高二生物（人教版）教案选择性必修二第3章生态系统及其稳定性

第3章生态系统及其稳定性章首——把握知识逻辑生态系统是比种群、群落层次更高的生命系统，本章在前两章的基础上，进一步从整体上认识生命系统。本章教材按照从结构到功能，再到稳定性的顺序，由浅入深地安排内容。第1节介绍生态系统的组成成分和结构，这是学习能量流动、物质循环等的基础。能量是维持生态系统功能、使生态系统保持稳定的关键。能量沿食物链流动，伴随着物质的变化。物质不灭，循环往复；能量耗散，驱动生命运转。在这个过程中，信息起重要的调控作用。当结构和功能处于相对稳定的状态时，生态系统就达到了生态平衡。生态系统都具有维持生态平衡的能力，即生态系统的稳定性。由此可见，生态系统的结构、功能、稳定性等内容相互关联，具有很强的逻辑顺序，教材也按照这样的顺序在接下来的四节分别介绍生态系统的能量流动、物质循环、信息传递和稳定性。第1节生态系统的结构1．举例说明什么是生态系统，理解生态系统的含义。2．通过分析生态系统的结构，归纳生态系统的组成成分，建构生态系统的结构模型。3．阐明生态系统是一个统一的整体。聚焦·学案(一)生态系统的范围和结构基础—自主学习[助读教材]1．生态系统的范围(1)生态系统的概念：在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。(2)生态系统的范围：生态系统的空间范围有大有小。生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的全部生物及其非生物环境。(3)生态系统的类型将序号所示生态系统的类型进行归类①海洋生态系统②草原生态系统③森林生态系统④农田生态系统⑤果园生态系统⑥冻原生态系统⑦淡水生态系统⑧人工林生态系统⑨荒漠生态系统⑩城市生态系统2．生态系统的结构包括生态系统的组成成分和生态系统的营养结构(食物链和食物网)。(1)生态系统的组成成分非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。(2)三种生物成分的比较生物成分生产者消费者分解者作用可通过光合作用合成有机物，固定太阳能加快生态系统的物质循环。有助于植物传粉和种子传播将动植物遗体和动物的排遗物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营养方式自养型异养型实例主要是绿色植物主要是动物主要是细菌和真菌[微点品悟]1．判断下列叙述的正误(1)一定空间内所有动植物与无机环境共同构成一个生态系统。(×)(2)土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者。(×)(3)生产者都是绿色植物，分解者都是微生物。(×)(4)生物圈是地球上最大的生态系统。(√)(5)生产者都是自养生物，消费者都是异养生物。(√)2．(教材P51“图32”发掘训练)分析生态系统的结构模型，回答有关问题。(A～E表示生态系统中的不同成分，①②③④表示与A有关的生理过程)(1)写出图中A～E的名称。A．生产者B．植食性动物C．肉食性动物1D．分解者E．无机盐等(2)图中①和②表示的生理过程分别是细胞呼吸(呼吸作用)、光合作用。(3)成分E进入A的主要形式是离子，进入细胞的主要方式是主动运输。(4)从生态系统的成分角度分析，④过程代表的含义是太阳能的输入(太阳能输入生态系统)。深化—合作学习[活动质疑]下图为一个池塘生态系统的示意图，据图回答问题。(1)池塘生态系统的结构包括生态系统的组成成分和生态系统的营养结构(食物链和食物网)。生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。(2)哪些生物属于消费者？是不是消费者都是动物？提示：图中草履虫、水蚤、乌鳢、草鱼、虾、青鱼、田螺属于消费者。消费者并不都是动物，属于消费者的生物有大部分动物、寄生细菌和部分营寄生生活的植物(如菟丝子)等。(3)分解者主要是真菌，除此之外，部分细菌和动物也属于分解者，哪些细菌和动物也属于分解者？提示：腐生细菌和一些营腐生生活的动物(如蚯蚓、蜣螂和秃鹫等)也属于分解者。[系统认知]1．生态系统各组成成分的相互关系(1)非生物的物质和能量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(有机物及其储存的化学能)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。(3)从理论上讲，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基础成分，但在自然生态系统中，生产者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的。(4)分解者在生态系统中占有重要地位。如果一个生态系统中没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩溃。因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。(5)生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”；生产者与各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道。2．生态系统组成成分的“不一定”和“一定”三类不一定生产者不一定是植物(如蓝细菌、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)消费者不一定是动物(如营寄生生活的植物和微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者)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)两类一定生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者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[典例]下列有关生态系统的叙述，正确的是()A．消费者可以是所有动物、微生物、食虫植物等B．分解者可以是营腐生生活的细菌、真菌和动物C．生产者在制造有机物时，所利用的能量类型相同，它是生态系统的基石D．生产者、消费者、分解者等生物成分构成了生态系统[解析]大部分动物属于消费者，少部分动物属于分解者，微生物既有生产者、也有消费者和分解者，绿色植物是生产者，食虫植物在特定条件下捕食虫类进行消化，类似消费者，A错误；分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌和动物(如蜣螂)，B正确；生产者在制造有机物时，所利用的能量类型可能不同，如绿色植物利用的是光能，硝化细菌利用的是周围无机物在氧化时释放的化学能，生产者是生态系统的基石，C错误；生产者、消费者、分解者等生物成分构成了群落，生态系统是生物群落和无机环境相互作用而形成的统一整体，D错误。[答案]B[迁移应用]1．下列与生态系统有关的叙述，正确的是()A．农贸市场有多种动植物，还有蘑菇等真菌，可看作一个生态系统B．一个池塘，可看作一个生态系统C．生态系统可分为自然生态系统和人工生态系统，人是各生态系统的主要成分之一D．森林生态系统、草原生态系统和湖泊生态系统都属于陆地生态系统解析：选B农贸市场内各生物间、生物与非生物环境间没有相互作用，不能看作一个生态系统，A错误；池塘里生活着植物、动物、微生物，它们与非生物环境相互作用共同构成一个生态系统，B正确；生态系统一般可划分为自然生态系统和人工生态系统，人属于消费者，而生态系统的主要成分是生产者，C错误；陆地生态系统包括森林生态系统、草原生态系统、冻原生态系统、荒漠生态系统等，湖泊生态系统属于水域生态系统，D错误。2．在一定空间内，生物群落与它的非生物环境相互作用形成的统一整体，叫作生态系统。下列说法正确的是()A．生产者一定能进行光合作用，所以是自养生物B．一种生物只能属于生态系统中的一种组成成分C．结核分枝杆菌是细菌，但属于消费者，能将有机物分解成二氧化碳和水D．生态系统的结构是指生态系统的营养结构解析：选C生产者可能是进行化能合成作用的生物，A错误；一种生物不一定属于生态系统中的一种生物成分，如猪笼草捕食昆虫属于消费者，进行光合作用属于生产者，B错误；结核分枝杆菌是细菌，营寄生生活属于消费者，能将有机物分解成二氧化碳和水，C正确；生态系统的组成结构包括生态系统的组成成分和生态系统的营养结构，D错误。聚焦·学案(二)食物链和食物网基础—自主学习[助读教材]1．食物链(1)概念：生态系统中各种生物因食物关系形成的一种联系。(2)实例2．食物网(1)概念：食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。(2)形成原因①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物。②一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)功能：食物链和食物网是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道。[微点品悟]1．判断下列叙述的正误(1)食物链的起点都是生产者，终点是最高级的消费者。(√)(2)在一条食物链中，生产者为第一营养级，消费者所处的营养级不固定。(√)(3)食物链纵横交错形成的复杂营养结构就是食物网。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。(×)(4)食物链上营养级越多，生物种类越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。(×)2.图示为某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物。下列说法正确的是()A．a、c是生产者 B．f占据第二、三、四营养级C．c、f是杂食动物 D．图示中有5条食物链解析：选Ca和b是生产者，c是消费者，A错误；f占据了二和四两个营养级，B错误；c和f都可以即吃植物，又吃动物，属于杂食动物，C正确；食物链从生产者开始，图中只有指出箭头的是生产者，a开始的有4条，b开始的有2条，共6条，D错误。深化—合作学习[活动质疑]图甲和图乙分别代表某陆地生态系统的食物网和处于平衡状态的简单淡水生态系统的食物网，请据图作答。(1)写出图甲中含营养级最多的食物链(一条即可)。提示：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰(或草→食草昆虫→蜘蛛→吃虫的鸟→蛇→猫头鹰)。(2)图甲中猫头鹰和图乙中水鸟各自占有第几营养级？提示：猫头鹰占第三、四、五、六营养级；水鸟占第三、五营养级。(3)写出图中未包含的生态系统的组成成分。提示：非生物的物质和能量、分解者。(4)图乙生态系统中，若所有水鸟迁徙到别处，则短时间内大鱼数目、水藻数目以及淡水虾数目将如何变化？提示：一个处于平衡状态的生态系统，若所有水鸟迁徙到别处，则大鱼因失去天敌而在短时间内增多，水藻因甲壳类生物的增多而减少，淡水虾因大鱼的捕食而减少。(5)淡水虾与小鱼之间、大鱼与小鱼之间分别属于什么种间关系？提示：淡水虾与小鱼之间属于种间竞争关系，大鱼与小鱼之间属于捕食关系。[系统认知]1．食物链的分析(1)每条食物链的起点总是生产者，最末端是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不算完整的食物链。(2)在食物链中，当某种生物大量增加时，一般会导致作为其食物的上一营养级数量减少，作为其天敌的下一营养级数量增多。(3)食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自种间，也可能来自种内。(4)食物链中的捕食关系是经长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。(5)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，也不一定是某种群。2．食物网的分析(1)营养级位置同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在食物网中分别占有第三、第四、第五营养级，即猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。(2)种间关系在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蛇与猫头鹰，二者之间既有捕食关系，又有种间竞争关系。(3)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。3．食物网中各种生物之间的关系(1)捕食关系食物链和食物网是各种生物通过食物关系形成的联系，所以其中最主要的是捕食与被捕食的关系。(2)捕食和种间竞争关系在食物网中，两种生物之间可能既是捕食关系又是种间竞争关系。(3)不同程度上相互影响的关系在食物链中，当某种生物因某种原因大量减少或增加时，直接影响另一种生物的数量变动，而在食物网中，这种影响会因所处的食物链不同而使结果不同。[典例]如图表示某草原生态系统部分生物关系示意图，下列有关说法正确的是()A．若食物链的第一营养级生物减少，则第二及以后营养级的相关生物不一定会减少B．该图只缺少生态系统组成成分中的分解者C．若青蛙突然减少，理论上兔和食草鸟的数量将增加D．一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强[解析]若食物链的第一营养级生物减少，则第二及以后营养级的相关生物都会减少，A错误；分析题图，图中绿色植物属于生产者，其余动物均为消费者，该图缺少生态系统组成成分中的分解者、非生物的物质和能量，B错误；若青蛙突然减少，理论上因为鹰的营养级降低，鹰的数量将增加，兔和食草鸟的数量将减少，C错误；一般认为，食物网越复杂，自我调节能力越强，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，D正确。[答案]D[思维建模]食物网中生物数量变化的分析与判断(1)食物链中第一营养级的生物数量减少，其他营养级相关生物数量都减少。(2)“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着其数量增加，种内竞争加剧，种群密度随之下降，直到趋于稳定。(3)“中间”营养级生物减少的情况，与之相关的生物数量变化(结合典例图示分析)若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰捕食兔和食草鸟的数量增多，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰的食物来源不只有蛇，故鹰可以暂时维持其种群数量基本不变。[迁移应用]1．下列有关生态系统中食物链和食物网的描述，不正确的是()A．生产者和消费者是食物链中必不可少的两类生物B．种间竞争和捕食是食物网中常见的种间关系C．食物网中一种生物可能属于不同的营养级D．绿色植物固定的太阳能是非生物环境进入生物群落的所有能量解析：选D生产者和消费者是食物链中必不可少的两类生物，且食物链的起点都是生产者，A正确；种间竞争和捕食是食物网中常见的种间关系，B正确；食物网中一种生物可能属于不同的营养级，C正确；进入生物群落的能量可能是绿色植物固定的太阳能或硝化细菌通过化能合成作用固定的能量，D错误。2．科学家在水深约7000m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到鲸的骨髓里。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。有关上述现象的叙述正确的是()A．鲸骨架→细菌→蠕虫构成了一条捕食食物链B．蠕虫和细菌属于海洋生态系统的消费者C．这些细菌的代谢类型很可能与乳酸菌相同D．这种细菌与蠕虫的关系在生态学上属于寄生解析：选C捕食食物链的起点是生产者，而鲸骨架不是生产者，因此不能构成捕食食物链，A错误；蠕虫和细菌属于海洋生态系统的分解者，B错误；水深7000m的海底，几乎没有氧气，因此这些细菌的代谢类型是异养厌氧型，乳酸菌的代谢类型也是异养厌氧型，C正确；蠕虫附肢里的细菌能将骨中的脂肪转化为糖供给蠕虫进行生命活动，说明二者之间的关系是互利共生，D错误。3．下图为某生态系统的食物网情况，请据图回答下列问题：(1)该生态系统共有________条食物链。(2)鹰占有______个营养级，请写出鹰作为最高营养级的一条食物链：__________________________________________________________________。(3)蛇和鹰的种间关系是________________。(4)要使该生态系统完整，还需要增加的成分是__________________________________。(5)若蛇绝种，鹰的数量可能____________，原因是_____________________。(6)若植食性昆虫减少，在短期内哪种生物数量将锐减？__________，理由是__________________。解析：(1)题图中共有8条食物链。(2)在不同食物链中鹰占有4个营养级，其中鹰作为最高营养级的一条食物链为植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰(或植物→植食性昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰)。(3)蛇和鹰存在捕食关系，都以食虫鸟、老鼠为食时，二者是种间竞争关系。(4)该食物网中只包括生产者和消费者，一个完整的生态系统还应有分解者和非生物的物质和能量。(5)若蛇绝种，鹰会以老鼠、食虫鸟为食，食物链缩短，鹰获得的能量增多，数量增加。(6)若植食性昆虫减少，在短期内食虫昆虫数量会锐减，因为其食物单一且天敌多。答案：(1)8(2)4植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰(或植物→植食性昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰)(3)捕食和种间竞争(4)分解者、非生物的物质和能量(5)增多食物链变短，鹰获得的能量增多(6)食虫昆虫其食物单一且天敌多一、建构概念体系二、融通科学思维1．生产者是生态系统的基石的原因是生产者通过光合作用，将太阳能固定在制造的有机物中，能被其他生物直接或间接利用。2．动物园里饲养着各种动物，栽培了多种植物，它们不能(填“能”或“不能”)参与形成一个生态系统，理由是动物园中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。3．复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。这样说的理由是如果一条食物链上某种生物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。三、综合检测反馈1．某湖泊中生活着鲈鱼和短吻鳄，短吻鳄会捕食鲈鱼，而鲈鱼又是人们喜爱的美味。当地居民为了提高鲈鱼的产量而大量捕杀短吻鳄。下列相关叙述不正确的是()A．该湖泊中的所有鲈鱼是一个种群B．该湖泊中的鲈鱼和短吻鳄相互作用形成更大的整体——群落C．该湖泊属于一个生态系统D．人类大量捕杀短吻鳄可能会破坏生态系统的稳定解析：选B种群是同一地区同种生物的全部个体，湖泊中的所有鲈鱼是一个种群，A正确；群落包括所有的生物，不只包括鲈鱼和短吻鳄，B错误；湖泊包括生物群落及无机环境，属于生态系统，C正确；每种生物在生态系统中都具有一定的作用，人类大量捕杀短吻鳄可能会破坏生态系统的稳定，D正确。2．角蝉幼虫和蚂蚁长期栖息在某种灌木上，角蝉幼虫靠吸取灌木汁液为生，其分泌的含糖分泌物是蚂蚁的食物，同时蚂蚁也保护角蝉幼虫不被跳蛛捕食。下列分析正确的是()A．灌木及其上面栖息的动物构成一个生态系统B．角蝉幼虫和蚂蚁之间存在捕食关系C．蚂蚁在该生态系统中处于第三营养级D．捕净蚂蚁后跳蛛的数量先增加后下降解析：选D生态系统是一个地区中所有生物及其周围的环境构成的，只有灌木和动物不能构成生态系统，A错误；蚂蚁并不捕食角蝉幼虫，两者不存在捕食关系，B错误；蚂蚁以角蝉幼虫分泌的含糖分泌物为食，属于分解者，不属于任何营养级，C错误；捕净蚂蚁后，不能保护角蝉幼虫不被跳蛛捕食，跳蛛的数量增加，后来食物减少，数量下降，直至稳定，D正确。3．单向性集团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。瓢虫与寄生蜂、蚜虫三者之间存在单向性集团捕食作用，其中寄生蜂既是猎物又是捕食者。下列相关分析正确的是()A．蚜虫→寄生蜂→瓢虫构成一条食物链B．瓢虫和寄生蜂的种间关系包括捕食和寄生C．瓢虫在该营养结构中占据第二、第三营养级D．题干信息隐含了2条食物链解析：选D分析题干信息可知，其中隐含的食物链：植物→蚜虫→瓢虫，植物→蚜虫→寄生蜂→瓢虫，A错误，D正确；瓢虫和寄生蜂都以蚜虫为食，同时寄生蜂被瓢虫捕食，所以瓢虫和寄生蜂的关系为种间竞争和捕食，B错误；瓢虫在该营养结构中占据第三、四营养级，C错误。4．研究小组从某湖泊中选取了四种不同的生物，并对其消化道内食物组成进行了分析，结果如表所示。下列说法错误的是()生物种类鱼甲河虾鱼乙水蚤消化道内食物组成鱼乙、河虾水蚤、小球藻水蚤、河虾小球藻A.鱼甲在这四种生物中营养级最高B．小球藻在该生态系统中属于生产者C．鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和竞争D．表中生物形成的食物网共有4条食物链解析：选D分析题表可知，该湖泊生态系统中处于最高营养级的生物是鱼甲，因为该湖泊生态系统中鱼甲不被其他生物捕食，A正确；小球藻属于低等植物，能进行光合作用，在该生态系统中属于生产者，B正确；根据消化道内食物组成分析，鱼甲可以捕食鱼乙，同时两者都以河虾为食，所以鱼甲与鱼乙二者间的关系是捕食和竞争，C正确；表中生物形成的食物网共有5条食物链，D错误。5．某生态系统的食物网如图所示，请回答：(1)该生态系统中所有的啄木鸟构成一个______。鼠主要在地表和地下活动，松鼠主要在树冠层活动，这种现象体现了群落的________结构。(2)生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和____________________________。(3)在该食物网中，狼处于第________营养级。解析：(1)同一地区同种生物的全部个体构成种群，该生态系统中所有的啄木鸟构成了一个种群。鼠主要在地表和地下活动，松鼠主要在树冠层活动，这种现象体现了群落的垂直结构。(2)生态系统的组成成分有生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。(3)据图分析，狼参与构成了3条食物链(绿色植物→鼠→狼、绿色植物→松鼠→狼、绿色植物→鹿→狼)，且在不同的食物链中都处于第三营养级。答案：(1)种群垂直(2)非生物的物质和能量(3)三[课时跟踪检测]A级——固基础，注重综合1．下列有关生态系统的叙述，正确的是()A．残枝落叶中的有机物不属于非生物环境B．海洋生态系统是地球上最大的生态系统C．一块稻田可构成一个生态系统D．生态系统中的生物与其生活的环境因素恒定不变解析：选C生态系统包括生物和非生物两部分，其中非生物部分就是无机环境，残枝落叶中的有机物属于无机环境，A错误；地球上最大的生态系统是生物圈，B错误；一个池塘、一块稻田、一条河流，都可以各自成为一个生态系统，C正确；生态系统包括生物群落及非生物环境，两者相互影响，相互依赖，不断发展变化，D错误。2．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是()A．阳光来自地球以外，不属于生态系统的成分B．无论在哪种生态系统中，生产者都是自养生物C．异养生物在生态系统中都属于消费者D．生态系统中的消费者是指以生产者为食的动物，如鼠、兔等解析：选B阳光属于生态系统成分中的非生物的物质和能量，A错误；生产者是生态系统的基石，都是自养生物，B正确；异养生物包括消费者和分解者，C错误；消费者属于异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等，D错误。3．下列关于生态系统结构的表述，正确的是()A．每种生物在生态系统中所处的营养级不一定是固定的B．生态系统的结构是指非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者C．食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量D．植物一定是生产者，但动物不一定是消费者解析：选A有些生物在生态系统中可能处在多个营养级，A正确。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，B错误。一个生态系统中的生物的种类及数量越多，该生态系统的营养结构就越复杂，C错误。植物不一定是生产者，例如菟丝子营寄生生活，是消费者，D错误。4．生态系统是由生物群落与无机环境相互作用而形成的统一整体。下列关于生态系统的叙述，正确的是()A．食物链的每一个环节上的生物都与周围的很多种生物有着错综复杂的联系B．稻田生态系统的结构为食物链和食物网C．以植食性动物为食的肉食性动物属于三级消费者D．营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和解析：选A由于在一个生态系统中往往存在着多条食物链，这些食物链彼此交织在一起，形成了食物网，因此食物链的每一个环节上的生物都与周围的很多种生物有着错综复杂的联系，A正确；稻田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)，B错误；在食物链中以植食性动物为食的肉食性动物属于次级消费者，C错误；营养级是指生物在生态系统食物链中所处的层次，同一营养级是指处于食物链同一环节上不同生物的总和，D错误。5．下图是某草原上部分生物与环境之间的关系示意图，据图分析，下列叙述正确的是()A．图中的生物构成了生态系统的组成成分B．图中有两条捕食食物链，起点都是绿色植物C．图中绿色植物是该生态系统的生产者D．细菌可以占据生态系统多个营养级位置解析：选C生态系统的组成成分包括生物成分(生产者、消费者、分解者)和非生物成分，A错误；捕食食物链由生产者和消费者构成，图中只有一条捕食食物链，为绿色植物→蝉→螳螂→黄雀→蛇，B错误；绿色植物能进行光合作用，将光能转变为化学能流入生态系统，是该生态系统的生产者，C正确；营养级是指生物在生态系统食物链中所处的层次，细菌大多是分解者，不参与食物链的组成，不占任何营养级，少数细菌如硝化细菌是生产者，占第一营养级，不会占多个营养级，D错误。6．如图表示某生态系统的食物网。下列有关叙述不正确的是()A．鹰位于该食物网中最高营养级，占据3、4、5、6四个营养级B．该食物网由8条食物链组成，蛇与鼠、食虫鸟与蛙的关系分别是捕食和种间竞争C．该图仅体现了生态系统组成成分中的生产者和消费者，未体现的组成成分是分解者D．若蛙的数量大幅度减少，则该生态系统的虫害将变得严重解析：选C据图可知，图示食物网中鹰处于最高营养级，且在食物链：植物→鼠→鹰、植物→食植昆虫→食虫鸟→鹰、植物→食植昆虫→蛙→蛇→鹰、植物→食植昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰中分别占据3、4、5、6四个营养级，A正确。7．果园是一种农业生态系统。调查发现某果园中的植物主要有冬果梨、大樱桃、杏子等，动物有蚯蚓、田鼠、蚜虫等，微生物有细菌、真菌等。下列说法正确的是()A．果园生态系统的结构包括生产者、消费者和分解者B．蚯蚓、田鼠等消费者的存在能够加快生态系统的物质循环C．果园种草后，食物网更加复杂D．细菌、真菌等能分解动植物遗体，故参与组成食物网解析：选C生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，A错误；蚯蚓属于分解者，B错误；果园种草后，生物种类增加，食物网更加复杂，生态系统的自我调节能力增强，C正确；细菌、真菌等能分解动植物遗体，为分解者，不参与组成食物网，D错误。8．下图是某生态系统食物网结构示意图，下列有关叙述正确的是()A．该食物网包含6个生物种群，6个营养级，但缺少分解者B．图中丁和丙、戊和丁之间都既有捕食关系，又有种间竞争关系C．若乙由于某种原因大量减少，则丙的数量在短期内大量增加D．该生态系统中生产者的作用非常关键，生产者是该生态系统的基石解析：选D该食物网包含多个生物种群，5个营养级，食物链和食物网中不包含分解者，A错误；图中丁和丙只有捕食关系没有种间竞争关系，戊和丁之间既有捕食关系，又有种间竞争关系，B错误；乙由于某种原因大量减少，则丁和戊对丙的捕食增多，丙的数量在短期内大量减少，C错误；在生态系统中，生产者的作用非常关键，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，将太阳能变成化学能，从而可以被生物所利用，因此，生产者可以说是生态系统的基石，D正确。9．下图是食物网简图。分析并简要回答：(1)该食物网含有________条食物链，写出最长的一条食物链_______________________，该食物链的第一营养级是________。(2)图中的初级消费者是______，蛇是______消费者，鹰占有的营养级分别有第________________营养级。(3)图中的兔和蚱蜢两者是______关系。要形成一个群落，图中还缺少____________。(4)如果蚱蜢突然减少，大青虫数量将会__________________________________。解析：(1)该食物网含有3条食物链(绿色植物→兔→鹰、绿色植物→大青虫→相思鸟→鹰、绿色植物→蚱蜢→蜥蜴→蛇→鹰)，最长的食物链是绿色植物→蚱蜢→蜥蜴→蛇→鹰，该食物链的第一营养级是绿色植物。(2)图中的初级消费者是兔、大青虫、蚱蜢，蛇是三级消费者，鹰占有的营养级分别有第三、四、五营养级。(3)图中的兔和蚱蜢两者都以绿色植物为食，存在种间竞争关系。图中只出现生产者和消费者，要构成一个群落，图中还缺少分解者。(4)大青虫和蚱蜢都以绿色植物为食，存在种间竞争关系，故蚱蜢突然减少，大青虫数量会增加，随后相思鸟数量增加，导致大青虫数量又减少，最后趋于稳定。答案：(1)3绿色植物→蚱蜢→蜥蜴→蛇→鹰绿色植物(2)兔、大青虫、蚱蜢三级三、四、五(3)种间竞争分解者(4)先增加后减少到稳定B级——强应用，体现创新10．蚜虫吸食植物汁液，其排泄物中的糖分则是蚂蚁的“琼浆玉露”，蚂蚁会尽可能保护蚜虫免受瓢虫、寄生蜂等天敌侵害，而离开彼此它们也能单独生活。布氏菌能为蚜虫提供多种必需氨基酸和B族维生素，蚜虫则为体内普遍存在的布氏菌某些酶的合成及繁殖过程提供帮助。下列叙述错误的是()A．植物是生产者，蚜虫是分解者，布氏菌是消费者B．蚜虫和蚂蚁之间的关系属于原始合作C．布氏菌和蚜虫之间属于共生而非寄生关系D．蚜虫吸食植物汁液体现了二者不是捕食关系解析：选A植物是生产者，蚜虫是消费者(可从植物汁液中获取植物的能量)，布氏菌是消费者，A错误；根据题干“蚜虫吸食植物汁液，其排泄物中的糖分则是蚂蚁的‘琼浆玉露’，蚂蚁会尽可能保护蚜虫免受瓢虫、寄生蜂等天敌侵害，而离开彼此它们也能单独生活”可知，蚜虫和蚂蚁之间的关系属于原始合作，B正确；布氏菌能为蚜虫提供多种必需氨基酸和B族维生素，蚜虫则为布氏菌某些酶的合成及繁殖过程提供帮助，故布氏菌和蚜虫之间属于共生而非寄生关系，C正确；蚜虫吸食植物汁液体现了二者不是捕食关系，而是寄生关系，D正确。11．粪蝇在牛粪中生活和繁育，能加速粪便的分解，成体可以寄生在昆虫上。为研究捕食者对猎物的捕食偏好，生态学家观测了白鹡鸰对粪蝇的捕食行为，结果如下图所示。下列有关叙述错误的是()A．粪蝇属于生态系统成分中的分解者和消费者B．白鹡鸰捕食体长适中的粪蝇使其在单位时间获得的能量较多C．长度较长的粪蝇可能因为活动能力较强而被白鹡鸰捕获的少D．白鹡鸰偏好捕食体长较大的粪蝇，因为其能为白鹡鸰提供较多的能量解析：选D粪蝇能加速粪便的分解，成体可以寄生在昆虫上，因此属于生态系统成分中的分解者和消费者，A正确；白鹡鸰捕食体长适中的粪蝇使其在单位时间获得的能量最多，B正确，D错误；长度较长的粪蝇可能因为活动能力较强，导致白鹡鸰捕获消耗的能量较多，因而被捕获的少，C正确。12．森林里生活着高大的乔木、低矮的灌木、草本植物。有许多鸟类在此栖息，有的鸟吃草籽，有的鸟是杂食性鸟(既吃草籽又吃昆虫)。昆虫吃植物的茎和叶。有些鼠类以植物的茎、叶、果实为食物，然而鼠又是狐和鹰的食物，鹰也捕食鸟。(1)如图是一位同学根据短文画出的该生态系统的食物网，图中还有一条食物链未画完整，请你在图中补画完整。(2)该食物网补充完整后，最长的一条食物链是____________________________。(3)该生态系统分解者主要包括营腐生生活的____________。(4)若某种自然原因导致该生态系统中鼠类大量繁殖，短时期内，该生态系统中__________数量会随之增加，而随着上述两种动物数量的增加和绿色植物数量的减少，鼠类的数量也会随着________，使生态系统逐渐恢复稳定。(5)如果人们为了一时的经济利益，大量捕捉森林中的鹰、狐和鸟类，会造成______和________大量繁殖，毁坏森林。这说明动物是生态系统________结构中不可缺少的组成部分，在生态平衡中起着重要的作用。解析：(1)杂食性的鸟不但以昆虫为食，还以绿色植物为食。因此，需补画的食物链为“绿色植物→杂食性鸟(→鹰)”。(2)图中补充完整后的食物网中最长的一条食物链：绿色植物→昆虫→杂食性鸟→鹰。(3)腐生细菌和真菌主要靠分解植物残体等含有的有机物维持生活，属于分解者，因此该生态系统分解者主要包括营腐生生活的细菌和真菌。(4)狐和鹰以鼠为食物，若某种自然原因导致该生态系统中鼠类大量繁殖，短时间内，该生态系统中狐以及鹰因食物充足而数量会随之增加。“而随着上述两种动物数量的增加和绿色植物数量的减少”，鼠类的数量也会随着减少，“使生态系统逐渐恢复稳定”。(5)如果人们为了一时的经济利益，大量捕捉森林中的鹰、狐和鸟类，会造成鼠和昆虫的天敌大量减少，食物充足就会大量繁殖，毁坏森林。这说明动物是生态系统营养结构中不可缺少的组成部分，在生态平衡中起着重要的作用。答案：(1)增加一个由绿色植物指向杂食性鸟的箭头(2)绿色植物→昆虫→杂食性鸟→鹰(3)细菌和真菌(4)狐和鹰减少(5)鼠昆虫营养

第2节生态系统的能量流动1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态系统中能量流动的过程和特征。2．用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。3．概述研究生态系统能量流动的意义。聚焦·学案(一)能量流动的过程及特点基础—自主学习[助读教材](一)能量流动的过程1．能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。2．能量流经第一营养级的过程3．能量流经第二营养级的过程4．能量流动示意图(1)补充图中标号代表的内容甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向①通过自身呼吸作用以热能形式散失。②被下一营养级同化(最高营养级除外)。③被分解者分解利用。(二)能量流动的特点1．能量流动的特点2．能量传递效率(1)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有10%～20%，也就是说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%～20%的能量能够流到下一个营养级。(2)计算公式eq\a\vs4\al(相邻两个营养级间,的能量传递效率)＝eq\f(下一营养级同化量,上一营养级同化量)×100%。3．生态系统维持正常功能的条件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。[微点品悟]1．判断下列叙述的正误(1)生态系统中能量的初始来源只有太阳能。(×)(2)农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。(×)(3)所有生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的能量。(×)(4)能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输出生态系统。(√)(5)能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。(×)(6)食物链各营养级的能量去向都包括自身呼吸作用消耗、分解者分解利用、流入下一营养级。(×)(7)生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量。(√)2．下列关于营养级的叙述，正确的是()A．生态系统中植物都属于第一营养级B．营养级越高，归属于这个营养级的能量越多C．以植食性动物为食的动物，既是第三营养级，又是次级消费者D．一只狼捕获了一只兔，该狼就获得了这只兔能量的10%～20%解析：选C部分植物营寄生生活，属于消费者，不属于第一营养级，A错误；能量逐级递减，营养级越高，归属于这个营养级的能量越少，B错误；植食性动物为第二营养级和初级消费者，以植食性动物为食的动物，既是第三营养级，又是次级消费者，C正确；10%～20%的能量传递效率是指两个营养级之间的能量传递，一只狼和一只兔属于个体，两者之间的能量传递效率不一定为10%～20%，D错误。3．(教材P54“问题探讨”素材分析)某人带着一只母鸡和15kg玉米流落在一个除有饮用水以外几乎没有任何食物的荒岛上，他选择了先吃鸡再吃玉米的策略，结果在荒岛上存活了30天后得到了援助。如果选择先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡的策略，存活时间不会超过20天。选择后一种策略存活时间短的原因是先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡时，通过鸡这一环节会浪费一部分能量，人获得的能量少，所以存活的时间短。深化—合作学习[活动质疑]草原上的鹰捕食兔子，存在一条食物链：草→兔→鹰。草原上的生产者主要是草，几乎全部动物都是直接或间接由草养活，下图表示能量流经第二营养级的示意图。请分析回答下列问题：(1)草的能量来自哪里？它的能量通过什么途径传递给其他动物？提示：草的能量来自太阳。传递途径为食物链或食物网。(2)图中初级消费者的摄入量(a)和粪便量(c)、初级消费者的同化量(b)之间具有的等量关系是什么？提示：摄入量(a)＝粪便量(c)＋同化量(b)。(3)初级消费者粪便中的能量属于哪个营养级的能量？第三营养级粪便中的能量呢？提示：初级消费者粪便中的能量属于第一营养级的能量，第三营养级粪便中的能量属于第二营养级的能量。(4)初级消费者同化的能量最终有哪几个流向？提示：自身呼吸作用散失、被分解者利用和流向下一营养级。[系统认知]1．流入某一营养级的能量去向可从以下两个角度分析(最高营养级除外)(1)定量不定时分析中，这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。(2)定量定时分析中，如果是以年为单位研究，“未被利用”的能量将保留到下一年。(3)“未被利用”的能量还包含动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量，不过分析能量流动过程时，此部分能量一般不作考虑。2．能量流动的3个关系式(1)摄入量＝同化量＋粪便量。(2)同化量＝摄入量－粪便量＝自身呼吸消耗量＋用于生长、发育和繁殖的能量。(3)用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－自身呼吸消耗量＝流入下一营养级的能量＋被分解者分解利用的能量(＋未利用的能量)。3．能量流动的特点及原因分析特点相关分析单向流动表现能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级原因生物之间的捕食关系不可逆转逐级递减规律相邻两个营养级间能量传递效率为10%～20%原因①各营养级生物的呼吸消耗；②各营养级同化的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级利用部分4.能量传递效率的相关计算(1)在食物链中的相关计算问题在食物链中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。如在食物链A→B→C→D中。①已知D营养级的能量为M，则最少需要A营养级的能量为M÷(20%)3，最多需要A营养级的能量为M÷(10%)3。②已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的能量最多为N×(20%)3，最少为N×(10%)3。(2)在食物网中的相关计算问题①在能量分配比例未知时，计算某一生物获得的能量最多(或最少)：②在能量分配比例和能量传递效率已知时，对食物网中能量流动的计算，先根据题意写出相应的食物链，再根据各营养级之间的能量传递效率，按照从不同食物链获得能量的比例分别进行计算，最后将各条食物链中得到的值相加即可。[例1](2024·黑吉辽卷，改编)如图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的，表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解，剩余积累于土壤。据图分析，下列叙述错误的是()注：植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量，其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。A．E是太阳照射到生态系统的能量B．E2表示生产者呼吸作用消耗的能量C．E3占净初级生产量的36%D．E3的产生过程是物质循环的必要环节[解析]E是生产者通过光合作用固定的能量，而不是太阳照射到生态系统的能量，A错误；E2＝12×1010J·hm－2·a－1，为生产者自身呼吸消耗的能量，B正确；E1为净初级生产量，E3占净初级生产量的18×1010÷(50×1010)×100%＝36%，C正确；E3的产生过程是分解者通过分解作用释放能量的过程，该过程将有机物转化为无机物，是物质循环的必要环节，D正确。[答案]A[例2](2023·山东高考)某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是()生产者固定来自陆地的植物残体初级消费者摄入初级消费者同化初级消费者呼吸消耗能量[105J/(m2·a)]90428413.53A.流经该生态系统的总能量为90×105J/(m2·a)B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105J/(m2·a)D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105J/(m2·a)，该能量由初级消费者流向分解者[解析]由题干信息“该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食”可知，流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能和来自陆地的植物残体中的能量，即(90＋42)×105＝132×105[J/(m2·a)]，A错误；表格中没有显示生产者流入初级消费者的能量，因此无法计算该生态系统的生产者有多少能量流入下一营养级，B错误；初级消费者同化量为13.5×105J/(m2·a)，初级消费者呼吸消耗量为3×105J/(m2·a)，因此初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量＝同化量－呼吸消耗量＝10.5×105J/(m2·a)，C正确；初级消费者摄入量包括粪便量和同化量，因此初级消费者粪便中的能量为84－13.5＝70.5×105[J/(m2·a)]，属于第一营养级流向分解者的能量，D错误。[答案]C[易错提醒]正确认识流经生态系统的总能量(1)整个生态系统能量的源头是太阳，输入的起点是生产者固定的太阳能。(2)流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，而不是照射在所有植物体上的太阳能，因为有相当一部分的太阳辐射没有被生产者捕捉和固定。(3)流经某些人工生态系统(如人工鱼塘)的总能量除了生产者固定的太阳能外，还包括人工投喂的饲料等有机物中的能量。(4)能量最后以热能的形式回到非生物环境中，热能产生的过程包括各营养级生物的呼吸作用和分解者的呼吸作用。[迁移应用]1．如图是一个生态环境改善型鱼塘物质循环部分流程图，下列叙述正确的是()A．流经该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能总量B．螺蛳属于第三营养级，可以促进该生态系统的物质循环C．细菌等微生物作为分解者可以通过分解作用为沉水植物提供无机物D．草食性鱼类同化的能量可通过其粪便和遗体残骸流向分解者解析：选C该生态系统属于人工生态系统，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能和饲料中的能量，A错误；螺蛳利用的是消费者的有机废弃物，属于分解者，不属于第三营养级，B错误；细菌等微生物作为分解者，可以将动植物残体、排泄物等所含的有机物质转换为简单的无机物，可以为沉水植物提供无机物，C正确；草食性鱼类粪便中的能量不属于其同化量，属于其上一个营养级，D错误。2．科学家在研究银泉生态系统时，调查了该生态系统某年度不同营养级的能量流动情况，统计了各类生物的同化能量值(kJ·m－2·a－1)，结果如下图所示。下列分析正确的是()A．生产者流入分解者的能量值为22859kJ·m－2·a－1B．呼吸作用消耗能量的比例随营养级的升高而降低C．相邻营养级之间的能量传递效率范围是10%～15%D．第四营养级约38.6%的能量用于自身生长、发育和繁殖解析：选D食物链、食物网中第一营养级是生产者，由图可知，生产者同化的能量为87127kJ·m－2·a－1，生产者同化的能量有一部分被自身呼吸消耗，还有一部分流入下一营养级(第二营养级)、流入分解者和未被利用。所以生产者流入分解者的能量＝生产者同化的能量－生产者呼吸消耗的能量－流入下一营养级的能量－未被利用的能量＝87127－50158－14110－未被利用的能量＝22859－未被利用的能量，由于未被利用的能量数值未知，所以无法求得生产者流入分解者的能量，但生产者流入分解者的能量值应小于22859kJ·m－2·a－1，A错误；每个营养级中呼吸作用所消耗能量的比例＝呼吸能量值÷同化能量值×100%，分别约为57.6%、56.1%、83.2%,61.4%，所以呼吸作用消耗能量的比例并不是随营养级的升高而降低，B错误；相邻营养级之间的能量传递效率＝后一营养级的同化能量值÷前一营养级的同化能量值×100%，分别约为16.2%、11.3%、5.5%，C错误；第四营养级的同化量为88kJ·m－2·a－1，同化的能量一部分用于呼吸消耗的，一部分用于自身生长、发育和繁殖，所以第四营养级用于自身生长、发育和繁殖的能量＝第四营养级的同化量－第四营养级呼吸消耗的能量＝88－54＝34，用于自身生长、发育和繁殖的能量占同化量的比例＝(34÷88)×100%≈38.6%，D正确。聚焦·学案(二)生态金字塔和研究能量流动的实践意义基础—自主学习[助读教材](一)生态金字塔能量金字塔将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列，可形成一个金字塔图形生物量金字塔用能量金字塔的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系数量金字塔用能量金字塔的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔统称为生态金字塔(二)研究能量流动的实践意义1．研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。2．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。3．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。[微点品悟]1．判断下列叙述的正误(1)能量金字塔能直观地反映出生态系统中各种群间的能量关系。(×)(2)某个营养级所容纳的有机物的总干重表示该营养级的生物量。(√)(3)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率。(×)(4)研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。(×)2．研究生态系统能量流动的实践意义不包括()A．增大流入某个生态系统的总能量B．使能量得到最有效的利用C．熟悉生态系统的结构D．使能量流向对人类最有益的部分解析：选C研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量，如农田生态系统中的间作套种等，A正确；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，使能量得到最有效的利用，B正确；能量流动的意义不包括熟悉生态系统结构，生态系统的结构包括组成成分和营养结构，C错误；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，D正确。3．如图是某同学绘制的生态系统能量金字塔，其中a～d代表能量值。下列叙述错误的是()A．图中的能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量B．该金字塔的底座属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量C．第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100%D．一般来说，能量金字塔和数量金字塔一样，都会出现倒置的现象解析：选D根据图像分析能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量，A正确；能量流动从生产者开始，所以该金字塔的底座属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量，B正确；a为第一营养级固定的能量，b为第二营养级同化的能量，所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100%，C正确；能量单向流动、逐级递减，能量金字塔不会出现倒置的现象，D错误。深化—合作学习[活动质疑]下图为某个湖泊生态系统的能量金字塔模型示意图，共有A～D四层，按要求回答问题。(1)A～D每层生物组成有什么共同特点？提示：同属同一个营养级。(2)D层的含义是什么？提示：第一营养级(生产者)在单位时间内固定的太阳能。(3)通常情况下，该图除表示能量金字塔外，还可以表示哪些生态金字塔？提示：还可以表示生物量金字塔、数量金字塔。(4)试举一例倒置的金字塔。提示：倒置金字塔如树和虫构成的数量金字塔、海洋中某时刻浮游植物与浮游动物构成的生物量金字塔等。[系统认知]1．生态金字塔的比较比较项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔形状特征呈正金字塔形一般为正金字塔形，有时呈倒金字塔形象征意义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物有机物的总干重)一般沿食物链流动逐级递减每一级含义食物链中每一营养级生物所含能量的多少每一营养级生物个体的数量每一营养级生物的总生物量实例分析能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减一棵大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，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2．正确认识能量利用率(1)一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。(2)一般来说，食物链越短，能量利用率越高。(3)有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量的利用率。(4)注意区分与能量传递效率的不同：能量利用率通常是指流向人类的能量占生产者同化量的比值，能量传递效率是指相邻两个营养级同化量的比值。[迁移应用]1．生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，可按照营养级的先后顺序绘制。某人工苹果园中存在苹小卷叶蛾、白粉虱以及食心虫等果树害虫，还有多种鸟类，各类动物的数量保持相对稳定。下列关于该苹果园生态金字塔的叙述，正确的是()A．能量金字塔中，苹小卷叶蛾、白粉虱和食心虫位于同一食物链中的第二营养级B．该苹果园生物量金字塔上窄下宽，苹果树的总有机物量大于果园中所有动物的生物量C．数量金字塔呈倒置的金字塔形，底部营养级的数量最少，顶部营养级的数量最多D．流经较高营养级的能量较少，故较高营养级的生物个体数量也较少解析：选B苹小卷叶蛾、白粉虱和食心虫都是果树害虫，故都属于第二营养级，但不位于同一食物链中，因为一条食物链中每一营养级只有一种生物，A错误；因为能量流动是单向流动、逐级递减，故生物量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，在该果园生态系统中各类动物的数量保持相对稳定，故苹果树的总有机物量大于果园中所有动物的生物量，B正确；果树、昆虫、鸟的数字金字塔属于特殊类型的金字塔，底部果树的数量比昆虫少，顶部的鸟类数量也小于昆虫数量，C错误；流经较高营养级的能量较少，但较高营养级的生物个体数量可能反而多于较低营养级，如树上的害虫数量多于树的数量，D错误。2．下列关于某高密度人工养殖鱼塘生态系统的结构与功能的叙述，正确的是()A．流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量B．该鱼塘生态系统中消费者同化的能量可能大于生产者固定的太阳能C．草食性鱼类体内储存的有机物可通过其粪便和遗体残骸被分解者分解D．该生态系统的数量金字塔一定是上窄下宽的金字塔形解析：选B高密度人工养殖鱼塘需人工投喂饲料，故流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量以及人工投喂的饲料中所含有的能量，A错误；人工鱼塘生态系统中，鱼所需的能量主要来自人工投喂的饲料，并不是主要来自其中的植物，故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；草食性鱼类粪便中的有机物属于上一营养级的同化量，而草食性鱼类体内储存的有机物中的能量属于自身的同化量，C错误；高密度人工养殖鱼塘的生产者少、消费者多，该生态系统的数量金字塔可能不是上窄下宽的金字塔形，D错误。一、建构概念体系二、融通科学思维1．太阳能只有通过生产者才能输入生态系统的原因是生态系统中只有生产者通过光合作用才能将太阳能转化为有机物中的化学能，被各种生物利用。2．羊吃草摄入的能量会大于它所同化的能量，因为羊吃草摄入的有机物中有一部分会形成粪便排出体外，这部分有机物所含的能量没有被羊同化。3．生态系统中能量流动是单向的，原因是生态系统中能量流动是沿食物链(网)进行的，只能从前一营养级流向后一营养级。4．稻—萍—蛙等立体农业可以增大流入生态系统的总能量，获得更大收益，其原因是合理配置各种生物，充分利用了空间和资源。三、综合检测反馈1．晋代《南方草木状》记载：“蚁在其中，并窠而卖……南方柑树，若无此蚁，则其实皆为群蠹所伤，无复一完者矣”，讲的是广东一带以草席包着黄猄蚁的蚁窠出售，以黄猄蚁防治柑橘害虫。下列叙述错误的是()A．黄猄蚁在柑树林生态系统中属于消费者B．黄猄蚁的引入不会改变柑橘害虫的环境容纳量C．若缺少黄猄蚁，柑橘害虫种群数量不一定呈“J”形曲线增长D．柑树林生态系统中生物个体的数目比值关系会出现倒置的金字塔解析：选B黄猄蚁可以防治柑橘害虫(可以捕食害虫)，在柑树林生态系统中属于消费者，A正确；黄猄蚁的引入达到了“以虫治虫”的效果，说明其降低了柑橘害虫的环境容纳量，B错误；在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群数量可能呈“J”形曲线增长，所以若缺少黄猄蚁，还存在其他环境阻力，柑橘害虫种群数量也不一定呈“J”形曲线增长，C正确；如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，那么数量金字塔就会呈现上宽下窄倒置的金字塔形，所以柑树林生态系统中生物个体的数目比值关系会出现倒置的金字塔形，D正确。2．科研人员对某草原生态系统中“草→田鼠→狐”食物链及其能量流动进行了研究，其中草固定的太阳能为2.45×1011J·hm－2·a－1，田鼠和狐的各项能量值测量结果如下表所示(单位：J·hm－2·a－1)。下列说法错误的是()动物摄入量同化量呼吸量田鼠1.05×10107.50×1087.15×108狐2.44×1082.25×1072.18×107A．田鼠和狐之间的能量传递效率为3%B．田鼠的同化量中有一部分通过其粪便流向分解者C．田鼠用于生长发育和繁殖的能量为3.5×107J·hm－2·a－1D．草固定的太阳能是指草实际光合作用制造的有机物中的能量解析：选B田鼠和狐之间的能量传递效率是二者的同化量之比，(2.25×107)/(7.50×108)×100%＝3%，A正确；田鼠粪便的能量没有被田鼠同化，属于田鼠上一个营养级的同化量，B错误；用于生长、发育、繁殖的能量，等于同化量减去呼吸量＝7.50×108－7.15×108＝3.5×107J·hm－2·a－1，C正确；草固定的太阳能是指草实际光合作用制造的有机物中的能量，D正确。3．下图表示生态系统中生产者和初级消费者的能量类型和去向(d表示营养级未被利用的能量)。相关叙述错误的是()A．生产者和初级消费者获得能量的方式不相同B．生产者用于生长、发育和繁殖的能量值是b1＋c1＋d1C．生产者到初级消费者的能量传递效率为b1/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%D．初级消费者粪便中的能量属于生产者所同化的能量解析：选C生产者通过自养的方式获得物质和能量，初级消费者通过异养方式获得物质和能量，A正确；根据图示可知，b1是初级消费者摄入的能量，生产者用于生长、发育和繁殖的能量值是b1＋c1＋d1，B正确；b1是初级消费者摄入的能量，不是同化量，生产者到初级消费者的能量传递效率为(a2＋b2＋c2＋d2)/(a1＋b1＋c1＋d1)×100%，C错误；初级消费者粪便中的能量存在于有机物中，没有被初级消费者同化，属于生产者所同化的能量，D正确。4．“小养殖、小种植、小加工、小工匠”四小农场是推进乡村振兴过程中的重要力量，如图为一个小型人工生态农场的模式图。下列有关叙述错误的是()A．鸡粪转化成的沼渣可为农作物生长提供物质B．合理控制鸡舍的养殖密度，不能提高第二和第三营养级之间的能量传递效率C．该图中存在2条食物链，该图中所有生物构成生物群落D．与常规农业种植模式相比，人工生态农场提高了能量的利用率解析：选C鸡粪转化成的沼渣经分解后可为农作物生长提供营养物质，A正确；合理控制鸡舍的养殖密度，可以提高饲料的利用率，但不能提高第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率，B正确；该图的食物链有两条：农作物→人、农作物→鸡→人，生物群落是指该区域内的所有生物，C错误；与常规农业种植模式相比，该人工生态农场实现了能量的多级利用，因而提高了能量的利用率，D正确。5．图1为某生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图2表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少；水土流失治理是应用生态学原理进行受损生态系统修复的成功典范，其中“草—木—果—沼”生态果园复合循环模式是典型的成功案例之一，营养结构如图3所示，请据图作答：(1)从生态系统的结构来看，图3中未表示出的成分___________________________。图1中，m1、m2表示的主要能量形式分别为____________________。营养级Ⅰ的能量中流入分解者的包括________________________________________________两部分。(2)图2中，若A表示图1中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则C表示__________________。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，由营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母的表达式表示)。(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是__________________________。(4)若图1中营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如图3。如果将丙的食物比例由甲∶乙＝3∶2调整为甲∶乙＝2∶3，其他条件不变，相邻两个营养级之间的能量传递效率按20%计算，丙获得相等的能量，需要消耗的甲是原来的__________倍(结果用分数表示)。解析：(1)图3是食物网，只有生产者和消费者两种成分，图中未表示出的成分有分解者、非生物的物质和能量。图1中，m1主要表示通过光合作用进入该生态系统的能量，故m1主要表示的能量形式为太阳能；m2是指在生态系统各营养级散失的能量，故m2表示的能量形式为热能。营养级Ⅰ的枯枝败叶中的能量和营养级Ⅱ的粪便量是营养级Ⅰ的能量中流入分解者的能量。(2)若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示营养级Ⅱ同化的能量，C表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图2中营养级Ⅱ同化的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是营养级Ⅱ同化量÷营养级Ⅰ同化量×100%＝b/y×100%。(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动、逐级递减。(4)设丙获得的能量为x，当食物比例为甲∶乙＝3∶2时，需要的甲为3/5x÷20%＋2/5x÷20%÷20%＝13x；当食物比例为甲∶乙＝2∶3时，需要的甲为2/5x÷20%＋3/5x÷20%÷20%＝17x。则需要消耗的甲是原来的17x/13x＝17/13倍。答案：(1)分解者、非生物的物质和能量太阳能、热能营养级Ⅰ的枯枝败叶中的能量和营养级Ⅱ的粪便量(2)营养级Ⅱ用于生长、发育、繁殖的能量b/y×100%(3)单向传递、逐级递减(4)17/13[课时跟踪检测]检测(一)生态系统的能量流动A级——固基础，注重综合1．流经某自然生态系统的总能量是()A．该生态系统中生产者体内的能量B．照射到该生态系统中的全部太阳能C．该生态系统中生产者所固定的太阳能D．该生态系统中所有生产者、消费者、分解者体内的能量解析：选C流经该自然生态系统的总能量是生产者通过光合作用所固定的太阳能，C正确。2．下图Ⅰ和Ⅱ分别表示水生生态系统和陆地生态系统的某种生态金字塔，a、b、c、d代表不同营养级。有关叙述不正确的是()A．图Ⅰ不可能是生物量金字塔B．图Ⅱ可能是数量金字塔C．图Ⅰ和Ⅱ通常不能表示能量金字塔D．a代表第一营养级，属于生产者解析：选A图Ⅰ有可能是生物量金字塔，生物量金字塔有时候会出现倒金字塔形，A错误；图Ⅱ可能是数量金字塔，数量金字塔一般呈正金字塔形，有时候会出现倒金字塔形，如昆虫和树，B正确；图Ⅰ和Ⅱ通常不能表示能量金字塔，能量金字塔呈正金字塔形，C正确；a位于最底层，代表第一营养级，属于生产者，D正确。3．下列关于能量流动的说法错误的是()A．推广立体种植，可大大增加流入农田生态系统的总能量B．及时防控虫害、清除田间杂草可以提高农作物的产量C．青贮饲料、圈养牲畜、养殖优良品种皆可提高能量传递效率D．草原上合理确定载畜量有利于能量持续高效地流向人类解析：选C立体种植就是指充分利用立体空间的一种种植方式，可充分利用时间、空间等多方面种植条件来实现优质、高产、高效、节能、环保的农业种植模式，可大大增加流入农田生态系统的总能量，A正确；及时防控虫害、清除田间杂草可以使能量更多地流向农作物，从而提高农作物的产量，B正确；一般来说，相邻两个营养级间的能量传递效率为10%～20%，青贮饲料、圈养牲畜、养殖优良品种皆可提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，C错误；草原上合理确定载畜量可以持续获得牲畜产品，有利于能量持续高效地流向人类，D正确。4．生态学家研究一块玉米田部分能量流动的过程如图所示。下列相关叙述正确的是()A．传到玉米种群的能量至少占太阳能的10%B．玉米种群固定的太阳能主要用于自身呼吸消耗C．该生态系统第二营养级的同化量最多为2.7944×107kJD．分解者能够将有机物分解为无机物释放到非生物环境中解析：选D传到玉米种群的能量占太阳能的(1.3972×108)/(8.5×109)×100%≈1.64%，A错误；由图可知，玉米种群固定的太阳能主要用于自身的生长、发育和繁殖(所占能量更多)，B错误；该图中不能看出第二营养级的同化量，C错误；分解者的作用是促进物质循环，将动植物遗体和动物排遗物中有机物分解为无机物，D正确。5．某人工湖生态系统中部分能量流动的过程如图所示，其中字母表示同化的能量值。下列叙述正确的是()A．冬季浮游植物生长缓慢，此时b大于aB．c＋e－d表示从甲种鱼流入分解者的能量C．乙种鱼产生的粪便中的能量来自d、fD．甲种鱼到乙种鱼的能量传递效率为d/(c＋e)×100%解析：选D图中a表示浮游植物的同化量，b表示浮游动物的同化量，只要浮游植物能正常生长，b就小于a，A错误；c＋e(表示甲种鱼的同化量)－d(表示甲种鱼流向乙种鱼的量)－甲种鱼呼吸作用消耗的量表示从甲种鱼流入分解者的能量，B错误；乙种鱼产生的粪便中的能量来自c、e，即属于上一营养级同化的能量，C错误；甲种鱼到乙种鱼的能量传递效率为乙种鱼的来自甲种鱼的同化量/甲种鱼的同化量＝d/(c＋e)×100%，D正确。6．研究人员对某森林生态系统一年内的能量流动进行了研究，结果如下表(单位：J·m－2·a－1)。根据表中信息，下列有关该生态系统的叙述正确的是()生产者植食性动物肉食性动物分解者流入能量9.8×1081.5×1082.1×107—呼吸作用6.1×1088.1×1071.6×1071.7×108A.肉食性动物处在食物链的第三营养级B．相邻营养级间的能量传递效率都相同C．初级消费者摄入的总能量是1.5×108J·m－2·a－1D．该生态系统未利用的能量约1.03×108J·m－2·a－1解析：选D肉食性动物不一定捕食植食性动物，也可能捕食肉食性动物，因此肉食性动物不一定处在食物链的第三营养级，A错误；相邻营养级间的能量传递效率一般在10%～20%，相邻营养级间的能量传递效率不一定都相同，B错误；流入植食性动物的能量为初级消费者的同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此初级消费者摄入的总能量应大于1.5×108J·m－2·a－1，C错误；该生态系统未利用的能量＝生产者同化的能量－所有生物呼吸作用散失的能量＝9.8×108－6.1×108－8.1×107－1.6×107－1.7×108＝1.03×108(J·m－2·a－1)，D正确。7．为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况，人类可以适当改变膳食结构。若将(食草)动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶5，能量传递效率按10%计算，地球可供养的人口数量是原来的多少倍？()A．1.96 B．2.20C．1.41 D．2.65解析：选B人以植物性食物为食时的食物链为植物性食物→人，人以(食草)动物性食物为食时的食物链为植物性食物→食草动物→人，设地球粮食产量为m，人类的动物性与植物性食物的比例为1∶1时，能量传递效率按10%计算，可供养人口为X，则X/2是植食性食物提供的能量，X/2是动物性食物提供的能量，因此m＝X/2÷10%＋X/2÷10%÷10%＝5X＋50X＝55X；若将动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶5，能量传递效率按10%计算，可供养人口为Y，则5Y/6是植食性食物提供的能量，Y/6是动物性食物提供的能量，因此m＝5Y/6÷10%＋Y/6÷10%÷10%＝25Y；因此55X＝25Y，Y∶X＝55∶25＝2.20，B正确。8．下图甲表示草原生态系统中某条食物链能量流动的情况，图乙表示兔能量的来源与去向。下列叙述正确的是()A．流入该生态系统总能量只有草固定的太阳能B．兔流向分解者的能量包括兔的遗体及其粪便中的能量C．图乙中B1表示兔用于生长、发育、繁殖的能量D．图乙中兔到狐狸的能量传递效率为D1/W1×100%解析：选D流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能，该生态