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高中生物高考2022年高考生物一轮复习 第9单元 第30讲 生态系统的结构与能量流动
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这是一份高中生物高考2022年高考生物一轮复习 第9单元 第30讲 生态系统的结构与能量流动，共24页。
第30讲 生态系统的结构与能量流动
[目标要求] 1.生态系统的结构。2.生态系统中能量流动的基本规律及应用。
考点一 生态系统的结构
1．生态系统的概述
教材中的隐性知识 源于必修3 P88“旁栏思考题”：一个动物园中的全部动物不是(填“是”或“不是”)一个系统；因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有(填“有”或“没有”)内在联系和相互影响，不是(填“是”或“不是”)一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物不是(填“是”或“不是”)一个系统。
2．生态系统的组成成分
(1)各成分的作用及地位
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
阳光、热能、水、空气、无机盐等
光合自养生物：绿色植物和蓝藻等；
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、腐生动物等
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；帮助植物传播花粉和传播种子
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
(2)相互关系
生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。
教材中的隐性知识 (1)源于必修3 P90“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蓝藻 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)源于必修3 P91：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)源于必修3 P92“拓展题”：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)自养型生物一定都是生产者；腐生型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的作用是消费者加快生态系统物质循环；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
三类“不一定”
①生产者不一定是植物(如蓝藻、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的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、蓝藻属于生产者，寄生细菌属于消费者)
两类“一定”
①生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者
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
(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。
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
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．(2020·山东济宁一中高三质检)下列关于生态系统成分中生物部分的叙述，正确的是( )
A．生产者可以是真核生物，也可以是原核生物，但都是自养型生物
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．生产者和分解者之间都是直接联系的，消费者可有可无
答案 A
解析 有些动物属于分解者，如蜣螂等，B错误；有些细菌属于生产者，如硝化细菌等，C错误；在生态系统的成分中，消费者可加速生态系统的物质循环等，D错误。
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 源于必修3 P94“思考与讨论”：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)＝呼吸消耗的能量(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 (1)源于必修3 P94“图5－6”：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“＜”)。
(2)源于必修3 P98“基础题3”：家兔粪便中的能量不属于(填“属于”或“不属于”)家兔同化量，但尿液中(如尿素)所含能量属于(填“属于”或“不属于”)家兔同化量的一部分。
3．能量流动的特点
4．研究能量流动的实践意义
(1)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。
(2)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 源于必修3 P97“调查”：(1)稻田中次级消费者对水稻生长利大于(填“大于”或“小于”)害。农民通过禁捕或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
(2)人们主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
(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)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象( × )
(5)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%( × )
(6)营养级越高的生物获得的能量越少，体型也越小( × )
(7)“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( × )
(8)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( × )
(1)(源于必修3 P95图5－8)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：
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)(源于必修3 P99“科学·技术·社会”)生态农业所利用的生态学的一条基本原理是生态系统中能量多级利用和物质循环再生。遵循这一原理的优点是使废物资源化，以便提高能量转化效率，减少环境污染。
(3)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多(答出一点即可)。
1．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遗体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
2．生态金字塔的类型及特点
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
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
考向一 能量流动的过程
5．(2020·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．(2021·湖南岳阳质检)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＝×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．某棉田生态系统中棉花的主要害虫之一是蚜虫，现引入蚜虫的天敌——草蛉。下列有关叙述错误的是( )
A．主要依据棉田中蚜虫的种群密度来预测其种群数量的变化趋势
B．引入草蛉能调整该生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
C．蚜虫和草蛉之间能通过负反馈调节维持各自种群数量的相对稳定
D．由蚜虫流入分解者的能量包括蚜虫尸体残骸和草蛉粪便有机物中的能量
答案 A
解析 年龄组成可预测蚜虫种群数量的变化趋势，种群密度不能预测种群数量的变化趋势，A错误；草蛉可捕食蚜虫，从而减少蚜虫对棉花的捕食，故引入草蛉能调整该生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，B正确；草蛉和蚜虫之间为捕食关系，二者之间能通过负反馈调节维持各自种群数量的相对稳定，C正确；草蛉粪便有机物中的能量属于蚜虫的同化量，所以由蚜虫流入分解者的能量包括蚜虫尸体残骸和草蛉粪便有机物中的能量，D正确。
考向三 能量流动的有关计算
9.如图是一个食物网，假如鹰的食物有来自兔，来自鼠，来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物( )
A．900 g B．500 g C．200 g D．600 g
答案 A
解析 当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%＝200(g)；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%＝200(g)；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%÷20%＝500(g)，共计消耗植物量为200＋200＋500＝900(g)。
10.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的( )
A．1.375倍 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
答案 A
解析 由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为()a÷10%÷10%＋()a÷10%＝55a；改变食物比例后的丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为()b÷10%＋()b÷10%÷10%＝40b，根据题意可得：55a＝40b，b/a＝1.375。
归纳总结 (1)能量流动中的最值计算
(2)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
(必修3 P88)生态系统：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2．教材结论性语句
(1)(必修3 P89)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)(必修3 P90)生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
(3) (必修3 P91) 许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构就是食物网。
(4)(必修3 P93)生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
(5)(必修3 P94)太阳能经过生产者的固定进入生物群落，在食物链中以化学能的形式流动，以热能的形式散失。
(6)(必修3 P95)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热能。
(7)(必修3 P95)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利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
(8)(必修3 P96)生态系统能量流动是单向的、逐级递减的，一般来说，在相邻两个营养级间能量传递效率大约是10%～20%。
(9)(必修3 P96)从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的：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。
(10)(必修3 P96)从生态系统能量流动特点出发，分析“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，提高能量的利用率。
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)假设某种蓝藻(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)竞争
解析 (1)若水体中N、P等元素含量高，则蓝藻会大量繁殖，即水体富营养化，又因为没有其他生产者与其竞争，所以该种蓝藻种群密度极大，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。
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
(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
1．下列关于生态系统结构的叙述，正确的是( )
A．绿色植物是生态系统中唯一的生产者，所以它是生态系统的基石
B．消费者的存在可以加快生态系统的物质循环
C．分解者是生态系统中唯一能把有机物分解成无机物的成分
D．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
答案 B
解析 生产者是生态系统的基石，其除了绿色植物，还有化能合成细菌、光合细菌等自养型生物；消费者通过自身新陈代谢将有机物转化为无机物，这些无机物又可以被生产者利用，所以加快了生态系统的物质循环；分解者、消费者、生产者都可以通过呼吸作用将有机物分解成无机物；生态系统的结构包括生态系统的组成成分和食物链、食物网。
2．(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阳光、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阳光、热能、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。
3．(2020·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 生物群落是指同一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。
4．(2020·河北唐山一模)下列关于生态系统中能量流动的叙述，正确的是( )
A．初级消费者同化的能量储存于其体内增重的有机物中
B．能量传递效率总是随着食物链的增加而减少
C．太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中
D．如果停止对一个生态系统的能量输入，这个生态系统会立即消亡
答案 C
解析 初级消费者同化的能量一部分在呼吸作用中以热能的形式散失掉，一部分用于自身的生长、发育和繁殖，储存于其体内增重的有机物中，A错误；能量传递效率在各营养级之间约为10%～20%，一般不会随着食物链的增加而减少，B错误；生态系统的能量流动一般是从生产者固定太阳能开始的，太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中，C正确；如果停止对一个生态系统的能量输入，则这个生态系统没有能量来源不能维持很久，最终这个生态系统会消亡，但不会立即消亡，D错误。
5．(2021·山西高三月考)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。
6．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( )
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
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。
7．下列叙述正确的是( )
A．当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子10%～20%的能量
B．当狼捕食兔子并经同化作用合成了自身的有机物时，能量就从第一营养级流入了第二营养级
C．生产者通过光合作用制造了有机物时，能量就由非生物环境流入了生物群落
D．生态系统的能量流动是往复循环的
答案 C
解析 能量传递效率是指一个营养级中的能量只有10%～20%被下一个营养级所利用，每个营养级是以种群作为一个整体来研究的，不能以个体为单位来衡量，A错误；当狼捕食兔子并经同化作用合成了自身的有机物时，能量就从第二营养级流入了第三营养级，B错误；生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，D错误。
8．(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( )
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
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。
9．(2020·天津和平区一模)下表是某生态系统中能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁、戊分别代表构成该生态系统食物网的主要种群[表中数据单位：102 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是( )
种群
同化固定的能量
体内贮存的能量
呼吸消耗的能量
甲
16.74
4.54
12.2
乙
70
15.8
54.2
丙
930
229
701
丁
69.5
20
49.5
戊
1.674
0.4
1.274
A.表中的丙为生产者
B．表中的种群构成2条食物链
C．当某种原因导致乙减少时，戊的数量仍能保持相对稳定
D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率约为18%
答案 D
解析 能量流动逐级递减，由同化量的多少看，表中的丙同化量最大，应为生产者，A正确；乙和丁同化固定的能量基本相同，应该都是第二营养级，所以该食物网中存在两条食物链，B正确；当某种原因导致乙大量减少时，甲可通过捕食丁获得能量，戊的数量仍能保持相对稳定，C正确；乙和丁均是第二营养级，同化的能量是139.5×102 kJ/(m2·a)，甲是第一营养级，同化的能量是930×102 kJ/(m2·a)，则能量由第一营养级到第二营养级的传递效率是(139.5×102)/(930×102)×100%＝15%，D错误。
10．(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
解析 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、非选择题
11．(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 食物和栖息空间 (2)捕食和竞争 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)。
12．如图是某草原生态系统中各成分之间的关系模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的成分。请回答下列问题：
(1)图中丙属于该生态系统组成成分中的____________。图中鹰处于第________营养级。
(2)若鹰的捕食对象为其提供的能量均等，则鹰同化1 kJ的能量至少需要生产者同化________kJ的能量。
(3)下表所示为该草原生态系统某年中流经鹰种群的能量分配情况：
项目
摄入的能量
呼吸消耗的能量
用于生长、发和繁殖的能量育
能量(×103 kJ)
32
12
8
这一年中鹰种群的同化量为______________，其中用于生长、发育和繁殖的能量可以流向______________，也可以____________。
答案 (1)分解者 三、四 (2)75 (3)2×104 kJ 分解者 暂时不被利用
解析 (1)根据图中箭头的指向可以判断，甲是生产者，乙是非生物的物质和能量，丙是分解者。从食物网来判断，鹰处于第三、四营养级。(2)鹰的捕食对象有鼠和蛇，若鹰的捕食对象为其提供的能量均等，则鹰同化1 kJ的能量至少需要生产者同化的能量为1×÷20%÷20%＋1×÷20%÷20%÷20%＝75(kJ)。(3)同化量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量＝12×103＋8×103＝2×104(kJ)。一年中鹰种群用于生长、发育和繁殖的能量可以流向分解者，也可以暂时不被利用。
13．下图1为某湖泊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2表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a～g表示能量值。请据图作答：
(1)图1中，M2表示的能量形式为__________________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ，主要原因是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________________________，C表示__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)图2中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过____________________实现的。
答案 (1)热能(或通过呼吸作用散失的热量) 在食物链中能量传递逐级递减，Ⅳ的营养级最高，可利用的能量最少 (2)Ⅱ所同化的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 (3)分解者的分解作用
解析 (1)M1是输入到生态系统中的总能量，是太阳能。M2是生态系统散失的能量，是热能。在能量传递中由于大量能量以热能的形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ。(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，摄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，即是用于生长、发育和繁殖的能量(C)。
第30讲 生态系统的结构与能量流动
[目标要求] 1.生态系统的结构。2.生态系统中能量流动的基本规律及应用。
考点一 生态系统的结构
1．生态系统的概述
教材中的隐性知识 源于必修3 P88“旁栏思考题”：一个动物园中的全部动物不是(填“是”或“不是”)一个系统；因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有(填“有”或“没有”)内在联系和相互影响，不是(填“是”或“不是”)一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物不是(填“是”或“不是”)一个系统。
2．生态系统的组成成分
(1)各成分的作用及地位
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
阳光、热能、水、空气、无机盐等
光合自养生物：绿色植物和蓝藻等；
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、腐生动物等
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；帮助植物传播花粉和传播种子
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
(2)相互关系
生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。
教材中的隐性知识 (1)源于必修3 P90“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蓝藻 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)源于必修3 P91：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)源于必修3 P92“拓展题”：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)自养型生物一定都是生产者；腐生型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的作用是消费者加快生态系统物质循环；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
三类“不一定”
①生产者不一定是植物(如蓝藻、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的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、蓝藻属于生产者，寄生细菌属于消费者)
两类“一定”
①生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者
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
(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。
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
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．(2020·山东济宁一中高三质检)下列关于生态系统成分中生物部分的叙述，正确的是( )
A．生产者可以是真核生物，也可以是原核生物，但都是自养型生物
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．生产者和分解者之间都是直接联系的，消费者可有可无
答案 A
解析 有些动物属于分解者，如蜣螂等，B错误；有些细菌属于生产者，如硝化细菌等，C错误；在生态系统的成分中，消费者可加速生态系统的物质循环等，D错误。
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 源于必修3 P94“思考与讨论”：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)＝呼吸消耗的能量(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 (1)源于必修3 P94“图5－6”：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“＜”)。
(2)源于必修3 P98“基础题3”：家兔粪便中的能量不属于(填“属于”或“不属于”)家兔同化量，但尿液中(如尿素)所含能量属于(填“属于”或“不属于”)家兔同化量的一部分。
3．能量流动的特点
4．研究能量流动的实践意义
(1)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。
(2)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 源于必修3 P97“调查”：(1)稻田中次级消费者对水稻生长利大于(填“大于”或“小于”)害。农民通过禁捕或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
(2)人们主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
(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)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象( × )
(5)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%( × )
(6)营养级越高的生物获得的能量越少，体型也越小( × )
(7)“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( × )
(8)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( × )
(1)(源于必修3 P95图5－8)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：
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)(源于必修3 P99“科学·技术·社会”)生态农业所利用的生态学的一条基本原理是生态系统中能量多级利用和物质循环再生。遵循这一原理的优点是使废物资源化，以便提高能量转化效率，减少环境污染。
(3)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中，使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转，即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据“恐惧生态学”知识推测，甲的数量优势地位丧失的可能原因是甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多(答出一点即可)。
1．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遗体以化石燃料的形式被储存起来的能量。
2．生态金字塔的类型及特点
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
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
考向一 能量流动的过程
5．(2020·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．(2021·湖南岳阳质检)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＝×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．某棉田生态系统中棉花的主要害虫之一是蚜虫，现引入蚜虫的天敌——草蛉。下列有关叙述错误的是( )
A．主要依据棉田中蚜虫的种群密度来预测其种群数量的变化趋势
B．引入草蛉能调整该生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
C．蚜虫和草蛉之间能通过负反馈调节维持各自种群数量的相对稳定
D．由蚜虫流入分解者的能量包括蚜虫尸体残骸和草蛉粪便有机物中的能量
答案 A
解析 年龄组成可预测蚜虫种群数量的变化趋势，种群密度不能预测种群数量的变化趋势，A错误；草蛉可捕食蚜虫，从而减少蚜虫对棉花的捕食，故引入草蛉能调整该生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，B正确；草蛉和蚜虫之间为捕食关系，二者之间能通过负反馈调节维持各自种群数量的相对稳定，C正确；草蛉粪便有机物中的能量属于蚜虫的同化量，所以由蚜虫流入分解者的能量包括蚜虫尸体残骸和草蛉粪便有机物中的能量，D正确。
考向三 能量流动的有关计算
9.如图是一个食物网，假如鹰的食物有来自兔，来自鼠，来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物( )
A．900 g B．500 g C．200 g D．600 g
答案 A
解析 当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%＝200(g)；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%＝200(g)；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×÷20%÷20%÷20%＝500(g)，共计消耗植物量为200＋200＋500＝900(g)。
10.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的( )
A．1.375倍 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
答案 A
解析 由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为()a÷10%÷10%＋()a÷10%＝55a；改变食物比例后的丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为()b÷10%＋()b÷10%÷10%＝40b，根据题意可得：55a＝40b，b/a＝1.375。
归纳总结 (1)能量流动中的最值计算
(2)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
(必修3 P88)生态系统：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2．教材结论性语句
(1)(必修3 P89)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)(必修3 P90)生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。
(3) (必修3 P91) 许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构就是食物网。
(4)(必修3 P93)生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
(5)(必修3 P94)太阳能经过生产者的固定进入生物群落，在食物链中以化学能的形式流动，以热能的形式散失。
(6)(必修3 P95)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热能。
(7)(必修3 P95)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利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
(8)(必修3 P96)生态系统能量流动是单向的、逐级递减的，一般来说，在相邻两个营养级间能量传递效率大约是10%～20%。
(9)(必修3 P96)从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的：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。
(10)(必修3 P96)从生态系统能量流动特点出发，分析“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，提高能量的利用率。
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)假设某种蓝藻(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)竞争
解析 (1)若水体中N、P等元素含量高，则蓝藻会大量繁殖，即水体富营养化，又因为没有其他生产者与其竞争，所以该种蓝藻种群密度极大，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。
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
(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
1．下列关于生态系统结构的叙述，正确的是( )
A．绿色植物是生态系统中唯一的生产者，所以它是生态系统的基石
B．消费者的存在可以加快生态系统的物质循环
C．分解者是生态系统中唯一能把有机物分解成无机物的成分
D．生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
答案 B
解析 生产者是生态系统的基石，其除了绿色植物，还有化能合成细菌、光合细菌等自养型生物；消费者通过自身新陈代谢将有机物转化为无机物，这些无机物又可以被生产者利用，所以加快了生态系统的物质循环；分解者、消费者、生产者都可以通过呼吸作用将有机物分解成无机物；生态系统的结构包括生态系统的组成成分和食物链、食物网。
2．(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阳光、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阳光、热能、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。
3．(2020·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 生物群落是指同一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。
4．(2020·河北唐山一模)下列关于生态系统中能量流动的叙述，正确的是( )
A．初级消费者同化的能量储存于其体内增重的有机物中
B．能量传递效率总是随着食物链的增加而减少
C．太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中
D．如果停止对一个生态系统的能量输入，这个生态系统会立即消亡
答案 C
解析 初级消费者同化的能量一部分在呼吸作用中以热能的形式散失掉，一部分用于自身的生长、发育和繁殖，储存于其体内增重的有机物中，A错误；能量传递效率在各营养级之间约为10%～20%，一般不会随着食物链的增加而减少，B错误；生态系统的能量流动一般是从生产者固定太阳能开始的，太阳能只有通过生产者才能输入生态系统中，C正确；如果停止对一个生态系统的能量输入，则这个生态系统没有能量来源不能维持很久，最终这个生态系统会消亡，但不会立即消亡，D错误。
5．(2021·山西高三月考)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。
6．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( )
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
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。
7．下列叙述正确的是( )
A．当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子10%～20%的能量
B．当狼捕食兔子并经同化作用合成了自身的有机物时，能量就从第一营养级流入了第二营养级
C．生产者通过光合作用制造了有机物时，能量就由非生物环境流入了生物群落
D．生态系统的能量流动是往复循环的
答案 C
解析 能量传递效率是指一个营养级中的能量只有10%～20%被下一个营养级所利用，每个营养级是以种群作为一个整体来研究的，不能以个体为单位来衡量，A错误；当狼捕食兔子并经同化作用合成了自身的有机物时，能量就从第二营养级流入了第三营养级，B错误；生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，D错误。
8．(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( )
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
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。
9．(2020·天津和平区一模)下表是某生态系统中能量流动情况的调查结果，表中甲、乙、丙、丁、戊分别代表构成该生态系统食物网的主要种群[表中数据单位：102 kJ/(m2·a)]，下列说法错误的是( )
种群
同化固定的能量
体内贮存的能量
呼吸消耗的能量
甲
16.74
4.54
12.2
乙
70
15.8
54.2
丙
930
229
701
丁
69.5
20
49.5
戊
1.674
0.4
1.274
A.表中的丙为生产者
B．表中的种群构成2条食物链
C．当某种原因导致乙减少时，戊的数量仍能保持相对稳定
D．第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率约为18%
答案 D
解析 能量流动逐级递减，由同化量的多少看，表中的丙同化量最大，应为生产者，A正确；乙和丁同化固定的能量基本相同，应该都是第二营养级，所以该食物网中存在两条食物链，B正确；当某种原因导致乙大量减少时，甲可通过捕食丁获得能量，戊的数量仍能保持相对稳定，C正确；乙和丁均是第二营养级，同化的能量是139.5×102 kJ/(m2·a)，甲是第一营养级，同化的能量是930×102 kJ/(m2·a)，则能量由第一营养级到第二营养级的传递效率是(139.5×102)/(930×102)×100%＝15%，D错误。
10．(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
解析 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、非选择题
11．(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 食物和栖息空间 (2)捕食和竞争 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)。
12．如图是某草原生态系统中各成分之间的关系模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的成分。请回答下列问题：
(1)图中丙属于该生态系统组成成分中的____________。图中鹰处于第________营养级。
(2)若鹰的捕食对象为其提供的能量均等，则鹰同化1 kJ的能量至少需要生产者同化________kJ的能量。
(3)下表所示为该草原生态系统某年中流经鹰种群的能量分配情况：
项目
摄入的能量
呼吸消耗的能量
用于生长、发和繁殖的能量育
能量(×103 kJ)
32
12
8
这一年中鹰种群的同化量为______________，其中用于生长、发育和繁殖的能量可以流向______________，也可以____________。
答案 (1)分解者 三、四 (2)75 (3)2×104 kJ 分解者 暂时不被利用
解析 (1)根据图中箭头的指向可以判断，甲是生产者，乙是非生物的物质和能量，丙是分解者。从食物网来判断，鹰处于第三、四营养级。(2)鹰的捕食对象有鼠和蛇，若鹰的捕食对象为其提供的能量均等，则鹰同化1 kJ的能量至少需要生产者同化的能量为1×÷20%÷20%＋1×÷20%÷20%÷20%＝75(kJ)。(3)同化量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量＝12×103＋8×103＝2×104(kJ)。一年中鹰种群用于生长、发育和繁殖的能量可以流向分解者，也可以暂时不被利用。
13．下图1为某湖泊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2表示能量流经该生态系统某一营养级的流动途径示意图，其中a～g表示能量值。请据图作答：
(1)图1中，M2表示的能量形式为__________________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ，主要原因是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________________________，C表示__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)图2中有两处不同的能量散失途径，其中E处散失的能量是通过____________________实现的。
答案 (1)热能(或通过呼吸作用散失的热量) 在食物链中能量传递逐级递减，Ⅳ的营养级最高，可利用的能量最少 (2)Ⅱ所同化的能量 Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 (3)分解者的分解作用
解析 (1)M1是输入到生态系统中的总能量，是太阳能。M2是生态系统散失的能量，是热能。在能量传递中由于大量能量以热能的形式散失，故最高营养级获得的能量最少，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ。(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，摄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，即是用于生长、发育和繁殖的能量(C)。
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