高考生物一轮复习第九单元生物与环境第29讲生态系统的结构与能量流动课件

高考生物一轮复习第九单元生物与环境第29讲生态系统的结构与能量流动课件

生物与环境 （选择性必修 2 ） 第九单元 第 29 讲　生态系统的结构与能量流动 等级考 (2017 级 ) 课标要求 内容标准 活动要求 1 ．讨论某一生态系统的结构。 2 ．分析生态系统中能量流动的基本规律及其应用。 调查或探讨某一生态系统中的能量流动。 1 ． 生态系统的概念与组成成分 (1) 生态系统的概念、类型及组成成分 考点一　生态系统的结构 无机环境　 人工　 基石　 物质循环　 (2) 生态系统的组成成分及其作用 ( 连线 ) 2 ． 生态系统的营养结构 (1) 概念、特点及功能 食物　 食物链　 生产者　 五个　 营养级　 物质循环　 能量流动　 (2) 食物链的分析 ①食物链的起点一定是 __________ ，后面的营养级都是 __________ 。 ②蛇在食物链中属于 ________ 消费者， ________ 营养级。 ③食物链中体现的种间关系是 ________ 。 ④由于一种生物的食物来源可能来自 ________ 生物，且某种生物可能为 ________ 生物所食，所以一个生态系统的营养结构往往由多条食物链交错而成，从而构成 __________ 。 生产者　 消费者　 次级　 第三　 捕食　 多种　 多种　 食物网　 (3) 食物网的分析 ① 图示食物网中包含 _____ 条食物链。 ②写出图中含营养级最多的食物链： _________________________________ ___________ 。 ③猫头鹰同时占有第 __________________ 营养级；它获得能量最多的食物链是： __________________ 。 ④从图中可以看出，青蛙和蜘蛛的种间关系是 ______________ 。 ⑤该图作为生态系统还缺少的成分是 ______________________________ 。 8 　 草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇　 → 猫头鹰　 三、四、五、六　 草→鼠→猫头鹰　 捕食和竞争　 非生物的物质和能量、分解者　 [ 归纳整合 ] 1 ． 走出对生态系统成分认识的 4 个误区 错误说法 特例 细菌都是分解者 硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌如结核杆菌属于消费者 动物都是消费者 以动、植物残体为食的腐食性动物属于分解者，如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等 生产者都是绿色植物 硝化细菌等自养生物也是生产者，正确的说法是：生产者包括绿色植物 植物都是生产者 菟丝子营寄生生活，属于消费者 2 ． 食物链 ( 网 ) 中各营养级生物数量变动情况分析 (1) 若处于食物链中第一营养级的生物 ( 生产者 ) 数量减少，整个食物链中的其他生物都会减少，简单记为： “ 一级生物若减少，其他生物跟着跑。 ” (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，简单记为： “ 如果天敌患了病，先增后减再稳定 ” 。 (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： “ 中间生物被捕杀，不同情况要分家 ” 。大体遵循如下思路： ① 生产者数量相对稳定原则，即消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。 ②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。 ③ 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。 3 ． 构建食物链 ( 网 ) 的方法 (1) 根据图 1 构建食物链 ①信息：营养级越低，生物数量往往越多；营养级较低者，先出现波峰。 ②食物链：丁→乙→丙→甲。 (2) 根据图 2 构建食物网 ①信息：能量逐级递减；若两种生物能量差距过小 ( 不在 10% ～ 20% 内 ) ，则很可能位于同一营养级。 ②食物网如图所示： (3) 根据重金属、农药的含量构建食物网 某相对稳定的水域生态系统中食物网主要有甲、乙、丙、丁、戊 5 个种群，各种群生物体内某重金属的含量如表所示。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这 5 个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。 种群 甲 乙 丙 丁 戊 重金属含量 (μg/kg 鲜重 ) 0.003 7 0.003 6 0.035 0.036 0.34 [ 思维探究 ] 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： (1) 该食物网中，共有多少条食物链？ 提示： 6 条。 (2) 说出鹰与鼬的种间关系。 提示： 捕食和竞争。 (3) 此食物网没有表示出生的态系统成分是什么？ 提示： 非生物的物质和能量、分解者。 (4) 通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响与鼬对鼠种群数量的影响，哪种影响大一些？ 提示： 后者影响大些。 [ 教材深挖 ] 1 ．教材必修 3P 88 “ 旁栏思考题 ” ：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？ 提示： 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。 2 ．教材必修 3P 92 “ 拓展题 ” ：在果园、农田等人工生态系统中，为什么可以通过增加或延长食物链来提高生态系统的稳定性？ 提示： 因为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。 命题点一　生态系统组成成分的判断 1 ． (2019 · 四川乐山一模 ) 下列有关生态系统的叙述，正确的是 ( 　　 ) A ．每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上 B ．动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级 C ．自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分 D ．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 C 　 解析： 每种生物在食物网上可能处在多个营养级上， A 项错误；动物多数是消费者，但像蜣螂等属于分解者， B 项错误；生产者可以自己制造有机物，属于自养型生物，是生态系统的主要成分， C 项正确；细菌中多数是分解者，但硝化细菌等属于生产者， D 项错误。 2 ． (2019 · 安徽宣城调研 ) 如图表示某生态系统各成分 ( 丁为非生物环境 ) 之间的关系，有关分析错误的是 ( 　　 ) A ．光能通过甲输入生态系统 B ．参与构成食物链的成分有甲和乙 C ．碳元素在乙与丙之间以 CO 2 形式传递 D ．丙主要是指营腐生生活的细菌和真菌 解析： 依据题意和图示分析可知，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。光能通过生产者的光合作用输入生态系统， A 项正确；参与构成食物链的成分是生产者和消费者，即甲和乙， B 项正确；碳元素在乙和丙之间以有机物的形式传递， C 项错误；分解者主要是指营腐生生活的细菌和真菌， D 项正确。 C 　 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 ) 。 命题点二　食物链 ( 网 ) 的分析 3 ． (2015 · 海南卷， T23) 俗话说： “ 大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴。 ” 某同学据此设计了一个水池生态系统。下列属于该生态系统第一营养级的是 ( 　　 ) A ．小鱼吃的小虾　　　 B ．吃小鱼的大鱼 C ．泥巴中的藻类 D ．泥巴中的大肠杆菌 解析： 生态系统食物链中的第一营养级一定是生产者，题述现象中的食物链为泥巴中的藻类 → 小虾 → 小鱼 → 大鱼 ( 与小鱼不同种 ) ，故泥巴中的藻类是第一营养级，小虾是第二营养级，小鱼是第三营养级，大鱼是第四营养级，泥巴中的大肠杆菌属于分解者，不参与构成食物链。 C 　 4 ． (2019 · 重庆调研 ) 如图所示为某湖泊的食物网，其中鱼 a 、鱼 b 为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是 ( 　　 ) A ．鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量 B ．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势 C ．浮游动物总量锐减后再急升 D ．浮游植物总量急升后再锐减 解析： 鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系；引入以中小型鱼类为食的鲈鱼后，土著鱼 a 、 b 的数量都下降，短期内浮游动物总量先急升后下降最后趋于稳定，相应地浮游植物先锐减后急升最后趋于稳定， A 项正确。 A 　 考点二　生态系统的能量流动 固定的太阳能总量　 食物链和食物网　 化学能　 化学能　 热能　 呼吸作用　 2 ． 能量流动的过程 (1) 写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容：甲： __________ ，乙： ______________ ，丙： ______________ ，丁： ____________ ，戊： __________ 。 (2) 据图分析食物链中甲营养级能量的去向 ①通过自身 ____________ 以 ________ 的形式散失。 ②被 ______________ 同化。 ③残枝败叶等被 __________ 分解。 ④未被利用。 生产者　 初级消费者　 次级消费者　 呼吸作用　 分解者　 呼吸作用　 热能　 下一营养级　 分解者　 3 ． 能量流动的特点及意义 (1) 能量传递效率：指 __________________ 之间 __________ 的比值。 (2) 能量流动的特点： ____________ 、逐级递减 ( 两相邻营养级间的能量传递效率一般为 ______________) 。 (3) 研究意义 ①帮助人们科学规划、设计 ________________ ，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 ____________ 关系，使能量持续高效地流向 ________________ 的部分。 相邻两个营养级　 同化量　 单向流动　 10% ～ 20% 　 人工生态系统　 能量流动　 对人类最有益　 [ 归纳整合 ] 1 ． 能量流动概念模型解读 (1) 第二营养级能量流动分析 ①初级消费者摄入能量 (a) ＝初级消费者同化能量 (b) ＋粪便中的能量 (c) ，即动物粪便中的能量不属于该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。 ②初级消费者同化能量 (b) ＝呼吸消耗的能量 (d) ＋用于生长、发育和繁殖的能量 (e) 。 ③生长、发育和繁殖的能量 (e) ＝分解者利用的能量 (f) ＋下一营养级同化的能量 (i) ＋未被利用的能量 (j) 。 (2) 各营养级能量流动分析 ①未被利用的能量：包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料的形式被储存起来的能量。 ②一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。 ③流入一个营养级的能量：是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。 2 ． 能量流动的特点及原因 (1) 单向流动的原因 ①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自然选择的结果，是不可逆转的。 ②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，因此能量流动无法循环。 (2) 逐级递减的原因 ①各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量。 ②各营养级的能量都会有一部分流入分解者，包括未被下一营养级生物利用的部分。 3 ． 生态金字塔的类型及特点 [ 思维探究 ] 如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值 [ 单位为 10 3 kJ/ (m 2 · y)] ，据图分析： 人工鱼塘生态系统能量流动图 (1) 该生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？ 提示： 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) 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？ 提示： 肉食性动物固定的总能量＝ 0.25 ＋ 0.05 ＋ 2.1 ＋ 5.1 ＝ 7.5 × 10 3 kJ /(m 2 · y) ；植食性动物固定的总能量＝ (7.5 － 5) ＋ 0.5 ＋ 4 ＋ 9 ＝ 16 × 10 3 kJ/ (m 2 · y) ；生产者固定的总能量＝ (16 － 2) ＋ 3 ＋ 70 ＋ 23 ＝ 110 × 10 3 kJ/(m 2 · y) 。 (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 ) 提示： 生产者 → 植食性动物的能量传递效率＝植食性动物固定的能量中来自生产者的能量 / 生产者固定的总能量 × 100% ＝ (16 － 2)/ 110 × 100% ＝ 12.7% ；植食性动物 → 肉食性动物的能量传递效率＝肉食性动物固定的能量中来自植食性动物的能量 / 植食性动物固定的总能量 × 100% ＝ (7.5 － 5)/ 16 × 100% ＝ 15.6% 。 (4) 假设能量全部来自于生产者，按照图中的能量流动规律，肉食性动物要增加 100 kg ，则需要消耗 _________kg 生产者？ 提示： 肉食性动物要增加 100 kg ，则需要生产者的质量＝ 100÷15.6%÷12.7%≈5 047 (kg) 。 [ 教材深挖 ] 1 ． ( 教材必修 3P 94 “ 思考与讨论 1 ” ) 生态系统的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？ 提示： 遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统 ( 生物体有机物 ) 中，而另一部分未被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。 2 ． ( 教材必修 3P 98 ： “ 拓展题 2 ” ) 溶解在水中的糖块还能再变回原来的形状吗？为什么？ 提示： 不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向发展。 命题点一　能量流动的过程分析 1 ． (2015 · 海南卷， T25) 关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是 ( 　　 ) A ．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程 B ．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量 C ．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量 D ．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级 D 　 解析： 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动， A 项正确；分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，动物和植物构成食物链和食物网，所以分解者所需的能量可来自各营养级生物储存的能量， B 项正确；地球上几乎所有的生态系统所需的能量都来源于太阳光能，通过生产者的固定使能量流入生态系统，经过食物链和食物网能量逐渐散失，不能重复利用，所以需要不断得到来自系统外的能量， C 项正确；生产者固定的能量，去向有自身的呼吸、流入下一营养级、流向分解者， D 项错误。 2 ． (2019 · 福建福州检测 ) 由草、兔、狐组成的食物链中，兔所获得的能量，其去向不包括 ( 　　 ) A ．兔呼吸作用释放的能量 B ．由兔的粪便流入分解者体内的能量 C ．流入狐体内的能量 D ．由狐的粪便流入分解者体内的能量 解析： 兔的同化能量去向有：一是呼吸作用散失的能量；二是流入下一营养级如狐体内的能量；三是形成的遗体、残骸和排出物等的能量被分解者利用。兔粪便中储藏的能量是没有被兔消化的草的能量，不属于兔同化的能量，因此 B 选项所述能量既不是兔所获得的能量，也不是兔体内能量的去向。 B 　 命题点二　能量流动的特点与应用分析 3 ． (2014 · 海南卷 ) 用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。该栎林数量金字塔的示意图是 ( 　　 ) 解析： 在数量金字塔中昆虫的数量远远大于栎树的数量，第三营养级生物的数量小于昆虫的数量，第四营养级生物的数量小于第三营养级生物的数量。 B 　 C 　 能量传递效率与能量利用效率的比较 (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为 10% ～ 20% 。 (2) 能量利用效率：流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高。 1 ．一个完整生态系统应包括生物群落及其无机环境 ( 　　 ) 2 ．自养型生物一定都是生产者；腐生型生物一定都是分解者；生产者一定处于第一营养级 ( 　　 ) 3 ．生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁，其中生产者是生态系统的基石 ( 　　 ) 4 ．食物网中两种生物间只能有一种种间关系 ( 　　 ) 5 ．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大 ( 　　 ) 课堂小结 · 内化体系 ……………………………………………………………………………………………………………… ◎ √ 　 √　 √　 × 　 × 　 6 ．食物链纵横交错形成的复杂营养关系就是食物网。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量 ( 　　 ) 7 ．流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 ( 　　 ) 8 ．一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的 20% ( 　　 ) 9 ．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% ( 　　 ) 10 ．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用 ( 　　 ) 11 ．能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象 ( 　　 ) 12 ．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 ( 　　 ) × 　 × 　 × 　 × 　 × 　 × 　 × 　 1 ．牢记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 ( 如蓝藻、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、蜣螂等以动植物残体或排泄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、蓝藻属于生产者，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 ．明辨关于食物链和食物网的六个易误点 (1) 每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。 (2) 分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链 ( 网 ) 中。 (3) 由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋ 1 。 (4) 某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。 (5) 同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。 (6) 在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是竞争关系。 3 ．明辨能量流动的两个 “ 不等于 ” (1) 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。 (2) “ 相邻两营养级 ” 的传递效率≠ “ 相邻两个生物个体 ” 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 ” 的能量的 10% ～ 20% 。