第1讲生态系统的结构与能量流动

第1讲生态系统的结构与能量流动考点定标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．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。3．分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。4．举例说明如何利用能量流动规律，使人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。5．解释生态金字塔反映了生态系统各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。考情解码1.生态系统的结构2025·黑吉辽内蒙古卷·T5;2024·山东卷·T12;2024·贵州卷·T11；2024·广东卷·T8;2024·新课标卷·T4;2024·全国甲卷·T5；2024·江西卷·T9;2023·全国甲卷·T5;2023·全国乙卷·T312.生态系统的能量流动及有关计算2024·山东卷·T12;2024·黑吉辽卷·T16;2023·山东卷·T13；2023·新课标卷·T33考点一生态系统的结构 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(2024·贵州卷，11D)与豆科植物共生的根瘤菌属于分解者。()(2)(江苏卷，15)荷塘中的动物、植物和微生物共同构成完整的生态系统。()(3)(江苏卷，24A)农业生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者。()(4)(全国甲卷，5A)同种动物在不同食物链中可能属于不同营养级。()(5)(全国甲卷，5C)作为次级消费者的肉食性动物属于食物链的第二营养级。()(6)(浙江6月卷，20A)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。()(7)(浙江7月卷，11C)营养级是指处于食物链同一环节上同种生物的总和。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．生态系统概述2．生态系统的组成成分(1)非生物环境：非生物的物质和能量。(2)生物成分：生产者、消费者、分解者。师说解惑1．辨析生态系统组成成分的三类“不一定”和两类“一定”(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、蜣螂等以动植物遗体或排遗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、蓝细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。(2)两类“一定”①生产者一定是自养生物，自养生物一定是生产者。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．生态系统四种组成成分的判断技巧(1)根据双向箭头确定C、D为非生物的物质和能量或生产者，则A、B为消费者或分解者。(2)根据出入箭头数量的多少进一步判断：在C、D中指出箭头多的D为生产者；指入箭头多的C为非生物的物质和能量。(3)根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。3．营养结构(1)食物链(2)食物网师说解惑食物网中生物数量变化的分析(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，种内竞争加剧，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，一方面以它为食的蛇将减少，鹰通过增加捕食兔和食草鸟来维持自身的能量和物质需求；另一方面会导致食草昆虫增加，进而导致绿色植物减少，因缺少食物，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。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修2P49“思考·讨论”发掘)不同生态系统中，除食物链之外还有哪些成分？它们对生态系统来说是不可缺少的吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修2P52图3-4拓展)读图并回答以下问题。(1)图中含营养级最多的食物链是哪条？(写出一条即可)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)写出图中未包含的生态系统的组成成分。________________________________________________________________________。3．(选择性必修2P52正文信息)错综复杂的食物网是使生态系统保持____________的重要条件。如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会______________________________________。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修2P52“拓展应用”变式训练)如图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能的数量与水深的关系曲线。下列说法不正确的是()A.在远洋水域，从水深30m处开始，随着水深增加，固定太阳能的数量逐渐减少，影响这一变化的主要非生物因素是光B.在水深小于20m的水域中，近海水域中生产者固定的太阳能比远洋水域中生产者固定的太阳能多，主要是因为近海水体中矿质元素多C.近海水域水深为10m左右时，生产者的数量可能最多D.生活在水深100m以下的生物，从生态系统的组成成分看，只能是分解者2.过程评价·考向题组练经典考向1结合生态系统的营养结构，考查科学思维1.(2024·全国甲卷，5)某生态系统中捕食者与被捕食者种群数量变化的关系如图所示，图中“→”表示种群之间数量变化的关系，如甲数量增加导致乙数量增加。下列叙述正确的是()A.甲数量的变化不会对丙数量产生影响B.乙在该生态系统中既是捕食者又是被捕食者C.丙可能是初级消费者，也可能是次级消费者D.能量流动方向可能是甲→乙→丙，也可能是丙→乙→甲2．(2024·重庆卷，6)为了解动物共存方式，科学家调查M1等西南3个山系肉食动物的捕食偏好，据图推断最合理的是()A.棕熊从低营养级中获得能量少，对其所在生态系统的影响较弱B.M2的豹猫和雪豹均为三级消费者，处于第四营养级C.3个山系中，M3的肉食动物丰富度和生态系统的抵抗力稳定性均最高D.大型捕食者偏好捕食小型猎物，大、小型肉食动物通过生态位分离实现共存考向2结合生态系统的食物链(网)的分析，考查科学思维3.研究人员为研究某农田生态系统中几种生物的种间关系，给玉米施加含有放射性标记的尿素，一段时间后在甲、乙、丙三种动物中检测到的放射性情况如图。下列说法错误的是()A.若有机肥中的放射性来自单一元素，则该元素可能是15NB.图中甲动物可能是次级消费者，属于第三营养级C.该放射性元素经过的食物链可能是玉米→乙→甲→丙D.放射性元素经代谢排出是甲、乙、丙放射性强度降低的原因之一考点二生态系统的能量流动及有关计算 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(辽宁卷，19)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分。()(2)(江苏卷，12D)人为操纵生态系统营养结构有利于调整能量流动方向和提高能量传递效率。()(3)(浙江1月卷，22A)营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低。()(4)(浙江1月卷，22D)营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多。()(5)(浙江6月卷，7AB)生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系，其中的每个营养级的生物均属于同一食物链。()(6)(北京卷，11B)菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．能量流动的概念理解2．第一营养级能量流动名师解读(1)图中第一营养级生产者固定的太阳能中，一部分能量用于呼吸消耗，余下的用于自身的生长、发育和繁殖，即积累的能量。(2)未利用的能量是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。3．第二营养级及其后营养级能量流动(1)由上图分析可知：①摄入量＝同化量＋________。②输入该营养级的总能量是指图中的________(填字母)。③粪便中的能量(c)________(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为________营养级同化的能量中流向________的部分。④初级消费者同化的能量(b)＝呼吸作用以热能的形式散失的能量(d)＋________________________________________。⑤用于生长、发育和繁殖的能量(e)＝__________________________＋下一营养级同化的能量(i)＋未被利用的能量(j)。名师解读(1)摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔的同化量。(2)粪便中的能量≠尿液中的能量：粪便中的能量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。(2)总结：摄入量＝同化量＋________。其中最高营养级无____(填字母)。4．能量流动的特点师说解惑1．生态系统能量流动的几个易混点(1)流经生态系统的总能量强调关键词是“固定”而不是“照射”。(2)动物的同化量不等于摄入量①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。②摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。(3)生态系统的能量传递效率不等于能量利用率①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一般为10%～20%，不是两个个体之间的传递效率。②能量利用率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者固定的能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者固定的能量的比值。合理调整能量流动的方向，可提高能量的利用率。2．“拼图法”分析能量流动过程及计算(1)W1、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和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D1W1×100%，一般情况下，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～能量传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量×(4)利用“拼图法”可得关系式：3．能量流动的相关“最值”计算5．生态金字塔的类型及特点6．研究能量流动的实践意义任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修2P54“科学方法”延伸思考)(1)如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动的情况，有什么优点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修2P55“思考·讨论”)生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体________中，而另一部分通过生物的________作用以________的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量________(填“相等”或“不相等”)。3．(选择性必修2P56“思考·讨论”拓展)生态系统的能量流动逐级递减的原因：某个营养级同化的能量通过________________________，还有一部分____________________，所以不能将全部的能量________________。4．(选择性必修2P56～57教材拓展)生态系统的能量流动一般不超过5个营养级的原因：在一个生态系统中，________________________________________________，流经5个营养级后所剩下的能量不足以再维持一个营养级生存的最小需要量。5．(选择性必修2P57～58“旁栏思考题”发掘思考)(1)人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)生物量指的是在某一调查时刻前，某个营养级所容纳的有机物的总干重，通常用g/m2表示。为什么在海洋中生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6．(选择性必修2P58正文)从能量流动角度分析，将秸秆作饲料喂牲畜，牲畜的粪便用来制沼气，沼渣再作为肥料还田的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修2P56“思考·讨论”改编)美国生态学家林德曼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了定量分析，得出了下表所示数据(单位：J·cm－2·a－1)。项目生产者植食性动物肉食性动物同化量464.662.812.6呼吸消耗量96.318.87.5传递给下一营养级62.812.6—流向分解者12.52.1微量未利用29329.35.0(1)太阳能主要通过生产者的________________作用进入该生态系统，之后沿着____________和食物网在生态系统中流动。(2)植食性动物通过捕食方式从生产者获得能量，这样生产者的能量就以________________的形式流到了植食性动物，从表中可看出，植食性动物从生产者同化的能量数值是____________J·cm－2·a－1。第一营养级到第二营养级的传递效率以及第二营养级到第三营养级的传递效率分别是________________。(3)分析可知，生态系统的能量流动具有两个明显的特点，即____________________________和______________________________。(4)一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率是________________________，因此，研究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______________________________________________________。师说拓展有关能量传递效率的定值计算方法(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值法”计算，而需按具体数值计算。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。(3)人为输入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，在求算该营养级与上一营养级间的传递效率时则不考虑人工输入的能量；而在求算该营养级与下一营养级间的传递效率时，则考虑人工输入的能量。2.过程评价·考向题组练经典考向1围绕能量流动的过程，考查科学思维1．(2024·山东卷，12)某稳定的生态系统某时刻第一、第二营养级的生物量分别为6g/m2和30g/m2，据此形成上宽下窄的生物量金字塔。该生态系统无有机物的输入与输出，下列说法错误的是()A．能量不能由第二营养级流向第一营养级B．根据生物体内具有富集效应的金属浓度可辅助判断不同物种所处营养级的高低C．流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自第一营养级固定的能量D．第一营养级固定的能量可能小于第二营养级同化的能量考向2围绕生态金字塔，考查生命观念2．研究人员对某地“草→田鼠→鼬”的能量流动进行研究，得到能量金字塔如图所示。下列叙述正确的是()A．该能量金字塔以个体数量和生物量为指标来绘制B．该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系C．由图可知，鼬既能从田鼠获得能量，也能从草获得能量D．由图可知，田鼠的摄入量等于同化量、呼吸量和热量之和考向3围绕能量流动相关的计算，考查科学思维3．(2023·山东卷，13)某浅水泉微型生态系统中能量情况见下表，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)] 90 42 84 13.5 3A.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4．(2024·吉林卷，16)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