新高考适用2024版高考生物一轮总复习选择性必修2生物与环境第9单元生物与环境第3讲生态系统的结构与能量流动课件

这是一份新高考适用2024版高考生物一轮总复习选择性必修2生物与环境第9单元生物与环境第3讲生态系统的结构与能量流动课件，共60页。PPT课件主要包含了第九单元生物与环境，考点一，考点二，生物群落，生物圈，组成成分，营养结构，物质和能量，②生物群落，②食物网等内容，欢迎下载使用。

第3讲　生态系统的结构与能量流动
考点一　生态系统的结构
1．生态系统的范围(1)概念：在一定空间内，由____________与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。(2)空间范围：有大有小，地球上最大的生态系统是_________。(3)结构：由____________和____________(食物链和食物网)构成。(4)功能：进行__________________________________________。
物质循环、能量流动、信息传递
2．生态系统具有一定的结构(1)生态系统的组成成分①非生物的_______________：光、热、水、空气、无机盐等。
(2)食物链和食物网①食物链
易错整合，判断正误。(1)生态系统中分解者的作用是将有机物分解成无机物。( 　　)(2)“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”，泥巴中的藻类属于第一营养级。( 　　)(3)土壤微生物可作为生态系统的分解者。( 　　)(4)土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者。( 　　)
(5)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁，其中生产者是生态系统的基石。( 　　)(6)食物网中两种生物间只能有一种种间关系。( 　　)(7)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。( 　　)(8)食物链纵横交错形成的复杂营养关系就是食物网。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。( 　　)
1．每个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物是怎样获得物质和能量的？不同种类的生物获取物质和能量的途径一样吗？提示：绿色植物通过光合作用将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能。动物通过摄取其他生物获得物质和能量。细菌、真菌等通过分解动植物遗体和动物的排遗物获得物质和能量。不同种类的生物获取物质和能量的途径是不尽相同的。
2．食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？提示：各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用。流到第五营养级时，余下的能量很少，甚至不足以养活一个种群，因此食物链上一般不超过五个营养级。
1．辨析生态系统成分认识的误区
2.生态系统中各成分的判断
3．构建食物链的一般方法(1)根据种群数量变化曲线图构建
(2)根据各类信息书写食物链的方法①根据能量或者有机物的含量“由多到少”书写食物链食物链为：B→D→A→C。②根据重金属、DDT等浓度“由少到多”构建食物链(网)
据表中有机汞浓度的大小可判断食物链(网)如图：③根据数据的各种变式模型书写食物链
图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙→甲→乙→丁；图2中的食物链是丙→丁→甲→乙；图3表示的是生态系统的物质循环图解，D是生产者，A是消费者，B是分解者，C是非生物的物质和能量，其中的食物链是D→A。
(3)根据提供的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物；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：
考向　生态系统组成成分的判断分析 (2023·山东日照月考)如图表示生态系统的结构模型，下列相关叙述不正确的是( 　　)
A．图中既包含了生态系统的某些组成成分，又包含了生态系统的营养结构B．错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件C．图中食草动物和食肉动物的存在可以加快生态系统的物质循环D．图中可以实现有机物转化为无机物的生物组分只有甲
解析：分析题图可知，甲表示生产者，乙表示分解者，该图中的非生物的物质(CO2)、生产者、消费者、分解者属于生态系统的组成成分，图中的食物链(网)属于生态系统的营养结构，A正确；错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件，B正确；图中食草动物和食肉动物均属于消费者，消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环，C正确；生产者可以将无机物转化为有机物，生产者、消费者、分解者均可以将有机物转化为无机物，D错误。
┃┃拓展归纳► (1)生态系统各成分的判断关键①判断生产者时要注意是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者。②判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词，植物、微生物都有可能成为消费者。
③判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体和动物的排遗物中的有机物转变成无机物，即营腐生生活，如蚯蚓。
(2)根据结构图判断生态系统的成分如图所示，先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产者”，则A、B为消费者和分解者；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 ，确定A为消费者、B为分解者。
〔变式训练〕1．(2023·河北张家口宣化一中考前模拟)下列有关生态系统的组成成分及营养级的叙述，正确的是( 　　)A．有机肥可为绿色植物为主的生产者提供物质和能量B．蜣螂是异养需氧型动物，属于生态系统中的消费者C．细菌只可能是生态系统组成成分中的消费者和分解者D．消费者都属于异养生物，消费者的存在有利于生态系统的物质循环
解析：绿色植物是自养型生物，不能直接利用有机肥中的有机物和能量，A错误；蜣螂是营腐生生活的异养需氧型动物，属于分解者，B错误；细菌也可能是生产者，如硝化细菌，C错误；消费者都属于异养生物，消费者对于植物的传粉和种子的传播具有重要作用，消费者的存在有利于生态系统的物质循环，D正确。
考向　食物链和食物网分析 (2023·宁夏石嘴山三中月考)某生态系统的食物网如图所示，下列有关叙述不正确的是( 　　)
A．该食物网中最长的食物链存在五级消费者B．蛇在该食物网中分别占据了第三、四、五营养级C．就食物而言，蛇与食虫鸟存在捕食和竞争关系D．若该生态系统受到镉污染，则鹰受毒害最深
解析：本食物网中最长的食物链是植物→食草昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰或植物→食草昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰，共六个营养级，鹰为五级消费者，A正确；蛇捕食鼠属于第三营养级，捕食食虫鸟属于第四和第五营养级，捕食蛙属于第五营养级，B正确；蛇与食虫鸟没有捕食相同的食物，两者只存在捕食关系，C错误；由于污染物一般具有化学性质稳定而不易分解、在生物体内积累而不易排出等特点，所以生物富集作用会随着食物链的延长而不断加强，D正确。
┃┃方法技巧►食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析(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都会减少。(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，会先增加后减少，最后趋于稳定。(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维持其数量基本不变。(4)同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析：①a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时，则b种群的数量将增加。②a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。
〔变式训练〕2．下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：鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系，据能量传递的特点和传递效率可知A正确；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急升后下降最后趋于稳定，相应的浮游植物总量先锐减后升高最后趋于稳定；能量流动是沿食物链逐级递减的，A项正确。
考点二　生态系统的能量流动
1．能量流动的概念理解
(2)第二营养级能量流动过程分析
①输入该营养级的总能量是指图中的___(填字母)。②粪便中的能量(c)_________(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为____________________________________________。③初级消费者同化的能量(b)＝______________________________＋______________________________。④生长、发育和繁殖的能量(e)＝_____________________________＋_________________________________＋_______________________。
上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分
用于生长、发育和繁殖的能量(e)
分解者利用的能量(f)
下一营养级同化的能量(i)
3．能量流动的特点(1)图中的生物类群分别是：①_________，②_______________，③_______________，⑤_________。④表示的生理过程是____________。(2)图示中的E2/E1表示_____________________间的能量传递效率。
(3)能量流动的特点及原因①单向流动的原因a．能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期____________的结果，是不可逆转的。b．各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量无法循环流动。
②逐级递减的原因a．各营养级生物都会因____________消耗大部分能量。b．各营养级的能量都会有一部分流入_________，还有一部分未被下一营养级生物利用，一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级。
4．生态金字塔(1)能量金字塔：将单位时间内各营养级所得到的____________转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照__________________排列，可形成的一个金字塔图形，叫作能量金字塔。(2)生物量金字塔：在金字塔中如果表示的是_________________(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。(3)数量金字塔：在金字塔中如果表示的是__________________________________关系，就形成数量金字塔。
5．研究能量流动的实践意义(1)帮助人们__________________________________，增大流入某个生态系统的总能量。(2)帮助人们_______________________________，使能量得到最有效的利用。(3)帮助人们_______________________________________，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
将生物在时间、空间上进行合理配置
科学地规划和设计人工生态系统
合理地调整生态系统中的能量流动关系
易错整合，判断正误。(1)生态系统中细菌产生的能量可流向生产者。( 　　)(2)若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用。( 　　)(3)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能。( 　　)(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)一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。( 　　)
(6)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象。( 　　)(7)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。( 　　)(8)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率。( 　　)
1．生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？提示：遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统(生物体有机物)中，而另一部分未被利用、散失至非生物环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。
2．人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？提示：人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。3．溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？提示：不能。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．归纳概括两种常考能量流动模型(1)第二营养级的能量流动过程模型
图中箭头①指的是摄入量，若没有箭头③，则①代表的是同化量。(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．对比分析三种生态金字塔的类型及特点
考向　考查能量流动的过程 (2023·广西梧州月考)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b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%D．消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中
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和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，而消费者是通过捕食获得储存能量的有机物进而经同化作用得到能量，A错误；生产者固定的太阳能大部分被呼吸作用消耗，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错误；b1为摄入量，生态系统中生产者到初级消费者的能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)÷(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；消费者从生产者摄取的能量数值为(a2＋b2＋c2＋d2＋粪便量)，可用b1表示，且此部分能量存在于有机物中，D正确。
〔变式训练〕3．(2023·安徽滁州期末)玉米螟是玉米田中的常见害虫，引入步行虫能有效地治理玉米螟。科研人员研究了玉米田生态系统的能量流动关系，结果如下表[单位为kJ/(cm2·a)]。下列叙述错误的是( 　　)
A ．生态系统不同营养级之间能量传递效率为10%～20%B．玉米螟粪便中的能量属于玉米螟流入分解者的能量C．玉米螟用于生长、发育和繁殖的能量为10.7 kJ/(cm2·a)D．流经玉米田生态系统的总能量大于179.5 kJ/(cm2·a)
解析：能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，生态系统不同营养级之间能量传递效率为10%～20%，A正确；玉米螟粪便中的能量属于其上一营养级玉米同化的能量，不属于玉米螟流入分解者的能量，B错误；玉米螟用于生长、发育和繁殖的能量为89.6－43.2－35.7＝10.7[kJ/(cm2·a)]，C正确；玉米田生态系统的生产者除了玉米，还有其他植物，所以流经玉米田生态系统的总能量大于179.5 kJ/(cm2·a)，D正确。
考向　能量流动的特点及应用 (2023·河南郑州联考)如图为某果园中能量流经某害虫种群的示意图[图中数据的单位为kJ/(m2·a)]。下列叙述错误的是( 　　)A．若要防治虫害，则应设法使该害虫种群的能量摄入量减少B．据图可知，该害虫同化的能量大部分通过自身呼吸作用以热能的形式散失C．从图中可以看出，生态系统的能量流动具有逐级递减的特点D．由害虫流入分解者的能量包括图中粪便和遗体残骸等中的能量
解析：由害虫流入分解者的能量属于害虫同化量的一部分，而害虫粪便中的能量为上一营养级同化量的一部分，故图中粪便中的能量不属于由害虫流入分解者的部分，D错误。
〔变式训练〕4．(2022·福建莆田七中期中)下面是某生态农场生产流程图，据图判断，下列说法不正确的是( 　　)
A．能量经过多级利用，实现了生态系统能量的良性循环B．用粪屑培养食用菌，杂屑饲喂蚯蚓提高了该系统总能量利用率C．合理地调整能量流动关系，能使能量流向对人类最有益的部分D．每一环节都循环利用了农业有机废弃物，提高了生态效益、经济效益
解析：能量不能循环利用，A错误；用粪屑培养食用菌，杂屑饲喂蚯蚓，实现了能量的多级利用，提高了该系统总能量利用率，B正确；研究能量流动，可以合理地调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分，C正确；每一环节都循环利用了农业有机废弃物，如秸秆饲喂家畜，家畜粪屑培养食用菌，食用菌杂屑供给蚯蚓，蚯蚓分解排泄物、杂屑为农作物提供相关的物质，提高了生态效益、经济效益，D正确。
┃┃易错提醒►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约为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。
考向　生态金字塔的特点 (2019·全国Ⅱ卷)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
解析：夏季草原生态系统中牧草的数量远多于羊的数量，该生态系统的数量金字塔呈金字塔形；森林生态系统中乔木的数量远少于昆虫的数量，该生态系统的数量金字塔呈倒金字塔形，A项正确。
〔变式训练〕5．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，请思考：(1)生态系统中的能量金字塔的含义是_____________________________________________________________________________。
单位时间内各个营养级所得到
的能量数值，由低到高绘制成图，形成一个金字塔图形
(2)依生态学原理看，同样的玉米，可养活更多人口的营养结构是___，因为___________________________________________________。(3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多吗？为什么？_______________________________________________________________________________。(4)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲中的人与乙中的人体内污染物浓度更高的是___。
乙中人处于第三营养级，能量损耗加大，养活的人口更少
不一定。甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是相应营养级环
┃┃易混易错►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．(2020·浙江卷)下列关于营养级的叙述，正确的是( 　　)A．营养级的位置越高，归属于这个营养级的能量通常越多B．自然生态系统中的所有绿色植物都属于生产者营养级C．营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和D．食物链中的各营养级之间能量传递效率是相同的
解析：由于能量在流动过程中每传递一次损失一大半，从一个营养级传到下一个营养级的效率只有约10%，所以营养级的位置越高，归属于这个营养级的能量通常越少，A错误；自然生态系统中的所有绿色植物都能进行光合作用，将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能，所以属于生产者营养级，B正确；营养级是指处于食物链同一环节上所有生物，包括同种和不同种生物，C错误；能量从植物到植食动物或从植食动物到肉食动物的传递效率一般只有约10%，不同食物链中相邻两个营养级之间的能量传递效率不一定相同， 即使在同一条食物链中， 不同的相邻两个营养级之间的能量传递效率也不一定相同，D错误。故选B。
2．(2020·海南卷)在生态系统中，植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其中一部分用于自身的呼吸消耗，余下部分称为净初级生产量。下表为4个生态系统的研究实例。
下列有关叙述错误的是( 　　)A. 与玉米地相比，荒地的太阳能利用率低，净初级生产效率也低B．若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，制造有机物质最多的是玉米地C．两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等，但明显高于荒地D．两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关
解析：玉米地的太阳能利用率高于荒地，而玉米地的净初级生产效率却低于荒地，A错误；若入射太阳能相同，上述4个生态系统中，因为玉米地的太阳能利用率最高，所以制造有机物质最多的是玉米地，B正确；由表格中数据可知，两个湖泊中植物的呼吸消耗率与玉米地的大致相等，但明显高于荒地，C正确；两个湖泊中有很多的水生植物，而这些植物接受的太阳能需要穿过水层，据此可推知，两个湖泊的太阳能利用率低，与太阳光穿过水层时损失了部分能量有关，D正确。
3．(2021·全国甲卷)捕食是一种生物以另一种生物为食的现象，能量在生态系统中是沿食物链流动的。回答下列问题：(1)在自然界中，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，这一现象对捕食者的意义是___________________________________(答出1点即可)。(2)青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成果分析，这条食物链上能量流动的特点是_________________________。
避免自己没有食物，无法生存下去
(3)森林、草原、湖泊、海洋等生态系统是常见的生态系统，林德曼关于生态系统能量流动特点的研究成果是以________________________生态系统为研究对象得出的。