2021版新高考选考生物一轮复习通用版学案：第30讲　生态系统的结构　生态系统的能量流动

第30讲　生态系统的结构　生态系统的能量流动


考点1　生态系统的结构

1．生态系统的概述

2．生态系统的组成成分
项目
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
实例
阳光、热能、水、空气、无机盐等
自养生物，主要是绿色植物
异养生物，主要是动物
主要是营腐生生活的细菌和真菌
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
分解动、植物的遗体和动物的排遗物
地位

生态系统的基石
生态系统最活跃的成分
生态系统的关键成分
3.生态系统的营养结构
(1)食物链

(2)生态系统的成分、食物链和营养级之间的关系[连一连]

(3)食物网


1．(必修3 P88“旁栏思考题”改编)一个动物园中的全部动物是一个系统吗？全部动物和植物呢？为什么？
答案：动物园中的全部动物不能说是一个系统，因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，不是一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物也不是一个系统。
2．(必修3 P92拓展题改编)在农田、果园等人工生态系统中，可否通过增加或延长食物链，提高生态系统稳定性并获得更多产品？为什么？
答案：可以。农田和果园等人工生态系统食物链单一，自身稳定性差，易受病虫害破坏。通过研究生物之间的相互关系，增加或延长食物链，使之成为立体农田和立体果园，可以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。

【真题例证·体验】
(2018·高考海南卷)某地在建设池塘时，设计了右图所示的食物网，鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。下列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
解析：选D。由题图可知，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；通气有利于水体中需氧型分解者的呼吸作用，促进生物残骸分解为无机物，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。
【考法纵览·诊断】
(1)趋光性昆虫是农田生态系统的消费者
[2018·全国卷Ⅲ，T6A](√)
(2)在某一生态系统的田螺、小球藻、大肠杆菌、草鱼等组分中，能将太阳能转变为化学能的是小球藻
[2016·海南卷，T21改编](√)
(3)俗话说：“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”。某同学据此设计了一个水池生态系统。属于该生态系统第一营养级的是泥巴中的大肠杆菌
[2015·海南卷，T23B](×)
(4)分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
[2015·海南卷，T25B](√)
【长句应答·特训】
某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图，据图分析下列问题：

(1)该食物网中，共有________条食物链。
(2)鹰与鼬的种间关系是________________。
(3)此食物网没有表示出的生态系统成分是______________________________。
(4)通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响________(填“大于”“小于”或“相当于”)鼬对鼠种群数量的影响。
(5)动物的取食行为可以满足自己或同种个体对食物的需要。动物取食对象一般选取低营养级生物，理由是________________________________________________________。
答案：(1)6　(2)捕食和竞争　(3)非生物的物质和能量、分解者　(4)小于　(5)低营养级生物所含的能量多；富集的有毒物质少

1．寄生与腐生的区别
寄生是从活的生物体内获得营养物质；腐生是从死的生物体内获得营养物质。病毒均营寄生生活。
2．根据各类信息构建食物链(网)的方法
(1)根据各营养级的有机物总量或能量分析

营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
1.9
141.0
图1、图2中根据每个营养级中有机物多少可形成的食物链为丙→甲→乙→丁。表格中Pg表示生物同化作用固定能量的总量，根据能量多少和传递效率10%～20%可以确定食物链为B→D→A→C。
(2)根据重金属、DDT等物质的浓度分析
下表为某生态系统中生物体内残留有机汞的情况：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(mg·L－1)
0.05
7
0.51
68
0.39

有机汞在组成食物链的生物体内存在生物富集现象，即随着营养级的升高，汞浓度增加，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物所含能量的多少。其食物链(网)如图。
(3)依据捕食关系曲线构建食物链(网)

分析曲线走势，先上升、先下降者为被捕食者，故上图中食物链为乙→丙→甲。
(4)依据提供的食物信息构建食物链(网)
如古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物，它们之间的关系：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以古树的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。依据捕食关系由低营养级→高营养级直接绘图，可得到如下食物网。

3．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数量基本不变。


生态系统的概念及成分
生命观念
1．下图是有关生态系统的概念图，①②③分别是(　　)

A．生态系统的结构、生态系统的种类、食物链和食物网
B．生态系统的结构、生态系统的成分、食物链和食物网
C．生态系统的种类、生态系统的成分、生态系统的稳定性
D．生态系统的成分、生态系统的结构、食物链和食物网
解析：选B。生态系统包括其结构①和功能，其结构又包括生态系统的成分②和营养结构即③食物链和食物网，而生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，B项正确。
2．(2020·山西孝义高三入学摸底)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
解析：选B。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。

食物链和食物网的结构分析
科学思维
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
解析：选D。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；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，C正确；丰富度是指群落中物种数目的多少，D错误。
4.如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量，如右图所示。在一段时间内，如果乙的种群数量增加，则会引起(　　)

A．甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降
B．甲、丙、丁的种群数量均增加
C．甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加
D．甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加
解析：选D。能量流动的特点：单向流动、逐级递减，所以题图所示甲、乙、丙、丁四种生物之间构成的食物链为丙→甲→乙→丁。当乙的数量增加时，因乙是以甲为食，所以甲由于天敌增加，数量就会相应下降；由于甲是以丙为食，甲是丙的天敌，丙的天敌数量减少其数量就增加；又由于丁是以乙为食，乙的数量增加，导致丁因食物充足而数量增加。

食物链和食物网的数量变化分析
科学思维
5．(2020·江苏盐城阜宁期中)下图表示生态系统中的食物网，下列相关叙述正确的是(　　)

A．该食物网中共有6条食物链
B．该食物网中的所有生物构成生物群落
C．蝗虫和老鼠在不同食物链中但属于同一营养级
D．若老鼠全部死亡消失，对狼的影响比对猫头鹰显著
解析：选C。食物链的起点是草，终点是不被其他营养级捕食的生物，则该食物网中共有5条食物链，故A项错误；食物网中只包括生产者和消费者，构成生物群落还应该包括分解者，故B项错误；蝗虫和老鼠都位于第二营养级，属于初级消费者，故C项正确；猫头鹰的食物来源只有老鼠，狼的食物来源有浣熊、鹿和老鼠，若老鼠全部死亡消失，对狼的影响比对猫头鹰小，故D项错误。
6．(不定项)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，沼蟹数量减少
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
解析：选BC。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2　生态系统的能量流动

1．能量流动的概念

2．能量流动的过程
(1)能量流经第二营养级的过程


(2)能量流经生态系统的过程

①能量流动的渠道是食物链和食物网。
②能量散失的途径是各种生物的呼吸作用(代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。
3．能量流动的两个特点


4．研究能量流动的意义
(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。

【真题例证·体验】
(2019·高考江苏卷)图1是某生态系统部分生物关系示意图。请回答下列问题：

(1)生态系统最基本的生物成分是________。图1由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛和杂食性鸟构成的食物网中，杂食性鸟分别处于第__________营养级。
(2)从图1所示的营养关系分析，属于分解者的有__________。有机碎屑被彻底分解产生的__________(至少写出两类)等供生态系统循环利用。
(3)由于乔木的遮挡程度不同，导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异，地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有________结构。
(4)下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有________(填序号)。
①空间分布　②迁入率　③互利共生　④物种丰富度　⑤种群密度
(5)图2是图1生态系统中某两个营养级(甲、乙)的能量流动示意图，其中a～e表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在________(填图2中字母)中，乙用于生长、发育及繁殖的能量值可表示为________(用图2中字母和计算符号表示)。

解析：(1)生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。其中生产者是最基本的生物成分，在乔木→杂食性鸟与草本植物→杂食性鸟这两条食物链中，杂食性鸟均属于第二营养级；在草本植物→蝗虫→杂食性鸟这条食物链中，杂食性鸟属于第三营养级；在草本植物→蝗虫→蜘蛛→杂食性鸟这条食物链中，杂食性鸟属于第四营养级。(2)分析题图中各成分可知，大型真菌和跳虫属于分解者。有机碎屑被彻底分解可产生无机盐、CO2和H2O等。(3)该地表在水平结构上，由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布，题中地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有水平结构。(4)题中属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有空间分布、迁入率和种群密度。(5)乙粪便中食物残渣的能量属于上一营养级(甲)所同化的能量，且包括在甲流向分解者的能量(c)中。根据题图可知，乙用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为a－b。
答案：(1)生产者　二、三、四
(2)大型真菌、跳虫　无机盐、CO2、H2O
(3)水平　(4)①②⑤　(5)c　a－b
【考法纵览·诊断】
(1)太阳能进入生态系统的主要过程是绿色植物能通过光合作用将光能转化成化学能储存在有机物中，分解者通过分解动、植物的遗体残骸和动物的排遗物来获得生命活动所需的能量　
[2018·全国卷Ⅰ，T29节选](√)
(2)由于散失的热能不能被生产者再固定，且食物链中捕食与被捕食的关系不可逆转，所以生态系统的能量流动是单向的
[2018·上海卷，T11B改编](√)
(3)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%
[2016·江苏卷，T16C改编](×)
(4)能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
[2015·海南卷，T25A](√)
(5)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
[2015·海南卷，T25D](×)
【长句应答·特训】
下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)]。请据图回答下列问题：

(1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？
________________________________________________________________________。
(2)生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？
________________________________________________________________________
(3)生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是__________ (结果保留一位有效数字)。
(4)假设食物全部来自生产者，按照图中的能量流动规律，肉食性动物要增加100 kg，则约需要消耗________ kg生产者。
(5)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。生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多，原因是_______________________。
(6)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________________________________________(答出一点即可)。
答案：(1)一个来源是光能，另一个来源是输入的有机物中的化学能
(2)110×103 kJ/(m2·y)、16×103 kJ/(m2·y)、7.5×103 kJ/(m2·y)
(3)12.7%、15.6%
(4)5 047
(5)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
(6)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

1．两种不同的能量流动模型
(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

2．能量传递效率的相关计算
(1)食物链中能量的“最值”计算
设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：
①能量传递效率未知时(按20%即1/5、10%即1/10计算)
已知
问题
思路求解
由D“逆推”A(D净增重M)用“除法”
至少需要A的量Y
Y＝
最多需要A的量Y
Y＝
由A“顺推”D(A净增重N)用“乘法”
D最多增重的量Y
Y＝N(1/5)3
D至少增重的量Y
Y＝N(1/10)3
②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)在食物网中分析
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，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：

(3)具有人工能量输入的能量传递效率计算
人为输入某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级能量传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量(不包括人工输入第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入第二营养级的能量)×100%。
3．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


能量流动的过程及特点
生命观念、科学思维
1．(2020·湖南岳阳一模)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”这一关系中，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%
解析：选C。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”这一关系中，狼粪便中的能量属于上一个营养级(兔)的同化量，即属于兔用于生长、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。
2．(不定项)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、利用和传递等的数量统计如下表(单位：百万千焦/年)。下列相关叙述正确的是(　　)
种群
输入的
总能量
用于生长、发育
和繁殖的能量
呼吸消耗
传递给
分解者
传递给下
一营养级
未被利用
的能量
A65.5
3.0
15.0
41.5



B
15.0
5

0.5

2.5
C
2
0.6
1.4
微量(不计)
无

A．种群A、B、C构成了该生态系统的生物群落
B．种群B呼吸消耗的能量为5百万千焦/年
C．能量从种群B到种群C的传递效率为13.3%
D．种群A储存在体内的能量为59.5百万千焦/年
解析：选CD。群落是同一时间内聚集在一定区域中的各种生物种群的集合，种群A、B、C不能包含该生态系统的所有生物，所以不能构成该生态系统的生物群落，A错误；输入的总能量＝呼吸消耗＋生长、发育和繁殖的能量(又叫储存的能量)，生长、发育和繁殖的能量＝流向分解者＋流向下一营养级＋未利用的能量，则种群B呼吸消耗的能量为15－5＝10(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，题干限定表格中的输入的能量即为各种群同化量，则能量从种群B到种群C的传递效率为2/15×100%≈13.3%，C正确；种群A储存在体内的能量即净同化量＝传递给分解者＋传递给下一营养级＋未被利用的能量＝3.0＋15.0＋41.5＝59.5(百万千焦/年)，D正确。

能量流动的有关计算
科学思维
3. (2020·湖南衡阳四中月考)右图所示的食物网中，如果每个营养级能量传递效率均为20%，且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等。虎要获得1 kJ 能量，则需要消耗草的能量为(　　)

A．150 kJ　　　　　　　 B．125 kJ
C．100 kJ D．75 kJ
解析：选D。每个营养级能量传递效率均为20%，且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等，在草→兔→狐→虎食物链中虎从草中获取1×1/2÷20%÷20%÷20%＝62.5(kJ)能量；在草→羊→虎食物链中虎从草中获取1×1/2÷20%÷20%＝12.5(kJ)能量；故需要消耗草的能量为62.5＋12.5＝75(kJ)。
4. (2020·山西沂州一中月考)右图为生态系统食物网简图，若E生物种群的总能量为7.1×109 kJ，B生物种群的总能量为2.3×108 kJ。从理论上计算，A储存的总能量最少为(　　)

A．7.1×108 kJ B．4.8×107 kJ
C．5.95×107 kJ D．2.3×107 kJ
解析：选B。由题图可知，D为生产者，要使A获得的能量最少，则必须保证三个条件：一是能量来源途径要最少，二是能量传递效率要最低，三是食物链要最长。故从理论上讲，与A储存的能量最少相关的食物链不可能是D→A，也不可能是D→A、D→E→C→A同时存在，只能是D→E→C→A。故E的能量在传给A的途径中，只有确保：①E在传给B时用去的能量最多，②E的总能量减去传给B的后再传给C时传递效率最低，③C在传给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A储存的总能量最少为(7.1×109－2.3×108÷10%)×10%×10%＝4.8×107(kJ)。

生态金字塔的识别与分析
科学思维
5．(2019·高考全国卷Ⅱ)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：选A。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大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。
6.某草原生态系统中能量金字塔由最下面一层到最上面一层共四层，分别为甲、乙、丙、丁(右图)，若有外来生物戊入侵，且会与丙竞争食物，但不会被丁所捕食。下列说法不正确的是(　　)

A．甲可能为绿色植物，甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和
B．甲、乙、丙、丁构成该生态系统的生物群落
C．丁生物的种群数量很可能会逐渐减少
D．戊在生态系统中处于第三营养级
解析：选B。处于能量金字塔最底层的是生产者，所以甲可能为绿色植物，生产者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和；能量金字塔包含生产者和消费者，不包含分解者，而生物群落应该包含该生态系统中的所有生物，故甲、乙、丙、丁不能构成该生态系统的生物群落；由于生物戊入侵，与丙(丁的食物)竞争食物，所以丙的数量会下降，又由于戊不会被丁所捕食，故丁生物的种群数量很可能会因食物减少而逐渐减少；戊与丙竞争食物，所以在生态系统中处于第三营养级。

能量流动原理的应用
社会责任
7．(不定项)下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．沼气池中的微生物也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传递效率
解析：选CD。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，属于分解者，A、B正确；在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，C错误；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用率，D错误。

[易误警示]
易错点1　生态系统成分的几个误区
[点拨]　(1)植物≠生产者：菟丝子属于植物，营寄生生活，是消费者。
(2)动物≠消费者：秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动、植物残体为食的腐生动物属于分解者。
(3)细菌≠分解者：硝化细菌和光合细菌是自养型生物，属于生产者；寄生细菌属于消费者。
易错点2　因混淆“摄入量”与“同化量”“粪便中的能量”与“尿液中的能量”而出错
[点拨]　(1)摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，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)粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。
易错点3　错将“相邻两营养级”间的传递效率等同于“相邻两个生物个体”间的传递效率，从而出现“一只狼捕获一只狐时获得了其10%～20%的能量”的错误结论
[点拨]　能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率，即下一营养级全部生物同化量/上一营养级全部生物同化量×100%，而不是相邻营养级中某个体间的传递效率，如“一只狼”捕获“一只狐”时，应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%～20%”的能量，“所有狼”可获得“所有狐”的能量才是10%～20%。
易错点4　误认为能量金字塔中每一塔级只包含一种生物，或者认为能量金字塔中生物仅构成一条食物链

[点拨]　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(如图示金字塔中乙内所有植食性动物)，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。
易错点5　能量传递效率≠能量利用率
[点拨]　能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。
[纠错体验]
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
解析：选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，A正确；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·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
3．下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是(　　)
A．食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主渠道，是生态系统维持相对稳定的重要条件
B．流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入体内的能量
C．能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象
D．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%
答案：A
4．(不定项)(2020·泰安期末)下图表示某草原生态系统的能量流动过程。a、b、c、d表示能量值，①②③表示营养级，甲是分解者。下列说法正确的是(　　)

A．甲在该生态系统中可以占有三个营养级
B．第二到第三营养级的能量传递效率是c/b×100%
C．流入该生态系统的总能量是a＋b＋c＋d
D．图中各营养级之间能量大小的关系为a＞b＞c
解析：选BD。甲为分解者，不属于食物链，不占有该生态系统的营养级，A错误；第二到第三营养级的能量传递效率是c/b×100%，B正确；流入该生态系统的总能量是生产者固定的能量a，C错误；能量沿着食物链逐级递减，故各营养级之间能量大小的关系为a＞b＞c，D正确。


1．(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
解析：选C。自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌不可以进行光合作用，但能进行化能合成作用；寄生在人体内的细菌属于消费者；分解者都是腐生生物，是生态系统不可缺少的成分；非生物的物质和能量主要包括阳光、水分、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。
2．(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，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
解析：选A。生物群落是一定时间内的一定区域的全部生物，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，“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，C正确；海星移除后，“小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种”，说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性，D正确。
3．(2020·湖南永州一模)某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。下列分析正确的是(　　)
A．这种甲虫属于次级消费者
B．这种甲虫与落叶树之间为捕食关系
C．这种甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．这种甲虫在能量金字塔中位于底部
解析：选C。由题干“甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积”可知，甲虫应该属于生态系统中的分解者，A错误；食物链中的生物之间是捕食关系，而甲虫是分解者，不属于食物链的成分，B错误；甲虫属于分解者，能够促进生态系统的物质循环，C正确；甲虫是分解者，而能量金字塔的底部是生产者，D错误。
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
解析：选C。初级消费者同化的能量一部分在细胞呼吸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．(2020·安徽黄山模拟)下图是某陆地生态系统食物网的主要部分，下列有关叙述正确的是(　　)

A．图中的生物种类繁多，充分体现了生物多样性
B．该生态系统的形成是图中各生物间共同进化的结果
C．该生态系统中的能量流动和信息传递是单向进行的
D．各种群的基因频率不断变化导致生物不断进化
解析：选D。生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，题图中的生物种类繁多，只体现了物种多样性，A错误；共同进化包括不同物种之间、生物与无机环境之间的不断进化和发展，B错误；该生态系统中的能量流动是单向的，信息传递一般是双向进行的，C错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，故各种群的基因频率不断变化导致生物不断进化，D正确。
6．下图是某池塘生态系统中的两条食物链，大量捕捞花鲢后，种群将有所变化。绿藻和白鲢短期内种群数量变化趋势依次是(　　)

A．上升、上升　　　　　 B．上升、下降
C．下降、下降 D．下降、上升
答案：C
7．(2020·河北正定月考)下图为某湖泊中的食物网。浮游植物急剧增加时不会引起(　　)

A．水华现象
B．a和b的数量增长
C．c、d和e的数量可能大量减少
D．c与d因食物丰富而竞争加剧
解析：选D。浮游植物急剧增加，可能是由于水体富营养化，会导致水华现象发生；a和b以浮游植物为食，浮游植物增加，a、b食物来源增加，数量增长；若发生水华，水体缺氧，导致水中鱼类大量死亡，数量减少；c和d摄取的食物不同，不会因食物形成竞争关系。
8．(2020·江西抚州临川一中期中)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)。下列有关叙述中不正确的是(　　)

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)
C．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
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：选D。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同化量之比，图中能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)；b1表示消费者从生产者摄取的能量，存在于生产者光合作用制造的有机物中；食物链中，第一营养级通过光合作用固定太阳能，其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物，对最高营养级生物来说，能量不会再流向下一个营养级，即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不尽相同。
9．2018年8月3日16时30分在云南省昭通市鲁甸县发生了6.5级地震。某地出现了较为严重的自然灾害，导致此区域的生态环境被破坏。下图为被毁的区域在人为干预下恢复过程中的能量流动图(单位：103 kJ·m－2·a－1)。请分析并回答下列问题：

(1)由图中数据可知，生产者固定的能量值为________，肉食动物需补偿输入的能量值为________。在人为干预下，能量在第二营养级到第三营养级之间的传递效率为________。
(2)由图可知，用于植食动物自身的生长、发育、繁殖等的能量值是________。营养级较高的生物在这场灾害中受到的影响较大，理由是_______________________________。
(3)通常情况下，高营养级的生物个体数量一般远远少于低营养级的，主要原因是________________________________________________________________________。
答案：(1)1.1×105 kJ·m－2·a－1　5×103 kJ·m－2·a－1　15.6%
(2)1.2×104 kJ·m－2·a－1　营养级越高，补偿输入的能量越多
(3)在食物链中能量传递逐级递减，营养级越高，可利用的能量越少
10．下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体储存的能量(Pn＝Pg－R)，R表示生物呼吸消耗的能量。
单位：102kJ/(m2·a)

Pg
Pn
R
A
15.9
2.8
13.1
B
870.7
369.4
501.3
C
0.9
0.3
0.6
D
141
61.9
79.1
E
211.5
20.1
191.4
回答下列问题：
(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的？________。
判断依据是______________________________________________。
(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率约为________。
(3)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？________(填“是”或“否”)，原因是____________________________________________________________。
解析：据题表及题干可知，B营养级固定的能量最多，故B为生产者，又因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C，再根据公式计算从第三营养级到第四营养级的传递效率是0.9/15.9×100%≈5.7%。输入的总能量即为生产者固定的总能量＝870.7×102 kJ(m2·a)，输出的总能量＝所有生物呼吸消耗的能量之和＝13.1＋501.3＋0.6＋79.1＋191.4＝785.5×102[kJ(m2·a)]，因为870.7×102 kJ(m2·a)＞785.5×102 kJ(m2·a)，所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和，即该生态系统的总能量是增加的。
答案：(1)B　B营养级含能量最多，B为生产者
(2)5.7%
(3)是　该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗的能量之和

11．(高考天津卷)在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是(　　)

A．该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成
B．依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度
C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率
D．乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量
解析：选D。碳循环发生的范围为“生物圈”，并非一个小生态系统，A错误；进行种群密度调查时应统计所有的同种昆虫，不能只统计成虫，B错误；能量传递效率是相邻两个营养级之间的同化量之比，不是两种生物之间的数量比值，C错误；题图信息表明乙为甲的天敌，乙增多，甲会减少，因此若乙数量增加，则甲种群对丝瓜的摄食将减少，D正确。
12．(不定项)(2020·济南期末)下图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流动统计的部分数据。下列有关叙述正确的是(　　)

A．三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ
B．种群Ⅱ全部生物的呼吸消耗量约为6.95×107 kJ
C．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体
D．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为10%
解析：选AC。题图中种群Ⅱ同化的能量最多，其次是种群Ⅰ，最少的是种群Ⅲ，所以三个种群组成的食物链是Ⅱ→Ⅰ→Ⅲ，A正确；种群Ⅱ全部生物同化的能量有四个去向：呼吸消耗、流向分解者、流入下一营养级和未利用，呼吸作用消耗的能量＋流向分解者的能量为111.0×106－41.5×106－15×106＝5.45×107 kJ，B错误；能量在不同营养级之间以有机物的形式流动，C正确；能量传递效率＝某一个营养级的同化量÷上一个营养级的同化量×100%，第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为3.0×106÷(15.0×106)×100%＝20%，D错误。
13．(不定项)假定某种群当年数量是一年前种群数量的λ倍，下图1为λ值随时间的变化曲线；图2为该生态系统的部分能量流动示意图。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图1中a～d时间段内，d时种群数量最多，第d年和第e年种群数量相等
B．图1中b～c时间段内，λ值基本不变，此时种群的年龄组成为增长型
C．据图2分析可知，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D2/D1
D．若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N，则其同化量为N＋A2
解析：选BD。题图1中a～d时间段内，λ>1，种群数量持续增加，故第d年时种群数量最多，在d～e时间段内，λ<1，种群数量减少，故第d年种群数量大于第e年种群数量，A错误；题图1中b～c时间段内，λ值基本不变，但由于λ>1，说明种群数量仍在增长，故此时种群的年龄组成为增长型，B正确；据题图2分析可知，生产者的同化量为W1，初级消费者的同化量为D1，故生产者与初级消费者之间的能量传递效率为D1/W1×100%，C错误；用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸作用散失的能量，所以若初级消费者用于自身生长、发育和繁殖的能量为N，则其同化量为N＋A2，D正确。
14．(不定项)(2020·潍坊高三月考)下图为“桑基鱼塘”农业生态系统的能量流动图解，据图分析，下列叙述错误的是(　　)

A．图中用于桑树生长、发育、繁殖的能量是A
B．图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量
C．桑树与蚕之间的能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示
D．桑树的总光合作用固定的能量可以用B＋C表示
解析：选AB。B表示桑树的呼吸作用消耗的能量、C表示用于桑树生长、发育、繁殖的能量。桑树与蚕之间的能量传递效率可以用(E＋F＋G＋H)/A表示。未利用的能量是指既没有流向分解者，也没有流向下一营养级和用于呼吸的能量。桑树的总光合作用固定的能量是B＋C。
15．太湖是我国大型浅水湖泊，研究人员对太湖生态系统的结构和功能进行研究。下图为该生态系统中各营养级间的能量流动关系简图，相关数值用有机物干物质量表示(单位：t·km－2·a－1)。

回答下列问题：
(1)从生态系统成分的角度分析，太湖中有些浮游动物既可以作为________又可以作为________。
(2)太湖生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链，还有一种通过生物间________关系形成的捕食食物链。植物流入浮游动物的能量仅占浮游动物总能量的________%(保留小数点后1位)，这说明________________食物链在太湖生态系统能量流动中起更重要的作用。
(3)统计芦苇等挺水植物的总能量时，可在采样点________选取样方后，将其中的植物连根拔出后进行称重，再计算得出总能量。
(4)当生态系统能量的输入与呼吸散失的比值逐渐接近于________时，表明生态系统逐渐演变到成熟阶段，而太湖远未达到此阶段。
(5)小型鱼虾的能量只传递给食鱼性鱼类，分析小型鱼虾中的能量除______________、呼吸散失和流向有机碎屑外，其流向还包括人类的捕捞活动。如果人类捕捞活动的强度过大，容易导致太湖中的鱼类以低龄群体为主，物种多样性较低，从而导致生态系统的________稳定性下降。因此，只有合理利用资源，才能保证人与自然和谐发展。
解析：(1)由题图可知，生态系统中的浮游动物以植物为食，属于消费者；又可以生物体的有机碎屑为食，属于分解者。
(2)生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链，还有一种通过生物间捕食关系形成的捕食食物链，捕食食物链是以生产者为起点，以不被捕食的动物为最高营养级。由题图可知，植物流入浮游动物的能量为2 198 t·km－2·a－1，而流入浮游动物的总量是2 198＋14 265＝16 463(t·km－2·a－1)，故植物流入浮游动物的能量仅占浮游动物总能量的比值为2 198÷16 463×100%≈13.4%。这说明碎屑食物链在太湖生态系统能量流动中起更重要的作用。
(3)在使用样方法统计种群密度时，需随机取样，避免在特别密集或特别稀疏的地方取样，以减少实验误差。
(4)生态系统稳定时，能量的输入与呼吸散失的比值逐渐接近于1，此时才是处于相对稳定状态。
(5)小型鱼虾的能量除传递给下一个营养级、呼吸散失和流向有机碎屑外，还会被人类捕捞作为食物。生态系统中物种多样性降低，自我调节能力降低，导致生态系统的抵抗力稳定性会降低。
答案：(1)消费者　分解者　(2)捕食　13.4　碎屑　(3)随机　(4)1(或答相等)　(5)传递给下一个营养级　抵抗力