优化探究（新课标）高考生物一轮复习 5.1生态系统的结构及其能量流动课件 新人教版必修3.ppt

第5章生态系统及其稳定性 观考情考纲考频 1 生态系统的结构 3年8考 2 生态系统中能量流动的基本规律及其应用 3年11考 第1讲生态系统的结构及其能量流动 一 生态系统的概念与成分1 概念 由与周围的相互作用而形成的统一整体 地球上最大的生态系统是 2 生态系统成分 包括两大部分 四种基本成分 可表示为 生物群落 无机环境 生物圈 其中生产者 消费者和分解者构成的生物类群如下表 二 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关系形成的一种联系 2 特点 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 也可能被 所食 3 功能 是生态系统的渠道 4 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 生产者 多种植物 多种肉食性动物 物质循环和能量流动 营养级 三 生态系统的能量流动1 概念理解 2 过程图解 1 从上述图解可以得到 摄入量 同化量 2 在各营养级中 能量的三个去路 通过呼吸作用以热能的形式散失 被利用 被分解者利用 3 特点 和 粪便量 下一个营养级生物 单向流动 逐级递减 4 直观表示方法 能量金字塔 1 含义 将单位时间内各个营养级所得到的能量数值 绘制成图 可形成一个金字塔图形 由低到高 5 研究意义 1 帮助人们科学规划 设计人工 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 使能量持续高效地流向 生态系统 能量流动的关系 对人类最有益的部分 1 判断关于生态系统结构说法的正误 1 我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱 2013年高考新课标全国卷 2 某相对稳定的生态系统中 旅鼠的天敌 植物 旅鼠之间的食物链为捕食食物链 2012年高考浙江卷 3 河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统 2012年高考海南卷 4 生态系统的食物链中营养级越高的生物 其体型必然越大 5 有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭 利用鸭控制稻田中的杂草和害虫 鸭粪用作肥料 其中杂草和水稻是生产者 6 生态系统的营养结构是食物链和食物网 2 判断关于生态系统能量流动说法的正误 1 生态系统中能量的初始来源只有太阳能 2014年高考江苏卷 2 稻田生态系统中 防治稻田害虫可提高生产者和消费者之间的能量传递效率 2013年高考四川卷 3 若在农田周围合理植树 可控制鼠害 从而帮助人们合理地调整该生态系统中的能量流动关系 使人们从中更多获益 2012年高考四川卷 4 田鼠和鼬都是恒温动物 同化的能量中一部分用于生长 发育 繁殖等生命活动 其余在呼吸作用中以热能形式散失 2012年高考安徽卷 5 驱动整个生态系统运转的能量主要来源于绿色植物固定的太阳能 1 生态系统的概念理解 1 生态系统的概念与内涵 概念 生态系统是由生物群落与其无机环境相互作用而形成的统一整体 结构 生态系统的结构包括和 营养结构包括食物链和食物网 生态系统的概念及成分分析 生态系统的成分 营养结构 2 生态系统的功能生态系统各种组成成分之间通过 物质循环和信息传递而联系在一起 是一个具有能力的统一整体 2 生态系统中四种成分的联系 各成分相互作用形成一个统一的整体 能量流动 自我调节 1 非生物的物质和能量 生态系统的基础如果没有非生物的物质和能量 生物群落根本不可能存在 它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 生态系统的 是生态系统存在和发展的基础 是沟通的桥梁 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的成分 是形成的基础 绿色植物的多样性和空间分布 决定一个生态系统的形成和结构的复杂程度 决定生态系统的大小 主要成分 无机环境与生物群落 食物链和食物网 稳定性 3 消费者 生态系统最活跃的生物成分对维持生态系统的稳定性有重要作用 单从物质循环的角度看 消费者不是生态系统的必要成分 但消费者的存在能加快生态系统的物质循环 因此在自然生态系统中 生产者 消费者和分解者都是紧密联系 缺一不可的 4 分解者 物质循环中的关键成分将动植物遗体分解成无机物 归还给无机环境 即是沟通 到无机环境的桥梁 植物同化的co2等物质 大约90 需经分解者的分解作用归还无机环境 然后被生产者重新利用 因此从角度看 分解者在生态系统中占有重要地位 生物群落 物质循环 易错易混 对生态系统成分认识的误区 1 下列有关生态系统组成成分的叙述 正确的是 a 太阳光来源于地球以外 不属于生态系统的成分b 硝化细菌是原核生物 在生态系统中属于生产者c 病毒是原核生物 在生态系统中属于分解者d 蚯蚓是真核生物 在生态系统中属于消费者解析 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 太阳光属于非生物的能量 a项错误 硝化细菌是原核生物 能够通过化能合成作用制造有机物 属于生产者 b项正确 病毒没有细胞结构 不是原核生物 也不属于分解者 c项错误 蚯蚓能够分解土壤中的有机物 属于分解者 d项错误 答案 b 2 下列有关生态系统中的碳循环和人体体液中物质交换的示意图的描述中 正确的是 a 在因捕食关系建立的食物链中 能量最少的是乙图中的b所处的营养级b 甲图中c与a b最主要的差别为c含较多的蛋白质c 乙图中的d是生态系统中的主要成分d 人体内氧气浓度最高的是甲图中的b 解析 甲图中存在a b c的单向流动 应为组织液 淋巴 血浆的途径 因此甲图为人体体液中物质交换的模式图 乙图为生态系统中碳循环模式图 人体内氧气浓度最高的部位应为血浆 甲图中的c d项错误 血浆与组织液和淋巴相比最主要的区别是血浆含有较多的蛋白质 b项正确 由乙图关系可知 a b c d依次为生产者 分解者 消费者和非生物的物质和能量 其中生产者是构成生态系统的主要成分 c项错误 在食物链中能量最少的是乙图中c所处的营养级 a项错误 答案 b 1 食物链分析 生态系统的营养结构 1 每条食物链的起点总是 最后是不被其他动物所食的动物 即 中间为多种动物 有任何间断都不算完整的食物链 2 食物链中营养级一般不超过5个 因为沿流动的能量是逐级递减的 3 某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物 不代表单个生物个体或某种群 4 消费者级别与营养级的关系 初级消费者为第二营养级 次级消费者为第三营养级 其他以此类推 生产者 最高营养级 食物链 2 食物网分析 1 形成 一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物 一种植食性动物既可吃多种植物 也可被多种肉食性动物所食 2 在食物网中 同一消费者在不同食物链中 可以占有不同的 如图中鹰在该食物网中占有第三 第四 第五共3个营养级 3 种间关系 一种关系 食物链 网 中最主要的关系是关系 如草与鼠 以同种生物为食的两种生物间存在竞争关系 如鼠与飞蝗 4 生物种类与食物网的复杂程度 食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类 而并非取决于生物数量 营养级 捕食 两种关系 两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合 如鹰与蛇 二者之间既是关系 又是关系 捕食 竞争 3 食物网中生物数量变化的分析与判断 1 第一营养级的生物减少对其他物种的影响第一营养级的生物 生产者 减少时 则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物减少 这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的直接或间接的食物来源 2 天敌 一方减少 对被捕食者数量变化的影响一条食物链中处于 天敌 地位的生物数量减少 则被捕食者数量变化是先增加后减少 最后趋于稳定 3 复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析 以中间环节少的作为分析依据 考虑方向和顺序为 从高营养级依次到低营养级 生产者相对稳定 即生产者比消费者稳定得多 所以当某一种群数量发生变化时 一般不需考虑生产者数量的增加或减少 处于最高营养级的种群有多种食物来源时 若其中一条食物链中断 则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变 4 同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析食物链中某一种群的数量变化 导致另一种群的营养级连锁性发生变化 因为能量在食物链 网 中流动时只有10 20 流到下一个营养级 且能量流动的环节越多损耗越多 所以该类连锁变化的规律是 当a种群的数量变化导致b种群的营养级降低时 则b种群的数量将增加 若导致b种群的营养级升高时 则b种群的数量将减少 3 以虫治虫是生态农业的重要内容 如图表示某一生态系统中四种生物所含有机物的总量 假设这四种生物只构成一条食物链 请问在一段时间内 如果甲的种群数量增加 其可能引起的后果是 a 乙和丁的种群数量都增加b 乙和丁的种群数量都减少c 乙和丙的种群数量都减少d 乙和丙的种群数量都增加解析 由图中信息可知四种生物的食物关系为丙 丁 甲 乙 如果甲种群数量增加 则乙的食物增加 乙会增加 丁的天敌增加 所以丁要下降 丁数量减少 即丙的天敌减少 故丙会有所增加 答案 d 4 如图是生态系统中碳循环示意图 图中 表示碳的流动方向 以下叙述正确的是 a 碳元素以二氧化碳形式从d传到a和fb d a b e构成了一条食物链c 图中包含了7条食物链d b和f之间的关系为竞争和捕食解析 析图可知 c是大气中的二氧化碳库 d是生产者 a b e是消费者 f是分解者 d a b e构成了一条食物链 b正确 碳元素在生物群落和无机环境之间以co2形式循环 在生物群落中以含碳有机物形式传递 故碳从d传递到a是以含碳有机物形式 a错误 食物链中不含有分解者 图中有一条食物链 c错误 f是分解者 b和f之间没有捕食关系和竞争关系 d错误 答案 b 1 概念 生态系统中能量的输入 传递 转化和散失的过程 2 过程 生态系统的能量流动 1 能量的输入 根本来源 主要 产生的化学能 相关生理过程 生产者的光合作用 主要 和化能合成作用 极少 所以 对于几乎所有的生态系统来说 输入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用固定的太阳能总量 能量流动的起点是 2 能量的传递 能量传递的主要渠道是 传递的形式是 3 能量的转化与散失 通过光合作用将光能转化为化学能 储存在有机物中 通过化能合成作用 将无机物氧化时释放的化学能转化为储存在有机物中的化学能 通过生产者 消费者和分解者的呼吸作用分解有机物的途径 最终以散失 太阳能 无机物氧化 生产者 食物链和食物网 有机物中的化学能 热能形式 3 每一营养级能量的来源与去路分析 2 能量去向 流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析 定量不定时 在足够长的时间内能量的最终去路 a 自身呼吸消耗 b 流入下一营养级 最高营养级除外 c 被分解者分解利用 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 如果是以年为单位研究 这部分的能量将保留到下一年 因此 未利用 是指在有限的时间 还没来得及被利用的能量 4 能量流动的特点及原因分析 1 单向流动 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的结果 是不可逆转的 各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落 因此能量流动无法循环 2 逐级递减 各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量 各营养级的能量都会有一部分未被下一营养级生物所利用 3 生态金字塔 能量流动逐级递减的直观体现不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量 生物量 数量之间的关系 是定量研究生态系统的直观体现 自然选择 重复利用 5 能量流动原理的应用人们根据生态系统的结构与功能 结合各地的自然条件 生产技术和社会需要 可以设计出多种农业生态系统 建立生态农业的目的是关系 使能量流向对人类最有益的部分 最大限度地提高 实质上是充分利用了流向分解者的能量 而不是提高了能量的传递效率 设法调整能量流动 能量利用率 5 2015年合肥模拟 下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图 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400b 第二营养级用于生长 发育和繁殖的能量是100c 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 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 b错误 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 a正确 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 c错误 选项d将次级消费者摄入的能量等同于第三营养级同化的能量 d错误 答案 a 6 如图为某农田生态系统及对秸秆进一步利用的示意图 请据图回答有关问题 1 该生态系统的主要成分是 蛇在该生态系统中位于第 营养级 若蛇的食物有1 5来自蛙 4 5来自鼠 则从理论上讲 蛇每增加1kg体重 至少消耗水稻 kg 2 若要调查鼠的种群密度 利用的方法应是 当生态系统处于相对稳定状态时 蛙的种群数量一般处于 值 3 秸秆利用后产生的废渣可以还田 其中的有机物可被分解者分解 产生的 可用于植物光合作用 提高农作物的产量 与自然生态系统相比 该系统的优势主要是 解析 1 该生态系统的主要成分是生产者 即水稻 该生态系统中有两条食物链 蛇在该生态系统中位于第三 四营养级 蛇每增加1kg体重 至少消耗水稻4 5 20 20 1 5 20 20 20 45 kg 2 调查活动能力强的动物的种群密度常用标志重捕法 当生态系统处于相对稳定状态时 蛙的种群数量一般处于最大值 k值 3 废渣还田后 其中的有机物被分解者分解 产生的co2 h2o和无机盐可用于植物的光合作用 该农田生态系统的优势是实现了物质和能量的多级利用 提高了人类对能量的利用率 答案 1 水稻三 四45 2 标志重捕法k 3 h2o co2 无机盐实现了物质和能景的多级利用 提高了人类对能量的利用率 例1 2014年济宁摸底 如图表示某生态系统中四种成分之间的相互关系 以下相关叙述正确的是 a 甲和丙所包含的所有种群构成生物群落b 乙不一定是原核生物c 丁中co2含量减少 将导致臭氧层破坏d 丙1同化量越大 丙2的同化量越小 生态系统的成分分析 解析 解答本题的关键是判断甲 乙 丙 丁所代表的生态系统成分分别是什么 由图分析可知 甲为生产者 乙为分解者 丙为消费者 丁为非生物的物质和能量 一个生物群落应包括生产者 消费者 分解者 有些真核生物也是分解者 如蚯蚓 臭氧层的破坏是由氟氯烃的大量排放所致 一般来说丙1同化量越大 丙2的同化量越大 答案 b 例2 2015年温州八校联考 下图为某生态系统中能量传递示意图 以下叙述不正确的是 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1250kjb 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 生态系统的能量流动 答案 c 例3 根据图 回答下列与生态系统有关的问题 生态系统的成分及能量流动综合分析 1 若图1是碳循环示意图 则丁指的是生态系统中的 甲代表的生态系统成分是 若图1中的 仅表示二氧化碳的流动方向 则不会存在的过程有 2 若生产者和消费者之间的食物关系如图2所示 设e种群干物质中蕴藏的能量为1 106kj b种群干物质中蕴藏的能量为2 104kj d种群干物质中蕴藏的能量是2 5 104kj 能量传递效率按20 计算 当a只捕食c时 则a的能量值是 3 图3是该生态系统中能量流向蛙类后发生的一系列变化示意图 图中的d表示通过呼吸作用散失的能量 图中a b c表示的含义分别为 a b c 当生态系统处于相对稳定状态时 蛙出生率和死亡率之间的关系是 解析 1 由甲与丁间存在双向箭头 且存在3个指向丁的箭头可确认丁为 大气中co2库 甲为生产者 碳在生物群落内部传递形式为含碳有机物 而不是co2 2 e可传向d b c的能量总和为1 106 20 2 105 kj 则c的能量为2 105 2 104 2 5 104 1 55 105 kj 故a只捕食c时 a的能量值为1 55 105 20 3 1 104 kj 3 摄入量 粪便量 同化量 同化量 呼吸量 用于生长 发育和繁殖的能量 故图3中a为同化量 b为用于生长 发育 繁殖的能量 c为分解者利用的能量 当生态系统处于稳定状态时 种群的出生率 死亡率 答案 1 大气中的二氧化碳库生产者 2 3 1 104kj 3 蛙同化的能量用于蛙生长 发育 繁殖的能量分解者利用的能量出生率 死亡率 微讲座三十二生态系统结构的易错点1 生产者不一定是高等植物 一些进行化能合成作用的细菌也是生产者 如硝化细菌 如寄生植物菟丝子属于消费者 动物不都是消费者 如蚯蚓 蜣螂等属于分解者 2 并不是所有的微生物都是分解者 如硝化细菌属于生产者 腐生细菌和霉菌属于分解者 寄生细菌属于消费者 3 消费者不是生态系统的必备成分 但消费者的存在能够加快生态系统的物质循环 此外 消费者对植物的传粉 受精和种子的传播具有重要作用 4 在生态系统中 因某种原因使生物减少导致其他生物变动的题目不容易分析 同学们分析题目过程中若遵循如下规律 则不易出错 1 原则 食物网 食物链 生物变动好判断 首先你要有主见 环节少的先看见 即 食物网中 当某种生物因某种原因而大量减少时 对另一种生物的影响 沿不同的线路分析结果不同时 应以中间环节少的为分析依据 考虑方向和顺序为从高营养级依次到低营养级 2 具体情况 一级生物若减少 其他生物跟着跑 即 若处于第一营养级的生物减少 其他生物都将减少 这是因为第一营养级是其他各种生物赖以生存的直接或间接的食物来源 第一营养级生物的减少必会引起连锁反应 使其他生物数量减少 如图中的绿色植物被破坏 其他生物的变动情况 可分类讨论 5 生态系统的能量流动 1 生态系统中的能量流动不仅发生在食物链和食物网中 能量流动是生态系统中能量的输入 传递 转化和散失的全过程 除各营养级生物的能量散失外 还包括生产者对能量的固定 分解者对能量的转化等 2 能量的单向流动是指在食物链中 能量由较低营养级向较高营养级传递 3 对每个营养级的能量去向不清 最高营养级的能量流向包括自身呼吸消耗 传递给分解者和暂时未利用 其他营养级生物的能量比最高营养级的生物多一个方面 流向下一营养级 6 能量流动中的两个 不同 1 生态系统中同化量和摄入量不同 同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量 摄入量是消费者摄入的能量 同化量 摄入量 粪便量 消费者产生的粪便中的能量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 属于未被利用的那部分能量 2 能量传递效率与能量利用效率不同 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 20 能量利用效率 通常考虑的是流入人体中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 1 2015年开封模拟 如图表示生活在一自然区域内的部分生物 下列有关叙述合理的是 a 该食物网构成一个生物群落b 虫获得的能量约占草能量的10 20 c 鹰获取能量较多的食物链是草 虫 蛙 蛇 鹰d 若蛇种群的年龄组成为增长型 则鹰的种群密度可能增大解析 生物群落应包括所有生物 食物网中缺乏分解者 虫 鼠 鹿获得的能量约占其摄取的草能量的10 20 b错误 题中未给出鹰食物的来源比例 且获得能量最多的途径应按较短的食物链算 答案 d 2 如图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动 图中字母代表相应能量 请据图回答以下问题 1 流经图中生态系统的总能量为 填字母 桑树呼吸作用所散失的热能可用图中的 填字母 来表示 图中的c和b1 c1 d1可分别表示桑树和蚕用于 的能量 2 蚕同化的能量d 填字母 正常情况下d c的比值 填 大于 小于 或 等于 10 将蚕沙 粪便 投入鱼塘供给鱼食用 蚕沙中所含的能量属于第 营养级所含的能量 3 人工建立该生态系统的目的是实现对能量的