便量。②同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量[包括流入下一营养级的能量(最高营养级除外)、分解者利用的能量、未利用的能量(定时定量研究时)]。③某营养级(除最高营养级)流向分解者的能量＝该营养级遗传残骸中的能量＋下一营养级粪便中的能量。
(3)“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、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：W1＝A1＋B1＋C1＋D1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
2．能量流动过程中的相关计算(1)能量流动过程中相关“最值”计算。在食物链(网)中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
(2)人工能量输入计算。对一些特殊状态下有人工能量输入的生态系统的能量流动计算时，要注意输入能量的正确处理。如对某生态系统的第二营养级人工补充能量，则计算第一营养级到第二营养级能量传递效率时，不能考虑人工补充能量，而进行第二营养级到第三营养级能量传递效率计算时，需考虑人工补充能量，因第二营养级同化的能量由第一营养级和人工补充的能量两部分组成，这两部分都参与传向第三营养级的过程。
考向1 能量流动的过程及特点1．(2023·深圳高三二模)科学家对一个结构相对简单的天然湖泊的能量流动进行了一年的定量分析，能量流动过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．一年中生产者的凋落物有一部分可能属于未利用的能量B．一年中第二营养级的同化量大部分被自身呼吸作用消耗C．图中只存在一条食物链D．因多数能量未利用所以无法体现能量流动逐级递减的特点
解析：一年中生产者的凋落物有一部分没有被利用，可能属于未利用的能量，A项正确；一年中第二营养级(植食性动物)的同化量大部分未被利用，B项错误；图中有三个营养级，但每个营养级的生物可能不止一种，所以图中至少存在一条食物链，C项错误；虽然大多数能量均未利用，但每一个营养级可利用的能量中总有一部分用于自身的呼吸作用，总有一部分流向分解者，剩下的总会流向下一个营养级(除最高营养级外)，故能量逐级递减，D项错误。
2．下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)。下列有关叙述错误的是( )
A．图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但所占比例不符B．生态系统中能量传递效率为[(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)]×100%C．消费者从生产者中摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中D．在食物链中，各营养级获得能量的方式及能量的用途相同
解析：各营养级同化的能量大部分用于呼吸作用，a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量，但a1所占比例偏小；能量传递效率为相邻两个营养级生物的同化量之比，题图中能量传递效率为[(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)]×100%；b1表示消费者从生产者中摄取的能量，存在于生产者光合作用制造的有机物中；在食物链中，第一营养级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储存能量的有机物，其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物，最高营养级生物的能量不会再流向下一营养级，即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不一定相同。
考向2 生态金字塔的识别与分析3．(2021·浙江6月选考)下列关于生态金字塔的叙述，正确的是( )A．生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B．生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C．生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D．生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制
解析：生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系，A项正确；生态金字塔中每个营养级的所有生物处于各自食物链的同一环节，但不一定属于同一食物链，B项错误；生物量金字塔存在倒置情况，如在湖泊和开阔海洋的生态系统中的浮游植物和浮游动物的生物量关系，C项错误；生态金字塔可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制，D项错误。
4．下图是某研究性学习小组调查某水域生态系统后绘制的能量金字塔，其中P表示生产者，C表示消费者，D表示分解者，数字表示能量值；下表为C1营养级4种生物现存的生物量，每种生物仅占一个营养级。下列说法正确的是( )
A.该生态系统的结构在图中还缺少非生物的物质和能量B．图中涉及的营养级共4个，其中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为10.7%C．从表可知，该生态系统的优势种可能为ⅡD．表中的4种生物的种间关系可能为种间竞争，也可能为捕食
考向3 能量流动的相关计算5．(2023·山东等级考)某浅水泉微型生态系统中能量情况如下表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是( )
A.流经该生态系统的总能量为90×105J/(m2·a)B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105 J/(m2·a)D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105 J/(m2·a)，该能量由初级消费者流向分解者
解析：该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食，因此流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即(90＋42)×105＝132×105 J/(m2·a)，A项错误；题表中没有显示由生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算生产者有多少能量流入下一营养级，B项错误；初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗的能量＝(13.5－3)×105＝10.5×105 J/(m2·a)，C项正确；初级消费者粪便中的能量＝摄入量－同化量＝(84－13.5)×105＝70.5×105 J/(m2·a)，该能量由第一营养级流向分解者，D项错误。
6．地震是严重威胁人类安全的恐怖的自然灾害。在人为干预下，地震毁损的某自然保护区恢复过程中的能量流动关系如下图所示[单位为103 kJ/(m2·y)]。请据图分析，下列相关叙述错误的是( )
A．在这场地震中营养级较高的生物受到的影响较小B．能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率约为15.6%C．肉食性动物需补偿输入的能量为5×103 kJ/(m2·y)D．流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量
解析：地震后营养级越高的生物需要补偿的能量越多，所以在这场地震中，营养级较低的生物受到的影响较小，A项错误；由题图可知，第二营养级(植食性动物)同化的能量为(14＋2)×103＝16×103 kJ/(m2·y)，第二营养级传递给第三营养级(肉食性动物)的能量为(16－0.5－4－9)×103＝2.5×103 kJ/(m2·y)，因此，第二营养级到第三营养级的能量传递效率为[2.5×103÷(16×103)]×100%≈15.6%，B项正确；根据生态系统中输入能量＝输出能量，可得出肉食性动物需补偿输入的能量为(2.1＋5.1＋0.05＋0.25－2.5)×103＝5×103 kJ/(m2·y)，C项正确；由题图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和补偿输入的能量，D项正确。
考向4 能量流动原理的应用7．右图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述，错误的是( )A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B．沼气池中的微生物是该生态系统的分解者C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率
解析：该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，也能分解人和家畜的粪便，属于分解者，A项、B项正确；在生态系统中，能量是单向流动的，不能循环利用，C项错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量利用率，D项正确。
创设情境 长句特训[事实概述类]1．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______________________________________________。提示：土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体
2．下图表示甲、乙、丙三个种群的环境容纳量和某时刻三个种群的实际数量。若上述三个物种可形成一条食物链，判断该食物链可能是___________________________________________________。
3．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(其可捕食食细菌线虫)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____________________________________。提示：流入下一营养级
4．生态鱼塘水体内存在如下食物链：浮游植物→浮游动物→鳙鱼→黑鱼，其中，鳙鱼流向分解者的能量储存在________________________。提示：鳙鱼的遗体残骸和黑鱼粪便中5．在果园内设置一些鸟巢，招引更多的鸟类防治害虫，从能量流动的角度分析，这样做的目的是_________________________。提示：调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
[原因分析类]6．假设某生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物。若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是_______________________________。提示：丙种动物的数量增加导致乙种动物的数量减少，乙种动物以甲种植物为食，从而导致甲种植物数量的增加
7．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____________________________________________________。
提示：长期施用有机肥后腐生细菌增加使食细菌线虫增加，引起捕食性线虫增加，植食性线虫因被大量捕食而减少，减少量多于其因植物根系增长而增加的量
8．当某种大型肉食性动物迁入一个新的生态系统时，原有食物链的营养级有可能增加，但生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_________________________________________________。提示：生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了，传递到下一营养级的能量较少
9．下图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。
牧民通过养羊获取该生态系统的能量，经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10，其原因可能是_________________________________________。提示：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%，羊属于第二营养级，该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群
高考真题体验1．(2021·广东选择考)“葛(葛藤)之覃兮，施与中谷(山谷)，维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个( )A．黄鸟种群 B．生物群落C．自然生态系统 D．农业生态系统
解析：根据题干可知，诗句中描述了一个山谷中的葛藤、黄鸟、灌木等生物和非生物环境，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叫作生态系统，故诗句描写的美丽景象构成了一个自然生态系统，C项符合题意。
2．(2022·湖南选择考)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
解析：该种养模式实现了物质的循环利用，提高了能量利用率，但不能提高营养级间的能量传递效率，A项错误；光属于物理信息，B项正确；捕食属于种间关系，硬壳蟹(非蜕壳)和软壳蟹(蜕壳)为同一物种，硬壳蟹(非蜕壳)摄食软壳蟹(蜕壳)不是捕食关系，C项错误；生态系统的能量是单向流动、逐级递减的，不能循环利用，D项错误。
3．(2021·山东等级考)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。解析：M用于生长、发育和繁殖的能量为同化的能量－呼吸作用消耗的能量＝3 281＋2 826－3 619＝2 488 kJ/(m2·a)；由M到N的能量传递效率为386÷(3 281＋2 826)×100%≈6.3%，能量流动的方向是单向的，不能循环
海参活动能力弱、活动范围小
(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是_______________________________________________________________。解析：牡蛎以浮游植物为食，由于海带的种间竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，所以产量降低。
由于海带的种间竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低
(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是_____________________________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是___________________________________________________________________________________。
维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)
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