1、第第2929讲讲 生态系统的结构及其能量流动生态系统的结构及其能量流动 第第9 9单元单元 2022 内 容 索 引 01 02 03 素养导读素养导读 必备知识必备知识 固本夯基固本夯基 核心考点核心考点 能力提升能力提升 素养导读素养导读 必备知识必备知识 固本夯基固本夯基 一、生态系统的结构 1.生态系统的范围 (1)概念:在一定空间内,由 与它的 相互作用 而形成的统一整体。 (2)范围:生态系统的空间范围有大有小。 是地球上最大的生态 系统,它是地球上的全部生物及其无机环境的总和。 (3)类型:一般可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。自然生态系统 又可分为水域生态系统和 ;人工生
2、态系统又可分为农田生 态系统、 、果园生态系统和 等。 生物群落 非生物环境 生物圈 陆地生态系统 人工林生态系统 城市生态系统 2.生态系统的组成成分 (1)生态系统的组成成分包括 、 、 、 。 (2)非生物环境:即非生物的 (空气、水、无机盐等)和 (光、 热)。 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 物质 能量 (3)生物群落 比较项目 生产者 消费者 分解者 代谢类型 自养 异养 异养 生物 类群 主要是 。 另外还包括进行 的细 菌,如硝化细菌等 主要是动物,包括 动物、肉食 性动物、杂食性动物 和 等 各种营腐生生 活的生物,主要 是 绿色植物 化能合成作用 植食性 寄生动
3、物 细菌和真菌 比较项目 生产者 消费者 分解者 作用 把太阳能转化成可被 生物利用的 , 是生态系统的 能将有机物转化为 (如CO2、H2O、 氨等),加快生态系统的 物质循环;帮助植物传 粉和种子传播 把动植物遗 体和动物的 排遗物中的 分 解成无机物 化学能 基石 无机物 有机物 名师点睛(1)生态系统两大组成部分:生物群落和非生物环境。四个基本成 分:生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。生态系统的基础:非 生物的物质和能量。生态系统的桥梁:生产者、分解者。生态系统的最主 要成分是生产者,物质循环中的关键成分是分解者。 (2)自养型生物一定是生产者,反之也成立;消费者一定异养,异
4、养不一定是 消费者,也可能是分解者。 (3)生态系统各成分的判断关键:判断生产者时要注意是否为自养型生物, 若为自养型生物,则为生产者;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;判断分解者的主要依据是能否 把动植物的遗体、残枝败叶等分解成无机物,即营腐生生活,如蚯蚓。 3.食物链和食物网 (1)食物链 食物链的起点一定是 ,后面的都是消费者,不含 和非 生物的物质和能量。 营养级一般不超过5个,这是因为能量沿食物链是 的。 食物链中体现的种间关系只有 。 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 不一定是一个生物种群。 生产者 分解
5、者 逐级递减 捕食 (2)食物网 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 。 形成原因:在生态系统中,一种绿色植物可能是 的食物, 而一种植食性动物既可能吃 ,也可能被 所 食。 特点:同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的 ; 食物网中,两种生物之间的种间关系除了捕食,还有 。 (3)食物链和食物网的功能:是生态系统 和 的渠 道。 营养关系 多种植食性动物 多种植物 多种肉食性动物 营养级 种间竞争 能量流动 物质循环 名师点睛食物链(网)中各营养级生物数量的变动 (1)处于食物链第一营养级的生物数量减少的情况:第一营养级生物数量的 减少会导致其他生物数量都减少
6、,即出现连锁反应,因为第一营养级生物是 其他生物直接或间接的食物来源。 (2)“天敌”减少的情况:“天敌”减少,则被捕食者数量增加。但随着其数量的 增加,种内斗争加剧,种群密度下降,直到趋于稳定,但最终数量比原有数量 要大。 (3)“中间”营养级生物减少的情况:如下图所示食物网中,青蛙突然减少,则 以它为食的蛇也将减少,鹰就要过多地捕食兔和食草鸟,从而导致兔、食草 鸟减少。 (4)在食物网中,当某种生物大量减少时,对另一种生物的影响沿不同的路 线分析得出的结果不同时,应以高营养级对低营养级的影响为主,以中间环 节少的为分析依据。 二、生态系统的能量流动 1.能量流动的过程 (1)能量流动的源头
7、 ,但输入生态系统的总能量是 指 。 (2)能量转化:太阳能有机物中的化学能 (最终散失)。在能量 转化过程中, (填细胞器)把光能转化为有机物中的化学能储 存起来; (填细胞器)把有机物中的化学能转化为ATP中的化 学能和热能。 (3)流动形式是有机物中的 ,而能量传递的途径是沿着 进行的。 太阳能 生产者固定的太阳能总量 热能 叶绿体 线粒体 化学能 食物链和食物网 (4)散失途径:呼吸作用,包括各个营养级自身的呼吸消耗以及 的 呼吸作用。 (5)能量散失的形式:以 形式散失。 (6)图中箭头由粗到细表示流入下一营养级的能量逐级递减,随营养级的升 高,储存在生物体内的能量越来越少。 (7)
8、在生态系统中,能量流动的分析一般以种群为单位,能量的输入=能量的 储存+能量的散失。 分解者 热能 名师点睛某一营养级的能量流动图解 (1)由以上图解可得到下列等量关系 动物同化的能量=摄入量-粪便有机物中的能量,即摄入的食物只有部分 被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量,不能说蜣螂获得了大象的能 量,蜣螂获得的是生产者的能量,大象与蜣螂之间的能量传递效率为0。 同化量=自身呼吸以热能形式散失的能量+用于该营养级生物生长发育、 繁殖等生命活动的能量。 该营养级生物生长发育、繁殖的能量=被分解者分解的能量+流入下一 营养级的能量(最高营养级的生物除外)(+未被利用的能量) (2)某一营养级的能
9、量去向分析 定量不定时分析。流入某一营养级的一定能量在足够长的时间内去路 可有三条:一部分通过呼吸作用以热能的形式散失;一部分能量随生物的遗 体或残骸等被分解者分解利用;还有一部分流入下一营养级(最高营养级的 生物除外)。 定量定时分析。流入某一营养级的一定能量在一定的时间内去路可有 四条:一部分通过呼吸作用以热能的形式散失;一部分能量随生物的遗体或 残骸等被分解者分解利用;一部分流入下一营养级(最高营养级的生物除 外);还有一部分未被利用,即未被自身呼吸消耗,也未被下一营养级和分解 者利用。 2.能量流动的特点及产生原因 (1)能量单向流动的原因 食物链中生物之间的捕食关系是 的,这是长期
10、的 结果。 各营养级的大部分能量以呼吸作用中 的形式散失掉,这些能量 是生物无法利用的。 不可逆转 自然选择 热能 (2)能量流动逐级递减的原因 各营养级的生物都因 消耗了大部分能量。 各营养级总有一部分能量未被下一营养级利用,而是流入了 。 (3)能量传递效率为10%20%,是指 之间的同化量比值,而不是 种群之间的同化量比值。当能量传递效率超过 时,生态系统就会遭 到破坏。 呼吸作用 分解者 营养级 20% 3.生态金字塔 生态金字塔是能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔的总称,这三者都 是用来说明食物链中能量流动情况。 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 特点 正金字塔图形
11、 一般是正金字塔图 形,也有 图 形 正金字塔图形 倒金字塔 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 象征 含义 能量沿食物链流动过程 具有 的特 性 随着营养级的升高, 生物数量越来越少 随着营养级的升 高,生物的有机物 总质量越来越少 每一 阶的 含义 代表食物链中每一营养 级生物所含 表示每一营养级生 物个体的 表示每一营养级现 存生物的 总 质量 逐级递减 能量 数目 有机物 4.研究生态系统能量流动的意义 (1)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们将生物在时间、 上进行 合理配置,增大流入某个生态系统的 。 (2)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系 统
12、,使能量得到 的利用。 (3)研究生态系统的能量流动,可以帮助人们合理地调整生态系统中 的 ,使能量持续高效地流向 。 空间 总能量 最有效 能量流动关系 对人类最有益的部分 概念检测 1.基于生态系统组成成分与食物链和食物网的理解,判断下列表述是否正 确。 (1)某池塘中所有的动物、植物、微生物和水共同组成池塘生态系统。( ) (2)黄河中所有的微生物都是分解者。( ) (3)稻田中只有杂草和水稻是生产者。( ) (4)细菌都是分解者,但分解者并不都是细菌。( ) (5)生态系统中以植食性动物为食的称为第二营养级和次级消费者。( ) (6)食物网中两种生物间只有一种种间关系。( ) (7)食
13、物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主渠道。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 2.基于生态系统能量流动的理解,判断下列表述是否正确。 (1)输入生态系统的能量就是照到植物的光能。( ) (2)生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。( ) (3)某一营养级同化的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一个营养级。 ( ) (4)兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。( ) (5)一只狼捕食了一只兔子,该狼获得了兔子能量的10%20%。( ) (6)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。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4)
14、 (5) (6) 教材拓展 1.(人教版选择性必修2 P52“拓展应用”改编)生态系统的结构不是一成不变 的。哪些因素会影响其结构的变化? 提示 生物因素和非生物因素都会影响生态系统的结构变化。 2.(人教版选择性必修2 P60“拓展应用”改编)对于一个人工池塘生态系统来 说,能量来源只有太阳能吗?为什么? 提示 不是,对于一个人工池塘生态系统来说,能量来源除太阳能外,还有 人工投放的饵料中的化学能。 核心考点核心考点 能力提升能力提升 考点一考点一 生态系统的组成成分及营养级结构生态系统的组成成分及营养级结构 合作探究合作探究 探究1生态系统各组成成分的功能及之间的关系 生态系统中四种成分的
15、联系可用下图表示。 (1)由上图可知: 是生态系统中生物群落的物质和能 量的最终来源。 (2) 是生态系统中唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内 的物质和能量(有机物及其贮存的化学能)的成分,因此,可以 说 。 (3)消费者的功能是 。 (4)从物质循环角度看, 在生态系统中起着枢纽的作用。 (5)所有动物都属于消费者吗? 。 非生物的物质和能量 生产者 生产者是生态系统的基石 加快生态系统的物质循环、对于植物的传粉和种子 的传播等有重要作用 分解者 不都是 探究2分析食物链和食物网 下图为某生态系统的食物网。 (1)图示共有 条食物链,生产者是 。 (2)图示中H所占的营养级是 ,对某一
16、动物而 言,其营养级是固定的吗? 。 (3)图示中B和C的关系: 。 (4)多条食物链相互交错的原因: 。 6 A 第三、四、五营养级 不是 种间竞争和捕食 提示 一种绿色植物可以被多种植食性动物所食;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 考向突破考向突破 考向 生态系统的组成成分及结构 1.(2020山东德州一模)单向性集团内捕食作用是指不同天敌共享同一猎物, 其中一种天敌捕食共同猎物的同时还捕食另一种天敌,被称为集团内捕食 者,另一种天敌被称为集团内猎物。某生态系统中瓢虫与寄生蜂、蚜虫三 者之间存在单向性集团内捕食作用,其中寄生蜂既是猎物又是捕食者。下 列有关说法正
17、确的是( ) A.瓢虫与寄生蜂之间存在种间竞争和捕食关系 B.瓢虫属于集团内捕食者,蚜虫属于集团内猎物 C.瓢虫通过寄生蜂获得的能量要比蚜虫多 D.瓢虫在该生态系统中占据第二、三营养级 答案 A 解析 寄生蜂既是猎物又是捕食者,说明瓢虫可以捕食寄生蜂,瓢虫与寄生 蜂之间存在种间竞争和捕食关系;瓢虫和寄生蜂都以蚜虫为食,同时寄生蜂 被瓢虫捕食,所以瓢虫属于集团内捕食者,寄生蜂属于集团内猎物;瓢虫捕 食寄生蜂是第四营养级,而捕食蚜虫是第三营养级,由于食物链越长,损失 的能量越多,所以瓢虫通过寄生蜂获得的能量要比蚜虫少;根据食物链进行 分析,植物为第一营养级,蚜虫属于第二营养级,瓢虫属于第三和第四营
18、养 级。 2.(2020山东淄博一模)下图表示某水生生态系统中4种成分(甲丁各代表 一种成分)之间的关系,相关叙述错误的是( ) A.甲代表生产者,不一定是绿色植物 B.丙中CO2含量增加会导致全球变暖 C.甲、乙、丁构成该生态系统的生物群落 D.图示捕食关系中,共有3条食物链,其最高营养级是第三营养级 答案 D 解析 首先根据双向箭头可判断出,丙是非生物的物质和能量,甲是生产者; 其次判断分解者,分解者除了一个箭头指向非生物的物质和能量外,其他箭 头都指进来,因此丁为分解者;其余均为消费者,即乙为消费者。甲代表生 产者,不一定是绿色植物,也可以是蓝细菌或硝化细菌等;丙中CO2含量增加 会导致
19、全球变暖;甲、乙、丁构成该生态系统的生物群落;图示捕食关系中, 共有3条食物链,其最高营养级是第四营养级。 易错辨析生态系统中相应成分与生物之间的对应关系辨析 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 考点二考点二 生态系统的能量流动生态系统的能量流动 合作探究合作探究 探究1能量流动的过程 某同学绘
20、制了下图所示的能量流动图解,请据图回答下列问题。 (1)生产者固定的总能量可表示 为 。 (2)初级消费者产生的粪便中所含的能量属于 的能量。 (3)生产者通过呼吸作用以热能的形式散失的能量可用图中 来表 示。 (4)初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量可用图中 来表示。 A1+B1+C1+D1(或A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2) 生产者 A1 B2+C2+D2 探究2能量流动的特点 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:103 kJ/(m2 a)。请据图回答下列问题。 人工鱼塘生态系统能量流动图 (1)该生态系统中流入生物群落的总能量来源 于 。 (
21、2)生产者、植食性动物同化的总能量分别 是 。 (3)生产者植食性动物的能量传递效率是 。(结果保留一位小数) (4)假设能量全部来自生产者,按照理论上最高的传递效率,肉食性动物的 同化量增加100 kJ,则需要生产者同化量增加 kJ。 光能和输入的有机物中的化学能 110103 kJ/(m2 a)、16103 kJ/(m2 a) 12.7% 2 500 (5)能量流动逐级递减的原因是 。 (6)从能量流动角度分析农田除草、除虫的目的是 。 提示 某个营养级同化的能量自身呼吸要消耗一部分,还有一部分被分解 者利用,所以不能将全部的能量流向下一个营养级 提示 调整生态系统中的能量流动关系,使能量
22、持续高效地流向对人类最 有益的部分 考向突破考向突破 考向1 能量流动的过程 1.(2020山东枣庄二模)在研究生态系统能量流动的过程中,同化量是核心 概念之一。依据下列食物链,有关说法错误的是( ) 草兔狐 A.草的同化量等于草光合作用积累的有机物中的能量 B.兔的同化量等于兔的呼吸量和兔用于生长发育和繁殖的能量 C.狐粪便中的能量属于兔同化量的一部分 D.生态系统中所有生物同化的能量最终以热能的形式散失 答案 A 解析 草的同化量表示其进行光合作用合成的有机物总量,即真光合量,而 草光合作用积累的有机物中的能量表示草真正光合作用合成的有机物总 量减掉其自身呼吸作用消耗的有机物后剩余的部分,
23、即净光合量。 2.下图为某生态系统中流经第二营养级的能量示意图,其中a表示该营养级 食物的摄入量,f表示流向第三营养级的能量。下列叙述正确的是( ) A.第二营养级同化的能量中流入分解者的能量有两部分 B.图中e表示生物体内储存的有机物中的能量 C.图中d蕴含的能量均未被第二营养级同化 D.图中b表示用于生长、发育和繁殖的能量 答案 A 解析 第二营养级同化的能量中流入分解者的能量有两部分,一部分是第 二营养级流向分解者的能量,一部分是下一营养级粪便中的能量;e表示呼 吸作用中以热能的形式散失的能量;d表示分解者利用的能量,有一部分能 量未被该营养级生物同化;b表示该营养级同化的能量。 易错辨
24、析(1)误认为生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量 的方式有光合作用和化能合成作用,光合作用利用的能量是光能,但化能合 成作用利用的是化学能,所以生产者固定的能量是光能或化学能。 (2)动物同化的能量不等于摄入的能量,动物同化的能量=摄入量-粪便有机 物中的能量,即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获 得能量,就不能说蜣螂获得了大象的能量。 (3)粪便量不是该营养级同化量的一部分,消费者产生的粪便不属于该营养 级同化的能量,它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样,属于上一营养级 的流向分解者的能量。 考向2 能量流动的特点及研究的意义 3.(2020山东滨州二模)生态学家
25、研究了某草原生态系统的能量流动情况, 其局部能量流动情况如图所示,字母代表能量。下列分析正确的是( ) A.能量D1的最终去向是流向下一营养级和分解者 B.生产者用于生长、发育和繁殖等生命活动的能量是C1+D1+E1 C.第一、二营养级间的能量传递效率为 100% D.应尽可能多地增加草原牲畜的放牧量以提高能量传递效率 1 1-1 答案 B 解析 能量D1的最终去向是流向分解者;生产者用于生长、发育和繁殖等 生命活动的能量是同化量减去呼吸消耗,即C1+D1+E1;第一、二营养级间 的能量传递效率为第二营养级的同化量/第一营养级的同化量= 100%;能量传递效率不能提高,只能提高能量的利用率。
26、1 1 4.在社会主义新农村建设中,某地通过新建沼气池和植树造林,构建了新型 农业生态系统(如下图所示)。下列有关叙述不正确的是( ) A.该生态系统中,处于第二营养级的生物有人和家禽、家畜 B.该生态系统中,人的作用非常关键 C.该生态系统的建立,提高了相邻两个营养级之间的能量传递效率 D.农田清除杂草可以调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分 答案 C 解析 该生态系统中,农作物为生产者,处于第一营养级,人和家禽、家畜以 农作物为食,处于第二营养级;该生态系统中人的作用非常关键,其运转离 不开人的管理;能量传递效率在10%20%之间,构建新型农业生态系统,只 能提高能量的利用率,但不能提高传递效率;农田清除杂草可以调整能量流 动关系,使能量流向对人类最有益的部分。 易错辨析(1)误认为生物数量金字塔与能量金字塔完全一致。能量金字塔 体现的是营养级与营养级所含总能量的关系,而生物数量金字塔体现的是 营养级与个体数量的关系,所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。 (2)误认为能量传递效率与能量利用率相同。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。
