浙科版高三生物一轮复习选择性必修2专题十五第1讲生态系统的结构与能量流动课件

专题十五生态系统的结构与功能选择性必修2

生物与环境明课标知考向2.2生物群落与非生物的环境因素相互作用形成多样化的生态系统，完成物质循环、能量流动和信息传递2.2.1

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2.2.2

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2.2.3

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2.2.4

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2.2.5

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2.2.6

阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象2.2.7

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2.2.8

分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构2.3

生态系统通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，保持或恢复自身结构和功能的相对稳定2.3.1

解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力2.3.2

举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等2.3.3

阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定第1讲生态系统的结构与能量流动精读课本盘点基础知识一、群落与非生物环境组成生态系统1．生态系统概念：一定空间和一定时间内，由____和__________所构成的一个生态学功能系统。地球上最大的生态系统是______。2．生态系统的结构：由________和__________组成。群落非生物环境生物圈生物成分非生物成分二、生态系统的组成成分包括生物成分与非生物成分1．各成分的比较比较项目实例作用地位同化作用类型__________阳光、空气、水等为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础生态系统的基础，必要成分—生产者自养生物：①____________：绿色植物、光合细菌等；②____________：硝化细菌等将无机环境中的物质和能量通过光合作用或化能合成作用引入生物群落，为消费者、分解者提供物质和能量生态系统的____、最主要成分____型非生物环境光能自养生物化能自养生物基石自养比较项目实例作用地位同化作用类型消费者异养生物：包括营____生活的生物和营____生活的生物(如菟丝子等)促进生态系统的___________________；有利于植物的传粉和种子的传播生态系统最活跃的成分、非必要成分异养型______异养生物：营____生活的微生物及腐食动物(如蚯蚓、蜣螂)将动、植物的残体、粪便和各种复杂的有机物分解为无机物，供生产者重新利用生态系统的关键成分、不可缺少的成分____型捕食寄生物质循环和能量流动分解者腐生异养问题与思考1．在生态系统中消费者的作用有哪些？[提示]

促进生态系统的物质循环和能量流动；对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用；调节种间关系；维持群落和生态系统的稳定性。[注意点]

(1)三类“不一定”①生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌)，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、植物的遗体或排泄物为食的腐食动物属于分解者)。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、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。(2)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．各成分之间的相互关系______和______是联系群落与非生物环境的两大“桥梁”。生产者分解者三、食物链和食物网形成生态系统的营养结构1．食物链(1)在生态系统各生物之间，通过一系列的____________关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种__________关系称为食物链。(2)在任何生态系统中都存在着两种类型的食物链：捕食食物链是以______为起点的食物链，____生态系统以捕食食物链为主；腐食食物链是以____________________为起点的食物链，大多数____生态系统和____生态系统，常以腐食食物链为主。取食和被取食单向的营养生产者海洋死亡生物或现成有机物陆地浅水2．食物网(1)概念：在生态系统中，由许多食物链彼此交错形成的________________关系称为食物网。(2)形成原因：在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食动物的食物，而一种植食动物既可能食多种植物，也可能被多种肉食动物所食。(3)特点：①同一种消费者在不同的食物链中，可以占据______营养级。②食物网越复杂，生态系统____________的能力就越强。________是地球上最稳定的生态系统。③食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭，____生态系统则是最脆弱和对外力干扰最敏感的生态系统。复杂的单向的营养不同的抵抗外界干扰热带雨林苔原3．营养级是指处于食物链某一环节上的________的总和，因此营养级之间的关系是____生物和处于不同营养层次上的______生物之间的关系。营养级不代表单个生物个体，也不一定是一个生物种群。4．生物富集(1)又称________，是指生物体由于对环境中________或__________化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。(2)生物体吸收环境中物质的情况有：靠________吸收，如藻类植物、原生动物和多种微生物等；靠____吸收，如高等植物；从____中进行吸收，如大多数的动物。全部生物一类另一类生物浓缩某些元素难以分解的体表直接根系食物四、生态金字塔1．概念：把生态系统中__________有机体的______、________或____，按______的顺序由低至高排列起来，所绘制的图形称为生态金字塔。2．生态金字塔的类型、含义比较

能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状

每一阶含义每一营养级生物所含____的多少每一营养级________的数量每一营养级生物的有机物质干重总量各个营养级生物量个体数量能量营养级能量生物个体

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中具有________的特性一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而________一般生物有机物的总干重沿营养级升高________特征上窄下宽的正金字塔形一般为正金字塔形，但可能出现____，如“树→昆虫→鸟”一般为正金字塔形，可____，如浮游植物的生物量可少于浮游动物的生物量逐级递减逐级递减逐级递减倒置倒置问题与思考2．生物量金字塔在什么情况下，可能呈现下窄上宽的倒金字塔形呢？[提示]

在湖泊或开阔海洋的生态系统中，生物量金字塔会呈现下窄上宽的倒金字塔形，这是因为这两种生态系统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，世代周期短，只能积累较少的有机物，可以被浮游动物整个吞食和消化，从而迅速转化为下一营养级的生物量，所以某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。五、生态系统中的能量单向递减流动1．概念：生态系统中能量的__________、转化和____的过程。2．分析生产者到初级消费者的能量流动过程输入、传递散失自身呼吸散失生长和繁殖被初级消费者同化被分解者分解生物量(1)流经生态系统的总能量是__________________。(2)能量流动的渠道是______________。(3)每个营养级的能量去路：①____________，以热能的形式散失；②用于自身生长和繁殖，也就是储存在构成有机体的有机物中，这部分能量又有3个去向；a.__________、b.________________、c．____________，最终以____形式散失。(4)能量流动的特点①单向流动a．规律：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。b．原因：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重复利用，因此能量无法________。生产者固定的太阳能食物链、食物网呼吸作用消耗暂时未利用被下一营养级同化被分解者分解热能自然选择循环流动

问题与思考3．能量传递效率等于能量利用率吗？[提示]

不等于。能量传递效率指由一个营养级流入下一个营养级的能量比例，大约只有10%，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。10%六、研究能量流动规律的实践意义1．帮助人类合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类____的方向。2．科学地规划和设计____________，通常通过增加食用菌、产甲烷杆菌(产沼气)、蚯蚓(做饲料)等对人类有利的分解者，在农业生态系统中建立“农作物—家禽、家畜—沼气—农田”“农作物—食用菌—沼气池—农田”等小循环，实现能量的______________利用和物质的____利用，从而提高能量______和减少环境的污染。有益人工生态系统多途径(多级)循环利用率内化知识突破重点难点一、食物网中生物数量变化的分析与判断1．若处于食物链中第一个营养级的生物(生产者)数量减少，整个食物链中的其他生物都会减少。2．“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，会先增加后减少，最后趋于稳定。3．若处于中间营养级的生物数量减少，则这种生物数量的变化视具体食物链而定，大体遵循如下思路：(1)最高营养级的生物种群数量相对稳定原则，即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时，若其中一条食物链中某种生物减少，该种群的数量不会发生较大变化。(2)在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。4．“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，鹰过多捕食兔和食草鸟，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。5．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析：(1)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。(2)a种群的数量变化导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将减少。例1为减少某自然水体中N、P含量过高给水生生态系统带来的不良影响，环保工作者拟利用当地原有水生植物净化水体。选择其中3种植物分别置于试验池中，90天后测定它们吸收N、P的量，结果见下表。√结合表中数据，为达到降低该自然水体中N、P的最佳效果，推断应投放的两种植物及对该水体的生态影响是(

)A．植物a和b，群落的水平结构将保持不变B．植物a和b，导致该水体中的食物链缩短C．植物a和c，这两种植物种群密度会增加D．植物a和c，群落中能量流动方向将改变植物种类单位水体面积N吸收量(g/m2)单位水体面积P吸收量(g/m2)浮水植物a22.301.70浮水植物b8.510.72沉水植物c14.612.22[解析]

三种浮游植物中，a对N的吸收量最大，c对P的吸收量最大，故为达到降低自然水体中N、P的最佳效果，应该投放植物a和c，投放后会增加生物的种类和食物链的数目，这两种植物吸收N、P，其种群密度会增大，但不会改变群落中能量流动的方向。综上所述，A、B、D不符合题意，C符合题意。二、比较初级生产量、次级生产量和生物量

(总)初级生产量(总)次级生产量生物量定义指绿色植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量指在生态系统中次级生产者(消费者、分解者)第二次生产的有机物或固定的能量指某一调查时刻，单位面积或单位体积内实际存在的有机物质的鲜重或干重能量来源主要是太阳能次级生产者生产的有机物

太阳能或有机物单位g/(m2·a)或J/(m2·a)g/(m2·a)或J/(m2·a)g/m2或J/m2

(总)初级生产量(总)次级生产量生物量联系①总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)＋植物呼吸量(R)②总次级生产量＝净次级生产量＋次级生产者呼吸量③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④次级生产量的能量来源于初级生产量或次级生产量⑤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能

√三、构建食物链(网)的方法1．根据种群数量变化曲线图构建(1)分析依据：先上升、先下降的为被捕食者。(2)食物链：乙→丙→甲(图1)。图12．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)分析结果

图2图3图2生物可形成一条食物链：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)(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)分析结果生物体ABCDE有机汞浓度/ppm0.0670.51680.39例3

(2022·浙江6月选考)生态系统的营养结构是物质循环和能量流动的主要途径。下列叙述错误的是(

)A．调查生物群落内各物种之间的取食与被取食关系，可构建食物链B．整合调查所得的全部食物链，可构建营养关系更为复杂的食物网C．归类各食物链中处于相同环节的所有物种，可构建相应的营养级D．测算主要食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔[解析]

生物群落中各物种间通过捕食关系建立食物链，A正确；错综复杂的食物链构成食物网，B正确；营养级是指物种在食物链中的位置，C正确；测算全部食物链各环节的能量值，可构建生态系统的能量金字塔，D错误。√四、关于能量流动中的几个数量关系1．分析第二个营养级及其后面的营养级的能量流动(1)输入该营养级的总能量是b。(2)摄入量(a)＝同化量(b)＋粪便量(c)。一个营养级的粪便量不属于该营养级的同化量，而属于上一个营养级的同化量中流向分解者的一部分。

(3)初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用散失的能量(d)＋用于生长和繁殖的能量(e)。(4)用于生长和繁殖的能量(e)＝分解者利用的能量(f－c)＋下一个营养级同化的能量(i)＋未利用的能量(j)＝自身同化量(b)－自身呼吸作用散失的能量(d)。2．能量流动相关计算(1)“最值”计算在食物链(网)中，若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。(2)“定值”计算在食物网中，某一个营养级同时从上一个营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。如：有一食物网如图所示。假如鹰的食物2/5来自兔，2/5来自鼠，其余来自蛇，那么鹰要增加20g体重，最多消耗植物多少克？

例4

(2021·山东等级考)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。(1)估算海参种群密度时常用样方法，原因是____________________________。(2)图中M用于生长和繁殖的能量为_______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。海参活动范围小，活动能力弱24886.3不能(3)养殖的海带数量过多，造成牡蛎减产，从生物群落的角度分析，原因是____________________________________________________________。(4)海水立体养殖模式运用了群落的空间结构原理，依据这一原理进行海水立体养殖的优点是________________________________。在构建海水立体养殖生态系统时，需考虑所养殖生物的环境容纳量、种间关系等因素，从而确定每种生物之间的合适比例，这样做的目的是______________________________________________________________________________________。由于海带的竞争，浮游植物数量下降，牡蛎的食物减少，产量降低维持生态系统的稳定性，保持养殖产品的能充分利用空间和资源持续高产(或实现生态效益和经济效益的可持续发展)延伸迁移实现融会贯通考向1围绕生态系统的成分，考查生命观念素养1．(2021·广东选择性考试)“葛(葛藤)之覃兮，施于中谷(山谷)，维叶萋萋。黄鸟于飞，集于灌木，其鸣喈喈”(节选自《诗经·葛覃》)。诗句中描写的美丽景象构成了一个(

)A．黄鸟种群 B．生物群落C．自然生态系统

D．农业生态系统C

[根据题干可知，诗句中描述了一个山谷中的葛藤、黄鸟、灌木等生物，由群落和无机环境所构成的一个生态学功能系统称为生态系统，故诗句描写的美丽景象构成了一个自然生态系统，C符合题意。]1题号2345678√√2．(2020·浙江7月选考)下列关于营养级的叙述，正确的是(

)A．营养级的位置越高，归属于这个营养级的能量通常越多B．自然生态系统中的所有绿色植物都属于生产者营养级C．营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和D．食物链中的各营养级之间能量传递效率是相同的B

[由于能量在流动过程中每传递一次损失一大半，从一个营养级传到下一个营养级的效率只有约10%，所以营养级的位置越高，归属于这个营养级的能量通常越少，A错误；自然生态系统中的所有绿色植物都能进行光合作用，将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能，所以属于生产者营养级，B正确；营养级是指处于食物链同一环节上的所有生物，包括同种和不同种生物，C错误；能量从植物到植食动物或从植食动物到肉食动物的传递效率一般只有约10%，不同食物链中相邻两个营养级之间的能量传递效率不一定相同，即使在同一条食物链中，不同的相邻两个营养级之间的能量传递效率也不一定相同，D错误。]1题号2345678√考向2围绕食物链和食物网的分析，考查科学思维素养3．(2021·湖北选择性考试)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，水生昆虫属于第二个营养级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题号23456781C

[由图可知，浮游藻类属于生产者，A正确。该食物网中一共有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。由上述分析可知，该食物网中，水生昆虫属于第三个营养级，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，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。]题号23456781√4．(2023·浙江强基联盟统测)某生态系统有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个种群，各种群中有机汞(被生物吸收后难以分解，难以通过代谢排出体外)含量如下表所示：假设每种消费者都只能以上一个营养级的所有物种为食。下列叙述正确的是(

)A．Ⅲ和Ⅳ既有捕食关系，也有竞争关系B．由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个种群构成的食物网有三个营养级C．Ⅴ种群同化的能量与Ⅳ种群同化能量的比值为第二个营养级向第三个营养级的传递效率D．流经生态系统的总能量是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个种群同化量的和题号23456781种群ⅠⅡⅢⅣⅤ有机汞含量(μg·kg-1)0.00360.00350.0340.0370.36B

[根据数据及每种消费者都只能以上一个营养级的所有物种为食，Ⅲ和Ⅳ同属于第二个营养级，属于竞争的关系，A错误；有毒的重金属在食物链中会出现生物富集现象，即营养级越高，有毒物质的含量也会越多，根据数据分析可知，Ⅰ和Ⅱ同属于第一个营养级，Ⅲ和Ⅳ同属于第二个营养级，Ⅴ是第三个营养级，一共含有三个营养级，B正确；Ⅲ和Ⅳ处于第二个营养级，Ⅴ处于第三个营养级，Ⅴ种群同化的能量与Ⅲ和Ⅳ种群同化能量的比值为第二个营养级向第三个营养级的传递效率，C错误；流经生态系统的总能量是Ⅰ和Ⅱ(生产者)所固定的能量，D错误。]题号23456781√考向3围绕能量流动过程，考查生命观念素养5．(2023·杭州模拟)下图表示某河流生态系统的能量金字塔及相关食物网(甲、乙、丙为3种鱼，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向，图中遗漏了一个箭头)。下列有关叙述正确的是(

)题号23456781A．按照能量流动的传递效率，藻类的能量一定有10%被乙同化B．在不变动各生物营养级的前提下，补充的箭头可以添加在甲和丁之间C．如果没有丁，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山D．图中甲和乙属于同一个种群，而处于第三个、四个营养级的丁属于不同的种群B

[能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，数值约为10%，第一个营养级除藻类外还有水草，第二个营养级含有甲、乙，故按照能量流动的传递效率，藻类的能量不一定有10%被乙同化，A错误；据题意可知，甲、乙、丙为3种鱼，在不变动各生物营养级的前提下，补充的箭头可以添加在甲和丁之间，B正确；如果没有分解者，生态系统中动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，而分解者不属于食物链中的成分，不对应丁，C错误；种群是指一定区域内同种生物的全部个体，图示甲和乙属于第二个营养级，但据题干信息可知两者为不同生物，故不是同一种群，丁虽在不同食物链中属于不同营养级，但是为同一物种，可能是同一种群，D错误。]题号23456781√6．(2023·宁波选考模拟考)稻田养蟹模式因操作简单、经济效益显著，在农村大面积推广。稻田为河蟹提供遮蔽活动空间和丰富的天然饵料，河蟹为稻田中耕松土、除虫、除草，且它们在田间的活动能促进水稻充分吸收养料。下列叙述错误的是(

)A．该稻田中的河蟹和水稻是一种原始合作关系B．稻田养蟹模式提高了稻田的能量传递效率C．与普通稻田相比，该稻田调整了能量流动关系D．养蟹的数量不能超过稻田承载力的限度题号23456781B

[河蟹和水稻生活在一起，稻田为河蟹提供遮蔽活动空间和丰富的天然饵料，河蟹为稻田中耕松土、除虫、除草，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活，二者属于原始合作关系，A正确；稻田养蟹模式使虫、草中的能量流向河蟹，最终流向人的能量增多，但是生态系统中相邻营养级的能量传递效率并没有提高，一般是10%左右，B错误；与普通稻田相比，该稻田使虫、草中的能量流向河蟹，最终流向人，调整了能量流动关系，C正确；由于能量逐级递减，稻田中生产者固定的能量是一定的，养蟹的数量不能超过稻田承载力的限度，D正确。]题号23456781√考向4结合能量流动的计算，考查科学思维素养7．如下图为地震毁损的某自然保护区在人为干预下恢复过程的能量流动图[单位为103kJ/(m2·a)]。下列说法正确的是(

)题号23456781A．流经该生态系统的总能量是该生态系统中的生产者固定的太阳能B．计算可知，肉食动物需补偿输入的能量值为5×103kJ/(m2·a)C．“未利用”就是指未被生物自身呼吸作用消耗的能量D．在人为干预下，能量在第一个营养级到第二个营养级之间的传递效率为14.6%B

[从题图中看出，流经该生态系统的总能量是该生态系统中的生产者固定的