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文档介绍
【生物】2020届一轮复习人教版 生态系统的结构 生态系统的能量流动学案
生态系统的结构 生态系统的能量流动 1.生态系统的结构(Ⅰ) 2.生态系统中能量流动的基本规律及应用(Ⅱ) 生态系统的结构分析 1.生态系统的概述 (1)概念:生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。 (2)范围:有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈。 (3)结构:由组成成分和营养结构(食物链和食物网)构成。 (4)功能:进行物质循环、能量流动、信息传递。 2.生态系统的组成成分 (1)各成分的作用及地位 项目 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 实 例 阳光、热能、水、空气、无机盐等 自养生物,主要是绿色植物 异养生物,主要是动物 主要是营腐生生活的细菌和真菌 作 用 生物群落中物质和能量的根本来源 将无机物转化为有机物,并将能量储存在有机物中 加速生态系统的物质循环 分解动植物的遗体和动物的排泄物 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 (2)相互关系 生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。 3.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食物关系形成的一种联系。 ②特点:生产者为第一营养级,消费者所处营养级不固定,一般不会超过5个营养级。 ③生态系统的成分、食物链和营养级之间的关系[连一连] (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多种植物,也可能被多种肉食性动物所食。 ③功能:是生态系统物质循环和能量流动的渠道。 ④特点:同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的营养级。 (必修3 P88“旁栏思考题”改编)一个动物园中全部动物是一个系统吗?全部动物和植物呢?为什么? 答案:动物园中的全部动物不能说是一个系统,因为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,不是一个有机的整体。同理,动物园中的全部动物和植物也不是一个系统。 (必修3 P92拓展题改编)在农田、果园等人工生态系统中,可否通过增加或延长食物链,提高生态系统稳定性并获得更多产品?为什么? 答案:可以。农田和果园等人工生态系统食物链单一,自身稳定性差,易受病虫害破坏。通过研究生物之间的相互关系,增加或延长食物链,使之成为立体农田和立体果园,可以提高生态系统的稳定性,同时获得更多的产品。例如,水田养鱼、果园养鸡等。 某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图,据图分析下列问题: (1)该食物网中,共有________条食物链。 (2)鹰与鼬的种间关系是________________。 (3)此食物网没有表示出的生态系统成分是___________________________________。 (4)通常情况下,寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响________(填“大于”“小于”或“相当于”)鼬对鼠种群数量的影响。 答案:(1)6 (2)捕食和竞争 (3)非生物的物质和能量、分解者 (4)小于 考向1 生态系统的概念 1.下图是有关生态系统的概念图,①②③分别是( ) A.生态系统的结构、生态系统的种类、食物链和食物网 B.生态系统的结构、生态系统的成分、食物链和食物网 C.生态系统的种类、生态系统的成分、生态系统的稳定性 D.生态系统的成分、生态系统的结构、食物链和食物网 解析:选B。生态系统包括其结构①和功能,其结构又包括生态系统的成分②和营养结构即③食物链和食物网,而生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量,B项正确。 生态系统各类成分关系图 考向2 生态系统的成分 2.(2019·山东济宁一中高三质检)下列关于生态系统成分中生物部分的叙述,正确的是( ) A.生产者可以是真核生物,也可以是原核生物,但都是自养型生物 B.动物都属于消费者,其中食草动物处于第二营养级 C.细菌都属于分解者,其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类 D.生产者和分解者之间都是直接联系的,消费者可有可无 解析:选A。生产者可以是真核生物,也可以是原核生物,但都是自养型生物,A正确;有些动物属于分解者,如蜣螂等,B错误;有些细菌属于生产者,如硝化细菌等,C错误;在生态系统的成分中,消费者可加速生态系统的物质循环等,D错误。 3.(2019·山西孝义高三入学摸底)下图表示生态系统中四种成分(甲、乙和丙、丁、戊所对应方框各代表一种成分)之间的关系,以下相关叙述中正确的是( ) A.甲、乙和丙所包含的所有种群构成群落 B.戊不一定是微生物 C.图中存在竞争关系的只有乙2和丙2 D.丁的含量增加将导致臭氧层被破坏 解析:选B。由题图可知甲、丁为双箭头关系,且乙、丙、甲均指向戊,由此推断甲为生产者,乙、丙为消费者,丁为非生物的物质和能量,戊为分解者,甲、乙、丙和戊包含的所有种群构成群落,A错误;乙1、丙1间也存在竞争关系,C错误;大量的氟利昂会导致臭氧层的破坏,D错误;分解者也可以是营腐生生活的蚯蚓、蜣螂等,B正确。 生态系统成分的判断方法 (1)根据生物类型判断生态系统的成分 ①“自养型生物”=“生产者”,包括光能自养生物(如绿色植物和蓝藻等)和化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)。 ②“捕食异养或寄生异养型生物”=“消费者”,其不能直接把无机物合成有机物,而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。 ③“腐生异养型生物”=“分解者”,其是能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物的腐生生物,也包括少数的动物(如蚯蚓等)。 (2)根据结构图判断生态系统的成分 如图所示,先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产者”,则A、B为消费者和分解者;再根据出入箭头数量的多少进一步判断,在D、C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”,最后根据“A→B”“D→B”确定A为消费者、B为分解者。 考向3 食物链和食物网的结构分析 4.(2019·河北冀州中学期中)如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群c是自养生物,下列说法不正确的是( ) A.该生态系统简单食物链可表示为c→b→a B.种群b在第3~7年时间内个体数下降是由于a的增加和c的减少 C.b和a的存在能加快该生态系统的物质循环 D.一定自然区域内,a、b、c三个种群中全部的生物构成生物群落 解析:选D。根据三个种群的个体数量变化关系,能量流动特点:单向流动、逐级递减,分析出该生态系统简单食物链可表示为c→b→a,A正确;种群b在第3~7年时间内个体数下降是由于a捕食者数量的增加、c食物来源的减少,B正确;b和a这些消费者的存在能加快该生态系统的物质循环,C正确;一定自然区域内,全部的生物构成生物群落,D错误。 5.如果一个生态系统有四种生物,并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量,如图所示。在一段时间内,如果乙的种群数量增加,则会引起( ) A.甲、丁的种群数量增加,丙的种群数量下降 B.甲、丙、丁的种群数量均增加 C.甲、丁的种群数量下降,丙的种群数量增加 D.甲的种群数量下降,丙、丁的种群数量增加 解析:选D。能量流动的特点:单向流动、逐级递减,所以题图所示甲、乙、丙、丁四种生物之间的食物关系为:丙→甲→乙→丁。当乙的数量增加时,因乙是以甲为食的,所以甲由于天敌增加,数量就会相应下降;由于甲是以丙为食,甲是丙的天敌,丙的天敌数量减少其数量就增加;又由于丁是以乙为食,乙的数量增加,导致丁因食物充足而数量增加。 食物链变式模型的分析 下图中,图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据,图1中的食物链是丙→甲→乙→丁;图2中的食物链是丙→丁→甲→乙;图3表示甲和乙之间为捕食关系,甲是被捕食者,乙是捕食者,在食物链中,甲是低营养级,乙是高营养级;图4表示的是生态系统的物质循环图解,A是生产者,B是消费者,C是分解者,D是非生物的物质和能量,其中的食物链是A→B。 考向4 食物链和食物网的数量变化分析 6.(2019·江苏盐城阜宁期中)如图表示生态系统中的食物网,下列相关叙述正确的是( ) A.该食物网中共有6条食物链 B.该食物网中的所有生物构成生物群落 C.蝗虫和老鼠在不同食物链中都属于同一营养级 D.若老鼠全部死亡消失,对狼的影响比对猫头鹰显著 解析:选C。食物链的起点是草,终点是不被其他营养级捕食的生物,则该食物链共有5条,故A项错误;食物网中只包括生产者和消费者,构成生物群落还应该包括分解者,故B项错误;蝗虫和老鼠都位于第二营养级,属于初级消费者,故C项正确;猫头鹰的食物来源只有老鼠,狼的食物来源有浣熊、鹿和老鼠,若老鼠全部死亡消失,对狼的影响比对猫头鹰小,故D项错误。 7.如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系,下列有关分析错误的是( ) A.细菌既可作为分解者,又可作为消费者的食物 B.第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺 C.若大米草死亡,将导致藻类数量增加,沼蟹数量亦增加 D.若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂,则蜘蛛数量将减少 解析:选B。食物链的起点是生产者,海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食,故三者应为第二营养级;大米草与藻类之间存在竞争关系,大米草死亡会导致藻类数量增多,藻类数量增多会导致线虫数量增多,进而导致以线虫为食的沼蟹数量增多;杀虫剂杀死食草虫,会导致蜘蛛的食物减少,进而导致蜘蛛数量减少。 食物网中生物数量变化的分析与判断 (1)食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。 (2)“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量增加,种内斗争加剧,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,则以它为食的蛇将减少,鹰过多捕食兔和鸟,从而导致兔、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。 生态系统能量流动的过程 1.能量流动的概念理解 — ↓ — ↓ —太阳能→有机物中的化学能→热能 ↓ — 2.能量流动的过程 (1)能量流经第二营养级的过程 ①输入一个营养级的能量:指该营养级同化的能量,也就是摄入的能量(a)-粪便中的能量(c)。 ②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在的去向: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.未被利用的能量。 (2)能量流经生态系统的过程 ①能量流动的渠道是食物链和食物网。 ②能量散失的途径是各种生物的呼吸作用(代谢过程)。 ③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。 3.能量流动的特点及意义 (1)能量传递效率:指相邻两个营养级之间同化量的比值。 (2)能量流动的特点:单向流动、逐级递减(两相邻营养级间的能量传递效率一般为10%~20%)。 (3)研究意义 ①帮助人们科学规划、设计人工生态系统,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。 如图是某人工鱼塘生态系统能量流动示意图,该过程中部分环节涉及的能量值已标明[单位为103 kJ/(m2·y)]。请据图回答下列问题: (1)该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源? ________________________________________________________________________。 (2)生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少?________________________________________________________________________ (3)生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是____________。(结果保留一位有效数字) (4)假设食物全部来自生产者,按照图中的能量流动规律,肉食性动物要增加100 kg,则约需要消耗________ kg生产者。 答案:(1)一个来源是光能,另一个来源是输入的有机物中的化学能 (2)110×103 kJ/(m2·y)、16×103 kJ/(m2·y)、7.5×103 kJ/(m2·y) (3)12.7%、15.6% (4)5 047 考向1 能量流动的过程和特点 1.(2019·陕西西安长安一中月考)如图是某草原生态系统的能量流动图解,N代表能量值,下列有关叙述不正确的是( ) A.第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为N5/N3×100% B.生物间的捕食关系一般不可逆转,所以能量流动具有单向性 C.蜣螂利用的能量N6属于草被分解者利用的能量的一部分 D.适量放牧牛、羊会增大N2与N1的比值 解析:选A。能量由第一营养级传递给第二营养级的传递效率为第二营养级同化量与第一营养级同化量的比值,即N5/N2×100%;生态系统中能量流动是单向的;蜣螂利用的牛、羊粪便中的能量属于草同化量的一部分,因此蜣螂利用的能量N6属于草被分解者利用的能量的一部分;适量放牧,会减少因叶片相互遮挡以及竞争而造成的部分牧草死亡等,有利于草的生长,能增大其对光能的利用率,增大N2与N1的比值。 2.(2019·山西沂州一中月考)下图为“桑基鱼塘”农业生态系统的能量流动图解,据图分析,下列叙述错误的是( ) A.图中用于桑树生长、发育、繁殖的能量是C B.图中未利用的能量是指蚕粪便中的能量 C.桑树与蚕之间的能量传递效率可以用(E+F+G+H)/A表示 D.桑树的总光合作用固定的能量可以用B+C表示 解析:选B。B表示桑树的呼吸作用消耗的能量、C表示用于桑树生长、发育、繁殖的能量。桑树的总光合作用固定的能量是B+C。桑树与蚕之间的能量传递效率可以用(E+F+G+H)/A表示。未利用的能量是指既没有流向分解者,也没有流向下一营养级和用于呼吸的能量。 利用“拼图法”巧解能量流动 输入第一营养级的能量(W1),即生产者的同化量被分为两部分:一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。 考向2 能量流动的有关计算 3.(2019·湖南衡阳四中月考)如图所示的食物网中,如果每个营养级能量传递效率均为20%,且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等。虎要获得1 kJ 能量,则需要消耗草的能量为( ) A.150 kJ B.125 kJ C.100 kJ D.75 kJ 解析:选D。每个营养级能量传递效率均为20%,且下一营养级从上一营养级各种生物中获得的能量相等,在草→兔→狐→虎中虎从草中获取1×1/2÷20%÷20%÷20%=62.5 kJ;在草→羊→虎中虎从草中获取1×1/2÷20%÷20%=12.5 kJ;故需要消耗草的能量为62.5+12.5=75 kJ。 4.(2019·山西沂州一中月考)如图为生态系统食物网简图,若E生物种群的总能量为7.1×109 kJ,B生物种群的总能量为2.3×108 kJ。从理论上计算,A储存的总能量最少为( ) A.7.1×108 kJ B.4.8×107 kJ C.5.95×107 kJ D.2.3×107 kJ 解析:选B。由图可知,D为生产者,要使A获得的能量最少, 则必须保证三个条件:一是能量来源途径要最少,二是能量传递效率要最低,三是食物链要最长。故从理论上讲,与A储存的能量最少相关的食物链不可能是D→A,也不可能是D→A、D→E→C→A同时存在,只能是D→E→C→A。为此,E的能量在传给A的途径中,只有确保:①E在传给B时用去的能量最多,②E的总能量减去传给B的后再传给C时传递效率最低,③C在传给A时效率最低,结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A储存的总能量最少为(7.1×109 kJ-2.3×108 kJ÷10%)×10%×10%=4.8×107 kJ。 (1)在食物链中,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%,则: (2)在食物网中 ①在能量分配比例未知时计算某一生物获得的最多(或最少)的能量计算: ②在能量分配比例和能量传递效率已知时,对于食物网中能量流动的计算,先根据题意写出相应的食物链并根据各营养级之间的传递效率,按照从不同食物链获得的比例分别进行计算,再将各条食物链中的值相加即可。 考向3 生态金字塔的识别与分析 5.某草原生态系统中能量金字塔由最下面一层到最上面一层共四层,分别为甲、乙、丙、丁(如图),若有外来生物戊入侵,且会与丙竞争食物,但不会被丁所捕食。下列有关说法不正确的是( ) A.甲可能为绿色植物,甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和 B.甲、乙、丙、丁构成该生态系统的生物群落 C.丁生物的种群数量很可能会逐渐减少 D.戊在生态系统中处于第三营养级 解析:选B。处于能量金字塔最底层的是生产者,所以甲可能为绿色植物,生产者甲固定的能量大于乙、丙、丁同化的能量之和;能量金字塔包含生产者和消费者,不包含分解者,而生物群落应该包含该生态系统中的所有生物,可见甲、乙、丙、丁不能构成该生态系统的生物群落;由于生物戊入侵,与丙(丁的食物)竞争食物,所以丙的数量会下降,又由于戊不会被丁所捕食,所以丁生物的种群数量很可能会因食物减少而逐渐减少;戊与丙竞争食物,所以在生态系统中处于第三营养级。 界定三类生态金字塔 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。 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 特点 正金字塔形即:能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般为正金字塔形,但可能出现“倒置”,如“树→昆虫→鸟” 一般为正金字塔形即:一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减 考向4 能量流动原理的应用 6.如图是一个农业生态系统模式图,下列关于该系统的叙述,错误的是( ) A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量 B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够循环利用 D.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率 解析:选C。在生态系统中,能量流动是单向的,不能循环利用,选项C错误;该生态系统中,沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能,属于分解者,选项A、B正确;物质和能量的多级利用,减少了能量的流失,提高了能量的利用率,选项D正确。 (1)调整能量流动的方向,使其流向对人类有益的部分。 ①草原上放养一些牲畜:由于人类不能直接利用牧草中的能量,因此放养一些草食性动物,使储存在牧草中的能量经草食性动物流向人类。 ②农田除草、除虫:田间杂草与农作物之间属于竞争关系,杂草会和农作物争夺空间和资源;作物害虫与农作物之间属于捕食或寄生关系。可见,田间杂草和作物害虫都将导致一部分能量流向对人类无益的部分,因此除草、除虫有助于调整能量的流向,使其流向对人类有益的部分。 (2)能量多级利用。能量多级利用指的是使生态系统中的能量分层次多级利用,使生产一种产品时产生的有机废物,成为生产另一种产品的资源,使废物资源化,从而提高能量的利用效率。 [清一清] 易错点1 生态系统成分的几个误区 [点拨] (1)植物≠生产者:菟丝子属于植物,营寄生生活,是消费者。 (2)动物≠消费者:秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者。 (3)细菌≠分解者:硝化细菌和光合细菌是自养型,属于生产者;寄生细菌属于消费者。 易错点2 因混淆“摄入量”与“同化量”“粪便中的能量”与“尿液中的能量” 而出错 [点拨] (1)摄入量≠同化量:摄入量-粪便中能量才是同化量,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。 易错点3 错将“相邻两营养级”间的传递效率等同于“相邻两个生物个体”间的传递效率,从而出现“一只狼捕获一只狐时获得了其10%~20%能量”的错误结论 [点拨] 能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率,即下一营养级全部生物同化量/上一营养级全部生物同化量×100%,而不是相邻营养级中某个体间的传递效率,如“一只狼”捕获“一只狐”时,应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%~20%”的能量,“所有狼”可获得“所有狐”的能量才是10%~20%。 易错点4 误认为能量金字塔中每一塔级只包含一种生物,或者认为能量金字塔中生物仅构成一条食物链 [点拨] 能量金字塔中每一塔级应代表一个营养级环节,由塔底到塔顶依次为生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者……,每一塔级所包含的生物可为多个物种,如初级消费者环节中可包含所有植食性动物(如图示金字塔中乙内所有植食性动物),故能量金字塔中各环节可形成复杂的食物网,而不是只形成一条食物链。 易错点5 能量传递效率≠能量利用率 [点拨] 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。 [判一判] (1)河流中所有生物和无机环境共同组成河流生态系统( ) (2)土壤中的硝化细菌是异养生物,因而不属于生产者(海南,16D)( ) (3)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大( ) (4)生产者都是自养生物,但未必都是植物;消费者营异养生活,但未必都是动物( ) (5)在生态系统的营养结构中,食物网可使每种生物都限定在一条食物链的固定位置上( ) (6)食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主渠道,是生态系统维持相对稳定的重要条件( ) (7)流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量( ) (8)生态系统中生产者得到的能量必然小于消费者得到的能量( ) (9)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象( ) (10)一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%~20%( ) (11)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,可以提高生态系统的能量传递效率( ) 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)× (11)× (2018·高考海南卷)某地在建设池塘时,设计了如图所示的食物网,鲫鱼和鲢鱼生活在不同水层。下列关于该池塘生态系统的叙述,错误的是( ) A.鲫鱼既是初级消费者又是次级消费者 B.消耗等量藻类时,鳜鱼的生长量少于鲢鱼 C.通气可促进水体中生物残骸分解为无机物 D.藻类固定的能量小于流入次级消费者的能量 解析:选D。分析题图可知,鲫鱼捕食藻类为初级消费者,捕食水蚤为次级消费者,A正确;在题图食物网中,鲢鱼处于第二、三营养级,鳜鱼处于第三营养级,在消耗等量藻类时,鳜鱼能量损耗更大,故鳜鱼的生长量少于鲢鱼,B正确;通气可增加水体中的溶解氧,增加水体需氧型分解者的分解作用,从而促进水体中生物残骸分解为无机物,C正确;藻类是题图食物网中唯一的生产者,藻类固定的能量是流经该生态系统的总能量,由于能量流动是逐级递减的,故总能量应大于流入次级消费者的能量,D错误。 (2016·高考全国卷Ⅲ)我国谚语中的“螳螂捕蝉,黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中,捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是( ) A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量 B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者 C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节 D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向 解析:选C。鹰的迁入会使黄雀数量减少,导致螳螂的数量增加,进而使蝉的数量减少,A项错误;生态系统中流入生产者的能量是光合作用固定的太阳能或化能合成作用固定的化学能,细菌产生的能量不能流向生产者,B项错误;鹰的迁入增加了营养级,增加了能量消耗的环节,C项正确;能量沿食物链由低营养级向高营养级流动,鹰是最高营养级的消费者,鹰的迁入不会改变该生态系统能量流动的方向,D项错误。 (2016·高考天津卷)在丝瓜地生态系统中,丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是( ) A.该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成 B.依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度 C.乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率 D.乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量 解析:选D。碳循环发生范围为“生物圈”并非一个小生态系统,A错误;进行种群密度调查时应统计所有的同种昆虫,不能只统计成虫,B错误;能量传递效率是相邻两个营养级之间的同化量之比,不是两种生物之间的数量比值,C错误;由题图可知乙为甲的天敌,则乙增多,甲会减少,因此,甲对丝瓜的摄食将减少,D正确。 (2018·高考全国卷Ⅱ)大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用。这一建立在“威慑”与“恐惧”基础上的种间关系会对群落或生态系统产生影响, 此方面的研究属于“恐惧生态学”范畴。回答下列问题: (1)当某种大型肉食性动物迁入到一个新的生态系统时,原有食物链的营养级有可能增加,生态系统中食物链的营养级数量一般不会太多,原因是___________________________ ________________________________________________________________________。 (2)如果将顶级肉食性动物引入食物网只有三个营养级的某生态系统中,使得甲、乙两种植食性动物间的竞争结果发生了反转,即该生态系统中甲的数量优势地位丧失。假定该反转不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的,那么根据上述“恐惧生态学”知识推测,甲的数量优势地位丧失的可能原因是_____________________________________________ ___________________________________________________________(答出一点即可)。 (3)若某种大型肉食性动物在某地区的森林中重新出现,会减轻该地区野猪对农作物的破坏程度。根据上述“恐惧生态学”知识推测,产生这一结果的可能原因有__________________________________________________________(答出两点即可)。 解析:(1)从能量金字塔可以看出,在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中损失的能量就越多,因此,生态系统中的能量流动一般不超过4~5个营养级。(2)根据题干信息“大型肉食性动物对低营养级肉食性动物与植食性动物有捕食和驱赶作用”,又这一种间关系是建立在“威慑”和“恐惧”基础上的,且题干指出导致植食性动物甲在数量上的优势地位丧失不是由顶级肉食性动物的直接捕食造成的,因此,甲的数量优势地位丧失的可能原因是顶级肉食性动物对甲产生的“威慑”比乙高,甲因“恐惧”而逃离该生态系统的数量比乙多。(3)根据题中“恐惧生态学”的观点可知,大型肉食性动物对野猪有捕食和驱赶的作用,故某大型肉食性动物的重新出现可能会使野猪被捕食量增加,同时野猪也会因“恐惧”而减少采食,从而降低其对农作物的破坏程度。 答案:(1)生产者固定的能量在沿食物链流动过程中大部分都损失了,传递到下一营养级的能量较少 (2)甲对顶级肉食性动物的恐惧程度比乙高,顶级肉食性动物引入后甲逃离该生态系统的数量比乙多 (3)大型肉食性动物捕食野猪;野猪因恐惧减少了采食 高考应答必背 1.由于能量沿食物链流动时是逐级递减的,且相邻两个营养级间的能量传递效率一般为10%~20%,所以食物链一般不超过五个营养级。 2.太阳能经过生产者的固定进入生物群落,在食物链中以化学能的形式流动,以热能的形式散失。 3.生态系统的能量流动具有单向传递、逐级递减的特点。 4.生态系统的物质循环指的是组成生物的各种元素在无机环境和生物群落之间循环往复的现象。 5.碳元素在无机环境和生物群落之间主要是以CO2的形式循环的,在生物群落内部主要是以含碳有机物的形式传递的。 [课时作业] 1.(2019·辽宁锦州期末)下列有关生态系统成分的叙述,正确的是( ) A.自养生物都属于生产者,都可以进行光合作用,把无机物转变成有机物 B.动物都是消费者,其中食草动物为初级消费者 C.分解者都是腐生生物,是生态系统不可缺少的成分 D.非生物的物质和能量是指阳光、水分、空气、细菌等 解析:选C。自养生物都属于生产者,但不一定都可以进行光合作用,如硝化细菌不可以进行光合作用,但能进行化能合成作用;动物不一定都是消费者,如蚯蚓属于分解者;分解者都是腐生生物,是生态系统不可缺少的成分,它们能将有机物分解成无机物,返回无机环境;非生物的物质和能量主要包括阳光、水分、空气、无机盐等,细菌是生物,不属于非生物的物质和能量。 2.(2019·山西省实验中学质检)在美国西海岸的一个基岩质海岸的潮间带栖息着藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等几种动物,这些动物被海星所捕食。科学家将海星从实验小区中移除一段时间后,调查小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种,同时发现藤壶和贻贝种群数量明显增加。下列相关叙述错误的是( ) A.小区中藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等动物构成一个生物群落 B.海星可以位于第三营养级 C.海星移除后,小区物种数量下降的原因是被捕食者之间竞争加剧 D.实验结果说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性 解析:选A。生物群落是一定时间内,一定区域的全部生物,包括动物、植物和微生物,而A项所给的只是一部分动物,A错误;海星以藤壶、贻贝、帽贝和石鳖等几种动物为食,可以是第三营养级,B正确;海星移除后,“小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种,同时发现藤壶和贻贝种群数量明显增加”,说明被捕食者之间竞争加剧,而藤壶和贻贝在竞争中获胜,C正确;海星移除后,“小区中被捕食物种的数量由15种迅速下降到8种”,说明捕食者的存在有利于维持生态系统物种多样性,D正确。 3.下图表示某生态系统的食物网,下列有关说法不正确的是( ) A.图中共有6条食物链,其中鹰为最高营养级 B.生态系统中,食物链交错连接成食物网的原因是多种生物在不同的食物链中占有不同的营养级 C.若由于某种原因鼠全部灭亡,则该生态系统中鹰种群的最大容纳量会降低 D.该图中只体现生态系统的两种成分,未体现的成分是非生物成分和分解者 解析:选A。该图共8条食物链,鹰为最高营养级;当由于某种原因鼠全部灭亡时,鹰的营养级整体会提高,故其数量会降低。 4.(2019·河南商丘九校期末)林木覆盖度高的草原上,无刺的合欢树分布较多;林木覆盖度低的草原上,有刺的合欢树分布较多。羚羊相对更喜爱取食无刺合欢树的叶片。在林木覆盖度低的草原上,羚羊能够更早地发现并躲避野狗等掠食动物的伏击。据此分析,下列叙述不正确的是( ) A.合欢树、羚羊和野狗构成一条食物链 B.有刺有利于合欢树抵御羚羊的取食 C.林木覆盖度高的草原羚羊相对较多 D.野狗捕食羚羊影响了有刺基因的频率 解析:选C。合欢树、羚羊和野狗构成一条食物链,即合欢树→羚羊→野狗,A正确;羚羊相对更喜爱取食无刺合欢树的叶片,故有刺有利于合欢树抵御羚羊的取食,B正确;在林木覆盖度低的草原上,羚羊能够更早地发现并躲避野狗等掠食动物的伏击, 因此林木覆盖度低的草原羚羊相对较多,C错误;由上述分析可知,野狗捕食羚羊,使有刺基因的频率下降,D正确。 5.(2019·河北武邑中学月考)某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。下列叙述错误的是( ) A.兔与人的种间关系是捕食和竞争 B.若除去鼬,则草原上鹰的数量会增加 C.大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强 D.植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰 解析:选D。人捕食兔,兔与人都捕食植物,故兔与人的种间关系是捕食和竞争,A正确;若除去鼬,鹰缺乏竞争者,数量会增多,则草原容纳鹰的数量会增加,B正确;大量捕杀鼬时,鼠的数量会增多,种内斗争会增强,C正确;由植物到鹰的食物链共有4条,分别是植物→兔→鹰;植物→兔→鼬→鹰;植物→鼠→鼬→鹰;植物→鼠→鹰,D错误。 6.(2019·江西重点中学协作体高三联考)某生态系统中存在如图所示的食物网,若将C的食物比例由A∶B=1∶1 调整为2∶1,能量传递效率按10%计算,则该生态系统能承载C的数量是原来的( ) A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍 解析:选B。解题时应该从C出发,设当食物比例为A∶B=1∶1时,C的能量为x,需要的A为(1/2)x÷10%+(1/2)x÷10%÷10%=55x。设当食物比例为A∶B=2∶1时,C的能量为y,需要的A为(2/3)y÷10%+(1/3)y÷10%÷10%=40y。由于两种情况下,生产者A的数量是一定的,所以55x=40y,则y=1.375x,即该生态系统能承载C的数量是原来的1.375倍。 7.(2019·广东珠海摸底考试)如图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少),下列选项中正确的是( ) A.图中b=h+c+d+e+f+i B.生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C.“草→兔→狼”这一关系中,狼粪便中的能量属于d D.缩短食物链可以提高能量传递效率 解析:选C。首先,生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量,摄入量=同化量+粪便中的能量,因此c为同化量,h为粪便中的能量,同化量=呼吸作用中以热能形式散失的能量+用于生长、发育、繁殖的能量,因此d是初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量,f是呼吸作用中以热能形式散失的能量,i是流入分解者的能量,e是下一营养级摄入的能量,所以b=h+c=f+d+h=f+e+g,A错误;能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值,生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%,B错误;狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育、繁殖的能量,C正确;缩短食物链可以提高能量利用率,但不能提高能量传递效率,D错误。 8.(2019·陕西西安期末)某生态系统中存在食物链“马尾松→松毛虫→杜鹃”,如图表示松毛虫摄入能量的流动方向,下列叙述正确的是( ) A.该食物链中的生物在数量上呈正金字塔模型 B.松毛虫和杜鹃之间的能量传递效率可用E/A表示 C.由松毛虫流入分解者的能量可用C+D+F表示 D.若迁走全部杜鹃,松毛虫的种群数量将呈“J”型增长 解析:选B。该食物链中的生物在能量上呈正金字塔模型,而数量上松毛虫的数量多于马尾松,不呈现正金字塔模型,A错误;据题图分析,松毛虫的同化量是A,杜鹃的同化量是E,能量传递效率可用E/A表示,B正确;由松毛虫流入分解者的能量可用D+F表示,C表示松毛虫粪便量,属于马尾松的能量,C错误;若迁走全部杜鹃,由于资源和空间是有限的,松毛虫的种群数量将呈现“S”型曲线增长,D错误。 9.(2019·江西新余高三模拟)下列有关生态系统的能量及其生态学原理运用的叙述,正确的是( ) A.最高营养级生物所同化的能量不会再提供给其他生物 B.分解者可以通过分解消费者的粪便,从而获得该消费者所同化的能量 C.为提高作物的产量,可多给作物施用有机肥,实现能量的循环利用 D.可通过增加食物链提高人工生态系统的稳定性,以减少病虫害 解析:选D。最高营养级生物所同化的能量可被分解者获取,A错误;消费者的粪便中含有的能量属于上一营养级的生物,不属于消费者的同化量,B错误;为提高作物的产量,可多给作物施用有机肥,实现物质的循环利用,生态系统的能量流动不能循环,C错误;可通过增加食物链提高人工生态系统的稳定性,以减少病虫害,D正确。 10.(2019·江西上饶中学月考)某地因采矿导致地表下沉,成为无法利用的荒地。为了改变这种状况,有关部门因地制宜,通过引水等措施,将该地改造成湿地生态公园,一些生物陆续迁入,并逐渐形成相对稳定的生物群落。下图是该公园生态系统食物网的一部分,请回答下列问题: (1)该公园生物群落的变化属于________演替。 (2)图中昆虫与杂食性鱼类之间的种间关系有________。 (3)在黑斑蛙的繁殖季节,雄蛙通过叫声这种________信息求偶;雌蛙通常在近岸水深10~30 cm的草丛间产卵,可采用________法了解该蛙卵块的密度。 (4)因该水域有些渗漏,补水时曾不慎引入含除草剂的水,导致一些水草死亡。水草腐烂后,图中所示的生物类群中最先快速增殖的是______________________________。 (5)图中既含有初级消费者, 又含有次级消费者的生物类群有____________________。若蛙类与猛禽之间还存在1个营养级,请写出该营养级中2类不同种的生物:________________________________________________________________________。 解析:(1)荒地原有的土壤条件基本保留,故将荒地改造成湿地生态公园时,该公园生物群落的变化属于次生演替。(2)题图中杂食性鱼类捕食昆虫和水草,昆虫以水草为食,故昆虫和杂食性鱼类之间具有捕食和竞争关系。(3)蛙的叫声属于物理信息。对蛙卵块密度的调查可采用样方法,可在近岸进行等距取样。(4)水草与浮游生物类具有竞争关系,水草腐烂产生的无机物又可被浮游生物利用,故浮游生物类最先快速增殖。(5)初级消费者为第二营养级,次级消费者为第三营养级,浮游生物中既有浮游植物,又有浮游动物。分析题图可知:杂食性鱼类、底栖动物类和滤食性鱼类都既含有初级消费者,又含有次级消费者。若蛙类与猛禽之间存在1个营养级,该营养级生物以蛙类为食,同时又被猛禽捕食,则该营养级中不同种的生物可以为蛇类、肉食性鱼类、鼠类等。 答案:(1)次生 (2)捕食和竞争 (3)物理 样方 (4)浮游生物类 (5)底栖动物类、杂食性鱼类、滤食性鱼类 蛇类、肉食性鱼类、鼠类(任写其中两类) 11.(2019·河北定州中学高三月考)图1为某池塘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。请据图回答下列问题: (1)图2中,若A表示图1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______________________________________。若图1中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y,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)。 (2)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。其中甲能量中比例为x的部分直接提供给丙,要使丙能量增加A kJ,至少需要消耗甲的能量是________kJ。 (3)除图1中所示的生物类群,该生态系统的生物组成成分还应有________才能保证其物质循环的正常进行。 解析:(1)同化的能量一部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉,一部分用于自身的生长、发育和繁殖,C表示营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。营养级传递效率是同化量之比,即(b/y)×100%。(2)最少消耗按照最大的传递效率20%计算,其中甲能量中比例为x的部分直接提供给丙,假设甲的能量是M,即M×x×20%+M×(1-x)×20%×20%=A,计算可得M=25A/(1+4x)。(3)图1 中包含了生产者和消费者,在生态系统中的生物成分还缺少分解者。 答案:(1)营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量 (b/y)×100% (2)25A/(1+4x) (3)分解者 12.(2019·四川陆川期末)若一个相对封闭的生态系统中共有五个种群构成食物链(网),其能量调查如表所示: 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量(107 kJ·m-2) 2.50 13.30 11.80 0.28 250.00 根据表格数据,能得出的结论是( ) A.甲一定是初级消费者 B.5种生物形成的食物链是戊→乙→丙→甲→丁 C.戊是生产者,丁是最高营养级 D.乙和丙是互利共生关系 解析:选C。根据生态系统能量逐级递减的特点,由于丙与乙的能量之比远远大于20%,因此二者为同一营养级。该生态系统的食物网为,甲为次级消费者,戊是生产者,丁是最高营养级,乙和丙是竞争关系。 13.(2019·江西抚州临川一中期中)下图表示生态系统中各营养级能量的类型和去向(d表示该营养级未被利用的能量)。下列有关叙述中不正确的是( ) A.图中a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量,但所占比例不符 B.生态系统中能量传递效率为(a2+b2+c2+d2)/(a1+b1+c1+d1) C.消费者从生产者摄取的能量数值可用b1表示,且此部分能量存在于有机物中 D.在食物链中,各营养级获得能量的方式及能量的用途相同 解析:选D。各营养级同化的能量大部分用于呼吸作用,a1、a2可表示生产者与消费者的呼吸量,但a1所占比例偏小;能量传递效率为相邻两个营养级生物同化量之比,图中能量传递效率为(a2+b2+c2+d2)/(a1+b1+c1+d1);b1表示消费者从生产者摄取的能量,存在于生产者光合作用制造的有机物中;食物链中,第一营养级通过光合作用固定太阳能,其他营养级生物通过捕食直接摄取有机物,对最高营养级生物来说,能量不会再流向下一个营养级,即各营养级生物获得能量的方式和能量的用途不尽相同。 14.某草原生态系统的一条食物链A→B→C中,各种群在一年时间内对能量的同化、利用和传递等的数量统计(单位:百万千焦/年)如下表。下列相关叙述正确的是( ) 种群 输入 的总 能量 用于生长、 发育和繁 殖的能量 呼吸 消耗 传递给 分解者 传递给 下一营 养级 未被利 用的能 量 A 65.5 3.0 15.0 41.5 B 15.0 5 0.5 2.5 C 2 0.6 1.4 微量 (不计) 无 A.种群A、B、C构成了该生态系统的生物群落 B.种群B呼吸消耗的能量为5百万千焦/年 C.能量从种群B到种群C的传递效率为12% D.种群A储存在体内的能量为59.5百万千焦/年 解析:选D。群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,种群A、B、C不包含该生态系统的所有生物,则不能构成该生态系统的生物群落,A错误;输入总能量=呼吸消耗+生长发育和繁殖的能量(又叫储存的能量),生长发育和繁殖的能量=流向分解者+流向下一营养级+未利用,则种群B呼吸消耗的能量为15-5=10百万千焦/年,B错误;相邻两营养级的能量传递效率等于相邻两营养级的同化量之比,表格中输入的总能量 即为同化量,则能量从B到C的传递效率为2/15≈0.133,则能量从种群B到种群C的传递效率为13.3%,C错误;种群A储存在体内的能量即净同化量=传递给分解者+传递给下一营养级+未被利用的能量=3.0+15.0+41.5=59.5百万千焦/年,D正确。 15.太湖是我国大型浅水湖泊,研究人员对太湖生态系统的结构和功能进行研究。下图为该生态系统中各营养级间的能量流动关系简图,相关数值用有机物干物质量表示。[单位:(t·km-2·a-1)] (1)从生态系统成分的角度分析,太湖中有些浮游动物既可以作为________又可以作为________。 (2)太湖生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链,还有一种通过生物间________关系形成的捕食食物链。植物流入浮游动物的能量仅占浮游动物总能量的________%(保留小数点后1位),这说明________________食物链在太湖生态系统能量流动中起更重要作用。 (3)统计芦苇等挺水植物的总能量时,可在采样点________选取样方后,将其中的植物连根拔出后进行称重,再计算得出总能量。 (4)当生态系统能量的输入与呼吸散失的比值逐渐接近于________时,表明生态系统逐渐演变到成熟阶段,而太湖远未达到此阶段。 (5)小型鱼虾的能量只传递给食鱼性鱼类,分析小型鱼虾中的能量除________________、呼吸散失和流向有机碎屑外,其流向还包括人类的捕捞活动。如果人类捕捞活动的强度过大,容易导致太湖中的鱼类以低龄群体为主,物种多样性较低,从而导致生态系统的________稳定性下降。因此,只有合理利用资源,才能保证人与自然和谐发展。 解析:(1)由题图可知,生态系统中的浮游动物以植物为食,属于消费者;又可以生物体的有机碎屑为食,属于分解者。 (2)生态系统中存在一种以死亡生物或有机碎屑为起点的碎屑食物链,还有一种通过生物间捕食关系形成的捕食食物链,捕食食物链是以生产者为起点,以不被捕食的动物为最高营养级。由图可知植物流入浮游动物的能量为2 198(t·km-2·a-1),而流入浮游动物的总量是2 198+14 265=16 463(t·km-2·a-1),故植物流入浮游动物的能量仅占浮游动物总能量的比值为2 198÷16 463×100%=13.35%。这说明碎屑食物链在太湖生态系统能量流动中起更重要作用。 (3)在使用样方法统计种群密度时,需随机取样,避免在特别密集或特别稀疏的地方取样,以减少实验误差。 (4)生态系统稳定时,能量的输入与呼吸散失的比值逐渐接近于1,此时才是处于相对稳定状态。 (5)小型鱼虾的能量除传递给下一个营养级、呼吸散失和流向有机碎屑外,还会被人类捕捞作为食物。生态系统中物种多样性降低,自我调节能力降低,导致生态系统的抵抗力稳定性会降低。 答案:(1)消费者 分解者 (2)捕食 13.4 碎屑 (3)随机 (4)1(或答相等) (5)传递给下一个营养级 抵抗力查看更多