2023届高考生物二轮复习第15讲生态系统的结构与功能学案

这是一份2023届高考生物二轮复习第15讲生态系统的结构与功能学案，共18页。
第15讲　生态系统的结构与功能课标要求考情分析1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成,各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。2.讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。3.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环、能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。4.举例说明利用物质循环和能量流动规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。5.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。6.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。7.举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。8.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构该部分内容主要结合种群、群落的知识综合考查相关概念、三大基本功能的理解,注重与生产生活的联系。重在考查生态系统能量流动的不同去向,并通过数据计算的方式考查对能量流动的理解。本讲主要考查的能力点有获取信息的能力、总结归纳能力、理解能力热点一　生态系统的结构 [情境引领]如图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。据图判断下列叙述正误。(1)图示所有生物构成了一个完整的生态系统。(　×　) 提示:图中只显示部分食物网,且要构成一个完整的生态系统还缺少分解者和非生物的物质和能量。(2)生态系统的结构只包括食物链和食物网。(　×　) 提示:生态系统的结构包括组成成分和营养结构。(3)细菌在生态系统中可能是生产者,也可能是消费者或分解者。(　√　)(4)鹰与蛇的关系是捕食关系。(　×　)提示:鹰与蛇的关系是捕食和种间竞争。(5)生态系统中的各种组成成分,正是通过能量流动和物质循环,才能够紧密地联系在一起,形成一个统一的整体。(　√　)[基础巩固]1.捕食食物链的第一营养级都是生产者,最高营养级都是消费者。2.食物网中的生物间存在的种间关系有捕食和种间竞争。3.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构,其中营养结构指的是食物链和食物网。4.生态系统中消费者的作用包括能够加快生态系统的物质循环,对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。5.通常,生态系统的食物链不会很长,原因是能量在沿食物链流动的过程中是逐级递减的。[思维拓展]1.植物和生产者的对应关系、动物和消费者的对应关系、微生物和分解者的对应关系分别是什么?提示:大部分植物是生产者,但有的是消费者,如菟丝子。大部分动物是消费者,但有的动物是分解者,如蜣螂、蚯蚓等。大多数微生物是分解者,也有的微生物是生产者,如硝化细菌是自养生物,属于生产者;还有的微生物属于消费者,如寄生细菌、病毒等。2.生态系统中生产者和分解者的地位和作用分别是什么?提示:生产者是生态系统的基石,作用是制造有机物,储存能量,为其他生物提供食物和栖息场所。分解者是生态系统的必备成分,作用是将动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解为无机物,供生产者重新利用。基于生态系统的组成成分考查识记与理解能力1.生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述,正确的是(　D　)A.动物都属于消费者,其中食草动物属于第二营养级B.细菌都属于分解者,其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型C.一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分D.生产者属于自养型生物,是生态系统的基石解析:食草动物都处于第二营养级,多数动物属于消费者,但少数动物(如蚯蚓)能够分解腐败的有机质,属于分解者;大部分细菌属于分解者,是异养生物,少数细菌(如化能合成细菌)能进行自养,属于生产者,寄生细菌属于消费者;绝大多数生物只属于生态系统中的一种生物成分,但有些生物(如捕蝇草、猪笼草等)既是生产者,也是消费者;生产者属于自养型生物,能够通过光合作用或化能合成作用制造有机物,是生态系统的基石。2.科学家在水深约3 200 m的太平洋底部的一副鲸的骨架上,发现了一种新型的蠕虫。这种蠕虫没有消化器官,它的附肢像树根一样伸入鲸的骨髓里。蠕虫附肢里存在一些特殊的细菌,这些细菌能将骨中的脂肪转化为糖供给蠕虫进行生命活动。下列有关上述现象的叙述正确的是(　A　)A.细菌与蠕虫的关系在生态学上应属于互利共生B.蠕虫为异养生物,这些细菌属于自养生物C.鲸骨架→细菌→蠕虫构成了一条食物链D.蠕虫和细菌属于海洋生态系统的消费者解析:细菌能将脂肪转化为糖供给蠕虫,而蠕虫附肢为细菌提供了所需的环境,二者相互依存,彼此有利,在生态学上应属于互利共生;蠕虫利用的是现成的有机物,为异养生物,这些细菌利用的也是现成的有机物,也为异养生物;鲸骨架、细菌、蠕虫之间没有捕食关系,不能构成食物链;蠕虫和细菌属于海洋生态系统的分解者。基于食物网的结构考查推理与理解能力3.(2022·广东卷)如图为某生态系统的食物网,其中字母表示不同的生物,箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　C　)A.a、c是生产者 B.b、e是肉食动物C.c、f是杂食动物 D.d、f是植食动物解析:a在食物链的起点,是生产者,c能捕食b等,属于消费者;b在食物链的起点,是生产者;c和f都能捕食生产者a、b,也都能捕食消费者e,所以c和f都是杂食动物;d是植食动物,但由C选项解析可知,f是杂食动物。4.图1为某池塘生态系统中4种生物的食物网,图2为不同体长的D种群的食性相对值,下列叙述错误的是(　B　)A.C和D之间的种间关系是种间竞争和捕食B.池塘中的植物能实现水体净化,体现了生物多样性的直接价值C.若池塘中投放大量体长小于1.4 cm的D种群,一定时间内A、B数量会增加D.若体长为6.5 cm的D种群增重1 kg,至少需要消耗第一营养级生物10 kg解析:D捕食C,为捕食关系,C和D都捕食B(或A),为种间竞争关系,故C和D之间的种间关系是种间竞争和捕食;池塘中的植物能实现水体净化,体现了生物多样性的间接价值;若池塘中投放大量体长小于1.4 cm的D种群,它们为100%的肉食性动物,而A、B为植物,不被D种群捕食,而D捕食C增加,故一定时间内A、B数量会增加;若体长为6.5 cm的D种群增重1 kg,由于肉食性食物占25%,植食性食物占75%,故至少需要消耗第一营养级生物1×25%÷20%÷20%+1×75%÷20%=10(kg)。热点二　生态系统的三大基本功能 [情境引领]圆石藻是一种海洋浮游生物,代谢过程中会产生二甲基硫醚(DMS),DMS是一种对气候有明显影响的气体,研究发现,海洋中有许多生物能促进DMS(有机物)氧化分解,最终产生S(无机物),如图是DMS在海洋中生成的主要过程,据图判断下列叙述正误。(1)海洋中生物促进DMS氧化分解产生S,从而加快了生态系统的物质循环。(　√　)(2)图中浮游动物所同化的能量除自身呼吸作用以热能的形式散失外,其余部分流向下一营养级。(　×　)提示:浮游动物所同化的能量主要去向有自身呼吸消耗、流入下一营养级、被分解者分解、未被利用。(3)中间产物X的浓度上升到一定程度时,它能作为一种物理信息,使浮游动物对圆石藻的捕食明显减少,这体现了生态系统中信息传递能调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定的功能。(　×　)提示:中间产物X是一种化学信息。[基础巩固]1.第二营养级摄入的能量的去路有通过粪便流入分解者、通过呼吸作用散失、流入下一营养级、随遗体残骸流入分解者、未被利用。2.能量沿食物链流动时,所具有的两个特点是单向流动、逐级递减。3.生态金字塔包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔。能量金字塔不会出现倒置。4.研究能量流动的意义有帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用;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。5.就草原生态系统来说,碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行。但是生态学家不能以草原生态系统为单位进行物质循环的研究,试从物质循环特点的角度进行分析,其原因是物质循环具有全球性。6.生态系统信息传递的作用是生命活动的正常进行离不开信息的作用;生物种群的繁衍也离不开信息的传递;调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定。 [思维拓展]1.初级消费者的摄入量,同化量,自身呼吸散失的能量,用于生长、发育和繁殖的能量,未被利用的能量,它们之间的关系是什么?提示:摄入量=同化量+粪便量。同化量=自身呼吸散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量。用于生长、发育和繁殖的能量=流向下一营养级的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量。2.如果牧民通过养羊获取该生态系统的能量,经测算,发现羊的同化量远小于草同化量的1/10,其原因可能是什么?提示:能量在相邻两个营养级间的传递效率一般是10%～20%,羊属于第二营养级,该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群。围绕能量流动的过程及特点,考查综合运用能力1.(2022·山东菏泽一模)科学家对一个温带森林生态系统的能量流动进行定量分析,结果如图(图中数字为能量值,单位是J/(cm2·a),下列叙述正确的是(　C　)A.用于植食性动物生长、发育和繁殖的能量是1.96×105 J/(cm2·a)B.植食性动物在生态系统中占据相同的生态位C.从生产者到初级消费者的能量传递效率约为0.85%D.枯枝落叶层中的物质和能量可以被植物根系吸收利用解析:植食性动物的同化量为3.27×105-1.31×105=1.96×105 [J/(cm2·a)],同化量中除去呼吸散失的能量才是用于植食性动物生长、发育和繁殖的能量;植食性动物在生态系统中占据不同的生态位;从生产者到初级消费者的能量传递效率为1.96×105÷(2.31×107)×100%≈0.85%;枯枝落叶层中的物质经微生物分解为无机物后能被植物根系吸收利用,但能量不可以被植物根系吸收利用,因为能量不能循环利用。2.(2021·山东卷节选)海水立体养殖中,表层养殖海带等大型藻类,海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎,底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下,M、N表示营养级。[单位:kJ/(m2·a)]图中M用于生长、发育和繁殖的能量为　　　　kJ/(m2·a)。由M到N的能量传递效率为　　　   　%(保留一位小数),该生态系统中的能量　　　　(填“能”或“不能”)在M和遗体残骸间循环流动。 解析:生长、发育和繁殖的能量=同化的能量-呼吸作用消耗的能量=3 281+2 826-3 619=2 488 [kJ/(m2·a)]。由M到N的能量传递效率为386÷(3 281+2 826)×100%≈6.3%,能量流动的方向是单向的,不能循环。答案:2 488　6.3　不能[易错提醒]　辨清生态系统能量流动的两个易混点(1)流经生态系统的总能量强调关键词是“固定”而不是“照射”。(2)能量传递效率≠能量利用率。①能量传递效率:能量沿食物链流动,以“营养级”为单位,传递效率为10%～20%。②能量利用率:能够被人类利用的能量占生产者能量的比值。围绕生态系统三大基本功能综合考查学生的应用能力3.(2022·福建宁德三模)生态平衡是指在一定时间内生态系统中生物与环境之间及生物群落内各种生物之间,通过能量流动、物质循环和信息传递而达到协调统一的状态。如图中“置位点”为生态系统所具有的某个状态,其中P、A、B、C、D、E表示其生物成分,箭头表示物质的传递方向。回答下列问题。(1)“置位点”中P、A、B、C、D构成了生态系统的营养结构,D属于第　　　　营养级,C和D的种间关系是　　　　　　　　　。任何生态系统都具有一定的抵御外界干扰、保持生态平衡的特性,说明生态系统具有一定的　　　　　　能力。 (2)若A摄入的能量为a,其粪便中的能量为b,通过呼吸作用消耗的能量为c,用于生长、发育和繁殖的能量为d,则B最多可获得的能量为　　　　　　　　           　　,A到B能量减少的原因是　 　　　　　　　　　　　　　(写出2点)。 (3)图中碳元素在P、E间以　　　　形式传递。氮元素也参与物质循环,但农田生态系统在生产过程中需不断施加氮肥,主要原因是　                                                                                                                　。 (4)“绿水青山就是金山银山”十九大以来我国加强环境治理和生态修复工作,许多被破坏的山水植被重塑了绿水青山的美丽景象,说明人类活动能影响群落演替的　                               。解析:(1)分析题图可知,P是生产者,A、B、C、D均为消费者,图中的食物链可表示为P→A→B→C→D,或P→A→B→D,因此D属于第四、第五营养级,C和D有共同的食物B,且D以C为食,因此二者的种间关系是捕食和种间竞争。任何生态系统都具有一定的抵御外界干扰、保持生态平衡的特性,这依赖于生态系统的自我调节能力。(2)若A摄入的能量为a,其粪便中的能量为b,通过呼吸作用消耗的能量为c,用于生长、发育和繁殖的能量为d,A的同化量可表示为(a-b)或(c+d)。因为要求B最多可获得的能量,能量传递效率应为20%,所以B最多可获得的能量可表示为(a-b)×20%或(c+d)×20%。A到B能量减少的原因可总结为一部分在A的呼吸作用中以热能的形式散失,一部分流向分解者,还有一部分未被利用。(3)碳元素在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的,图中碳元素在P、E间的传递方式也不例外,也以(含碳)有机物形式传递。氮元素也参与物质循环,但由于氮元素不断通过农产品形式输出生态系统,因此还要往农田中不断施加氮肥才能保证农田生态系统中的物质循环正常进行。(4)被破坏的山水植被重塑了绿水青山的美丽景象,这是人类活动对群落演替速度和方向改变的实例。 答案:(1)四、第五　捕食和种间竞争　自我调节(2)(a-b)×20%或(c+d)×20%　一部分在A的呼吸作用中以热能的形式散失,一部分流向分解者,还有一部分未被利用(3)(含碳)有机物　氮元素不断通过农产品形式输出生态系统,因此还要往农田中不断施加氮肥(4)速度和方向4.如图为某草原上几类主要生物的食物关系及能量流经第二营养级的示意图,请分析并回答下列问题。(1)从生态系统成分看,该草原除了题图食物链中出现的以外,还应包括　　　　　　　　　　  　、　　　　　　　　。昆虫和鸟之间属于　　　　  关系。该草原生态系统的基本功能为能量流动、物质循环及　　　　　　　　　　。 (2)鼠的粪便中仍含有一部分能量,这些能量属于　　　　的同化量。若鼬通过捕食鼠和鸟获得的能量比例为1∶3,则鼬的同化量增加4 kg,至少需要消耗草　　   　　kg。 (3)图中A表示　　　　　　　　　　　　　,B表示　           。除了图中所示,第二营养级同化的能量还有一部分的流向是                                                                  　。 (4)如图是对鼬进行种群密度调查后绘出的种群增长速率曲线。在t1～t2时期,鼬种群的出生率　　　(填“大于”“等于”或“小于”)死亡率。 解析:(1)该食物链中只有生产者和消费者,因此该草原除了题图食物链中出现的成分以外,还应包括非生物的物质和能量、分解者。鸟可以捕食昆虫,因此二者之间存在捕食关系。生态系统的基本功能包括能量流动、物质循环及信息传递。(2)鼠粪便中的能量属于上一营养级(草)同化的能量。生态系统相邻两个营养级间的能量传递效率是10%～20%,若鼬通过捕食鼠和鸟获得的能量比例为1∶3,则鼬的同化量增加 4 kg,至少需要草4×(1/4)÷20%÷20%+4×(3/4)÷20%÷20%÷20%=400 (kg)。(3)图中A表示初级消费者同化的能量,B表示用于生长、发育和繁殖的能量。同化的能量除用于生长、发育和繁殖外,还有一部分用于自身的呼吸消耗。(4)据题图分析,t0时种群增长速率为0;t0～t1种群增长速率逐渐升高,种群数量增长加快;t1时种群增长速率最大,此时种群数量增长最快;t1～t2 种群增长速率逐渐降低,种群数量增长减慢;t2时种群增长速率为0,此时种群数量达到最大值,即K值。因此在t1～t2时期,鼬种群数量仍然在增加,鼬种群的出生率大于死亡率。答案:(1)非生物的物质和能量　分解者　捕食　信息传递　(2)草　400　(3)初级消费者同化的能量　用于生长、发育和繁殖的能量　在细胞呼吸中以热能的形式散失　(4)大于[易错提醒]　分析能量流动的几点注意事项(1)最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。(2)计算能量传递效率时,以“营养级”为单位,而不是两个个体间的传递效率,并且是“同化量”之间,而非“摄入量”或“储存量”。(3)散失的热能不能被生产者固定再次进入生态系统,故能量流动为单向不循环。(4)有些分解者可为消费者提供能量,如蘑菇可为人提供能量,蚯蚓可为鸡提供能量等,但分解者不可为生产者提供能量。