2020版生物浙江高考选考一轮复习讲义：第25讲生态系统的结构与功能

第25讲　生态系统的结构与功能

知识内容展示
核心素养对接
1.生态系统的营养结构
(1)生态系统的概念和组成成分；(2)食物链、食物网的概念及实例；(3)食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系；(4)生物放大；(5)营养级；(6)生态金字塔
2.生态系统中的生产量和生物量
3.初级生产量、次级生产量及生物量的含义
4.能量流动和物质循环
(1)生态系统中的能量流动；(2)生态系统中的碳循环；(3)能量流动和物质循环的关系
生命观念
比较物质循环、能量流动与信息传递的过程，建立物质和能量观
科学思维
构建生态系统组成成分之间关系模型，分析能量流动及物质循环过程图解，培养逻辑思维
社会责任
通过总结能量流动的实践意义，形成学以致用，关注社会生产生活的态度
考点一　生态系统的营养结构

1.(2017·浙江11月选考)下列生态系统中最稳定的是(　　)
A.沙漠 B.苔原 C.草原 D.热带雨林
解析　食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力越强。热带雨林是地球上最稳定的生态系统，而苔原则是最脆弱的生态系统。
答案　D
2.(2017·浙江11月选考)下列关于食物链和食物网的叙述，正确的是(　　)
A.食物网中的植食动物属于不同的营养级
B.陆地生态系统中通常以捕食食物链为主
C.捕食食物链由生产者、消费者和分解者组成
D.难降解的有害物质会沿着食物链转移和富集
解析　食物网中的植食动物同属第二个营养级，A错误；陆地生态系统中通常以腐食食物链为主，B错误；捕食食物链中，没有分解者存在，C错误；难降解的有害物质会沿食物链转移和富集，D正确。
答案　D
3.(2018·浙江11月选考)在一个自然生态系统中，生存着生产者、初级消费者和次级消费者等生物。回答下列问题：
(1)捕食食物链反映了各种生物之间的________关系。食物链数量的改变与生态系统内生物________的变化相关，并能影响生态系统的________能力。
(2)分别测定所有生产者、初级消费者和次级消费者的能量值，可以分析能量在________之间的流动情况。初级消费者摄入的能量可分为初级消费者同化的能量和________的能量两大部分。在相同条件下，恒温动物的能量传递效率小于变温动物，其主要原因是恒温动物_____________________________________
________________________________________________________________。
解析　(1)捕食食物链中两相邻环节是通过取食和被取食建立关系的。生物种类数会影响食物链的数量，同时也会影响生态系统的自我调节能力。一般来说生物种类越多，生态系统的自我调节能力越强。(2)通过分析所有生产者、初级消费者和次级消费者的能量值，可分析不同营养级之间的能量流动情况。初级消费者摄入的能量可分为初级消费者同化的能量和未同化利用的能量，其中未同化利用部分将以粪便的形式流向分解者。在相同条件下，恒温动物需消耗更多的能量用于维持体温恒定，因此流入下一营养级的能量占比较小。
答案　(1)取食与被取食　种类数　自我调节
(2)不同营养级　未利用　需消耗更多的能量用于维持体温恒定
4.(2016·浙江4月选考节选)某生态系统的部分食物网如图所示。请回答：

蛇在最长的食物链中处于第________个营养级。通常情况下，变温动物所在食物链的营养级的数目比仅有恒温动物的________。
解析　题图中最长的食物链是草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰，蛇在其中处于第五个营养级。在题图中仅有恒温动物的食物链是草→鼠(兔)→猫头鹰，变温动物所在食物链的营养级的数目比仅有恒温动物的多。
答案　五　多
5.(2016·浙江10月选考节选)某苔原生态系统的部分食物网如下图所示。

请回答：
(1)图中的生物构成了________条食物链，其中处于第二个营养级的生物有________种。
(2)图中生物体内DDT浓度最高的生物是________________。
解析　(1)图中生物构成了10条食物链，其中处于第二营养级的生物有3种，分别是雪兔、旅鼠和驯鹿。(2)由于生物放大作用，营养级最高的生物体内DDT浓度最高，所以是北极狐和雪鸮。
答案　(1)10　3　(2)北极狐、雪鸮
6.(2017·浙江4月选考节选)某湿地生态系统的部分食物网如图所示。

回答下列问题：
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。
解析　该食物网中，由藻类到绿鹭的食物链有8条，绿鹭分别处于第四、五和六个营养级。
答案　8　四、五和六
本题组对应必修三P99～P104，生态系统的营养结构
食物链、生物放大与食物网
(1)食物链
①主要类型：捕食食物链(起点：活的动植物)和腐食食物链(起点：死亡生物或现成有机物)。
②作用：能量流动和物质移动的通道，同时也是杀虫剂和各种有害物质移动和浓缩的通道。
(2)营养级的概念：处于食物链同一环节上的全部生物的总和。
(3)营养级与消费者级别的关系
①写出下列消费者的营养级：一级消费者为第二营养级；二级消费者为第三营养级；三级消费者为第四营养级。
②总结营养级与消费者级别的关系：消费者级别＝营养级级别－1。
(4)生物放大
①含义：化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集并导致危害的现象。
②途径：食物链。如DDT对地球上所有生物的污染。
(5)食物网
①含义：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系。
②与生态系统稳定性的关系：食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强，反之，生态系统就越容易发生波动和毁灭。

1.生态系统的概念和组成成分
(1)生态系统的概念：由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。
(2)生态系统的组成成分：有机物、无机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分。
2.生态金字塔
是指各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位。生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔形的。但能量金字塔不可能倒置。
　　类型
项目　　
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状



象征
含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的总量)一般沿食物链流动逐级递减
每一阶
含义
食物链中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目
每一营养级生物的总生物量
3.生态系统结构模型分析

(1)由上图可知：非生物环境是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。
(2)生产者通过光合作用把太阳能转变为化学能，固定在有机物中，从而可以被生物所利用。
(3)从理论上讲，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质。
(4)如果一个生态系统中没有分解者的话，动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩溃。
(5)由图示可知各成分的关系分别是：①基础：非生物环境；②桥梁：生产者、分解者；③主导(基石)：生产者。


角度　生态系统的组成结构和营养结构
1. (2018·浙江模拟)如图为某同学画出的草原生态系统的部分食物网，下列说法错误的是(　　)

A.该生态系统组成成分并不完整，还缺少非生物成分
B.该食物网有4条食物链，其中最长的是：绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰
C.如果有毒物质DDT污染了该生态系统，那么体内含DDT浓度最高的生物是鹰
D.若鼠的数量大增，短时间内，绿色植物的数量会减少，鹰
的数量会增多，随后，鼠的数量会减少，这表明生态系统具有一定的自我调节能力
解析　生态系统由生物群落和非生物环境组成。除了包含图中画出的生物部分外，还缺少非生物部分及分解者，A错误；图中共有4条食物链：①绿色植物→鼠→鹰；②绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰；③绿色植物→杂食性的鸟→鹰；④绿色植物→食草籽的鸟→鹰。其中最长的为：绿色植物→昆虫→杂食性的鸟→鹰，B正确；某些重金属及有毒物质，可以通过食物链在生物体内不断积累，使其浓度随消费者级别的升高而逐步增加，所以，有毒物质浓度最高的是该生态系统中的最高营养级即鹰体内含DDT浓度最高，C正确；若某种原因导致该生态系统中鼠的数量大增，在短时间内，绿色植物的数量会减少，鹰的数量会增多，随后，鼠的数量会减少，这表明生态系统具有一定的自我调节能力，D正确。
答案　A
2.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，将导致细菌数量增多，沼蟹数量亦增多
D.若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
解析　捕食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，B错误。
答案　B

1.生态系统成分的误区类型与特例
误区类型
特例
细菌都是
分解者
硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者
动物都是
消费者
蚯蚓、蜣螂、秃鹰及某些种类的软体动物是以动植物残体为食的腐生动物，属于分解者
生产者都是
绿色植物
蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者主要是绿色植物
植物都是
生产者
菟丝子等一些寄生植物营寄生生活，属于消费者
2.生态系统组成成分的判断技巧

(1)先根据双向箭头确定“非生物环境”和“生产者”，再判断两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物环境”，最后根据D→A、A→B、D→B，确定A为消费者、B为分解者。
(2)若问D、A、B具体是什么生物，则D主要为绿色植物，A主要为动物，B主要为营腐生生活的细菌和真菌。
(3)图示中D、A、B共同构成生物群落，食物链(网)中只包括D和A。
3.食物网中生物数量变化的分析与判断
(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，鹰可以增加捕食兔和食草鸟的量，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。
考点二　生态系统中的生产量和生物量

1.(2018·浙江11月选考)下列关于海洋生态系统的叙述，正确的是(　　)
A.海洋生态系统以捕食食物链为主，陆地生态系统也是如此
B.海洋生态系统的生物量金字塔倒置时，其数量金字塔也是倒置的
C.海洋中的含碳量高于大气圈，但CO2还能通过扩散作用从大气圈得到补充
D.由于海洋面积约占地球的71%，该生态系统的初级生产量高于陆地生态系统的三倍
解析　海洋生态系统以捕食食物链为主，陆地生态系统以腐食食物链为主，A错误；生物量金字塔倒置时，数量金字塔不一定倒置，B错误；海洋的含碳量是大气圈的50倍，海洋对于调节大气圈中的含碳量起着非常重要的作用，如果大气圈中二氧化碳发生局部短缺，水圈里溶解态的二氧化碳就会更多地进入大气圈，同样，如果水圈里的碳酸氢根离子在光合作用中被植物耗尽，也可及时从大气中得到补偿，C正确；海洋生态系统的初级生产量是陆地生态系统的1/2，但海洋次级生产量却相当于陆地次级生产量的三倍多，D错误。
答案　C
2.(2017·浙江4月选考)下列关于生态系统生产量和生物量的叙述，正确的是(　　)
A.陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加而增加
B.顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落
C.因海洋生态系统中以捕食食物链为主而导致生物量为倒金字塔形
D.食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更高的次级生产量
解析　陆地生态系统的总初级生产量随着纬度的增加应当减少，因为随着纬度的增加，温度、光照下降明显，而温度和降雨量变化对陆地生态系统的总初级生产量影响很大，A错误；顶极群落的净初级生产量小于同类型的非顶极群落，因为相比非顶极群落，顶极群落的特点是复杂而稳定，长期维持原状，发展是停滞的，顶极群落的总初级生产量大，但顶极群落的呼吸消耗也大，净初级生产量很低，B正确；海洋生态系统中之所以出现倒的生物量金字塔形，是因为海洋中藻类个体小繁殖快，被捕食后可以迅速转化为下个营养级的生物量，与捕食食物链为主没有直接关系，C错误；高等植物细胞中纤维素含量极高，动物对纤维素消化吸收效率极低，相反单细胞藻类中纤维素含量低，动物捕食后转化效率高，所以食高等植物的消费者比食单细胞藻类的消费者具有更低的次级生产量，D错误。
答案　B
本题组主要对应必修三P106～P108，生态系统中的生产量和生物量。P104的生物量金字塔是生物量的研究方向之一。
1.净初级生产量随温度和雨量不同而有很大差异。海洋生态系统初级生产量只有陆地生态系统的一半。但是海洋生态系统次级生产量相当于陆地生态系统的三倍多，这是因为陆地植物主要是纤维素含量极高的高等植物，而动物利用纤维素能力极低。
2.净初级生产量的大小比较：①陆地生态系统：热带雨林>北方针叶林>温带草原>苔原；②陆地>海洋。
3.通过动物生物量的计算，可以推测各类动物在生态系统中的相对重要性。
4.以英吉利海峡为例，分析生物量金字塔倒置原因：海洋中的生产者主要是单细胞藻类，它们个体小、繁殖快、含纤维素少，可以整个被浮游动物吞食和消化，并迅速转化为下一个营养级的生物量。即生产者的生活史比消费者的要短的多。

1.初级生产量
指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。单位：g/(m2·a)或J/(m2·a)(a代表年)。
(1)生产过程的化学反应式：
6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
(2)总初级生产量：包括呼吸消耗在内的全部生产量，用GP表示。
(3)净初级生产量：在初级生产量中，有一部分被植物呼吸(R)消耗掉了，剩下的用于植物的生长和繁殖，用NP表示，即NP＝GP－R。
2.生物量
净生产量在某一调查时刻前的积累量。
(1)单位：g/m2或J/m2。
(2)NP＝GP－R
3.次级生产量
异养生物(包括消费者和分解者)等次级生产者利用现成有机物质而生产出来的有机物质。
(1)单位：g/(m2·a)或J/(m2·a)。
(2)生产过程：次级生产者的同化量－呼吸量即为次级生产量。


角度　围绕生产量和生物量考查物质和能量观
1.下图表示次级生产量的生产过程，以下描述错误的是(　　)

A.次级生产量归根结底是要依靠植物在光合作用中产生的有机物
B.凡是异养生物都是次级生产者
C.海洋的初级生产量之和虽是陆地初级生产量的1/2，但次级生产量却相当于陆地的3倍多
D.次级生产量减去呼吸量即为净次级生产量
解析　次级生产过程是指消费者和分解者利用初级生产量进行的二次同化过程，次级生产量是指在单位时间内由于动物和微生物的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量，次级生产量＝同化量－呼吸量，D错误。
答案　D
2.如图表示动物利用食物的过程，下列叙述正确的是(　　)

A.次级生产量的食源都是初级生产量
B.次级生产量是次级生产者的同化量
C.哺乳动物的③/①值一般为10%
D.恒温动物的④/③值一般低于变温动物
解析　次级生产量的食源可以是初级生产量，也可以是上一营养级的次级生产量，A错误；在单位时间内由于动物和微生物(异养型)的生长和繁殖而增加的生物量或所贮存的能量即为次级生产量，所以次级生产量等于同化量减去呼吸量，B错误；哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：③/(①＋未收获量)＝10%，C错误；与变温动物相比，恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以细胞呼吸消耗的能量多，有机物的积累量(④)较少，所以恒温动物的④/③值一般低于变温动物，D正确。
答案　D

列表法比较初级生产量、生物量和次级生产量

初级生产量
生物量
次级生产量
定义
指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量
指生物在某一调查时刻前的有机物或能量的积累量
指在生态系统中第二次的有机物质生产量
能量来源
太阳光能
太阳光能或有机物
植物生产的有机物
能量去向
绿色植物
绿色植物
次级生产者
描述单位
[g·(m2·a)－1]或
[J·(m2·a)－1]
[g·(m2·a)－1]或[J·(m2·a)－1]
[g·(m2·a)－1]或[J·(m2·a)－1]
能量大小
最大
较大
较小
三者的关系
①总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)＋植物呼吸量(R)；
②当净生产量表示在某一时刻前的有机物积累量时即为生物量；
③次级生产量的能量直接或间接来源于初级生产量；
④初级生产量、生物量和次级生产量的能量均直接或间接来源于太阳光能

考点三　生态系统中的能量流动

1.(2017·浙江11月选考)下列关于能量流动的叙述，正确的是(　　)
A.动物同化的能量中包括其粪便中的能量
B.生产者能将约10%的太阳能转化为化学能
C.相同条件下恒温动物的体重净增长低于变温动物消费者
D.消费者营养级具有的能量与该级消费者的平均体重呈正相关
解析　动物同化的能量＝摄食量－粪便量，粪便中的能量属于上一个营养级的同化量；生产者能将1%～2%的太阳能转化为化学能，在营养级之间的能量传递效率约为10%；相同条件下，恒温动物需要维持体温恒定，而变温动物则不需要，所以变温动物有更多的能量用于生长发育；消费者营养级具有的能量与该级消费者的平均体重不一定呈正相关，如树→虫→鸟，虫平均体重小，但该营养级能量较高。
答案　C
2.(2015·浙江10月选考节选)某农田生态系统的食物网如图所示，请回答：

从能量流动角度看，处于食物链顶位的黑鸢种群数量最少、能量也最少，原因是能量流动是单向的且________。
解析　处于食物链顶位的黑鸢种群数量最少、能量也最少，原因是能量流动是单向的且逐级递减。
答案　逐级递减
3.(2016·浙江4月选考节选)某生态系统的部分食物网如图所示。请回答：

图中的“→”除表示捕食关系外，还可表示________的方向。
解析　食物链不仅是表示捕食关系，食物链还是能量流动的渠道，所以图中的“→”还可表示能量流动的方向。
答案　能量流动
4.(2016·浙江10月选考节选)某苔原生态系统的部分食物网如图1所示，其能量流动过程如图2所示。

请回答：
图2中，甲代表的生态系统成分是________，能量从第一个营养级到第二个营养级的传递效率是________(用图中的字母表示)。流入生态系统的能量是通过________的同化实现的。
解析　分析图2不难发现，甲代表的生态系统成分是分解者。营养级的传递效率是两个营养级生物同化能量之比，从第一个营养级到第二个营养级传递效率就是b与a之比。流入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能总量。
答案　分解者　b/a×100%　生产者
5.(2017·浙江4月选考节选)某湿地生态系统的部分食物网如图所示。

回答下列问题：
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，体形较大的鲶鱼数量比水蚤的少，其原因是____________________________________________________________________。
解析　从生态系统能量流动的特点分析，鲶鱼粪便中的能量不能直接被水蚤利用，因为能量流动是单向的不循环的，鲶鱼粪便中的能量将被分解者利用。在该食物网中，体形较大的鲶鱼数量比水蚤的少，从能量流动的角度分析，原因是鲶鱼所处的营养级比水蚤的高，获得能量较少，因而整个营养级生物量比水蚤的少，而且鲶鱼体形较大，因此个体生物量大于水蚤个体的生物量，导致相应的数量比水蚤的少。
答案　不能　鲶鱼所处的营养级比水蚤的高，获得能量较少
本题组对应必修三P109～P110，生态系统中的能量流动
1.生态系统的能量流动过程、特点及含义
(1)能量流动的含义：在生态系统中，能量不断沿着太阳→植物→植食动物→肉食动物→顶位肉食动物的方向流动。
(2)渠道：沿食物链的营养级依次传递。
2.能量流动过程
(1)能量流动的渠道：食物链或食物网。
(2)某一营养级的能量去向：
①被自身细胞呼吸消耗。
②用于自身的生长发育和繁殖。此部分能量可再细分为：a.流向分解者；b.被下一营养级取食并同化(除顶极消费者外)；c.暂时未利用。
3.能量流动特点
(1)单方向的，不可逆的。
(2)逐级递减，传递效率一般只有约10%。
4.能量传递效率的计算公式
能量传递效率＝×100%。

1.能量流动概述
—
　↓
—
　↓
—
　↓
—
2.某一营养级生物的能量收支分析
(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：


3.能量流动特点原因的分析
(1)单向流动的原因
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食动物以植食动物为食，而植食动物不能以肉食动物为食，植物与植食动物的能量关系也是如此。
②各营养级生物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。
(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。
③还有一部分能量未被利用。

角度　围绕生态系统的能量流动考查物质与能量观
1.(2018·宁波十校联考)下图表示桑基鱼塘生态系统部分能量流动，图中字母代表相应的能量。下列叙述错误的是(　　)

A.图中b表示桑树呼吸作用散失的能量
B.图中的c可表示桑树用于生长、繁殖的能量
C.如果g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示未被利用的能量
D.图中h/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　图中a代表桑树的初级生产量，c代表净初级生产量，故b代表呼吸作用散失的能量，A正确；桑树的净初级生产量可用于桑树的生长和繁殖，B正确；h表示蚕流入下一营养级的能量，e表示呼吸作用散失的热能，若g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示暂时未被利用的能量，C正确；d可表示蚕的同化量，故第一营养级到第二营养级的能量传递效率可表示为d/a，D错误。
答案　D
2.(2018·全国卷Ⅲ，32)如图是某农业生态系统模式图。

据图回答下列问题：
(1)蚯蚓生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的________(填“有机物”或“无机物”)。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者，在生态系统中分解者的作用是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)根据生态系统中分解者的作用，若要采用生物方法处理生活垃圾，在确定处理生活垃圾的方案时，通常需要考虑的因素可概括为3个方面，即_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析　(1)蚯蚓属于异养型生物，其生命活动所需的能量来自于生活垃圾中的有机物，生态系统中分解者将动植物遗体残骸和动物的排遗物中的有机物分解成无机物。(2)采用生物方法处理生活垃圾，利用的是分解者的分解作用，需要考虑生活垃圾的成分及理化性质、分解者的生物种类及异化类型、处理环境的理化条件等。
答案　(1)有机物　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物　(2)待分解垃圾的性质，引进的分解者生物的种类，处理环境的理化条件

1.摄入量≠同化量
(1)原因分析：消费者摄入的食物大部分经消化吸收后被同化，未被吸收的食物残渣以粪便形式排出体外，这些粪便中含有的能量未流入本营养级，不属于本营养级同化的能量，它实际与上一营养级的遗体、残骸一样，属于被分解者分解的那一部分。
(2)二者关系：同化量＝摄入量－粪便量。

“摄入量”“同化量”及“粪便”关系如下(以草→兔→狐→狼为例)。

图中A、B、C均属流向分解者的能量，但A、B均属“草的同化量”，只有C才属兔的同化量。
2.能量传递效率≠能量利用率
(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%。
(2)能量利用率：通常考虑的是被人类利用(包含但不仅限于同化)的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。
例如：农业生态工程中的“过腹还田”做法，可提高能量利用率，但营养级之间的能量传递效率不变。
3.流入生态系统的总能量≠该生态系统中生产者同化的能量(存在额外输入时)
一般来讲，流入生态系统的总能量＝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，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。
考点四　生态系统中的物质循环(碳循环)

(2018·浙江4月选考)某生态系统碳循环的部分示意图如下：

回答下列问题：
(1)图中的字母________表示大气中的CO2，由于许多因素的影响，使其含量夏季________冬季。
(2)CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落，再被图中的A、B的____________和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的CO2量________整个生物群落排放的CO2量。
(3)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改为____________，其他字母及文字代表的含义不变，还需要修改之处有：增加“光→A”、取消“→E→D”、____________。
解析　本题考查碳循环和能量流动。碳循环示意图中A为生产者、B为消费者、C为分解者、D为大气中的CO2、E为燃料。演替过程中的生物群落，生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排放的CO2量，有利于演替的正常进行。若改为能量流动则D为非生物环境，生产者不能利用非生物环境中的热能，要取消“D→A”。
答案　(1)D　低于　(2)细胞呼吸　大于　(3)非生物环境　取消“D→A”
本题组对应必修三P110～P113，生态系统中的物质循环
1.碳循环的路线
大气圈→植物和动物→分解者→大气圈。
2.碳循环过程
(1)过程图解

图中①光合作用；②呼吸作用；③摄食；④呼吸作用；⑤燃烧；⑥分解作用。
(2)过程解读
①碳的存在形式
②碳循环形式
项目
进入生物群落
生物群落内部
返回无机环境
形式
CO2
含碳有机物
CO2
方式
光合作用或化能合成作用
通过食物链或食物网
a.生物的呼吸作用b.分解者的分解作用
c.化石燃料的燃烧
③实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键环节是生产者和分解者。
④目前由于大气中CO2含量持续增加，碳循环平衡被打破，形成温室效应。
3.碳循环的特点
(1)反复利用，往复循环。
(2)具有全球性。

1.大气圈中的CO2变化特点
有着明显的昼夜变化和季节变化。
2.大气圈中含碳量的调节
海洋对于调节大气圈中的含碳量起着非常重要的作用。二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过扩散作用而互相交换着，如果大气圈中二氧化碳发生局部短缺，水圈里溶解态的二氧化碳就会更多地进入大气圈，同样，如果水圈里的碳酸氢根离子在光合作用中被植物耗尽，也可及时从大气中得到补充。
3.能量流动和物质循环之间的关系
项目
能量流动
物质循环(以碳循环为例)
形式
以有机物为载体
以化学元素形式流动
特点
单向流动、不可逆的、逐级递减
全球性、循环性
范围
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
联系
两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割；物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返
图示


角度　围绕生态系统的物质循环考查物质与能量观
1.(2018·杭州市质量检测)图示为碳循环，导致大气中二氧化碳的含量持续增加的主要原因可能是(　　)

A.水圈面积逐渐缩小 B.过程①减慢
C.过程②③加快 D.过程④加快
解析　目前大气中二氧化碳的含量持续增加的主要原因是化石燃料的大量燃烧。
答案　D
2.(2018·3月宁波模拟)下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是(　　)
A.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
B.物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
C.煤和石油通过燃烧和微生物的分解作用产生CO2，促进碳循环
D.生物圈不需要从外界获得任何物质补给，就能长期维持其正常功能
解析　物质循环发生于生物群落与无机环境之间。
答案　B
3.如图为生态系统碳循环模式图。下列分析错误的是(　　)

A.f表示大气中的CO2库
B.图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
C.a所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
D.碳只能通过光合作用从f进入a
解析　由图可知，f表示大气中的CO2库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者，A正确；消费者和分解者都是异养生物，生产者都是自养生物，B正确；生态系统的总能量是通过生产者进入生物群落的，生产者所含有机物中的能量最多，占有的碳元素也最多，C正确；碳从f到a可通过光合作用，也可通过化能合成作用，D错误。
答案　D

“三看法”快速确认碳循环的各环节解题模板
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(时间：30分钟　分数：100分)

1.下列与生物放大及生态金字塔相关的叙述中，错误的是(　　)
A.杀虫剂与有害物质可沿食物链逐级积累和浓缩，从而在生物体内高度富集，造成生物放大
B.若以杀虫剂与有害物质浓度大小衡量各营养级之间的数量关系，则所构成的金字塔应为正立的
C.就数量金字塔而言，某些状况下可能呈现倒金字塔形
D.就能量而言，天然生态系统的能量金字塔绝不会是倒置的
解析　由于生物放大作用，营养级越高，杀虫剂与有害物质浓度越大，因此若以杀虫剂与有害物质浓度大小衡量各营养级之间的数量关系，则所构成的金字塔应为倒立的。
答案　B
2.(2018·3月浙江十校模拟)下列关于生态系统的叙述，错误的是(　　)
A.在生态系统中，流经第二营养级的总能量是指次级消费者体内同化的能量
B.谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是竞争
C.环境条件分布不均匀是形成群落水平结构的原因之一
D.在生态系统中，生产者由自养型生物构成，一定位于第一营养级
解析　第二营养级指的是初级消费者，因此流经第二营养级的总能量指初级消费者体内同化的能量。
答案　A
3.(2018·3月台州模拟)下列关于食物链和食物网的叙述，错误的是(　　)
A.食物链是通过取食关系建立起来的单方向营养关系
B.一般情况下，生态系统中都存在捕食食物链和腐食食物链
C.食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强
D.食物网中营养级越高的动物体型越大
解析　植食性动物中的某些物种(如大象)体积比肉食性动物(如狼)体积大，D错误。
答案　D
4.(2018·超级全能生联考)如图某生态系统的部分能量流动示意图，其中a1是流入生产者的总能量，下列叙述错误的是(　　)

A.a7可直接为绿色植物提供物质和能量
B.第一营养级传递给分解者的总能量是a4＋a7
C.a1、a2、a6中的能量主要以稳定化学能的形式存在
D.第一营养级和第二营养级之间能量传递效率是a6/a1×100%
解析　粪便可为绿色植物提供物质，不能直接提供能量；第二营养级产生的粪便中含有的能量(a7)属于第一营养级的同化量，而不属于第二营养级的同化量，粪便中的能量最终去路还是被分解者分解并以热能的形式释放；a1、a2、a6中的能量主要以稳定化学能的形式存在，还有活跃的化学能及其他形式的能量；能量传递效率是下一营养级的同化量÷本营养级的同化量×100%。
答案　A
5.(2017·十校联盟模拟)某海洋生态系统的部分食物网如图甲所示，图乙表示能量流经底栖动物的变化示意图。

请回答：
(1)图甲中各种生物的分层规律体现了群落的________结构；食物网中属于三级消费者的生物是________。
(2)DDT排入海洋后可以沿着________的传递进入图甲中各种生物，当该生物体内DDT过高导致死亡，死鱼腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼的死亡，该现象是生态系统________(填“正”或“负”)反馈调节的结果。
(3)图乙中分解者利用的是________(具体生物)所同化的能量；C所表示的能量去路是________。
解析　(1)各种生物在垂直方向上的分层，体现了群落的垂直结构；食物网中属于三级消费者的生物是鸟和某些大型的鱼类，因为三级消费者是第四营养级。(2)DDT排入海洋后可以沿着食物链的传递进入图甲中各种生物，这就是生物放大。DDT过高导致水生生物死亡，而死鱼腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼的死亡，这是系统调节结果加剧了最初的影响因素，这是正反馈调节。(3)图乙表示能量流经底栖动物的变化，分解者利用的能量有两部分，一部分是底栖动物排出的粪便，这部分能量是底栖动物捕食的底栖植物体内的，而另一部分是底栖动物的遗体遗物或排泄物，这部分能量是来自底栖动物的，所以图乙中分解者利用的是底栖植物和底栖动物所同化的能量。C所表示的能量去路是底栖动物细胞呼吸消耗的能量，剩余能量B用于生长繁殖。
答案　(1)垂直　鸟和某些大型的鱼类　(2)食物链　正
(3)底栖动物和底栖植物　(底栖动物的)细胞呼吸
6.(2017·七彩阳光联考)某生态系统的部分食物网如图所示。请回答：

(1)该食物网有________条食物链，棕背伯劳鸟在食物网中虽然占有多条食物链，但数量却很少，其原因是能量在流动过程中具有________的特点。
(2)当雨伞节蛇由于人类捕捉，大量减少时，泽蛙的数量________，这是生态系统通过________调节完成的。
(3)黑树阴蝶主要在白天活动，夜晚基本不活动，这体现了群落的________结构。
(4)为了调查中国石龙子的种群数量，可选用________法进行调查。
解析　(1)该食物网有10条食物链，棕背伯劳鸟虽然占有多条食物链，但其营养级较高，由于能量流动有逐级递减的特点，高营养级生物获得能量较少，所以数量相对较少。(2)由于捕食者雨伞节蛇被大量捕捉数量减少，所以泽蛙的数量会呈现先增后减最后稳定的变化，这是因为生态系统具有负反馈调节能力。(3)黑树阴蝶主要在白天活动，夜晚基本不活动，这体现了群落的时间结构。(4)中国石龙子活动能力强，所以可以用标志重捕法调查其种群数量。
答案　(1)10　逐级递减　(2)先增加后减少最后稳定　负反馈　(3)时间　(4)标志重捕
7.(2018·超级全能生联考)如图为生态系统中部分生物的营养关系。请根据此图回答问题：

(1)这一食物关系图中缺少的生态系统中的生物成分是________。
(2)由于蛇有一定的经济价值，所以短期大量捕蛇会导致其数量减少，则线虫的密度会________。长期来看，蛇的K值将________。
(3)________________是生态系统的两大重要功能。
(4)蝾螈的粪便中含有的能量属于________同化的能量。
(5)在该食物网中，体形较大的蛇的数量比蜘蛛的少，其原因是________________________。
解析　生态系统的生物成分包括生产者、消费者、分解者，图中缺少生产者；蛇的数量减少，会引起蜘蛛数量增多，蜘蛛增多，线虫减少，但长期来看，生态系统具有自我调节能力，蛇的数量基本不变；物质循环和能量流动是生态系统的两大功能；随着营养级的升高，能量逐级递减，同时每条蛇的能量又多于每只蜘蛛，因此蛇的数量比蜘蛛少。
答案　(1)生产者　　(2)减少　 基本不变　　(3)能量流动和物质循环　 (4)蜈蚣　 (5)蛇所处的营养级比蜘蛛的高，获得的能量较少

8.下列关于生态系统中净初级生产量与总初级生产量的叙述，错误的是(　　)
A.初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量
B.绿色植物的初级生产量形成于叶绿体中
C.初级生产量的单位通常用g/m2或J/m2表示
D.地球各地的净初级生产量随温度和雨量的不同有很大差异
解析　初级生产量的单位通常用g/(m2·a)或J/(m2·a)(a代表年)表示，即初级生产量应体现年生产量，而不是某一时刻的积累量。
答案　C
9.下列有关食物链和生物进化的叙述，正确的是(　　)
A.在食物链中，若B以A为食，则B消化道内未被吸收的能量属于B所同化能量的一部分
B.食物链是能量流动、物质移动以及有害物质移动和浓缩的通道
C.将农作物秸秆做饲料喂牲畜，畜粪入沼气池，沼气做燃料，沼渣做肥料，能够实现对能量的循环利用
D.经干旱环境的长期诱导，生物体会发生耐旱突变，抗旱能力增强
解析　在食物链中，若B以A为食，则B消化吸收的有机物中的能量才是同化能量，未被吸收的能量以粪便形式排出，没有同化，A错误；食物链是能量流动、物质移动以及有害物质移动和浓缩的通道，B正确；将农作物秸秆做饲料喂牲畜，畜粪入沼气池，沼气做燃料，沼渣做肥料，能够实现对能量的多级利用，减少浪费，不能循环利用能量，C错误；生物体发生耐旱突变在前，干旱环境只是起到自然选择的作用，抗旱能力增强是自然选择的结果，D错误。
答案　B
10.(2017·绍兴模拟)下表是一个野山羊种群按时间顺序每隔两年的生物量变化调查表。下列相关叙述中，正确的是(　　)
时间
t0
t1
t2
t3
生物量/(g·m－2)
N
2N
4N
4N
A.该种群净生产量在t1～t2期间的积累量为2N
B.t0～t1期间的呼吸量大于t1～t2期间的呼吸量
C.t2～t3期间该种群的出生率为0
D.该种群的环境容纳量为4N
解析　由于生物量是净生产量在某一调查时刻前的积累量，所以净生产量在t1～t2期间的积累量为4N(t2生物量)－2N(t1生物量)＝2N，A正确；t1～t2间的生物量大于t0～t1间的生物量，故t0～t1间的呼吸量小于t1～t2间的呼吸量，B错误；t2～t3期间净生产量为0，故该种群的增长率为0，说明出生率等于死亡率，C错误；环境容纳量是种群个体数量值，生物量不是个体数量，D错误。
答案　A
11.(2018·3月宁波模拟)图甲是某北极冻原生态系统的部分食物网，图乙是该生态系统的能量流动简图，其中B为分解者。请回答：

(1)图甲中共有________条食物链，北极狐分别处于第________个营养级。
(2)据图甲回答，流经该生态系统的总能量为__________________。图乙中，第二个营养级到第三个营养级的能量传递效率为________。
(3)用标志重捕法调查雪兔的种群密度，估算的结果通常要比实际的数量______(填“偏大”“偏小”或“一样”)。
(4)如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能被分解，也不能排出体外，则该物质经__________的传递后，可在不同的生物体内积累。
解析　(1)北极狐在不同的食物链中可处于不同的营养级，当北极狐吃植物时为第二营养级，吃雷鸟和雪兔时为第三营养级。(2)流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。第二营养级(D)到第三营养级(C)的能量传递效率＝2.7×105÷(1.5×106)×100%＝18%。(3)用标志重捕法调查雪兔的种群密度时，由于被捕过的雪兔不易再次捕获，以及标志物脱落等原因，估算的结果通常要比实际的数量偏大。(4)食物链不仅是能量流动和物质移动的通道，而且也是某些有毒物质移动和浓缩的通道。
答案　(1)5　 二、三　(2)植物固定的太阳能总量　18%　(3)偏大　(4)食物链(网)
12.(2018·稽阳联考)甲图是某生态系统的碳循环示意图，乙图表示该生态系统中的食物网，请回答下列问题：

(1)图甲中生物群落的碳元素通过细胞呼吸以________的形式回到大气中。图示说明碳循环的特点是________。
(2)图乙的食物网可以用图甲中的________(填标号)表示，其中肉食动物是________。
(3)某原始森林因发生火灾被毁坏，若干年后长出小灌木丛，最后演替成了森林，通过这种演替而生长起来的森林称为________。演替过程中植被的更替，从根本上体现了植被对________的竞争能力不断增强。
解析　(1)碳元素在生物群落内部是以有机物形式传递的，在生物群落与大气之间通过CO2形式进行循环。(2)食物网的成分包括生产者和消费者，可用图甲的③表示。W是第一营养级，属植物，Q、G、S是第二营养级，属于植食动物，H是第三营养级，X是第三、四营养级，属于肉食动物。(3)原始森林被毁坏后，通过次生演替重新形成的是次生林。该演替经历了草本、灌木、森林阶段，群落的结构越来越复杂，植被对阳光的竞争能力不断增强。
答案　(1)二氧化碳　周而复始、往复循环(重复利用)　(2)③　X、H　(3)次生林　阳光
13.下图为某生态系统食物网简图，图中甲～庚代表各种不同的生物。

请回答：
(1)图中生产者是________，生态系统成分中除了图中所示外，还包含________________________________________________________________________。
(2)若此生态系统受到杀虫剂污染，它们将通过________通道进行移动和浓缩，这种现象称为________。
(3)该生态系统中最长的食物链一共有________个营养级。
(4)若各营养级之间的能量传递效率为10%，且一种生物摄食两种上一营养级的生物时，上一营养级生物被摄食的量相等，则丁每增加6 kg体重，需消耗生产者________kg。
解析　(1)图中生产者是戊，因为所有食物链都从戊开始。生态系统成分中除了图中所示的生产者和消费者外，还包含分解者、无机物、有机物、气候和能源。(2)杀虫剂可以通过食物链进行移动和浓缩，这种现象称为生物放大。(3)该生态系统中最长的食物链是戊→己→甲→丁(或乙)→丙，一共有5个营养级。(4)丁每增加6 kg体重，需消耗食物60 kg，其中庚30 kg、甲30 kg，庚增加30 kg需戊300 kg，甲增加30 kg需戊150 kg、己150 kg，己增加150 kg需戊1 500 kg，所以共需戊300＋150＋1 500＝1 950 kg。
答案　(1)戊　分解者、无机物、有机物、气候和能源　(2)食物链　生物放大　(3)5　(4)1 950
14.(2018·绿色联盟适应性考试)图Ⅰ为某生态系统的碳循环示意图，图Ⅱ为该生态系统中部分生物构成的食物网，请回答问题：

(1)图Ⅰ中的A表示生态系统成分中的________，其中①过程表示________作用，在图中的生物群落中碳元素是以________的形式进行移动的。
(2)图Ⅱ中的生物戊所占据的最高营养级为第________营养级。该食物网中，若生产者固定的总能量为1×108 kJ，能量传递效率按10%计算，则最高营养级至少能获得________kJ的能量。
(3)若由于某种原因，造成图Ⅰ中某种绿色植物的数量锐减，该生态系统中其他生物的数量发生了较大波动后又逐渐趋于稳定，说明生态系统具有自动调节能力，这种能力是通过________调节来实现的。
解析　(1)在图Ⅰ中A与C之间有双向箭头，并且与A有关其他箭头方向都是离开A的，所以A是生产者，C是大气CO2库，而B除指向大气CO2库之外，其他箭头方向都是指向B的，说明B是分解者，①过程表示分解者的分解作用。碳循环在生物群落中是以含碳有机物的形式进行的。(2)图Ⅱ中的生物戊所占据的最高营养级为第五营养级，存在于食物链甲→乙→丁→丙→戊中。按上述食物链计算，第五营养级同化能量为1×108×10%×10%×10%×10%＝1×104 kJ。(3)当生态系统受到外力干扰，系统通过自我调节可以维持稳定，这种调节是负反馈调节，因为只有负反馈调节可以维持稳定。
答案　(1)生产者　分解者的分解　(含碳)有机物　(2)五　1×104　(3)负反馈
15.(科学探究)(2018·温州模拟)某草原生态系统的能量流动如图所示，字母a～h表示相应的能量值。请回答：

(1)能量输入该生态系统的形式是________。能量在食物链中以______形式流动，并具有________________的特点。
(2)两年前，人们在该草原超载放牧，使______(填图中字母)急剧增大，造成草场退化。近两年由于进行封闭养护，使______(填图中字母)逐渐增大，牧草资源越来越丰富。
(3)利用药物降低该生态系统中鼠的性激素水平，可降低鼠种群的____________，进而控制种群密度，防止鼠害爆发。
解析　本题考查能量流动的相关知识，解题的思路是先正确分析题图，再利用所学知识，结合题意进行综合分析作答。图中c、d表示能量沿着食物链的各营养级之间的流动值；a、b分别表示第一、二营养级生物呼吸作用消耗的能量值；e、g分别表示第一、二营养级未被利用的能量值；f、h分别表示第一、二营养级流向分解者的能量值。(1)由题意和图示可知，能量以光能形式通过生产者的光合作用输入该生态系统；能量在食物链中以有机物中化学能的形式流动，并具有单向流动、逐级递减的特点。(2)超载放牧会导致由生产者流向植食动物的能量c急剧增大，造成草场退化；对草原进行封闭养护，由于植食动物的减少，可使生产者固定的能量逐渐积累，导致图中e逐渐增大，牧草资源越来越丰富。(3)性激素能促进动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成，若利用药物降低该生态系统中鼠的性激素水平可降低鼠种群的出生率，防止鼠害爆发。
答案　(1)光能　化学能　单方向的、不可逆的、逐级递减
(2)c　e
(3)出生率