新高考生物一轮复习学案：第30讲　生态系统的结构与功能（含解析）

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高中生物一轮复习学案
第30讲 生态系统的结构与功能
考点一　生态系统的结构

1．生态系统的概念、范围和类型
(1)概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
(2)范围：有大有小，地球上最大的生态系统是生物圈。
(3)类型：可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。
2．生态系统的组成成分
(1)非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、无机盐等。
(2)生物成分
项目
生产者
消费者
分解者
营养方式
自养
异养
异养
实例
主要是绿色植物
主要是动物
主要是营腐生生活的细菌和真菌
作用
将无机物制造成有机物，主要把光能转化为化学能
加快生态系统的物质循环，帮助植物传粉和传播种子
将动植物的遗体和动物的排遗物等分解成无机物
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
①概念：生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
②特点：生产者为第一营养级；消费者所处营养级不固定；一般不会超过5个营养级。
(2)食物网
①概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。
②形成原因：生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
③特点：同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。
(3)食物链和食物网的作用：是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。
[基础诊断]
1．在生态系统中，生产者通过光合作用，把太阳能固定在它们所制造的有机物中。太阳能变成化学能，从而可以被生物所利用。(必修3　P90正文)(√)
2．消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环，因此消费者是生态系统的基石。(必修3　P90正文)(×)
3．绿色植物所固定的太阳能，能通过食物链由一个营养级向下一个营养级传递，各种动物所处的营养级是固定不变的。(必修3　P91正文)(×)
4．错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。(必修3　P91正文)(√)
5．食物链上一般不超过五个营养级。(必修3　P91小字)(√)
[深度拓展]
1．(必修3　P88旁栏思考)一个动物园中的全部动物是一个系统吗？全部动物和植物是一个系统吗？为什么？
提示：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　P91图5－4)在某生态系统中，一条食物链上一般不超过5个营养级，试表述原因。
提示：生态系统的能量随营养级升高而沿食物链流动逐级递减，流经5个营养级后所剩下的能量不足以再维持一个种群生存的最小需要量。
3．(必修3　P91正文)错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。在一个较小的草原生态系统中，由于气候原因导致种群数量很少的一种昆虫在该草原绝迹，但是对该生态系统中其他物种的数量基本没有影响，其原因是什么？
提示：该种昆虫在食物网中的位置可能被其他同营养级的物种替代。
4．(必修3　P92拓展题)在农田、果园等人工生态系统中，人们可以通过增加或延长食物链来提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品吗？为什么？
提示：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，使之成为立体农田或立体果园，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。

1．辨析生态系统组成成分的三类“不一定”和两类“一定”
三类
“不一定”
①生产者不一定是植物(如蓝藻、硝化细菌等是原核生物)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)
②消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物残体或动物排泄物为食的腐生动物属于分解者)
③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)
两类
“一定”
①生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者
②营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物
2.构建食物链的一般方法
(1)根据种群数量变化曲线图构建

图1
①分析依据：先上升、先下降者为被捕食者。
②食物链：乙→丙→甲(图1)。
(2)根据所含能量(生物量)构建

①分析依据：根据相邻营养级间能量传递效率约为10%～20%，可推测能量相差在5倍以内，很可能为同一营养级。
②结果：图2可形成一条食物链：丙→甲→乙→丁
图3生物可形成食物网：
(3)根据生物体内有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网)。
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度/ppm
0.06
7
0.51
68
0.39
①分析依据：生物的富集作用。重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外，所以此类物质会随着食物链逐级积累，即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多，其含量往往是上一营养级个体含量的5～10倍。
②分析结果：

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数量减少，相关生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。
(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，鹰通过增加捕食兔和食草鸟，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。


1．生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者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(　　)
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．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
C　[在生态系统中，不是所有动物都是消费者，如蜣螂、蚯蚓为分解者，A错误；多数细菌是分解者，但硝化细菌、铁细菌、硫细菌和光合细菌等是生产者，B错误；生产者能将无机物合成有机物，属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的成分，C正确；一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分，如猪笼草在进行光合作用时是生产者，在捕食虫子时为消费者，D错误。]
2．(2022·市中区模拟)科学家在深海中的火山口周围发现了热泉。经过对热泉生态系统的研究，科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境相似。热泉喷出的海水中富含硫化氢和硫酸盐，硫细菌通过氧化硫化物和还原CO2来制造有机物。管蠕虫吞入硫细菌形成细菌囊，并不断将从海水中吸收的硫化氢等物质输送给囊中硫细菌，同时也从硫细菌获取能量。下列说法错误的是(　　)
A．硫细菌是自养生物，硫细菌与管蠕虫的种间关系为寄生
B．研究深海热泉生态系统，有助于了解生命的起源
C．该生态系统的能量源头主要是硫化物氧化释放的化学能
D．硫细菌与硝化细菌同化作用类型相同，都属于生产者
A　[硫细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳制造有机物，故同化作用类型是自养型，而“管蠕虫吞入硫细菌形成细菌囊，并不断将从海水中吸收的硫化氢等物质输送给囊中硫细菌，同时也从硫细菌获取能量”，说明硫细菌与管蠕虫的种间关系为互利共生，A错误；研究深海热泉生态系统，有助于了解生命的起源，B正确；深海中几乎无光，该生态系统的能量源头主要是硫化物氧化释放的化学能，C正确；硫细菌与硝化细菌都是自养生物，都属于生产者，D正确。]

3．(2021·湖北省选择性考试模考)下图为某湖泊生态系统的食物网简图。下列叙述错误的是(　　)

A．浮游藻类属于生产者
B．该食物网有5条食物链
C．该食物网中，水生昆虫属于第二营养级
D．浮游动物与水生昆虫之间通过负反馈调节维持各自数量的相对稳定
C　[浮游藻类是通过光合作用进行自养的生物，故属于生态系统的生产者，A正确。该食物网中共有5条食物链：浮游藻类→裸鲤→鸬鹚；浮游藻类→裸鲤→绿头鸭；浮游藻类→裸鲤→大天鹅；浮游藻类→浮游动物→水生昆虫→绿头鸭；浮游藻类→浮游动物→水生昆虫→大天鹅，B正确。该食物网中，水生昆虫属于第三营养级，C错误。在不考虑其他因素的前提下，浮游动物数量上升会导致水生昆虫数量上升，这样水生昆虫对浮游动物的捕食加强，再因浮游藻类的不足使得浮游动物的数量下降，由于食物减少水生昆虫的数量下降，这种维持稳定状态的调节方式，属于负反馈调节，D正确。]
4．(2021·北京房山区一模)青蛙是池塘和草地这两个不同食物网的连接点。下列有关说法错误的是(　　)

A．池塘中的所有生物构成了一个生物群落
B．池塘里的蝌蚪和草地上的青蛙属于两个物种
C．狐狸属于消费者，是草地食物网中的最高营养级
D．池塘和草地这两个生态系统所需的能量都主要来源于太阳能
B　[池塘中的所有生物包括动物、植物和微生物，它们共同构成了一个生物群落，A正确；青蛙的幼体是蝌蚪，池塘里的蝌蚪和草地上的青蛙属于同一个物种，B错误；据图分析，在草地食物网中，狐狸为消费者，处于最高营养级，C正确；池塘和草地这两个生态系统所需的能量都主要来自太阳能，D正确。]

　食物网的分析(以捕食食物链为例)
(1)食物网中每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级。中间的任何停顿都不能算作一条完整的食物链。
(2)同一种生物在不同的食物链中，可以占据不同的营养级，要根据其所在的具体食物链来确定，即从生产者数起。
(3)在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如捕食与竞争，因为在同一条食物链中二者为捕食关系，在不同食物链中二者还可能同食另一种生物，为竞争关系。
(4)食物链中只有生产者和消费者两种成分，且生产者一定是第一营养级，消费者级别与营养级别相差1。
(5)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物的种类而非数量。

围绕食物链或食物网中不同生物间数量变化制约关系，考查科学思维能力
5．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．第二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
C　[由藻类→细菌→线虫→沼蟹可知细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物，A正确；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正确；大米草与藻类之间存在种间竞争关系，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，C错误；杀虫剂杀灭食草虫，会导致蜘蛛的食物减少，进而导致蜘蛛数量减少，D正确。]
6．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所示。下列叙述错误的是(　　)

A．人与兔的种间关系是捕食和竞争
B．若除去鼬，则鹰的数量会增加
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
D　[兔和人有共同的食物来源，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，若除去鼬，鹰缺乏竞争，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；从植物到鹰的食物链有4条。]

考点二　生态系统的能量流动

1．能量流动的概念理解

2．能量流经第二营养级的过程分析

(1)输入该营养级的总能量是指图中的b(填字母)。
(2)粪便中的能量(c)不属于(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。
(3)初级消费者同化的能量(b)＝呼吸消耗的能量(d)＋用于生长、发育和繁殖的能量(e)。
(4)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)＋未被利用的能量(j)。
3．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
(2)逐级递减：相邻两个营养级间的能量传递效率约为10%～20%。
4．研究能量流动的实践意义
(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。
[基础诊断]
1．生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。(必修3　P93正文)(√)
2．输入第一营养级的能量，一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失，一部分用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动。(必修3　P94正文)(√)
3．“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级利用的能量。(必修3　P95图5－8小字)(×)
4．任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。(必修3　P96正文)(√)
5．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，提高能量的转化效率。(必修3　P96正文)(×)
[深度拓展]
1．(必修3　P94思考与讨论)生态系统的能量流动和转化______(填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律，其理由是_____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：遵循　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、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等
2．(必修3　P94正文)一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%吗？
提示：不是。能量传递效率针对的是相邻两个营养级中的所有生物，不针对个体。
3．(必修3　P96正文)农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，能使能量循环利用吗？
提示：不能。沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，而能量不能循环利用。
4．(必修3　P96正文)研究能量流动，调整能量流动关系，可使生产者固定的能量全部流向人类，对吗？
提示：不对。由于在各营养级中都存在生物的细胞呼吸，通过细胞呼吸，部分能量会以热能的形式散失，因此研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，但做不到全部流向人类。

1．理解常考的两种能量流动模型
(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．生态金字塔的类型及特点



1．(2021·香坊区期末)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．分解者释放的能量可以被生产者利用
D　[生态系统中能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；分解者的作用是分解动植物的遗体残骸和动物的排泄物，这些物质中的能量可来自各营养级生物所储存的能量，B正确；生态系统的能量不断地输入又被输出，故生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，C正确；能量不能循环利用，分解者释放的能量不可以被生产者利用，D错误。]
2．(2021·景德镇期末)如图表示植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。下列有关叙述正确的是(　　)

A．植物的呼吸消耗量包含在⑤中
B．植食动物粪便中的能量包含在③中
C．⑧用于植食动物生长、发育和繁殖
D．⑤⑥⑦⑧之和小于植物有机物积累量
D　[植物光合作用积累的有机物＝植物的实际光合作用－植物的呼吸作用，所以图中已经没有成分表示植物的呼吸消耗量了，A错误；植食动物粪便中的能量属于上一营养级，即植物同化能量的一部分，包含在⑦中，B错误；植食动物同化的能量中经过呼吸作用后积累出来的有机物中的能量用于植食动物生长、发育和繁殖，即④，C错误；①⑤之和为植物有机物积累量，⑤⑥⑦⑧之和小于植物有机物积累量，D正确。]
3．(2021·邢台高三联考)下图为某池塘生态系统中饲养草鱼时的能量流动过程示意图，图中字母表示能量值。下列关于该过程的叙述，正确的是(　　)

A．流经该生态系统的总能量为a
B．草鱼用于生长、发育和繁殖的能量与其同化量相等
C．第一、二营养级之间的能量传递效率为g/b×100%
D．向该生态系统中投放消化酶可能会提高第一、二营养级之间的能量传递效率
D　[流经该生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能与人工输入的能量之和，A错误。根据“初级消费者同化量＝呼吸作用散失量＋用于生长、发育和繁殖等的能量”分析，草鱼从第一营养级同化的能量为g，从饲料中同化的能量为f，这些同化的能量除用于自身生长、发育和繁殖(h)外，还有一部分通过呼吸作用以热能的形式散失，B错误。第一营养级的同化量是a，第二营养级从第一营养级同化的能量为g，故第一、二营养级之间的能量传递效率为g/a×100%，C错误。投放消化酶可提高动物的消化吸收量，从而可能会提高第一营养级到第二营养级的能量传递效率，D正确。]

4．生态学中常以金字塔形象地说明营养级与能量、生物个体数量、生物量之间的关系，生态金字塔是定量研究生态系统的直观体现。生态金字塔有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔三种类型。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该金字塔可表示树林中树(①)、害虫(②)和食虫鸟(③)之间的个体数量关系
B．如果图示表示能量金字塔，则能量的流动方向只能是③→②→①
C．该金字塔可表示浮游植物(①)和浮游动物(②)的生物量之间的关系
D．在城市生态系统中该金字塔中的①表示生产者固定的太阳能
C　[树林中害虫的个体数量比树、食虫鸟的多，其数量金字塔不符合图示金字塔，A错误；营养级越高，含有的能量越少，如果图示表示能量金字塔，则能量的流动方向只能是①→②→③，B错误；生物量金字塔中，营养级越低，含有的生物量越多，浮游植物处于第一营养级，含有的生物量最多，浮游动物处于第二营养级，生物量比第一营养级少，特殊情况下二者可倒置，C正确；城市生态系统是特殊的人工生态系统，生产者数量少，流经城市生态系统的总能量大于该生态系统中所有生产者固定的太阳能总量，D错误。]
5．下图为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是连接生物群落与无机环境的关键成分
B．该图所示的食物网只有1条食物链：Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ
C．E1表示流入这一生态系统的总能量
D．能量可在食物链中循环利用
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物成分是生产者和分解者，A错误；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，该图所示食物网中可能不止一条食物链，B错误；生产者固定的太阳能表示流入生态系统的总能量(E1)，C正确；生态系统中能量沿食物链单向流动，不能循环利用，D错误。 ]

6．(2022·玉溪模拟)根据生态系统的结构和功能，下列叙述错误的是(　　)
A．“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量多级利用
B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能
C．水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象
D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少
C　[“桑基鱼塘”是人工建立的良性生态系统，实现了能量的多级利用，A正确；由于人工鱼塘中高密度饲养鱼，需要投入大量的饲料，因此人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能，B正确；能量是单向流动、逐级递减的，所以水产养殖时，为充分利用生产者所固定的太阳能，应缩短食物链，减少能量的浪费，因此应多养殖植食性鱼类，C错误；由于食物链的富集作用，营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，由于能量逐级递减，营养级越高的生物从生产者获得的能量越少，D正确。]
7．关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，不正确的是(　　)
A．除虫除草可以让农田生态系统中的能量流向对人类更有意义的部分
B．多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用
C．根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产
D．“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率
D　[“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，使物质和能量得到多级利用，提高了整体的能量利用率，但不能提高能量传递效率。]

考点三　生态系统的物质循环和信息传递

1．生态系统的物质循环
(1)概念理解及与能量流动关系

(2)碳循环的过程

①存在形式
②流动形式
③进入生物群落的途径
④
(3)温室效应
①形成原因：大量化石燃料的燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
②影响：使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
③缓解措施：植树造林，增加绿地面积；减少化石燃料的燃烧；开发清洁能源。
2．生态系统信息传递在生态系统各组分之间双向传递
(1)信息的种类、概念、传递形式及实例

(2)信息传递的作用及应用

[基础诊断]
1．人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了生物圈中碳循环的平衡，形成温室效应，导致气温升高。(必修3　P101与社会的联系)(√)
2．物质循环是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。(必修3　P101正文)(√)
3．能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。(必修3　P103正文)(√)
4．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。(必修3　P107正文)(√)
5．目前控制动物危害的技术大致有化学防治、生物防治和机械防治等，人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的机械防治。(必修3　P108正文)(×)
[深度拓展]
1．(必修3　P101图5－11)大气中的碳被固定，进入生物群落，简要叙述该过程中的物质变化和能量变化。
提示：物质变化是大气中的碳主要以CO2形式首先被C5固定形成C3，然后C3在ATP和[H]的作用下形成(CH2O)和C5；能量变化则是储存在ATP中活跃的化学能转变成储存在(CH2O)中的稳定的化学能。
2．(必修3　P101温室效应示意图)温室效应产生的主要原因是什么？缓解措施有哪些？(至少写两点)
提示：温室效应主要与人类对化石燃料利用过度有关。缓解温室效应的措施主要有植树造林、减少化石燃料的燃烧、开发新能源等。
3．(必修3　P104拓展题)氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用？请解释需不断向农田中施加氮肥的原因。
提示：能。农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要不断向农田中施加氮肥，这与物质循环并不矛盾。

1．生态系统碳循环常见三种模式图

(1)图甲中A～D代表的成分依次是生产者、大气中的CO2、消费者、分解者。
(2)图乙中代表生产者的是A，代表消费者的是B、D，代表分解者的是E，代表大气中CO2的是C。
(3)图丙中，代表生产者的是E，代表消费者的是B、D、F，代表分解者的是C，代表大气中CO2的是A。
(4)在碳循环中，只有生产者与大气中的CO2(非生物的物质和能量)之间是双向箭头。生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的CO2。除大气中的CO2外，生产者、消费者都有箭头指向分解者。
2．归纳总结生态系统三大功能的关系
项目
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环性，全球性
往往是双向的
范围
生态系统
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
途径
主要是食物链和食物网
多种
地位
物质循环的动力
能量流动的载体
决定物质循环和能量流动的方向和状态
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体


1．(2020·新课标Ⅲ)生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。 下列有关碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．消费者没有参与碳循环的过程
B．生产者的光合作用是碳循环的重要环节
C．土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节
D．碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环
A　[本题主要考查生态系统碳循环的环节、形式以及参与碳循环的生态系统组成成分。碳循环过程中，碳在生物群落内的流动过程要依靠生产者、消费者和分解者，A错误；光合作用是碳循环的重要环节，绿色植物的光合作用是碳元素进入生物群落的主要途径，B正确；碳元素从生物群落回到无机环境的途径有生产者、消费者和分解者的呼吸作用，分解者主要是土壤微生物，C正确；碳在无机环境与生物群落之间以CO2的形式循环，在生物群落内部以含碳有机物的形式传递，D正确。]
2．如图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述错误的是(　　)

A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流动
B．由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少
C．该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B
D．在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动
C　[分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳库。A、C之间为双向箭头，A为生产者。A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者。图示中包含的食物链为A→D→E→F，故E减少，短时间内D增多，F减少。碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动。]

　“三看法”快速判断


3．某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜前，对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述，错误的是(　　)
A．小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息
B．小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息
C．小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息
D．激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息
D　[小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息，对镜子中的“小鸟”啄击扑打，上述动作本身是一种行为信息，A、C正确。镜子中的“小鸟”对小鸟来说应是物理信息，不是化学信息，B正确，D错误。]
4．(2021·泰安一模)常绿直立灌木夹竹桃可产生名为夹竹苷的剧毒物质，孕妇及幼儿接触会使人昏睡、智力低下，但其花、叶可吸引夹竹桃天蛾前来产卵，天蛾幼虫以夹竹桃叶为食。由此无法推断(　　)
A．夹竹桃天蛾幼虫可以抵御夹竹苷的毒性
B．借助夹竹苷可引诱雌性夹竹桃天蛾前来并将其杀死，属于生物防治
C．夹竹苷可以吸引夹竹桃天蛾的天敌前来捕食天蛾幼虫，调节种间关系
D．进化过程中夹竹桃和夹竹桃天蛾均被选择出了适应性变异
C　[夹竹桃天蛾幼虫以夹竹桃叶为食，说明其可以抵御夹竹苷的毒性，A不符合题意；利用夹竹苷诱杀雌性夹竹桃天蛾，控制夹竹桃天蛾的性别比例，干扰雌雄交配，降低其种群密度，该过程属于生物防治，B不符合题意；从题干中不能推断夹竹苷可以吸引夹竹桃天蛾的天敌前来捕食天蛾幼虫，C符合题意；夹竹桃和夹竹桃天蛾在生存斗争中发生了共同进化，均被选择出了适应性变异，D不符合题意。]

5．(2021·山东菏泽高三期末)某校园生态系统的部分食物网如下图所示。下列分析合理的是(　　)

A．碳以CO2的形式沿着箭头所示渠道流动
B．消费者的营养级别越高，其可利用的总能量越多
C．若乌鸫被驱出校园，则该生态系统的营养结构复杂程度降低
D．蜗牛和乌鸫之间的能量流动和信息传递都是双向的
C　[碳在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内则以含碳有机物的形式沿着食物链流动，A错误；因为能量流动的特点是单向流动、逐级递减，所以消费者的营养级别越高，损耗的能量就越多，可利用的总能量越少，B错误；若乌鸫被驱出校园，则该生态系统的食物网会变得简单，营养结构复杂程度会降低，C正确；营养级之间的能量流动是单向的，信息传递往往是双向的，D错误。]
6．(2021·济南测试)下图为生态系统信息传递模式图，下列相关叙述不正确的是(　　)

A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向
D．生态系统的反馈调节必须依赖于信息传递
A　[能量流动的特点是单向流动、逐级递减，而物质循环是反复利用、循环流动的，信息传递往往是双向的，故选A。]

1．(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____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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。
解析：　(1)在自然界中，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，否则自己也会因食物匮乏而无法生存，这一现象可以保证被捕食者的能量能够持续流向捕食者，有助于捕食者的生存。(2)在生态系统中，能量流动的特点是单向流动，逐级递减。(3)林德曼通过对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行定量分析，发现生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减这两个明显的特点。
答案：　(1)保证被捕食者的能量能够持续流向捕食者，有助于捕食者的生存　(2)单向流动，逐级递减　(3)湖泊(赛达伯格湖)
2．(2020·课标全国卷Ⅲ)假设某种蓝藻(A)是某湖泊中唯一的生产者， 其密度极大，使湖水能见度降低。某种动物(B)是该湖泊中唯一的消费者。 回答下列问题：
(1)该湖泊水体中A种群密度极大的可能原因是____________________(答出2点即可)。
(2)画出该湖泊生态系统能量流动的示意图。
(3)假设该湖泊中引入一种仅以A为食的动物(C)后，C种群能够迅速壮大，则C和B的种间关系是________。
解析：　本题考查影响种群密度的因素、种间关系及生态系统的能量流动。(1)A为水体中的生产者，影响其数量的因素有生存环境(如光照、温度、营养物质含量等)、竞争者的数量及捕食者的数量等，导致该湖泊水体中A种群密度极大的原因可能是水体富营养化或缺少其他生产者的竞争等。(2)生态系统中的能量流动从来源和去路两个方面考虑，A为水体中的生产者，生产者的能量来源为太阳能，去路包括呼吸作用以热能散失、流入下一营养级及被分解者分解；B是湖泊中唯一的消费者，即最高营养级，其能量去路中没有流入下一营养级的部分。该湖泊生态系统的能量流动示意图详见答案。(3)引入C之前，B是湖泊中唯一的消费者，所以其捕食A，C是仅以A为食的动物，即B和C有相同的食物来源，二者为竞争关系。

答案：　(1)水体富营养化，没有其他生产者的竞争
(2)能量流动示意图如下：

(3)竞争

析个性
第1题考查生态系统中成分之间的关系、生态系统中能量流动的过程和特点；第2题考查种间关系的类型、能量流动的过程
找共性
两个题目都通过构建生态系统中食物链，考查生物之间的关系及生态系统中能量流动的特点
　
1．精明的捕食者策略
捕食者一般不将所有的猎物都吃掉，否则自己也无法生存。捕食者往往捕食数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间，这样有利于增加物种多样性。
2．生态系统能量流动两大特点：单向流动，逐级递减。

1．某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫；使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题：
(1)果园中包含害虫A的一条食物链是_______________________________
________________________________________________________________________。
该食物链的第三营养级是________。
(2)A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指_______________________
________________________________________________________________________。
(3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的________，导致________降低，从而减轻B的危害。
解析：　本题考查种群的特征、种间关系、生态系统的结构(食物链)和功能(信息传递)等知识，意在考查考生的理解能力和综合运用能力。(1)由题干信息可知，A、B是果树害虫，鸟(C)可以捕食这两种害虫，故果园中包含害虫A的一条食物链是果树→A→鸟(C)，其中鸟(C)处于第三营养级。(2)种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。(3)性引诱剂Y是一种化学物质，其传递给害虫B的信息属于化学信息。性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，改变B种群的性别比例，导致其种群密度降低，从而减轻B的危害。
答案：　(1)果树→A→C　C　(2)两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象　(3)化学信息　性别比例　种群密度
2．大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用，这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响，此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题：
(1)当某种大型肉食性动物迁入到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_____________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)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。假定该反转不是由于顶级肉食性动物的直接捕食造成的，那么根据上述“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)。
(3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现，会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测，产生这一结果的可能原因有________________________________________________(答出两点即可)。
解析：　(1)生态系统中能量沿食物链的传递特点是单向流动、逐级递减。食物链中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，传递到下一个营养级的能量较少，所以一条食物链的营养级数量一般不会太多。(2)根据题中信息可知，顶级肉食性动物对环境中的植食性动物有驱赶作用，这种作用是建立在“威慑”与“恐惧”基础上的。甲的数量优势地位丧失的原因可能是其对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高，导致甲逃离该生态系统的数量比乙多。(3)大型肉食性动物捕食野猪或野猪因恐惧减少了采食，从而减轻了野猪对该地区农作物的破坏。
答案：　(1)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　(2)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　(3)大型肉食性动物捕食野猪；野猪因恐惧减少了采食

一、网络构建

二、要语必记
1．生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
2．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。
3．由于能量沿食物链流动时是逐级递减的，所以食物链一般不超过五个营养级。
4．太阳能经过生产者的固定进入生物群落，在食物链中以化学能的形式流动，以热能的形式散失。
5．生态系统的能量流动具有单向传递、逐级递减的特点。
6．生态系统中的能量传递效率一般约为10%～20%。
7．碳从无机环境进入生物群落的途径有光合作用和化能合成作用；生物群落中的碳进入无机环境的途径有动植物的呼吸作用、微生物的分解作用和化石燃料的燃烧。
8．生态系统的信息传递
(1)生态系统中的信息可分为物理信息、化学信息和行为信息。
(2)生命活动的正常进行及生物种群的繁衍离不开信息的传递，信息还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

微专题突破11　生态系统能量流动的相关计算

模型一　能量传递效率的相关“最值”计算
1．食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
2．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能量越少。具体计算方法如下：
知低营养级求高营养级
知高营养级求低营养级
获能量最多
选最短食物链按×20%计算
需最多能量
选最长食物链按÷10%计算
获能量最少
选最长食物链按×10%计算
需最少能量
选最短食物链按÷20%计算
下图所示的食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻多少kg？最多消耗水藻多少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，即水藻→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，x＝25(kg)；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，即水藻→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，y＝105(kg)。
答案：　25　105
模型二　能量传递效率的有关“定值”计算
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．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。
如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，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，需要消耗植物多少g?
解析：　甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20×1/2＝10(g)，需要乙10÷20%＝50(g)，即需要甲50÷10%＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丙5÷20%＝25(g)，即需要甲25÷10%＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丁5÷20%＝25(g)，即需要丙25÷20%＝125(g)，即需要甲125÷10%＝1 250(g)，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。
答案：　2 000 g
模型三　具有人工能量输入的能量传递效率计算
人为输入到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(不包括人工输入到第三营养级的能量)/第二营养级的同化量(包括人工输入到第二营养级的能量)×100%。
如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·a)]，下列说法错误的是(　　)

A．图中A代表的生理过程是呼吸作用
B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6%
C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/(m2·a)
D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
C　[除最高营养级外，每一营养级的能量去向包括流向下一营养级、被分解者分解、呼吸作用中以热能形式散失及用于自身生长、发育和繁殖四个途径，因此图中A代表的是各种生物的呼吸作用，A正确。肉食性动物从植食性动物获得的且同化的能量＝5.1＋2.1＋0.25＋0.05－5＝2.5×103 [kJ/(m2·a)]，植食性动物的同化量＝2.5＋4＋9＋0.5＝16×103 [kJ/(m2·a)]，第二营养级到第三营养级的传递效率＝2.5/16×100%＝15.625%，B正确。该生态系统中能量的来源有两个，生产者固定的能量和有机物输入，生产者固定的总能量＝9.6×104 kJ/(m2·a)＋流入植食性动物的能量，C错误。食物链是以食物关系形成的联系，捕食关系的单向性决定了能量流动的单向性，D正确。]

1．有一食物网如下图所示。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
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.(2022·天津模拟)如图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗植物(　　)
A．900 g B．500 g　　
C．200 g D．600 g
A　[当能量传递效率为最大值即20%时，消耗的植物量最少。鹰经兔途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经鼠途径消耗的植物量为20×(2/5)÷20%÷20%＝200(g)；鹰经蛇、鼠途径消耗的植物量为20×(1/5)÷20%÷20%÷20%＝500(g)，共计消耗植物量为200＋200＋500＝900(g)。]
3．某生态系统中存在如图所示的食物网，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
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%＝55a；改变食物比例后丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%＝40b，根据题意可得：55a＝40b，即b/a＝1.375，A正确。]
4．右图为一食物网。已知丙食用的动物性食物(乙)所占比例为a，若要使丙体重增加x，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为(　　)
A．y＝90ax＋10x
B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x
D．y＝10ax＋10x
C　[由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。]
5．右图所示是某生态系统的食物网，若E种群的总能量为5.8×109 kJ，B种群的总能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是________kJ。
解析：　E是第一营养级，而B、C、D都是第二营养级，最多获得能量按最大的传递效率20%计算，E传递给B、C、D的能量共有5.8×109×20%＝1.16×109 kJ，C和D获得的能量为1.16×109－1.6×108＝1×109 kJ，故A最多获得1×109×20%＝2×108 kJ的能量。
答案：　2×108