2020版高考一轮复习生物江苏专版讲义：必修3 第四单元 第1讲 生态系统的结构与能量流动

[思维导图·成一统]

[基础速练·固根基]

1．判断下列有关说法的正误

(1)生态系统中的生产者只是绿色植物(×)

(2)细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌(×)

(3)生产者是生态系统的基石，消费者和分解者是生态系统的必备成分(×)

(4)食物网中两种生物间只有一种种间关系(×)

(5)在一条食物链中，生产者为第一营养级，但不同消费者所处营养级不同(√)

(6)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(√)

2．连线生态系统的成分与其在生态系统中的地位

3．连线食物链中的生物在生态系统中的成分及其营养级级别

4．观察下面图示，回答相关问题

(1)图示食物网中包含__8__条食物链。

(2)写出图中含营养级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。

(3)图中猫头鹰同时占有第三、四、五、六营养级。

(4)图中哪些生物属于次级消费者？狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。

(5)图示食物网中未包含的生态系统的成分是非生物的物质和能量、分解者。

(6)食物网中各生物间的关系包括捕食和竞争。

(7)图中“吃虫的鸟”不是(填“是”或“不是”)一个种群。

[师说考点·解疑难]

1．生态系统中生物成分的划分及在认识上的误区

(1)生态系统的生物成分：

(2)对生态系统生物成分认识的四个误区：

2．生态系统各成分的相互关系

3．生态系统的营养结构

(1)模型图示：

(2)相关说明：

①每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。

②分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。

③由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1，如兔是初级消费者，第二营养级。

④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，也不一定是一个种群。

⑤同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如狼分别是第三、第四营养级。

⑥在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是捕食关系，又是竞争关系。

[研透考情·备高考]

考向一　生态系统成分的判断

1．下面是生态系统成分的关系图，下列对a、b、c所代表的成分的说法，正确的是(　　)

A．b中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型生物

B．a中全是异养型真核生物

C．c只包括腐生细菌和真菌

D．a是该生态系统的基石，一旦遇到破坏，会影响整个生态系统的稳定

解析：选A　生态系统包括生物群落和无机环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析，a的物质和能量来自b，并可传递给c，所以b是生产者，a是消费者，c是分解者。消费者多数是光能自养型的真核生物(绿色植物)，但也有化能自养型的原核生物(硝化细菌)等；消费者都是异养型的，但并不都是真核生物，如根瘤菌也是消费者，但属于原核生物；细菌中有很多属于寄生菌类，属于消费者。分解者除了有腐生细菌和真菌外，还有腐生动物，如蚯蚓、蟑螂等；生态系统的基石是b(生产者)。

2．(2015·海南高考)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。下列属于该生态系统第一营养级的是(　　)

A．小鱼吃的小虾　　　　　 B．泥巴中的藻类

C．吃小鱼的大鱼  D．泥巴中的大肠杆菌

解析：选B　生产者处于生态系统第一营养级，泥巴中的藻类是生产者；根据题意，小虾是初级消费者，小鱼是次级消费者，大鱼是三级消费者，泥巴中的大肠杆菌属于分解者。

[方法规律]　根据生物类型判断生态系统的成分

(1)判断生产者的主要依据是是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者，包括绿色植物、蓝藻、光合细菌以及化能合成细菌等。

(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、残枝败叶转变成无机物，分解者是腐生生物，也包括少数的动物(如蚯蚓)。

考向二　食物链和食物网的分析

3．(2018·海南高考)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

解析：选D　鲫鱼在不同的食物链中分别处于第二和第三营养级，既是初级消费者又是次级消费者；能量流动是逐级递减的，由于鳜鱼所处的营养级高于鲢鱼，所以消耗等量藻类时，鳜鱼的生长量少于鲢鱼；水中的需氧微生物能够分解有机物，通气可促进水体中生物残骸分解为无机物，促进物质的循环；藻类固定的能量不能全部流入次级消费者体内，因此藻类固定的能量高于流入次级消费者的能量。

4.如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系，下列有关分析错误的是(　　)

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，将导致细菌数量增加，沼蟹数量亦增加

D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少

解析：选B　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。

5．(2014·江苏高考)机场飞行跑道及场内小路旁多是大片草地，有多种动物栖息。下图是某机场生态系统食物网的主要部分。

请回答下列问题：

(1)此食物网中，小型猛禽分别处于______________营养级。

(2)机场内的小鸟初遇稻草人十分惊恐，这种反应属于________反射。

(3)工作人员根据生态系统中________信息传递的特点，释放训练过的猎鹰来驱赶小鸟。

(4)为了进一步驱鸟，某机场先铲除原有杂草，而后引种了虫和鸟都不爱吃的“驱鸟草”，机场内小鸟大为减少。以后“驱鸟草”逐渐被杂草“扼杀”，这种生物群落的变化过程属于________演替。

(5)为了解机场内蜗牛密度，三个调查人员各自随机布设样方如下图所示(图中阴影带为水泥小路，其他处为草地)，其中最合理的是____________(填序号)。

调查中某个样方内蜗牛分布示意图如下图，该样方的蜗牛数应计为________个。

解析：(1)食物链的起点是草，本食物网中小型猛禽分别位于第三、四、五营养级。(2)小鸟初遇稻草人十分惊恐，是后天习得的，属于条件反射。(4)驱鸟草逐渐被杂草“扼杀”，出现新的优势种，这是在已有生物生长的地方发生的演替，属于次生演替。(5)①所示样方包含了机场水泥路和草地，体现了机场的环境特点，符合随机取样的原则。根据一般的样方计数方法，若将右上角及所占两边计入，则为6，若将其他顶角及所占两边计入，则为7。

答案：(1)第三、第四、第五　(2)条件　(3)行为　

(4)次生　(5)①　6或7

[归纳拓展]　食物链变式模型分析

(1)图示型食物链分析：

如下图中图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中的食物链是甲乙丙丁；图3表示甲和乙之间为捕食关系，甲是被捕食者，乙是捕食者，在食物链中，甲是低营养级，乙是高营养级；图4表示的是生态系统的物质循环图解，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物的物质和能量，其中的食物链是A→B。

(2)数据表格食物链(网)分析：

①下表是对某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，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。

所以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下表是某生态系统中生物体内残留有机汞的情况：

由于生物富集现象，随着营养级的增加，有机汞浓度增加，表中A有机汞浓度最低，属于第一营养级，含能量也最多，C和E的有机汞浓度差不多，表明两者属于同一营养级，D有机汞浓度最高，属于最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物网如图所示。

考向三　食物链和食物网中的数量分析

6.如果一个生态系统中有4种生物，并构成一条食物链，在某一时间分别测得这4种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量，如图所示。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　由题图可知，丙种群的有机物总量最多，应该是该生态系统的第一营养级，所以上述4种生物构成的食物链是丙→甲→乙→丁。乙种群数量增加，就要捕食更多的甲生物，因而甲生物的数量减少；随之丙的数量将增加，丁又是以乙为食，所以丁的数量随乙的增加而增加。

7.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。下列叙述错误的是(　　)

A．人与兔的种间关系是捕食和竞争

B．若去除鼬，则草原容纳鹰的数量会增加

C．大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强

D．植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰

解析：选D　人和兔有共同的食物来源，二者存在竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系；鼬和鹰都能捕食兔和鼠，若鼬减少时，鹰缺乏竞争者，数量会增多；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内斗争会增强；植物到鹰的食物链有4条。

[思维导图·成一统]

[基础速练·固根基]

1．判断下列有关叙述的正误

(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(×)

(2)流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量(×)

(3)生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高能量的利用率(×)

(4)生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量(√)

(5)食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用(×)

(6)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(×)

2．据能量流动的过程图示填空

(1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容：

甲：生产者，乙：初级消费者，丙：次级消费者，丁：呼吸作用，戊：分解者。

(2)据图分析食物链中甲营养级能量的去向：

①通过自身呼吸作用以热能的形式散失。

②被下一营养级同化。

③残枝败叶等被分解者分解。

3．下图表示能量在两个营养级之间的流动过程，请思考

(1)该营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系？动物粪便中能量应属于哪一营养级？

提示：同化量＝摄入量－粪便量。动物粪便中能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级固定或同化的能量。

(2)一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级？为什么？

提示：不是。一部分能量被自身呼吸所消耗，还有一部分被分解者所利用，只有一部分能量被下一营养级利用。

[师说考点·解疑难]

1．能量流经第二营养级的过程分析

(1)过程图解：

(2)相关分析：

①摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)。

②同化量(b)＝摄入量(a)－粪便量(c)

＝呼吸消耗量(d)＋净同化量(e)

＝呼吸消耗量(d)＋流入下一营养级(i)＋被分解者利用(f)。

③净同化量(e)＝同化量(b)－呼吸消耗量(d)

＝流入下一营养级(i)＋被分解者利用(f)。

2．流入某一营养级能量的来源和去路

(1)能量来源

(2)能量去向：流入某一营养级(最高营养级除外)的能量去向可从以下两个角度分析：

①定量不定时(能量的最终去路)

②定量定时：流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去路可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，这部分的能量将保留到下一年。

3．生态金字塔的类型及特点

[研透考情·备高考]

考向一　能量流动的过程分析

1．(2015·海南高考)关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)

A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程

B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量

D．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

解析：选D　生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程；分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量；能量流动逐级递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量；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及分解者。

2．某生态系统中有a、b、c、d四种生物，构成食物链a→b→c，d为分解者，如图是该生态系统中能量流入b处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是(　　)

A．图中的甲表示b的同化量，乙表示b用于生长、发育和繁殖的能量

B．参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等

C．当生态系统处于相对稳定状态时，b的种群数量一般处于K/2

D．图中d的能量不全部来自b生物

解析：选C　当生态系统处于相对稳定状态时，b种群数量达到环境容纳的最大值，一般处于K值；b摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物；d的能量可来自于b的粪便，而此部分属于上一营养级a的能量。

3．(2014·江苏高考)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是(　　)

A．富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点

B．生态系统中能量的初始来源只有太阳能

C．食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用

D．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

解析：选D　富营养化水体出现蓝藻水华现象，未涉及沿食物链进行的能量流动；生态系统中能量的初始来源也可能是化学能，如硝化细菌的化能合成作用等；能量流动是单向递减的，每个营养级有10%～20%的能量流向下一营养级，而不是有10%～20%的能量被分解者利用；无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、化能合成作用、根的吸收等进入生物群落被生物利用。

[易错点拨]　分析能量流动时的两个注意点

考向二　能量流动的特点

4．下面为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述错误的是(　　)

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，这决定了能量流动的单向性

解析：选C　能量流动从生产者固定的太阳能开始，流入该生态系统的总能量是生产者(甲)固定的太阳能＝175(呼吸消耗量)＋200(流入下一营养级的能量)＋875(分解者分解理)＝1 250 kJ；从乙到丙的能量传递效率为＝＝15%；将乙和丙的粪便作为有机肥还田，有机肥被分解者分解，为作物提供了无机盐，但能量并未流入消费者体内，故不能提高能量传递效率；食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性。

5.如图表示某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)

A．Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分

B．该图所示的食物网只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ

C．E1表示主要通过光合作用所摄入的能量

D．能量可在食物链中循环利用

解析：选C　图中Ⅰ代表生产者，Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ都代表消费者，实现物质循环的关键生态成分是生产者和分解者；每一营养级的生物种类很多，各种生物之间会形成错综复杂的食物网；生态系统中能量流动是单向的，进入生物群落的是太阳能，释放出来的是热能，能量不能循环利用。

6．(2018·江苏高考)某城市河流由于生活污水和工业废水的排入，水质逐渐恶化。经过治理后，河水又恢复了清澈。图1表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼，丁为1种水鸟，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)，图2表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。请回答下列问题：

(1)图1所示食物网中，遗漏了一条能量流动途径，该条途径是__________________。

(2)图1所示食物网中，次级消费者是________，丁与丙之间的种间关系是__________。

(3)根据图1分析，除了图2中已经标出的能量去向之外，乙的能量去向还有________________________________________________________________________。

(4)结合图2分析，图1所示食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率________(在“大于”“小于”或“等于”中选择)7.6%。

(5)经检测，水体中含有某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的物种是________。

(6)从生态学角度解释，污染物排放导致水质恶化的主要原因是________________________________________________________________________。

解析：(1)根据题中信息可知，甲不摄食藻类，水草、藻类是第一营养级，甲、乙是第二营养级，丁是第三、第四营养级，甲和丁未体现出食物联系，所以还可能有的一条食物链是水草→甲→丁。(2)图1中丙、丁都可以作为第三营养级即次级消费者。丁捕食丙，且丙、丁都捕食乙，所以丁与丙之间的种间关系是捕食和竞争。(3)图1中乙可以被丙和丁捕食，所以乙的能量去向除了流向分解者和丁之外，还可以传递给丙以及通过自身呼吸作用以热能形式散失。(4)根据图2可知，第一营养级到乙的能量传递效率是1 900/25 000×100%＝7.6%，但是因为第二营养级包括乙和其他鱼类，再加上其他鱼类的能量，第一营养级到第二营养级的能量传递效率大于7.6%。(5)有些农药不易被分解，营养级级别越高的生物，其体内积累的农药越多，因此体内农药含量最高的物种是丁。(6)生态系统的自我调节能力是有一定限度的，如果污染物排放超过该限度，生态系统的稳态就会遭到破坏。

答案：(1)水草→甲→丁　(2)丙和丁　捕食和竞争　(3)传递给丙、自身呼吸作用以热能形式散失　(4)大于

(5)丁　(6)河流生态系统自我调节(自我修复)能力有限

[归纳拓展]　能量流动特点及原因分析

(1)单向流动的原因：

①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自然选择的结果，是不可逆转的。

②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，因此能量流动无法循环。

(2)逐级递减的原因：

①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。

②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。

(3)生态金字塔的特例：

①能量金字塔表示能量流动逐级递减的特点，不可能出现倒置现象。一个生态系统的营养级越多，在能量流动过程中散失的热能越多，所以能量流动一般不会超过4～5个营养级。但在复杂的生态系统中，一条食物链中也可能含有5个以上的营养级。

②一般来说，生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐步递减，但也有倒置现象，如成千上万只昆虫生活在一株大树上时。

③生物量金字塔表示生物有机物的总质量沿食物链中营养级升高逐级递减的特点，但可能会出现倒置现象，如浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量。

能量传递效率＝×100%＝10%～20%

在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物所属营养级，在利用能量传递效率10%～20%解题时，要注意题目中是否有“最多”“最少”或“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。

[分点突破·精细研]

题型一　能量传递效率的相关“最值”计算

1．下图所示的食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。

解析：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为x，则x×20%×20%＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100 000 kg。

答案：25　100 000

[方法规律]　能量传递效率“最值”的计算方法

生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的越少。具体计算方法如下：

题型二　能量传递效率的有关“定值”计算

2.如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自于乙，1/4来自于丙，1/4来自于丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物(　　)

A．1 125 g　　　　　　 B．1 600 g

C．2 000 g  D．6 500 g

解析：选C　甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20 g×1/2＝10 g，需要乙10×5＝50 g，需要甲50×10＝500 g；②甲→丙→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丙5×5＝25 g，需要甲25×10＝250 g；③甲→丙→丁→戊，戊增加20 g×1/4＝5 g，需要丁5×5＝25 g，需要丙25×5＝125 g，需要甲125×10＝1 250 g，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000 g。

[方法规律]　有关“定值”传递效率的计算方法

(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计数。例如，在食物链A→B→C→D中，能量传递效率依次为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多种生物获得能量，且各途径所获得的生物量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。

题型三　利用拼图法进行能量流动计算

3．某同学绘制了下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，下列叙述错误的是(　　)

A．生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2)

B．由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/W1

C．流入初级消费者体内的能量可表示为(A2＋B2＋C2)

D．图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减

解析：选C　生产者固定的总能量可表示为(A1＋B1＋C1＋D1)，A1表示呼吸作用消耗，B1表示未被利用，C1表示流向分解者，而D1＝A2＋B2＋C2＋D2，是流入下一营养级的能量；由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D1/(A1＋B1＋C1＋D1)＝D1/W1；流入初级消费者的能量为D1＝A2＋B2＋C2＋D2；图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减，单向流动表示沿着食物链向高营养级传递，而不能倒过来传递；逐级递减表示前一营养级生物所包含的能量只有10%～20%能够传给下一营养级生物。

[归纳拓展]　拼图法进行能量流动计算的原理

输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。

①流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，所有生物的总能量都来自W1，所有生物的总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。

②能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效率等于×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%。

[冲关集训·能力通]

1．有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量                                                                                                  (　　)

A．550 kJ  B．500 kJ

C．400 kJ  D．100 kJ

解析：选A　设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。

2．下图所示桑基鱼塘生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应的能量。有关叙述错误的是(　　)

A．如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量

B．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量

C．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量

D．图中d1/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率

解析：选D　流经该生态系统的总能量为桑树通过光合作用所固定的太阳能总量，即a；生产者桑树所固定的太阳能总量中有一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失，即图中的b，另一部分则储存在生产者体内的有机物中，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，即图中的c；图中d表示蚕同化的能量，a1表示蚕通过呼吸作用散失的热能，如果c1表示蚕传递给分解者的能量，则b1表示未被利用的能量；第一营养级到第二营养级的能量传递效率是d/a×100%。

3．(多选)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(　　)

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)

解析：选BD　由题表可知，同化的能量＝摄食量－粪便量＝1.05×1010－3.50×109＝7×109；同化的能量一部分用于呼吸作用，一部分用于自身生长、发育和繁殖，因此田鼠生长、发育和繁殖的量为7×109－4.55×109＝2.45×109，占其同化量的比例为2.45×109÷7×109×100%＝35%；粪便量不属于同化量；田鼠的天敌为田鼠的下一营养级，最多可以获得田鼠同化能量的20%，即7×109×20%＝1.4×109；田鼠的上一营养级的同化量至少为7×109÷20%＝3.5×109。

4．下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答：

(1)若草固定的总能量为6.8×109 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108 kJ，则人最多能获得能量________kJ。

(2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________kg(能量传递效率按20%计算)。

解析：(1)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108 kJ。(2)改变前：1 kg 蛇消耗草为3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100 kg；改变后：1 kg 蛇消耗草为1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50 kg ，所以改变后与改变前相比节余的50 kg 草可流向人。故人比原来增重了50×20%×20%＝2 kg。

答案：(1)2.46×108　(2)2

[课堂巩固练—小试身手]

1．(2016·全国卷Ⅲ)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

解析：选C　根据文字信息写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，鹰的迁入会导致黄雀减少、螳螂增加、蝉减少等系列变化。细菌一般是生态系统的分解者，分解者从动植物遗体、遗物中获得的能量通过分解作用以热能的形式散失，不会再被生产者利用。鹰的迁入使该生态系统的食物链由4个营养级变为5个营养级，增加了该生态系统能量消耗的环节。鹰的迁入使该生态系统的食物链营养级增加，但食物链还是只有一条，所以能量流动的方向未改变。

2．(2015·福建高考)下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是(　　)

A．该食物网中最高营养级为第六营养级

B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1 357 J·m－2·a－1

D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

解析：选B　该食物网中最长的食物链为：浮游植物―→浮游动物―→幽蚊幼虫―→太阳鱼―→鲈鱼，食物网中最高营养级鲈鱼属于第五营养级。第二营养级包括浮游动物和摇蚊幼虫，二者共有的能量为3 780＋4 200＝7 980，因此从第一营养级到第二营养级的能量传递效率为：7 980÷31 920×100%＝25%。一个营养级所含有的能量，一部分流入下一个营养级，还有一部分用于自身呼吸消耗和流向分解者等，选项中1 357是1 483(太阳鱼总同化量)减去126(下一营养级摄入量)得到的，因此太阳鱼呼吸作用消耗的能量比1 357 J·m－2·a－1少。生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和无机环境，而食物网中只有生产者和消费者，无分解者，所以食物网与无机环境不能构成生态系统。

3．(2015·江苏高考，多选)研究人员在不同季节对一小型湖泊水体进行采样，调查浮游藻类的数量和种类，结果如图所示。下列叙述符合生态学原理的是(　　)

A．温度是影响该水体中藻类种群变化的重要因素

B．如果该水体发生富营养化，藻的种类会有所增加

C．夏季可能是该湖泊中浮游动物种类最多的季节

D．浮游藻类中的氧元素会有10%～20%进入浮游动物

解析：选AC　由题图可知，在春、夏、秋、冬不同的季节，浮游藻类的种类数不同，说明温度可影响藻类种群的变化。如果该水体发生富营养化，藻类会大量繁殖，导致其数量增多，但其种类一般不会增加，甚至会减少。由题图可知，夏季水体中浮游藻类的种类最多，以浮游藻类为食物的浮游动物的种类可能也会最多。能量沿食物链流动时相邻的两营养级间的传递效率为10%～20%，而不是浮游藻类中氧元素会有10%～20%进入浮游动物。

4．(2017·浙江选考)某湿地生态系统的部分食物网如图所示。回答下列问题：

(1)该食物网中，藻类固定的能量可通过________条食物链传递给绿鹭。绿鹭分别处于第________个营养级。

(2)若蚊子幼虫被大量杀灭，短期内水蚤的数量会________，但对划蝽的影响并不大，这是由于该食物网较复杂，生态系统的________功能较强。

(3)从生态系统能量流动的特点分析，鲶鱼粪便中的能量________(填“能”或“不能”)直接被水蚤利用。在该食物网中，体形较大的鲶鱼的数量比水蚤的少，其原因是____________________________。

解析：(1)据图可知，该食物网共由8条食物链构成，其中绿鹭处于第四、第五和第六营养级。(2)蚊子幼虫减少，短期内水蚤被划蝽的捕食量增加，导致水蚤减少；划蝽的数量变化不大，体现了生态系统的自我调节功能。(3)水蚤不是分解者，不能直接利用鲶鱼粪便中的能量。鲶鱼所处的营养级比水蚤高，所获得的能量比水蚤少，所以数量比水蚤少。

答案：(1)8　四、五、六　(2)减少　自我调节　(3)不能　鲶鱼所处的营养级比水蚤高

[课下模拟练—自我检测]

一、选择题

1．如图表示某生态系统中部分食物网简图。下列有关叙述错误的是(　　)

A．图中所有生物构成一个生物群落

B．该食物网共有4条食物链

C．蛇处于第四和第五营养级

D．青蛙和蜘蛛的关系是捕食和竞争

解析：选A　构成捕食食物链的只有生产者和消费者，而生物群落包括生产者、消费者和分解者。

2．(2018·无锡学测模拟)如图表示某生态系统的能量流动过程，下列叙述错误的是(　　)

A．该生态系统中草食昆虫属于初级消费者

B．该生态系统中能量的最终来源是太阳能

C．该生态系统中的能量传递是逐级递减的

D．该生态系统中的第一营养级是太阳能

解析：选D　流经生态系统的总能量为生产者所固定的太阳能，因此生态系统中能量的最终来源是太阳能；生态系统的第一营养级为生产者，太阳能属于非生物的能量。

3．党的十九大提出我国粮食产业向绿色优质转型。有关农作物生产措施的叙述，正确的是(　　)

A．农作物种植期间要及时除草、除虫，以免种内斗争加剧导致减产

B．喷洒农药防治农田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率

C．轮作在提高对矿质元素利用率的同时，可改变原有的食物链，从而增产

D．松土能降低土壤微生物的呼吸强度减少二氧化碳排放，避免温室效应

解析：选C　农作物种植期间要及时除草、除虫，可以降低作物与杂草之间的种间竞争，使能量更多地流向农作物，提高农作物的产量；喷洒农药防治农田害虫可提高能量的利用率，但不能提高生产者和消费者之间的能量传递效率；轮作在提高对矿质元素利用率的同时，可改变原有的食物链，从而使作物增产；松土能提高土壤微生物的呼吸强度，增加农作物周围CO2的浓度，有利于农作物的光合作用。

4．(2019·南通二模)如图是某个海岛上部分生物之间的食物关系图，相关叙述正确的是(　　)

A．图中显示了5个生物种群组成的4条食物链

B．碳在图中生物之间以有机物的形式循环流动

C．信息传递在图中生物之间可以双向进行

D．图中生物的能量可流向分解者，但分解者的能量不能流向这些生物

解析：选C　图中的植物多种多样，不同种植物属于不同的种群，其他生物也类似于植物，都有多个种群，因此图中的种群数量远远多于5个；碳在图中生物之间以有机物的形式顺着食物链单向流动，不能循环流动；信息传递在图中生物之间可以双向进行，如鼬根据兔留下的气味捕食兔，而兔根据鼬留下的气味躲避鼬的捕食；当图中的生物以分解者为食物时，能量就从分解者流向图中所示的生物。

5．下列有关生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)

A．通过物质多级利用可大大提高能量的传递效率

B．处于稳定的生态系统能量输入与输出相对稳定

C．生态系统的能量大多以热能的形式散失

D．太阳能只有通过生产者才能输入流动渠道

解析：选A　物质多级利用可以提高能量的利用效率，但不能提高能量传递效率。

6．某玉米地内的玉米、甲、乙昆虫分别处于不同的营养级。如图是两种昆虫数量变化曲线。下列有关叙述正确的是(　　)

A．昆虫甲、乙之间的种间关系为竞争

B．调查昆虫甲种群密度的最佳方法是标志重捕法

C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率

D．合理控制昆虫甲、乙的数量，可使能量更多地流向对人有益的部分

解析：选D　由图中曲线可知昆虫甲、乙之间的种间关系为捕食，且乙为捕食者(数量少)，甲为被捕食者；植株上的昆虫甲活动能力弱，用样方法调查其种群密度；能量传递效率是指相邻两个营养级同化的能量的比值，而不是生物个体数量的比值。

7．某种甲虫通过分解土壤中的落叶获得养分，可推测这种甲虫(　　)

A．与落叶树之间为捕食关系

B．属于次级消费者

C．对落叶林的物质循环有促进作用

D．在能量金字塔中位于底部

解析：选C　由题目可知该甲虫营腐生生活，是该生态系统中的分解者，与植物之间不是捕食关系，不属于消费者；位于能量金字塔底部的是生产者。

8．(2019·南通一模)如图是某同学绘制的生态系统能量金字塔，其中a～d代表能量值。相关叙述正确的是(　　)

A．图中所示的各种生物成分组成一条食物链

B．次级消费者、三级消费者分别属于第二、第三营养级

C．能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量

D．在生态系统中，b的值不可能超过d的10倍

解析：选C　图中的各种生物可能构成多条食物链；次级消费者、三级消费者分别属于第三、第四营养级；能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量；在生态系统中，能量传递效率一般为10%～20%，但也可能低于10%，因此b的值有可能超过d的10倍。

9．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　生产者大多数是光能自养型的真核生物(绿色植物)，少数是光能自养型和化能自养型的原核生物(蓝藻、硝化细菌等)；动物并不一定都是消费者，如蚯蚓是分解者；细菌可作为生产者、消费者和分解者；生产者与分解者之间不一定都是直接联系的，有时候生产者和分解者需要靠消费者来间接联系。

10.如图表示某生态系统的食物网。下列有关叙述错误的是(　　)

A．生态系统中的食物链交错连接形成食物网的原因是多种生物在食物链中占有不同营养级

B．该食物网由8条食物链组成，蛇与鼠、食虫鸟与蛙的关系分别是捕食和竞争

C．该图仅体现了生态系统成分中的生产者和消费者，未体现的成分是分解者

D．鹰在植物→鼠→蛇→鹰这条食物链中属于三级消费者，第四营养级

解析：选C　食物网是生产者和消费者通过捕食关系形成的营养结构，其中食物链交错连接是由于多种消费者可以占有不同的营养级；本食物网中的生产者是植物，从生产者→最高营养级，共有8条食物链，蛇与鼠之间是捕食关系，食虫鸟与蛙之间是竞争关系；生态系统的成分除组成食物网的生产者、消费者外，还有分解者和非生物的物质和能量；在食物链中，消费者等级＋1＝营养级级别。

11．下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，有关说法正确的是(　　)

A．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400

B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100

C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%

D．该生态系统第三营养级同化的能量是15

解析：选A　题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中a表示该营养级摄入的能量，b表示该营养级同化的能量，c表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量，d表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量；第二营养级同化的能量为100(摄入量)－20(粪便中的能量)＝80，根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的同化量，因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率；次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量。

12.某生态系统中存在右图所示的食物网，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

解析：选A　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1/2a×10×10＋1/2a×10；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2/3b×10＋1/3b×10×10，根据题意可得：1/2a×10×10＋1/2a×10＝2/3b×10＋1/3b×10×10，b/a＝1.375。

13．(多选)从生态系统的组成成分看，细菌可以是(　　)

A．生产者  B．消费者

C．分解者  D．非生物的物质和能量

解析：选ABC　不同种类的细菌，其代谢类型不同，在生态系统中所处的地位也就存在差异。如硝化细菌为自养型微生物，在生态系统中属于生产者；营寄生生活的肺炎双球菌属于消费者；营腐生生活的乳酸菌属于分解者。

14.(多选)如图表示某生态系统的食物网，关于此食物网的叙述，正确的是(　　)

A．该食物网共有4条食物链

B．野兔、鹿及昆虫均为初级消费者

C．狼和云豹在不同食物链上均属于同一营养级

D．如果土壤受到污染，鹰体内的污染物积累浓度可能最高

解析：选BCD　该系统中有6条食物链；野兔、鹿及昆虫均以植物为食，属于初级消费者；狼和云豹均是第三营养级；由于富集效应，最高营养级的生物污染物浓度最高。

15．(2019·海门模拟，多选)如图为某草场生态系统的部分能量流动示意图，图中Q表示牧草在一年内固定的太阳能总量，Q1、Q2、Q3分别表示流入昆虫、牲畜、鼠体内的能量。下列叙述正确的是(　　)

A．图中鹰属于次级和三级消费者，占有两个营养级

B．Q与(Q1＋Q2＋Q3)的差值为牧草呼吸作用消耗的能量

C．在能量流动的过程中，存在着信息传递

D．保护鹰和食虫鸟，利于人从生态系统中获得更多的能量

解析：选ACD　题图显示：在牧草→鼠→鹰这条食物链中，鹰处于第三营养级，属于次级消费者，在牧草→昆虫→食虫鸟→鹰这条食物链中，鹰处于第四营养级，属于三级消费者，即图中鹰属于次级和三级消费者，占有两个营养级；Q所示的生产者固定的太阳能总量的去路是：①用于自身呼吸消耗，②流向下一营养级，即(Q1＋Q2＋Q3)，③残枝、败叶等被分解者分解；在信息传递过程中伴随着一定的物质和能量的消耗，因此在能量流动的过程中，存在着信息传递；保护鹰和食虫鸟，能够控制昆虫和鼠的数量，利于人从生态系统中获得更多的能量。

二、非选择题

16．(2018·苏州一模)某兴趣小组调查发现一个池塘生态系统的部分食物网如图1。图2为鲢鱼所摄入能量的去向(图中字母表示相应能量)。请据图分析回答：

(1)图1所示的食物网中有________条食物链，鲇与黄鳝的种间关系是________________。

(2)为了调查该池塘中成年乌鳢的数量，第一次捕获15条乌鳢。其中成年乌鳢8条，全部标记后放回。再次捕捞时，捕获18条乌鳢，其中9条成年乌鳢中具有标记物的有2条，据此推测该池塘中成年乌鳢数量大约________条。研究发现被标记个体不易于被捕获，则该种群数量的估计值________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(3)图2中，E表示______________________。若A表示的能量值为1.2×108 kJ，乌鳢同化的能量为4.2×107 kJ，则理论上该生态系统中从鲢鱼到乌鳢的能量传递效率为____________。

(4)调查发现，由于水体富营养化，浮游植物密度显著提高，进一步调查发现棒花鱼数量显著减少，原因是____________________________________。为了有效修复该生态系统，应该通过________措施调节鲢鱼的密度，从而有效控制浮游植物密度。

解析：(1)食物链的起点是浮游植物或底层植物，终点有乌鳢、鲇，共7条食物链。鲇与黄鳝的种间关系是捕食与竞争。(2)假设种群数量是N，则N/第二次捕获的数量＝第一次捕获并标记的数量/第二次捕获并标记的数量，即N/9＝8/2，N＝36。因为被标记个体不易于被捕获，所以第二次捕获的乌鳢中标记的值偏低，导致计算结果偏高。(3)图2中，B是鲢鱼同化的能量，一部分通过呼吸作用以热能形式散失(E)，另一部分用于自身生长、发育和繁殖(C)。乌鳢同化的能量为4.2×107 kJ，则理论上该生态系统中从鲢鱼到乌鳢的能量传递效率为(4.2×107 kJ)÷(1.5×109 kJ)×100%＝2.8%。(4)因为棒花鱼的食物是底层植物，而水体富营养化后浮游植物密度显著提高，底层植物接受的光照减少，影响了生长和繁殖，导致棒花鱼食物来源减少。鲢鱼的食物是浮游植物，放养鲢鱼可以调节浮游植物的密度。

答案：(1)7　捕食与竞争　(2)36　偏高　(3)呼吸作用散失的热量　2.8%　(4)浮游植物密度显著提高，使底层植物因光照下降而减少(导致棒花鱼食物来源减少)　放养鲢鱼

17．如图为某草原生态系统的能量流动示意图，请据图回答下列问题：

(1)草原中因不同区域土壤湿度不同而生长着不同的牧草，这体现出群落的________结构。

(2)图中草原生态系统中能量流动的起点是__________________，相关生理过程的发生场所是________，图中未标明的能量流动去向是________________________。

(3)研究草原生态系统的能量流动，可以帮助人们合理地________________________________，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。若图中表示农田生态系统，从生产者的角度考虑，农民为达成上述目的，应采取的措施是________________________________。

解析：(1)群落的结构包括垂直结构和水平结构，草原中因不同区域土壤湿度不同而生长着不同的牧草，这体现出群落的水平结构。(2)生态系统中能量流动的起点是生产者固定的太阳能，流经每一营养级的能量的去向有：呼吸作用散失、流向分解者和流向下一营养级(最高营养级除外)，因此图中未标明的能量流动去向是因呼吸作用散失的热能。(3)研究草原生态系统的能量流动可以帮助人们调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。从生产者的角度考虑，可采用除草、治虫等措施。

答案：(1)水平　(2)生产者固定的太阳能　叶绿体　因呼吸作用散失的热能　(3)调整能量流动关系(确定载畜量)　人工除草、除虫